Нейробиологи изучают таинственные «события» в мозге, открывающие новые возможности для понимания травм и заболеваний головного мозга

Используя новую модель овой активности, вычислительные нейробиологи из Университета Индианы Мария Поуп, Ричард Бетцель и Олаф Спорнс исследуют поразительные всплески активности в человеческом мозге, которые ранее не исследовались. Эти всплески могут служить биомаркерами й головного мозга и таких состояний, как депрессия, шизофрения, деменция и СДВГ.


Анализируя данные нейровизуализации человека, исследовательская группа IU обнаружила короткие всплески активности, которые формируют текущие «события» в мозге и происходят всегда, независимо от активности или состояния мозга. Исследователи обнаружили, что в ходе 10-минутного сканирования мозга эти события будут происходить примерно от 10 до 20 раз, каждое из которых длится всего несколько секунд.

«Чего люди не заметили, так это того, что то, как области мозга разговаривают друг с другом, прерывается этими короткими моментами, длящимися всего несколько секунд, в течение которых происходит много всего, – сказал Олаф Спорнс, заслуженный профессор и председатель Роберта Х. Шаффера. в Колледже искусств и на факультете психологических наук и наук о мозге Блумингтонского университета.

«Теперь, когда мы их видим, мы сосредоточились на этих моментах, чтобы получить представление о том, как определенные области мозга соединяются и разговаривают друг с другом во время этих событий».

Чтобы начать исследование этих загадочных событий, команда построила вычислительную модель. Под руководством Марии Поуп, аспирантки лаборатории Спорнса и доктора философии. кандидат в области нейробиологии и информатики, группа использовала данные нейровизуализации человеческого мозга, чтобы построить модель, воспроизводящую его связи. Затем модель была смоделирована в состоянии, аналогичном состоянию покоящегося мозга, для создания синтетических сигналов МРТ с использованием математических уравнений, которые воспроизводят нейронную активность.

Модель показывала всплески событий, подобные тем, которые наблюдаются в записях человеческого мозга.

Документ, в котором описывается модель и ее сравнение с реальным мозгом, был опубликован в выпуске журнала от 16 ноября. Труды Национальной академии наук.

«Модель показывает нам, что этими событиями управляет структурная сеть мозга», – сказал Поуп. «Они привязаны к физической структуре мозга».

В частности, события происходят в кластерах нейронов и областей мозга, которые плотно взаимосвязаны и на мгновение загораются вместе. Спорнс сравнил эту схему с оркестром, играющим музыкальное произведение.