Bērnu smadzeņu attēli parāda, kā kognitīvā kontrole palielinās līdz ar vecumu

Attīstoties bērna smadzenēm, tās kļūst vairāk nošķirtas specializētās vienībās, bet tajā pašā laikā spēcīgāku “centrmezglu” savienojumu dēļ vairāk integrētas kopumā. Šīs labi definētās, tīklā savienotās smadzeņu struktūras ir tieši saistītas ar veselīgu izpildvaras funkciju attīstību, piemēram, spēju kontrolēt impulsus, uzturēt sakārtotību un pieņemt lēmumus.

Jaunā pētījumā, kas publicēts žurnālā Pašreizējā bioloģija, pētnieki varēja kartēt smadzeņu izmaiņas, kas ir šo izpildvaras uzlabojumu pamatā. Atzinumi varētu arī novest pie smadzeņu patoloģiskas attīstības biomarķieru noteikšanas, kas varētu paredzēt personas psihozes un galveno garastāvokļa traucējumu risku.

"Mēs bijām pārsteigti, atklājot, ka strukturālo smadzeņu tīklu pilnveidošana ir saistīta ar paaugstinātu modulāro segregāciju un globālo integrāciju, jo ļoti modulāras sistēmas var sadrumstalot," saka Tedens Satthwaite, psihiatrijas docents Perelmana Medicīnas skolā plkst. Pensilvānijas universitāte.

"Šī arvien modulārākā, tomēr globāli integrētā tīkla topoloģija var maksimizēt sakaru efektivitāti, vienlaikus samazinot elektroinstalācijas izmaksas smadzenēs."

Pētījums liecina, ka smadzeņu modulārā arhitektūra ir kritiska sarežģītas izziņas un uzvedības attīstībai. Patiesībā jaunieša izpildfunkcijas uzlabošanās pakāpe ir tieši saistīta ar to, cik labi definēta ir viņa modulārā tīkla struktūra.

Pētījumam pētnieki nolēma izpētīt strukturālo tīkla moduļu normālo attīstības modeli un to saistību ar izpildvaras darbību. Iegūtie dati no liela 882 jauniešu parauga vecumā no astoņiem līdz 22 gadiem, kuriem tika veikta difūzijas attēlveidošana kā daļa no Filadelfijas neirodevelopmental kohortas, kas ir kopienas smadzeņu attīstības pētījums, kas ietver bagātīgus neiro attēlveidošanas un kognitīvos datus.

Kā jau bija paredzēts, pētījuma dalībniekiem ar vecumu izpilddirektora funkcija ievērojami uzlabojās. Smadzeņu attēlu analīze atklāja arvien specializētāku un pilnībā integrētu moduļu struktūru.

"Moduļtīkla arhitektūras attīstība neizraisīja smadzeņu sadrumstalotību," skaidro pētījuma pirmais autors Graham Baum, Ph.D. kandidāts Perelmana medicīnas skolā Pensilvānijas universitātē.

“Faktiski kopējā tīkla komunikācijas jauda faktiski palielinājās, pateicoties īpašu“ centrmezglu ”savienojumu stiprināšanai starp moduļiem. Šie rezultāti rāda, ka, augot bērniem, viņu smadzenes tiek vairāk sadalītas specializētās vienībās, bet arī vairāk integrētas kopumā. ”

Secinājumi liecina, ka globāli integrēta tīkla arhitektūra var būt kritiska, lai atbalstītu specializētu apstrādi un mazinātu traucējumus starp smadzeņu sistēmām.

Pētnieki saka, ka tagad viņi apvieno strukturālās un funkcionālās attēlveidošanas metodes, lai pārbaudītu, kā strukturālie smadzeņu tīkli ierobežo un veido funkcionālos smadzeņu tīklus un aktivizācijas modeļus. Viņi arī veiks pētījumus, lai noteiktu, vai šī informācija var palīdzēt prognozēt psihiatrisko traucējumu rašanos bērniem pēc gadiem.

Avots: Cell Press