Картирование подкорки, самой древней части мозга

By Дмитрий Шепелев No comments

Картирование подкорки, самой древней части мозга
Сканы мозга, полученные у 1000 человек, были использованы для построения атласа одной из наиболее эволюционно древних частей человеческого мозга. Предоставлено: Мельбурнский университет.

Самая эволюционно древняя часть нашего мозга — это та часть, о которой мы меньше всего знаем.

Человеческая подкорка расположена глубоко в центре мозга и обрабатывает все, от наших основных чувств до долговременных воспоминаний.

Дисфункция подкорки связана с многочисленными расстройствами мозга и психического здоровья, включая болезни Хантингтона и Паркинсона, шизофрению и депрессию.

Наше новое исследование, опубликованное в Nature Neuroscience, представляет новый атлас подкорки головного мозга человека, раскрывая поразительно сложную иерархическую структуру и 27 новых подкорковых областей.

Картирование неизведанного

Картография мозга — это древняя наука о создании карт для мозга.

С XIX века картографы мозга в основном занимались картированием территорий, регионов и сетей внешнего слоя человеческого мозга, известного как кора головного мозга.

Это превратило подкорку в неизведанную терра инкогнита.

Из-за нехватки подкорковых атласов многие попытки построить схему соединений мозга, известную как коннектом человека, часто исключают подкорку.

Кроме того, для выбора наилучшего места для фокальной терапии, направленной на подкорку, например, для глубокой стимуляции мозга (DBS), требуются подробные подкорковые атласы для точного нацеливания.

Это включает имплантацию электродов в мозг пациента и электрическую стимуляцию подкорковых мишеней для лечения симптомов болезни Паркинсона, эпилепсии и некоторых психоневрологических расстройств.

Определение целей стимуляции может быть сложной задачей без атласа.

Наша команда использовала снимки функциональной магнитно-резонансной томографии (МРТ) с высоким разрешением более 1000 человек, чтобы нанести на карту самый подробный на сегодняшний день подкорковый атлас.

Отображение подкорки, самой древней части мозга
Наш новый атлас раскрывает поразительно сложную организационную архитектуру, которая охватывает четыре иерархических уровня. Предоставлено: Мельбурнский университет.

Архитектура подкорки

Наша исследовательская группа обнаружила 27 новых территорий подкорки человека, каждая из которых имеет четкие границы и выполняет определенную функцию.

Но наш новый атлас раскрывает поразительно сложную организационную архитектуру, которая охватывает четыре иерархических уровня.

Удивительно, но границы, разделяющие некоторые области, сместились, когда людей попросили выполнять сложные задачи во время сканирования мозга.

Это означает, что эти территории и области подкорки динамичны и могут реорганизовываться в зависимости от действий и мыслей человека.

Новый атлас представляет собой несколько лет работы по картированию функциональных областей одной из оставшихся неизученных областей человеческого мозга.

Атлас, который стал возможен благодаря высококачественному сканированию мозга, предоставленному в рамках проекта Human Connectome Project, изначально был нанесен на карту с помощью сканирования мозга с помощью МРТ-сканера 3 Тесла — такого типа сканера обычно можно найти в большинстве радиологических отделений больниц. .

В нашем исследовании для воспроизведения атласа использовался сканер с высокой напряженностью поля 7 Тесла, открывающий новые области с беспрецедентной детализацией.

Что особенно важно, подкорковый атлас предоставляет нейробиологам новые возможности для изучения функции подкорки головного мозга при здоровье и болезнях.

Рисование границ и границ

Подобно тому, как атласы мира были жизненно важны для кругосветных кораблей прошлого, атласы головного мозга также жизненно важны для нейрохирургов, проводящих подкорку к имплантированным электродам для глубокой стимуляции мозга (DBS) и других целевых методов лечения.

В то время как кругосветные корабли полагались на секстанты и нарисованные от руки карты, современная картография мозга использует МРТ-сканирование мозга и передовые вычислительные методы.

Отображение подкорки, самой древней части мозга
Определенные области и территории подкорки связаны с остальной частью мозга и образуют сети, охватывающие весь мозг. Предоставлено: Мельбурнский университет.

Тем не менее, основные принципы более или менее одинаковы и включают определение границ в местах резких изменений в структуре мозга и паттернах взаимодействия.

Беспрецедентное разрешение нового подкоркового атласа может помочь в обеспечении целенаправленного лечения высокоспецифичных подкорковых территорий.

Атлас в настоящее время используется для определения целей лечения в нашем продолжающемся клиническом исследовании нового метода транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС) для лечения обсессивно-компульсивного расстройства (ОКР).

ОКР связано с изменениями головного мозга в ключевой области нашего атласа, которая называется полосатым телом, поэтому мы стремимся нацелить терапию ТМС на области коры, которые прочно связаны с этой областью.

Без точной карты нацеливание на ТМС и другие методы прецизионной терапии может быть сложной задачей, если вообще возможно.

Примечательно, что подкорка является центральным привратником мозга, модулирующим входную и выходную информацию между внешними слоями мозга и остальной частью тела.

Наш атлас показывает, как определенные области и территории подкорки связаны с остальной частью мозга и образуют сети всего мозга, которые организуют все, от когнитивных функций до сенсорной и моторной обработки.

Хотя подкорка пространственно удалена от внешних слоев мозга, мы обнаружили, что каждая из 27 недавно открытых подкорковых территорий демонстрирует паттерны активности, которые в высокой степени синхронизированы с определенными частями коры головного мозга.

Он демонстрирует, насколько разные части мозга связаны между собой и образуют сети.

Наш новый атлас отображает важную и ранее неизведанную часть человеческого мозга с беспрецедентными подробностями, но он также показывает, сколько нам еще предстоит узнать о сложностях нашего мозга./p>

Добавить комментарий