География человеческого тела: как ученые создали самую подробную карту нашего мозга
Карта коры головного мозга, составленная Дэвидом Ван Эссеном и Мэттью Глассером из Вашингтонского университета в Сент-Льюисе с помощью специалистов из ряда других институтов в 2016 году, подтвердила существование 83 ранее известных зон. Кроме того, ученые обнаружили 97 новых областей коры головного мозга человека, ответственных за сенсорную и моторную активность, язык и логические рассуждения.
Как и географам, нейрофизиологам для работы очень важно обладать хорошей картой, чтобы совершенствовать свое мастерство и лучше понимать то, с какой именно проблемой они имеют дело. Карта кортикальной области мозга наглядно демонстрирует, какие зоны несут ответственность за конкретные когнитивные функции и как они взаимодействуют друг с другом.
Проблема заключается в том, что этот механизм устроен куда сложнее, чем может показаться на первый взгляд. Мозговые зоны различаются по клеточной структуре и белковой плотности, химическому составу нейромедиаторов и строению нейронов. На изучение подобных анатомических и физиологических особенностей часто нужны не только деньги и оборудование, но и специальное разрешение, которое не так просто получить — ведь речь идет об исследованиях и испытаниях на живых людях.
По словам Глассера, их проекту помогло удачное стечение обстоятельств. «Проект Human Connectome начался еще в 2010 году, и Национальные институты здравоохранения США дали нам два года на работу по совершенствованию методов сбора показателей МРТ и анализа данных. Это позволило нам получить гораздо более полную и качественную информацию, чем обычно», рассказывает он.
Проект во многом уникален и тем, что в нем участвуют эксперты нейровизуализации со всего мира. Используемое ими программное обеспечение также не имеет аналогов, а в качестве системы исследования выступила связка из методов архитектурного, функционального и топографического анализов. Этот алгоритм в итоге и позволил идентифицировать области, обычно остававшиеся невидимыми для исследователей.
Некоторые из 180 зон выполняли очевидную функцию, в то время как предназначение других было не столь очевидно. Например, область 55b, по данным Глассера, принимает участие в языковых процессах. Примерно у 90% здоровых молодых людей этот участок имеет типичную картину связей со соседними областями. Однако у некоторых участников исследования, общее число которых было 210, отображаются совершенно иные свойства, в том числе удивительная связь с зонами, задействованными в глазодвигательных процессах.
Помимо теоретических исследований, новые карты также помогут и хирургам, планирующим операции на головном мозге. Глассер и команда надеются, что их работа поможет в будущем изучить эффекты, оказываемые на клетки мозга старением, чтобы решать возрастные проблемы как можно эффективнее.