Měření neuronální konektivity a jeho vliv na naše porozumění mozku
Naše mozky se skládají z 86 miliard neuronů, což je přibližně jedenáctkrát více než je světová populace. Každý neuron má svůj vlastní axon, dlouhou vlákno, které komunikuje s 10 000 až 100 000 dalšími neurony. „Díky skenování nebo MRI máme k dispozici globální anatomii, ale je velmi obtížné vidět, který neuron je s čím spojen,“ říká Pasquale Nardone.
Nový model pro měření neuronální konektivity
Čtyři výzkumníci, včetně Alexy Mousselet, která pracuje na kognitivní a neurovědní jednotce na Univerzitě v Cambridge, publikovali výsledky své studie v časopise Nature Communications. Vyvinuli matematický model, který využívá zobrazování magnetickou rezonancí zvané difuzní MRI. „Je to zařízení, které měří, jakým směrem se pohybuje voda. Je třeba nezapomínat, že mozek je ze 75 % tvořen vodou, která se difunduje ve všech směrech,“ poukazuje Pasquale Nardone.
Díky této metodě jsme schopni měřit spojení mezi neurony, tedy směr, kterým axon vede. „Jedná se o zobrazení, které velmi připomíná Facebook, tedy ‚kdo je s kým v kontaktu‘, což nazýváme strukturální konektivitou,“ dodává Nardone.
Mapování mozku v průběhu věku
Bylo analyzováno 4216 ‚zdravých‘ mozkových vzorků osob ve věku od 0 do 90 let. Vědci vytvořili matematický model, aby zjistili, jak se konektivita mění s věkem. Bylo pozorováno pět fází:
- Od 0 do 9 let: Dětství. Dochází k rychlému růstu šedé a bílé hmoty, neuronů a axonů. V této fázi se v mozku přerušují některé komunikace, „což znamená, že dítě strukturuje svůj mozek a zbavuje se mnoha nepotřebných spojení.“
- Od 9 do 32 let: Adolescence. „Konektivita je v této fázi nejefektivnější, tedy všechny neurony jsou v kontaktu se všemi ostatními. Síť je téměř globální, celý mozek je spojen s 86 miliardami neuronů, které spolu komunikují.“
- Od 32 do 66 let: Dospělost. Zaznamenává se určité stabilní období s minimálními změnami v propletených sítích.
- Od 66 do 83 let: První známky stárnutí. Síť slábne a fragmentuje se, což nazýváme modulární konektivitou. Dialogy probíhají mezi okrsky, nikoli však mezi všemi.
- Po 83 letech: Pozdní stárnutí. „Spojení začínají atrofovat a zůstávají pouze izolované oblasti, které mezi sebou komunikují.“
Porozumění duševním onemocněním
Ať už se jedná o Alzheimerovu chorobu, schizofrenii, deprese nebo cévní mozkové příhody, difuzní MRI a mapování vyvinuté výzkumníky z Cambridge pomohou určit oblasti, které již nejsou mezi sebou propojeny. Jak poukazuje Pasquale Nardone, období adolescence (9 až 32 let) je zároveň obdobím, kdy se objevují duševní poruchy. „Tento zobrazovací nástroj, doplněný matematickým modelem ukazujícím, ‚kdo je s kým spojen‘, nám umožní začít chápat všechny takzvané duševní choroby.“
