Многочисленные борозды и извилины на поверхности мозга уникальны для человека, но зачастую им придают недостаточно значения, полагая просто следствием упаковки необычно большого мозга в слишком маленький череп.
Нейробиологи выяснили роль этих образований, результатами чего поделились в The Journal of Neuroscience. Оказалось, складки коры — не просто артефакты, как морщины на спальнике, запиханном в тесный мешок. Глубина некоторых из них, связана, по-видимому, с усиленной коммуникацией между отделами мозга и лучшими способностями к рассуждению.
В своем исследовании ученые из Калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley) показали, что у детей и подростков глубина некоторых мелких борозд коррелирует с повышенной связностью между областями мозга — латеральной префронтальной корой и латеральной теменной корой, — которые участвуют в логическом мышлении и других высших когнитивных функциях. Борозды фактически сближают эти области, укорачивая связь между ними и ускоряя передачу информации.
Вариативность этих мелких структур, называемых третичными бороздами, может объяснять индивидуальные различия в когнитивных способностях и служить биомаркерами способности к рассуждению или диагностическими признаками нарушений нейроразвития.
«Поводом к исследованию стала идея о корреляции глубины борозд с рассуждениями у детей и подростков», — вспоминает профессор психологии Сильвия Банж из Института неврологии Хелен Уиллс UC Berkeley.
«У нас были четкие прогнозы о том, какие третичные борозды в латеральной префронтальной коре будут функционально связаны с третичными бороздами в латеральной теменной коре, и они подтвердились», — подчеркнул Кевин Вайнер с кафедры психологии и нейробиологии UC Berkeley.
«Кора как бы хаотично втиснута в мозг — так меня всегда учили. Кевин пришел и изменил мое представление о бороздах», — призналась Банж.
Холмы и долины мозга
У большинства животных, включая млекопитающих, гладкая поверхность мозга. У приматов кора покрыта холмами и долинами. У некоторых из них, таких как мармозетки (игрунки — обезьяны Нового Света), борозды едва заметны, а у людей они глубокие — в этих складках скрыто до 60–70% коры.
Узоры складок меняются с возрастом, окончательно формируясь к концу внутриутробного развития, но становясь менее выраженными в старости.
«Хотя борозды могут меняться в процессе развития — углубляться или становиться мельче, а серое вещество — утолщаться или истончаться (вероятно, в зависимости от опыта), их конфигурация остается стабильной индивидуальной особенностью», — уточнила Банж, изучающая абстрактное мышление у детей с шести лет до раннего взрослого возраста.
Самые мелкие борозды, многие из которых уникальны для человека, называются третичными, потому что они развиваются последними перед рождением и продолжают в первые годы жизни. Они никогда не бывают такими глубокими, как основные (первичные) борозды.
Третичные борозды возникают в тех частях мозга, которые сильнее всего расширились в ходе эволюции и имеют длительное развитие. Их связь с когнитивными функциями — логическим мышлением, принятием решений, планированием и самоконтролем, — предполагалась, но только теперь появились убедительные доказательства.
В университетах не учат определять третичные борозды, и часто изучаются усредненные сканы мозга, не соответствующие конкретному человеку, заметил Вайнер, когда сам был студентом:
«Я видел, что у меня есть извилины, которых нет в стандартных атласах мозга. Я спрашивал преподавателей: «У меня уникальные структуры, или их просто нет в этих атласах?» Это привело меня к 15-летнему исследованию одной конкретной третичной борозды в зрительной коре».
Оказалось, что длина этой борозды (средней веретеновидной борозды) варьируется от 3 мм до 7 см у разных людей. Чем она длиннее, тем лучше человек распознает лица.
«У 2% людей встречается прозопагнозия — неспособность воспринимать лица без повреждений мозга. У них эта борозда, особенно в правом полушарии, короче и мельче, чем у нейротипичных людей», — объяснил исследователь.
Логично предположить, что другие третичные борозды отвечают за иные функции. В 2021 году Банж и Вайнер опубликовали работу, где показали, что третичные борозды в латеральной префронтальной коре вносят наибольший вклад в вариативность логического мышления у детей.
В новом исследовании они изучили третичные борозды в латеральной теменной коре и их связь с бороздами префронтальной коры. Участники (43 человека 7–18 лет) выполняли логические задачи в МРТ-сканере. Оказалось, что у тех, у кого определенные борозды глубже — сетевая связность между префронтальными и теменными областями выше.
Борозды и опыт
Связь между глубиной складок и мышлением наблюдается не для всех борозд, а сами они могут меняться с опытом.
«Считаем ли мы, что способность человека к рассуждению высечена складками его коры как на камне? Ни в коем случае! Когнитивные функции зависят от множества анатомических и функциональных особенностей, и, что важно, мы знаем, что опыт (например, качество образования) сильно влияет на когнитивное развитие, и оно пластично даже во взрослом возрасте», — подытожила профессор.
Лаборатория Вайнера начала компьютерное картирование третичных борозд в человеческом мозге. Большинство программ идентифицируют только около 35 борозд, но если включить третичные борозды, то их будет более 100, с учетом вновь обнаруженных. Складки могут служить ориентирами для сравнения мозга разных людей, поскольку его строение глубоко индивидуально.
«За последние пять лет составлены десятки карт мозга, но они расходятся в отношении областей связанных регионов в коре, и остаются несоответствия между областями на групповом и индивидуальном уровне. Изучение сетевой архитектуры на основе индивидуальной морфологии борозд обходит эти разногласия и несоответствия, давая представление о строении сетей по конфигурации борозд, которая специфична для каждого человека», — заключил Вайнер.
Иллюстрация к статье:
материал med2.ru
Загрузка...
