«Коннекторные хабы» — чемпионы по координации мозга: чтобы ударить по фастболу или выполнить другие сложные задачи, эти хабы делают большую часть тяжелой работы

Новое исследование Калифорнийского университета в Беркли предполагает, что способности и универсальность человеческого мозга во многом объясняются «соединительными узлами», которые фильтруют и направляют информацию. Они координируют и интегрируют поток данных, чтобы сети мозга, предназначенные для определенных ролей, таких как зрение и движение, могли сосредоточиться на своей работе.
«Наши результаты показывают, что соединительные концентраторы позволяют создавать отдельные сети, каждая из которых выполняет свои функции, но при этом эффективно взаимодействует друг с другом», — сказал ведущий автор исследования Максвелл Бертолеро, доктор философии.D. студент нейробиологии Калифорнийского университета в Беркли.
Более того, около двух десятков соединительных узлов мозга играют ключевую роль в сложных когнитивных задачах и уязвимы для повреждения и дисфункции мозга.

Таким образом, результаты могут «помочь нейробиологам пролить больше света на нейронные основы таких расстройств, как шизофрения и болезнь Альцгеймера», которые отмечены нарушениями в проводке мозга, сказал Бертолеро.
Результаты являются результатом метаанализа, проведенного Бертолеро и его коллегами из Калифорнийского университета в Беркли и Национального университета Сингапура, более чем 9000 исследований изображений мозга в базе данных BrainMap, которые охватывают более 75 когнитивных задач.

Исследование, только что опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, обнаружило повышенную нейронную активность в соединительных узлах мозга во время сложных задач, таких как головоломки и видеоигры, в то время как сети, предназначенные для определенных функций, не нуждались в дополнительной работе.

Исследование показало, что чем сложнее задача, тем больше сетей требуется для выполнения задачи, тем выше активность в концентраторах соединителей, что снижает нагрузку на отдельные сети.

Как и в авиационном узле, главные соединительные узлы мозга соединяются с несколькими мозговыми сетями, такими как станции пересадки. Эти центры были обнаружены в головном мозге многих млекопитающих, в том числе мышей и макак.
Предыдущие исследования связывали соединительные концентраторы с координацией и интеграцией информации между несколькими мозговыми сетями, но в этом последнем исследовании было точно измерено, сколько работы выполнялось концентраторами по отношению к сетям, предназначенным для конкретных задач.
В экспериментах использовалась функциональная магнитно-резонансная томография для измерения увеличения кровотока по всему мозгу, маркера повышенной нервной активности, во время широкого спектра действий, включая постукивание пальцами, свист, жевание, рисование, письмо, чтение, просмотр фильмов и игры. видеоигры и игры на память.

Исследователи нанесли на карту связи мозга, как если бы анализировали крупномасштабную сеть, такую ​​как U.S электрическая сеть, глобальные схемы полета или профессиональные связи Linkedin, создание модели "коннектома мозга"."
Используя «теорию графов», которая используется во многих областях науки для изучения сетей, они определили 14 различных сетей из тесно связанных между собой регионов и примерно 25 соединительных узлов.
Затем они сравнили нейронную активность в концентраторах соединителей с активностью в каждой из выделенных сетей мозга во время всех задач, записанных в базе данных BrainMap.

Они обнаружили, что активность увеличивалась только на концентраторах соединителей, поскольку для выполнения задачи требовалось больше сетей, что указывает на то, что концентраторы соединителей, но не отдельные сети, должны обрабатывать больше информации во время этих более сложных задач.
Затем, по словам Бертолеро, он и его соавторы планируют выяснить, почему эволюция построила мозг с отдельными сетями и концентраторами соединителей, как именно соединительные концентраторы интегрируются и координируются, и что происходит, например, при их повреждении в результате инсульта.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *