Создана крупнейшая карта мозговой активности от младенчества до старости
Ученые из Университета Пенсильвании (США) создали первый полный атлас мозговой активности, который описывает, как ключевые паттерны работы мозга меняются на протяжении всей жизни. Работа помогает понять, как мозг координирует разные области и какие изменения происходят в процессе взросления и старения. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.
В исследовании использованы данные функциональной МРТ почти 3 600 человек — от младенцев всего 16 дней до столетних людей.
«Это важный вклад в понимание мозга и нейродегенеративных заболеваний», — говорит нейробиолог Якоб Зайдлиц, не участвовавший в исследовании.
Что такое функциональная связность
Функциональная связанность описывает, как разные области мозга активируются вместе для выполнения одной задачи. Даже если области удалены друг от друга, их синхронная работа позволяет выполнять сложные функции, от обработки ощущений до абстрактного мышления.
Чтобы изучить этот принцип, исследователи расположили области мозга вдоль трех основных функциональных осей. Например, ось «сенсорная информация — ассоциация» показывает путь от областей, обрабатывающих ощущения, к зонам, участвующим в сложной интеграции информации. Области на одном конце связаны преимущественно с сенсорными сетями, на другом — с широким кругом областей, а середина оси соединяет простое восприятие с высокоуровневым мышлением.
«Можно представить это как оркестр: разные инструменты играют в унисон, создавая гармонию», — поясняет Патрик Тейлор из Университета Северной Каролины.
Другая ось объединяет зоны, отвечающие за когнитивный контроль, планирование и формирование ментальных представлений. Ее изменения связаны с развитием моторики и навыков обучения в детстве. Третья ось описывает взаимодействие областей, участвующих в эмоциональной регуляции и памяти.
Как мозг меняется с возрастом
Анализ показал, что развитие функциональных осей идет по разным траекториям. Контраст между концами сенсорно-ассоциативной оси усиливается в детстве и подростковом возрасте, достигая пика примерно к 19 годам. Это отражает процесс «взросления» мозговой организации: молодые люди становятся способными лучше интегрировать сенсорные данные с абстрактным мышлением.
У молодых людей, у которых паттерны мозговой связанности были близки к средним показателям по всей группе, лучше работали память, мышление и скорость обработки информации. А если паттерны заметно отличались от средних, это могло сигнализировать о том, что некоторые функции развиваются медленнее.
Исследователи отмечают, что разные функциональные оси становятся особенно важными на определенных этапах жизни: зоны когнитивного контроля влияют на развитие моторики у детей, а сенсорно-ассоциативные области помогают взрослым быстрее обрабатывать информацию и принимать решения.
Практическая ценность атласа
Хотя атлас показывает средние закономерности, он не отражает индивидуальные особенности каждого человека.
«Следующий шаг — отслеживать, как функциональные сети меняются у конкретных людей с течением времени», — отмечает клинический психолог Максвелл Эллиотт.
Атлас помогает выявлять аномалии развития, ранние признаки нейродегенеративных заболеваний и понять, как мозг адаптируется к обучению, стрессу и изменениям с возрастом. Исследователи планируют углубленно изучить динамику сетей мозга, различия между группами и влияние образа жизни на функциональные паттерны.
«Мы только начинаем понимать сложную карту человеческого мозга. Еще предстоит много работы, чтобы связать структуру, активность и поведение человека», — говорит Тейлор.
Создание атласа открывает возможности для персонализированных подходов в медицине, обучении и нейротехнологиях, позволяя понять, как оптимально развивать когнитивные навыки на каждом этапе жизни.
