Параллельно с картированием моделей коры головного мозга, были разработаны новые меры для дальнейшей характеристики коры. Использование новых мер имеет большое значение, потому что сам объем коры головного мозга не отражает истинную сложность моделей роста.
По этой причине инструменты анализа изображений были разработаны для измерения двух основных особенностей объема коры: толщина коры и площадь поверхности. Эти инструменты используют поверхностные представления корковой мантии и предлагают более биологическое представление коры головного мозга.
Разработка и применение наземных методов в настоящее время позволяет деконструировать ранее выявленные зрелые траектории объема коры, обеспечивая большую биологическую специфичность.
Вступление
С биологической точки зрения, толщина коры представляет собой "высоту" корковой колонны, в то время как площадь поверхности является областью коры. Из предыдущих гистологических исследований, проведенных в начале 1900-х годов, видно, что клеточный состав в 6-неокортикальных слоях сильно различается в коре головного мозга.
Механические теории развития коры головного мозга предполагают, что радиальный рост происходит на самых ранних стадиях развития. С другой стороны, считается, что тангенциальный рост является результатом массовой пролиферации корковых клеточных процессов, таких как дендриты, аксоны, синапсы, и происходит на более поздних стадиях постнатального развития.
Следует также отметить, что даже без разрешения на оценку микроструктурных изменений в различных 6-неокортикальных слоях, толщина коры и площадь поверхности оказываются чрезвычайно ценными для понимания зрелых траекторий и подтверждают ранние теории о том, как растет кора головного мозга.
Определение толщины коры головного мозга
Раннее применение поверхностно-ориентированных методов показывает, что толщина и площадь коры головного мозга неодинакова по всей коре. Исследования показывают, что темпы роста также варьируются, при этом изокортикальные области демонстрируют больше кубических моделей развития, чем области распределения, которые характеризуются более линейными моделями развития.
Аналогично объему коры головного мозга, толщина и площадь ее поверхности имеют инвертированные U-образные кубические траектории. При этом толщина коры достигает пиковых значений около 8 лет, без видимого влияния пола, а площадь поверхности достигает пика позднее в детстве с сексуальным диморфизмом (8 лет у женщин и 9 лет у мужчин).
Кроме того, как толщина коры головного мозга, так и площадь ее поверхности демонстрируют чрезвычайно динамичные и регионально неоднородные закономерности роста в течение первых двух лет жизни. То есть, в возрасте от рождения до 2 лет, общая толщина коры увеличивается в среднем на 36,1%, в то время как площадь поверхности увеличивается на 114,6%.
Что более важно, к возрасту 2-х лет, толщина коры достигает 97% от значений для взрослых, а площадь поверхности достигает 67% от значений для взрослых. За этими динамичными темпами роста в первые два года следует гораздо более медленный рост в последующие годы, при этом основным движущим фактором роста общего объема коры является площадь поверхности, а не толщина.
В самом деле, последние исследования показывают, что площадь поверхности является ключевой чертой в индивидуальных изменениях размеров мозга, прогнозировании IQ и ключевым медиатором дефицита серого вещества в психиатрических расстройствах, в частности шизофрении.
Будущие направления - серое вещество
Одним из примеров является новая передовая технология, направленная на решение одной из самых сложных проблем в области нейровизуализации: идентификацию и дифференциацию неокортикальных пластин.
Цельномозговая визуализация 6 корковых слоев была выполнена с использованием инверсионного восстановления МРТ и Т1-свойств корковых тканей. Впечатляюще, что эти данные имеют высокую степень соответствия гистологии как в коре крыс, так и в коре человека.
Эта методология может предоставить мощный инструмент для изучения не только макроскопической организации коры головного мозга, но и продольного развития корковых слоев в отдельных предметах.
Заключение
Применение методов нейровизуализации привело к характеризации продольных траекторий развития серого вещества и зрелости, которые были бы невозможны.
Драматическая эволюция методов визуализации, разработанных и применяемых для изучения роста серого вещества, привела к более точной картине структурных изменений, происходящих после рождения и на протяжении всей жизни.
Как видно из прогресса, достигнутого с момента проведения первых МРТ-исследований, инновационные новые инструменты приблизят нас к изучению более нейробиологических или клеточных особенностей с помощью нейробиологии.
