Исследования выявляют изменения в нервных цепях, лежащих в основе самоконтроля и принятия решений во время развития мозга подростка

Исследования выявляют изменения в нервных цепях, лежащих в основе самоконтроля и принятия решений во время развития мозга подростка

Человеческий мозг организован в виде цепей, которые развиваются с детства до взрослой жизни для поддержки управляющих функций – таких важных форм поведения, как самоконтроль, принятие решений и сложное мышление. Эти цепи закреплены на путях белого вещества, которые координируют деятельность мозга, необходимую для познания. Однако существует мало исследований, объясняющих, как белое вещество созревает для поддержки деятельности, которая позволяет улучшить управляющие функции в подростковом возрасте – периоде быстрого развития мозга.

Исследователи из Института продолжительности жизни мозга Медицинской школы Перельмана при Университете Пенсильвании и Детской больницы Филадельфии применили инструменты сетевой науки, чтобы определить, как развиваются анатомические связи в мозге для поддержки нейронной активности, лежащей в основе этих ключевых областей. Результаты были опубликованы в The Proceedings of the National Academy of Sciences .

«Изучая развитие мозга в детстве и подростковом возрасте, мы можем лучше понять, как мозг поддерживает управляющую функцию и самоконтроль как у здоровых детей, так и у детей с различным психическим здоровьем», – сказал старший автор исследования Теодор Саттертуэйт, доктор медицины , доцент. психиатрии в Пенсильвании. «Поскольку нарушения в развитии связности мозга и дефицит управляющих функций часто связаны с возникновением психических заболеваний в молодости, наши результаты могут помочь выявить биомаркеры развития мозга, которые позволяют прогнозировать когнитивные и клинические результаты в более позднем возрасте».

В этом исследовании исследователи выявили взаимосвязь между структурой и функцией – степень, в которой паттерн анатомических связей области мозга поддерживает синхронизированную нейронную активность. Это можно представить себе как шоссе, где анатомические связи – это дорога, а функциональные связи – это движение, идущее по этим дорогам. Исследователи нанесли на карту и проанализировали мультимодальные данные нейровизуализации 727 участников в возрасте от 8 до 23 лет, и были сделаны три основных вывода.

Satterwhaite
Теодор Саттертуэйт, доктор медицины

баум
Грэм Баум, доктор философии
Во-первых, команда обнаружила, что региональная изменчивость взаимосвязи структуры и функции обратно пропорциональна сложности функции, за которую отвечает данная область мозга. Более высокая взаимосвязь структура-функция была обнаружена в частях мозга, которые специализируются на обработке простой сенсорной информации, например, в зрительной системе. Напротив, связь между структурой и функцией в сложных частях мозга, отвечающих за исполнительную функцию и самоконтроль, была ниже, что требует более абстрактной и гибкой обработки.

Результаты показали, что взаимосвязь между структурой и функцией также согласуется с известными моделями расширения мозга в ходе эволюции приматов. Предыдущая работа по сравнению мозга человека, обезьяны и обезьяны показала, что сенсорные области, такие как зрительная система, хорошо сохранены у всех видов приматов и не сильно расширились в ходе недавней эволюции. Напротив, ассоциативные области мозга, такие как префронтальная кора, резко расширились в ходе эволюции приматов. Это расширение могло способствовать появлению уникально сложных когнитивных способностей человека. Команда обнаружила, что области мозга, которые быстро расширялись во время эволюции, имели более низкую взаимосвязь структура-функция, в то время как простые сенсорные области, которые были сохранены в недавней эволюции, имели более высокую взаимосвязь структура-функция.

Ссылка на основную публикацию