Человеческий мозг состоит из цепей, которые развиваются с детства до зрелого возраста, чтобы поддержать исполнительную функцию — критический поведения, как самоконтроль, принятие решений и сложные мысли. Эти схемы закреплены путей белого вещества, которые координируют деятельность мозга, необходимой для познания. Однако, мало исследований существует для того, чтобы объяснить, как белое вещество созревает для поддержки активности, что позволяет улучшить исполнительную функцию в подростковом возрасте-в период бурного развития мозга.
Исследователи из Института мозга продолжительность жизни Школы медицины Перельмана в Университете Пенсильвании и детской больницы Филадельфии применены инструменты из сети науки, чтобы выявить как анатомические связи в мозге развиваются для поддержки нервной деятельности, лежащие в основе этих ключевых областях. Полученные результаты были опубликованы в Трудах Национальной академии наук.
«По графиков развития мозга в детстве и подростковом возрасте, мы можем лучше понять, как мозг поддерживает исполнительную функцию и самоконтроль, как у здоровых детей и лиц с различными психическими заболеваниями,» сказал изучение старший Автор Теодор Саттертуэйт, доктор медицинских наук, профессор психиатрии Пенсильванского университета. «С отклонениями в развитии связи мозга и дефицит исполнительной функции часто связаны с возникновением психических заболеваний в юношеском возрасте, наши выводы могут помочь выявить биомаркеры развития мозга, прогнозирования когнитивного и клинические исходы более поздно в жизни.»
В этом исследовании, исследователи сопоставлены структурно-функциональные соединения — степень, в которой область мозга, картины анатомических связей поддерживает синхронизации нейронной активности. Это может рассматриваться как шоссе, где анатомические соединения дорогу и функционального соединения трафика, проходящего вдоль этих дорог. Исследователи сопоставлены и проанализированы мульти-модальных данных нейровизуализации с 727 участников в возрасте от 8 до 23 лет, а появились три основных выводов.
Во-первых, ученые обнаружили, что региональные различия в структурно-функциональных сцепления обратно пропорциональна сложности функции данной области мозга отвечает за. Выше структура-функция сцепления был найден в частях мозга, которые являются специализированными для простой обработки сенсорной информации, как визуальной системе. В отличие от этого, там было ниже структурно-функциональных связей в сложных частей мозга, которые отвечают за исполнительные функции и самоконтроля, которые требуют более абстрактной и гибкой обработки.
Результаты показали, что структура-функция соединение также соответствует известным схемам расширения мозга в процессе эволюции приматов. Предыдущая работа сравнение человека, обезьяны, и мозги обезьян показало, что сенсорные зоны, как зрительная система высоко консервативны у разных видов приматов и не намного возросла за последние эволюции. В отличие от ассоциации области мозга, такие как префронтальная кора, резко расширен в ходе эволюции приматов. Это расширение может быть разрешено для появления уникальный комплекс познавательных способностей человека. Ученые обнаружили, что области мозга, которая быстро расширяется в процессе эволюции, имели более низкие структурно-функциональные связи, в то время как простые сенсорные участки, которые были законсервированы в последние эволюции имели более высокие структурно-функциональные связи.
Исследователи также обнаружили, что структура-функция муфты увеличена на протяжении всего детства и отрочества в сложных лобных областей мозга. Это те же самые регионы, которые, как правило, имеют более низкие базовые структурно-функциональные связи, расширены по сравнению с обезьянами, и отвечают за самоконтроль. Длительное развитие структурно-функциональных связей в этих регионах может позволить улучшить исполнительную функцию и самоконтроля, которая развивается в зрелом возрасте. Действительно, ученые обнаружили, что более высокие структурно-функциональных связей в латеральной префронтальной коре — сложная область мозга, которая играет важную роль в саморегуляции … было связано с более исполнительные функции.
«Эти результаты свидетельствуют о том, что исполнительные функции, как контроль импульсов, что может быть особенно трудным для детей и подростков — отчасти рассчитывать на длительное развитие структурно-функциональных связей в сложных частей мозга, как префронтальная кора», — пояснил ведущий автор Грэм Баум, к. м. н., научный сотрудник Гарвардского университета, который был Пенн неврологии аспирант за время исследования. «Это имеет важные последствия для понимания того, как участки мозга становятся специализированными, в процессе разработки для поддержки гибких и соответствующего целенаправленного поведения».
История Источник:
Материалы , предоставляемые Университета Пенсильвании Школы медицины. Примечание: материалы могут быть отредактированы для стиля и длины.