Учёные узнали, как взрослеет мозг

По мере взросления дети учатся держать себя в руках, строить планы, принимать решения. Эти «исполнительные функции» мозга также влияют и на успехи в учёбе, возможные проблемы с психикой и тягу к наркотикам. Учёные из Медицинской школы Перельмана Пенсильванского университета выяснили, что происходит в мозге детей по мере овладения этими функциями, и опубликовали свои доказательства в Current Biology.

Исследователи проанализировали результаты сканирования мозга 882 человек в возрасте от 8 до 22 лет. Сравнивая сканы мозга детей и более взрослых участников, они увидели два важных изменения, происходящих с возрастом. Во-первых, по мере взросления разные части разделились на «модули», которые более тесно работали вместе. Во-вторых, несмотря на разделение, между модулями образовывались связи, интегрировавшие их друг с другом, таким образом не допуская фрагментации мозга.

Результаты исследования демонстрируют, как во взрослеющем мозге образуются отдельные «подсети». Как уже установили ранее, степень, в которой исполнительные функции улучшаются с годами, зависит от того, насколько чётко сформирована такая модульная структура сетей.

Процесс работы с данными в исследовании


«Мы с удивлением обнаружили, что сопутствующее развитию улучшение структурных сетей мозга включало разделение модулей и глобальную интеграцию, поскольку высокомодульные системы могли стать фрагментированными. Подобная сетевая топология может максимизировать эффективность коммуникации», — поясняет один из авторов работы, профессор психиатрии Тед Саттертвэйт.

Авторы отмечают, что фактически общая пропускная способность сети увеличивалась из-за усиления конкретных узловых связей между модулями. Результаты показывают, что по мере взросления детей их мозг становится более разделённым на отдельные модули, но при этом более интегрированным.

Как считают учёные, такая архитектура мозга может иметь решающее значение для ослабления помех между системами мозга. В то же время увеличение интеграции позволяет им работать сообща на скоординированной основе. Также модульная архитектура мозга, по всей видимости, играет определяющую роль при развитии познания и особенностей поведения. Кроме того, отмечают исследователи, их можно использовать их в качестве маркёров для идентификации аномалий развития мозга, которые могут привести к психозу и аффективным расстройствам.


Текст: Алла Салькова

Modular Segregation of Structural Brain Networks Supports the Development of Executive Function in Youth

Graham L. Baum, Rastko Ciric, David R. Roalf, Richard F. Betzel, Tyler M. Moore, Russell T. Shinohara, Ari E. Kahn, Simon N. Vandekar, Petra E. Rupert, Megan Quarmley, Philip A. Cook, Mark A. Elliott, Kosha Ruparel, Raquel E. Gur, Ruben C. Gur, Danielle S. Bassett, Theodore D. Satterthwaite

Current Biology. DOI: http://neuronovosti.ru/dx.doi.org/10.1016/j.cub.2017.04.051

Читайте материалы нашего сайта в Facebook, ВКонтакте и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.

Cтареющие митохондрии нейронов

Credit: Salk Institute На этой микрофотографии зелеными точечками на серых нитях показаны митохондрии стареющих нейронов головного мозга человека. Мы видим, что здесь — пунктир из отдельных точек, а…

Легкая физическая активность замедляет старение мозга

Легкая физическая активность положительно влияет на здоровье и объем мозга. Ученые из Бостонского университета выяснили, что если тратить на физические упражнения по часу в день,…

Биофизики расшифровали подлинную структуру одного из самых многообещающих оптогенетических белков

Коллаборация ученых из Московского физико-технического института (МФТИ), Института структурной биологии Гренобльского университета и Европейского ускорительного комплекса в Гренобле (Франция), Юлихского исследовательского центра, Аахенского университета и…

Гены решат, насколько быстро постареет мозг

Учёные из Медицинского центра Колумбийского университета (CUMC) обнаружили генетическую особенность, которая существенно влияет на нормальное старение мозга в возрасте от 65 лет и увеличивает риск…

День в истории: женщина, поставившая барьер между мозгом и кровью

Наша иммунная система не знает о присутствии в нашем организме мозга благодаря ему – гематоэнцефалическому барьеру (ГЭБ), концепция которого сформировалась ровно 100 лет назад. За…

Инсульты и Паркинсон: от чего страдают дети жертв холокоста

Дети жертв холокоста, пострадавших от посттравматического расстройства, чаще демонстрируют нездоровые модели поведения и менее гармонично стареют по сравнению с детьми тех, кто пережил холокост без…