Otroške možganske slike prikazujejo, kako se kognitivni nadzor povečuje s starostjo
Z razvojem otrokovih možganov postanejo bolj ločeni v specializirane enote, hkrati pa zaradi močnejših povezav "vozlišče" bolj integrirani v celoto. Te natančno definirane, povezane v mrežo možganske strukture so neposredno povezane z zdravim razvojem izvršilnih funkcij, kot je sposobnost nadzora impulzov, ohranjanja organiziranosti in sprejemanja odločitev.
V novi študiji, objavljeni v reviji Trenutna biologijaso raziskovalci lahko preslikali spremembe v možganih, na katerih temeljijo te izboljšave v izvršilni funkciji. Ugotovitve bi lahko vodile tudi k identifikaciji biomarkerjev nenormalnega razvoja možganov, ki bi lahko napovedali tveganje osebe za psihozo in večje motnje razpoloženja.
"Presenečeni smo bili, ko smo ugotovili, da je razvojna izpopolnitev strukturnih možganskih omrežij vključevala povečano modularno segregacijo in globalno integracijo, saj lahko zelo modularni sistemi postanejo razdrobljeni," pravi Ted Satterthwaite, docent za psihiatrijo na Medicinski fakulteti Perelman pri univerza v Pensilvaniji.
"Ta vedno bolj modularna, a globalno integrirana topologija omrežja lahko poveča komunikacijsko učinkovitost in hkrati zmanjša stroške ožičenja v možganih."
Študija kaže, da je modularna možganska arhitektura ključnega pomena za razvoj kompleksnega spoznanja in vedenja. Dejansko je stopnja izboljšanja izvršilne funkcije pri mladi osebi neposredno povezana s tem, kako dobro je opredeljena njegova modularna mrežna struktura.
Za študijo so raziskovalci želeli raziskati običajni razvojni vzorec strukturnih omrežnih modulov in njihov odnos do izvršilnega delovanja. Izvlečeni podatki velikega vzorca 882 mladostnikov, starih od osem do 22 let, ki so bili podvrženi difuzijskemu slikanju kot del Philadelphia Neurodevelopmental Cohort, skupnostne študije o razvoju možganov, ki vključuje bogate podatke o nevroslikovanju in kognitivnih podatkih.
Po pričakovanjih se je izvršilna funkcija pri udeležencih študije s starostjo znatno izboljšala. Analiza možganskih slik je pokazala vse bolj specializirano in popolnoma integrirano modularno strukturo.
"Razvoj modularne mrežne arhitekture ni povzročil razdrobljenosti možganov," pojasnjuje prvi avtor študije Graham Baum, dr. kandidat na Medicinski fakulteti Perelman na Univerzi v Pensilvaniji.
»Dejansko se je celotna zmogljivost omrežne komunikacije dejansko povečala zaradi krepitve določenih povezav med zvezdišči med moduli. Ti rezultati kažejo, da z odraščanjem otrok njihovi možgani postajajo bolj ločeni v specializirane enote, hkrati pa tudi bolj integrirani kot celota. "
Ugotovitve kažejo, da je globalno integrirana mrežna arhitektura lahko ključnega pomena za podporo specializirani obdelavi in zmanjšanje motenj med možganskimi sistemi.
Raziskovalci pravijo, da zdaj združujejo strukturne in funkcionalne tehnike slikanja, da bi preučili, kako strukturne možganske mreže omejujejo in oblikujejo funkcionalne možganske mreže in aktivacijske vzorce. Izvajali bodo tudi raziskave, da bi ugotovili, ali ti podatki lahko pomagajo napovedati pojav psihiatričnih motenj pri otrocih leta pozneje.
Vir: Cell Press
