Новости

Jun 23, 2023

Первые полные карты мозга младенцев

Исследователи создали первые комплексные мелкозернистые функциональные карты развития мозга младенцев на основе тысяч МРТ-сканирований, предоставив новый инструмент для изучения нейроанатомии и нейроанатомии.

Исследователи создали первые комплексные мелкозернистые функциональные карты развития мозга младенцев на основе тысяч МРТ-сканирований, предоставив новый инструмент для изучения нейроанатомии и нарушений нервного развития.

электронная жизнь

Ученые построили полный набор функциональных карт сетей мозга младенцев, предоставляя беспрецедентные подробности развития мозга от рождения до двух лет.

Карты парцелляции коры головного мозга младенцев, опубликованные сегодня в журнале eLife, уже предоставили новое понимание того, когда различные функции мозга развиваются в младенчестве, и предоставляют ценные, общедоступные ссылки для исследований раннего развития мозга.

Кортикальная парцелляция — это способ изучения функций мозга путем разделения серого вещества коры в разных местах на «участки». Сканирование функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) выполняется, когда мозг находится в неактивном «покоящемся» состоянии, наряду с измерением связей мозга, чтобы изучить функции мозга в каждом участке.

Предыдущие исследования создали карты парцелляции, основанные на связях фМРТ в состоянии покоя в мозге взрослых. Однако эти карты непригодны для изучения мозга младенцев из-за значительных различий в функциональной организации мозга у младенцев и взрослых.

«Создание парцелляционных карт мозга младенцев было сложной задачей из-за трудностей с получением изображений мозга младенцев с высоким разрешением и обработкой этих изображений, которые обычно имеют низкий и быстро меняющийся контраст между различными тканями мозга в этот период развития», — объясняет сначала автор Фань Ван, ныне доцент Сианьского университета Цзяотун, Китай. «Мы разработали новый метод, который фиксирует мелкозернистые функциональные закономерности у отдельных младенцев, чтобы создать полный набор возрастных и независимых от возраста карт парцелляции, которые облегчат педиатрические нейровизуализационные исследования».

Ван и его коллеги использовали 1064 функциональных МРТ высокого разрешения и 394 структурных МРТ младенцев от рождения до двух лет, собранных в рамках Консорциума UNC/UMN Baby Connectome Project.

Чтобы уловить подробные закономерности резких переходов между областями мозга, команда объединила традиционный метод картирования корковых складок (областей мозга) у всех людей с новым алгоритмом, который накладывает на мозг градиенты функциональной связи для каждой области. сканы каждого младенца. Это позволило им установить более точные и значимые связи между соответствующими областями функциональности у разных людей, что привело к подробной характеристике функциональных границ мозга. Затем это было использовано для создания мелкозернистых функциональных карт парцелляции для младенцев в возрасте от трех месяцев до двух лет, а также карт, независимых от возраста.

Независимая от возраста парцелляция младенцев была очень похожа на некоторые ранее определенные области мозга на картах парцелляции взрослых, с границами участков, соответствующими границам, наблюдаемым в мозге взрослых. Но карты младенцев открыли новую информацию о развитии функций мозга.

Во-первых, результаты показывают, что примитивная форма функциональных сетей мозга присутствует в возрасте трех месяцев, когда сенсорная система более развита, чем системы более высокого порядка, такие как познание и поведение. Команда также выявила ранее не описанную тенденцию сложных колебаний функциональной активности и сетевой организации в разном возрасте по мере развития функций мозга, которые сильно отличаются от закономерностей, наблюдаемых при раннем развитии структур мозга. Эти колебания могут отражать различные этапы поведения и когнитивных способностей, возникающие в разном возрасте в младенчестве. Наконец, с возрастом произошло повышение локальной эффективности – соединения участков с соседними участками, что отражает повышение зрелости функций.

«Наш метод не только уловил важные грубые закономерности, обнаруженные предыдущими методами, но также выявил гораздо более подробные функциональные границы с беспрецедентным разрешением», — говорит старший автор Ган Ли, доцент кафедры радиологии в Университете Северной Каролины в Чапел-Хилл, США. «Результаты показывают, что, хотя функциональные связи у младенцев могут быть не такими сильными, как у взрослых, основные единицы организации, вероятно, присутствуют в мозгу младенцев, и поэтому функциональные единицы у младенцев могут быть сопоставимы по масштабу с таковыми у взрослых. Эти карты парцелляции коры младенцев являются мощной платформой для анализа все более крупных групп младенцев и данных педиатрической нейровизуализации с более высоким разрешением, обеспечивая большую точность для будущих исследований в области развития нервной системы».