Изображения мозга раскрывают причины роста когнитивного контроля у детей

Изображения мозга раскрывают причины роста когнитивного контроля у детей

Как люди на разных этапах развития, от детского возраста до молодого взрослого демонстрируют существенные улучшения в способности контроля импульсов, самоорганизации и принятии решений. Эти «исполнительные функции» мозга, являются ключевыми факторами, влияющими на разные сферы жизни, включая успехи в учебе, употребление наркотиков или появление психических заболеваний. В докладе, опубликованном в Current Biology, исследователи определили изменения сетевой организации мозга, которые лежат в основе улучшений исполнительных функций.

Исследования показывают, что в процессе созревания мозг все больше становится разделенным на отдельные модули для большей эффективности. Новые данные указывают на то, что степень улучшений исполнительных функций с возрастом, зависит  от степени зрелости модулярная структуры.

«Мы были удивлены, обнаружив, что совершенствование сетевых структур мозга в процессе развития, включает в себя возрастание модулярной сегрегации и глобальной интеграции, поскольку высокомодулярная система имеет потенциал стать фрагментированной», говорит Тед Саттертвайт, доцент психиатрии медицинской школы Перельмана в Университете Пенсильвании. «Развивающаяся и становящаяся все больше модульная и глобально интегрированная система, позволяет максимально повысить эффективность коммуникации в мозге при минимальных затратах».

Полученные данные говорят о том, что модульная архитектура мозга жизненно важна для развития комплексного познания и поведения. Также полученные данные могут помочь идентифицировать биомаркеры аномального развития мозга, которые могут быть предикторами риска психозов и расстройств аффективной сферы.

Саттервайт и его коллеги намерены определить нормальное развитие структурных сетевых модулей и их связь с исполнительным функционированием. Они работали с большой выборкой из 882 молодых испытуемых возрастом от 8 до 22 лет. Всем испытуемым была проведена диффузная визуализация. Исследования проводились на базе Филадельфийской экспериментальной группы общих исследований развития мозга, и включали в себя когнитивные данные и богатые данные нейровизуализации.

Как ожидалось, исполнительные функции существенно улучшаются у испытуемых с возрастом. Анализ полученных изображений мозга выявил постоянное возрастание специализации и модульности структур, которые, тем не менее, полностью интегрированы.

«Развитие модульно-сетевой архитектуры не привело к фрагментации мозга», объясняет первый автор исследований Грехам Баум, аспирант медицинской школы Премалана в Университете Пенсильвании. «Действительно, общая возможность сетевой коммуникации увеличивается соответственно усилению специфических соединений между модулями. Результаты показывают, что по мере взросления детей, их мозг становится более разделенным на специализированные отделы и в то же время более интегрированным в целом».

Полученные данные свидетельствуют о том, что глобально интегрированная сетевая архитектура может быть жизненно необходима для поддержки специализированной обработки и уменьшению препятствий между системами мозга. В то же время, усиление глобальной интеграции может позволить этим специализированным областям, скоординировано работать вместе. Исследователи так же выявили связь между появлением модульной структуры и производительностью при выполнении тестов исполнительного функционирования.

Исследователи говорят, что сейчас они сочетают техники структурной и функциональной визуализации, чтобы изучить, как структурные сети мозга ограничивают и формируют функциональные мозговые сети и паттерны их активации. Так же они будут изучать, может ли информация о мозговых сетях предупреждать появление психических расстройств у детей в будущем.

https://www.sciencedaily.com/releases/2017/05/170525123048.htm

поделиться