Zespół amerykańskich naukowców zmapował korę mózgową na 180 różnych regionów. z shutterstock.com Pankaj Sah, Uniwersytet w Queensland

W ważnej wiadomości dla neuronauki zespół amerykańskich naukowców niedawno zmapował zewnętrzną warstwę ludzkiego mózgu, korę mózgową, na 180 różnych regionów.

Korzystanie z danych obrazowania z Projekt Human Connectome – kierowana przez rząd Stanów Zjednoczonych inicjatywa mapowania strukturalnych i funkcjonalnych połączeń mózgu – neuronaukowcy przeanalizowali mózgi 210 zdrowych młodych osób dorosłych. W rezultacie powstał nowoczesny atlas ludzkiego mózgu, którego 97 obszarów nigdy wcześniej nie zostało opisanych.

Kora mózgowa to złożona warstwa zewnętrzna, która nadaje mózgowi charakterystyczny, pomarszczony wygląd. Dzieli się na lewą i prawą półkulę.

Pierwotna kora somatosensoryczna jest głównym obszarem odpowiedzialnym za nasz zmysł dotyku. Wikimedia Commons/BodyParts3D - zmodyfikowane, CC BY-SA

Wiemy, że określone regiony kory odpowiadają za różne role. Pierwotna kora somatosensoryczna, położona w pionowym rowku w kierunku środka mózgu, jest głównym obszarem odpowiedzialnym na przykład za nasz zmysł dotyku.

Większość tego, co wiemy o szczegółowej architekturze mózgu, pochodzi z badań na gryzoniach. Chociaż mózgi szczurów, myszy i naczelnych (nas) są w większości podobne w budowie, różnią się między sobą wyraźnie.

W przeciwieństwie do gryzoni, ludzie mają dużą korę przedczołową, obszar odpowiedzialny za wyższe funkcje wykonawcze, takie jak podejmowanie decyzji. Komunikujemy się również poprzez język i jako takie mamy określone obszary przetwarzania odpowiedzialne zarówno za tworzenie mowy, jak i jej rozumienie.

Frenologia zakłada, że ​​cechy osobowości są zlokalizowane w określonych częściach mózgu. Wikimedia Commons

Ulepszenia technik, w tym: funkcjonalne obrazowanie rezonansem magnetycznym (fMRI) – który mierzy aktywność mózgu poprzez wykrywanie zmian przepływu krwi – umożliwił nam obrazowanie żywych mózgów w czasie rzeczywistym z niespotykaną dotąd szczegółowością.

Odwieczny cel neuronauki

Mapowanie mózgu było celem od wieków, sięgającym XIX-wiecznej pseudonaukowej dyscypliny frenologii, która zakładała, że ​​cechy osobowości są zlokalizowane w określonych częściach mózgu.

Zwolennicy mierzyliby czaszkę w odpowiednim obszarze mózgu, aby na przykład określić, jak sumienna, życzliwa lub waleczna jest dana osoba.

Ponad sto lat temu niemiecki anatom Korbinian Brodmann podzielił mózg na określone obszary w oparciu o strukturę i organizację komórek w każdym regionie. Do tej pory była to powszechnie akceptowana mapa regionów mózgu, znanych jako obszary Brodmanna.

W nowym badaniu naukowcy wykorzystali kombinację różnych obrazów MRI do mapowania obszarów mózgu, które różnią się strukturą i funkcją. Przyjrzeli się strukturze fizycznej, takiej jak grubość kory, jakie obszary były aktywowane podczas niektórych zadań i czy aktywność ta była skoordynowana z aktywnością w innych regionach.

Niektóre obszary były głównie związane z jedną funkcją, taką jak przetwarzanie wzrokowe lub ruch. Ale wiele obszarów nie było. W rzeczywistości naukowcy odkryli, że sieci regionów są aktywowane nawet wtedy, gdy mózg znajduje się w stanie spoczynku – kiedy nie jest wykonywane żadne wyraźne zadanie.

Szczegółowa mapa mózgu – i co z tego?

Nowo zmapowany mózg jest punktem zwrotnym dla neuronauki. Zaktualizowany atlas mózgu zapewni lepszy wgląd w to, w jaki sposób mózg kontroluje zachowanie i jak zaburzenia w niektórych regionach przyczyniają się do chorób mózgu.

Do tej pory wersja Brodmanna była powszechnie akceptowaną mapą regionów mózgu. Wikimedia Commons

Chociaż atlasy mózgu gryzoni pochodzą od szczepów wsobnych zwierząt, które niewiele różnią się pod względem anatomii mózgu, zmienność osobnicza u ludzi jest powszechna. Istnieją różnice między anatomią lewej i prawej półkuli mózgu danej osoby, nie mówiąc już o różnicach anatomicznych między osobami w różnym wieku i płci.

Na przykład, ostatnie badanie 1,400 XNUMX osób odkryli, że lewy hipokamp, ​​obszar związany z pamięcią, był zwykle większy u mężczyzn niż u kobiet.

Z powodu tej zmienności historycznie trudno było porównać wyniki z oddzielnych badań obrazowania mózgu i mieć pewność, że skany wykazują aktywność w tym samym obszarze mózgu. Ale teraz drobniejsze podziały obszarów mózgu pozwalają na lepsze porównania.

Mapa mózgu ma również praktyczne zastosowania w neurochirurgii. Obecnie chirurdzy używają systemu współrzędnych stereotaktycznych (3D) do określania i operowania określonych obszarów mózgu. Ale to nie jest idealne, ponieważ regiony mózgu różnią się w zależności od osoby. Algorytm użyty do stworzenia nowego atlasu może być teraz wykorzystany do personalizacji poszczególnych map, aby pomóc w bardziej szczegółowym ukierunkowaniu operacji.

Dalsza kategoryzacja

Jest prawdopodobne, że mózg może być dalej podzielony na jeszcze więcej obszarów niż 180 już opisanych. Wraz z poprawą technologii obrazowania możemy odkryć kolejne odrębne podregiony wyspecjalizowane w ich składzie lub działalności.

Naukowcy są jednak przekonani, że niektóre z nowo zmapowanych obszarów mogą później zostać uznane za podobszary, podając jako przykład pierwotną korę somatosensoryczną. Kora ta składa się z tak zwanych podobszarów somatotopowych, które są obszarami mózgu, które odpowiadają punktowi za punkt receptorom czuciowym w różnych częściach ciała.

I zaczynają się różne grupy mapować architekturę genomową różnych regionów mózgu. Razem te nowe odkrycia doprowadzą do szczegółowej mapy całego ludzkiego mózgu.

Pankaj Sah, dyrektor - Queensland Brain Institute, Uniwersytet Queensland, Współautorem tego artykułu jest Donna Lu, autorka naukowa z Queensland Brain Institute.

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.