Obrázky dětského mozku ukazují, jak kognitivní kontrola s věkem roste
Jak se vyvíjí dětský mozek, stává se více segregovaným do specializovaných jednotek, ale zároveň je celkově integrovanější díky silnějším „rozbočovačovým“ spojením. Tyto dobře definované síťové struktury mozku přímo souvisí se zdravým vývojem výkonných funkcí, jako je schopnost ovládat impulsy, zůstat organizovaný a rozhodovat.
V nové studii publikované v časopise Aktuální biologieVědci dokázali zmapovat změny v mozku, které jsou základem těchto vylepšení výkonných funkcí. Zjištění by také mohla vést k identifikaci biomarkerů abnormálního vývoje mozku, které by mohly předvídat riziko psychózy a závažných poruch nálady.
"Byli jsme překvapeni, když jsme zjistili, že vývojové zdokonalování strukturálních mozkových sítí zahrnovalo zvýšenou modulární segregaci a globální integraci, protože vysoce modulární systémy mají potenciál být fragmentovány," říká Ted Satterthwaite, odborný asistent psychiatrie na Perelmanově lékařské fakultě v University of Pennsylvania.
"Tato stále více modulární, ale globálně integrovaná topologie sítě může maximalizovat efektivitu komunikace při minimalizaci nákladů na kabeláž v mozku."
Studie naznačuje, že modulární mozková architektura je zásadní pro rozvoj komplexního poznání a chování. Ve skutečnosti je míra, do jaké se výkonná funkce u mladého člověka zlepšuje, přímo spojena s tím, jak dobře definovaná je jeho modulární síťová struktura.
Pro tuto studii se vědci rozhodli prozkoumat normální vývojový model strukturálních síťových modulů a jejich vztah k výkonnému fungování. Získaná data z velkého vzorku 882 mladých lidí ve věku od 8 do 22 let, kteří podstoupili difuzní zobrazování jako součást kohorty Philadelphia Neurodevelopmental kohorty, komunitní studie vývoje mozku, která zahrnuje bohaté neuroimagingové a kognitivní údaje.
Jak se dalo očekávat, výkonná funkce se u účastníků studie s věkem výrazně zlepšila. Analýza obrazů mozku odhalila stále specializovanější a plně integrovanou modulární strukturu.
„Vývoj modulární síťové architektury nevedl k fragmentaci mozku,“ vysvětluje první autor studie Graham Baum, Ph.D. kandidát na Perelman School of Medicine na University of Pennsylvania.
„Ve skutečnosti se celková kapacita síťové komunikace ve skutečnosti zvýšila díky posílení konkrétních„ rozbočovačových “spojení mezi moduly. Tyto výsledky ukazují, že jak děti vyrůstají, jejich mozek se stává více odděleným do specializovaných jednotek, ale také integrovanějším jako celek. “
Zjištění naznačují, že globálně integrovaná síťová architektura může být rozhodující pro podporu specializovaného zpracování a snížení interference mezi mozkovými systémy.
Vědci tvrdí, že nyní kombinují strukturální a funkční zobrazovací techniky, aby prozkoumali, jak strukturální mozkové sítě omezují a formují funkční mozkové sítě a vzory aktivace. Budou také provádět výzkum, aby zjistili, zda tyto informace mohou pomoci předpovědět vznik psychiatrických poruch u dětí o několik let později.
Zdroj: Cell Press
