Индивидуальные различия в структуре мозга уникальны так же, как и ваши отпечатки пальцев. Ученые из Франции и США настаивают, что во многом функции мозга варьируют и в зависимости от индивидуальных особенностей организации. Подробнее об их выводах можно узнать в статье из журнала Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.
Иллюстрация из Allen Mouse Brain Atlas
Структурная коннективность относится к виду связей между различными областями мозга и представляет из себя индивидуальный отпечаток человека. Поскольку коннектом обеспечивает физический субстрат для создания информационного потока в мозге, он должен также накладывать ограничения на динамику всего мозга.
Функциональная коннективность в контексте функциональной МРТ в состоянии покоя относится к когерентным медленным спонтанным колебаниям в сигналах, зависящих от уровня насыщения крови кислородом при пассивном бодрствовании. Функциональная коннективность обычно используется для оценки динамики и функции всего мозга.
Как и структурная, функциональная коннективность также представляет собой своеобразный отпечаток человека и демонстрирует специфические изменения при старении и заболеваниях головного мозга. Однако до сих пор причинно-следственная связь между этими видами коннективности оставалась недостаточно изученной. В этом исследовании ученые на лабораторных животных раскрывают и количественно определяют степень, с которой структурная коннективность индивида объясняет вариации функциональной того же самого человека.
Работу провели на 19 мышах, которым делали трактографию (диффузионно-тензорную МРТ), а также сконструировали 19 моделей виртуальных мышей, по которыми сравнивали предсказанную функциональную коннективность с эмпирическими данными, полученными от животных в пассивном бодрствовании. Также удалось обнаружить, что отдельная структурная коннективность предсказывает функциональную лучше, чем усредненная структурная на основе диффузной МРТ. Полушарная латерализация в коннектоме мыши также влияла на динамику всего мозга.
Оказалось, что отдельные вариации определяют специфический структурный отпечаток, который напрямую влияет на функциональную организацию отдельного мозга. Это подчеркивает важность использования индивидуальных моделей для понимания различных функций мозга. В исследовании также показали, какие существуют ограничения понимания структурно-функциональных отношений при реконструкции коннектома методом диффузионно-тензорной МРТ.
Текст: Мария Богданова
Individual structural features constrain the mouse functional connectome by Francesca Melozzi, Eyal Bergmann, Julie A. Harris, Itamar Kahn, Viktor Jirsa, and Christophe Bernard in PNAS. Published December 2019.
doi:10.1073/pnas.1906694116.