На карту мозга нанесли сотню новых функциональных участков

Составлена обновленная – и самая детальная на сегодняшний день – карта коры головного мозга. Использование алгоритмов машинного обучения позволило идентифицировать на ней 180 структурных участков, вовлеченных в выполнение различных функций, включая 97 прежде неизвестных. Отчет о работе публикует журнал Nature.
Начиная с XIX века физиологи продемонстрировали, что в коре больших полушарий можно выявить отдельные области, которые реализуют те или иные функции головного мозга – такие как область Вернике и центр Брока, вовлеченные в работу речи. К настоящему моменту идентифицированы десятки таких участков. Однако дальнейшая работа осложняется отсутствием у них четко определенных визуальных границ: нейроны этих областей объединены не столько по расположению, сколько взаимосвязями, которые могут распространяться очень сложным образом. Наконец, функции той или иной небольшой области могут быть вовсе неизвестными.


Поэтому Дэвид Ван Эссен (David Van Essen) и его коллеги из Медицинской школы Университета Дж. Вашингтона обратились к помощи современных алгоритмов машинного обучения. Авторы использовали результаты, полученные в ходе реализации проекта по установлению полной «карты» структурных взаимосвязей мозга «Коннектом человека» (Human Connectome Project, HCP). Были получены данные мультимодальной магнитной томографии головного мозга 210 здоровых подопытных обоих полов, выполнявших простые задания.
Эта информация обрабатывалась полуавтоматической системой, разработанной оксфордскими исследователями во главе со Стивеном Смитом (Stephen Smith). Алгоритм учитывал характер совместной активации нейронов, гистологические и анатомические особенности: локальную толщину коры и миелинизацию волокон, плотность расположения нейронов и т.д. Он был обучен распознавать и картировать структурно-функциональные участки на множестве томографических снимков.
В общей сложности удалось идентифицировать 180 зон коры, из которых 83 уже были известны по предыдущим работам, а 97 – совершенно новые. Характер активации позволил указать на задачи, в которые вовлечены некоторых из них, однако функции большинства остаются невыясненными. Это, безусловно, станет задачей новых исследований.

Роман Фишман

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Безумие в наследство — 2

Как развитие технологий позволило нащупать «топологическое решение» загадки шизофрении

Шизофрения — одна из самых загадочных и сложных болезней человека. Уже более ста лет ученые пытаются понять причины ее возникновения и найти ключ к терапии. Пока эти усилия не слишком успешны: до сих пор нет ни препаратов, которые могли ли бы ее по-настоящему лечить, ни даже твердого понимания того, какие молекулярные и клеточные механизмы ведут к ее развитию. О том, как ученые бьются с «загадкой шизофрении» мы уже неоднократно писали: сначала с точки зрения истории психиатрии, затем с позиции классической генетики (читателю, который действительно хочет вникнуть в суть проблемы, будет очень полезно сначала прочитать хотя бы последний текст). На этот раз наш рассказ будет посвящен новым молекулярно-биологическим методам исследования, которые появились в распоряжении ученых буквально в последние несколько лет. Несмотря на сырость методик и предварительность результатов, уже сейчас с их помощью получены важнейшие данные, впервые раскрывающие механизм шизофрении на молекулярном уровне.