Открита е нова мозъчна мрежа, свързваща ума и тялото

Публикация / Аспекти

Дата на публикуване :: 17.05.2023 , 08:18: ч. , JSCI Идентификатор 29387

Редактор: Христо Янакиев

Абстракт:: Нова мозъчна мрежа, отговорна за сложните движения, може да промени това, което знаем за невронните карти в първичните двигателни области

Приложения към публикацията: N/A

Публкацията е част от
НАУКАТА+ / JSCI Plus Архив

Пълен текст (JSCI 29387)

Прочетена 2798

Нова мозъчна мрежа, отговорна за сложните движения, може да промени това, което знаем за невронните карти в първичните двигателни области

Преди да говорите пред голяма тълпа, дланите ви може да започнат да се потят, сърцето ви може да учести и раменете ви може да се напрегнат.

Малко се знае защо се случва това и как психичните състояния, като емоциите, влияят на тялото в очакване на събитие. Сега обаче изследователите са идентифицирали неоткрита досега мозъчна мрежа, която може да стои зад тази връзка ум-тяло, според ново изследване, публикувано в Nature.

Новооткритата мрежа включва както моторния кортекс, така и когнитивните области на мозъка, преобръщайки дългогодишното мнение, че моторният кортекс участва само в производството на движения.

„Изследването е много интересно, много вълнуващо“, казва Майкъл Грациано , невролог от Принстън, който не е участвал в проучването.

Първичната моторна кора се намира в задната част на челните лобове, близо до слепоочието. Доминиращата парадигма гласи, че моторният кортекс е опростен. Планирането, познанието и съзнателното иницииране на движения се случват другаде в мозъка; моторният кортекс просто получава тези сигнали, предавайки ги директно на мускулите.

Моторният кортекс е организиран по начин, който корелира с изкривено представяне на човешкото тяло, наречено кортикален хомункулус, където по-големи области от кората са посветени на части от тялото, способни на фин двигателен контрол. Тази карта е организирана по подреден начин: горната част на кортекса контролира пръстите на краката, докато долната част, близо до ухото, контролира главата. Съавторът на изследването Евън Гордън обяснява, че хомункулусът е една от най-вкоренените идеи в кортикалната невронаука. „Това е едно от първите неща, за които научавате в гимназията“, казва той.

„Тази карта стига чак до 1870 г.“, казва Грациано, който изучава моторния кортекс повече от десетилетие. „Изминаха 150 години от откриването на тази моторна карта. И е много традиционно. . . и вградени.”

"Това също не е вярно."

Гордън и Нико Дозенбах , и двамата невролози от Медицинския факултет на Вашингтонския университет в Сейнт Луис, не си поставиха за цел да открият нова мозъчна мрежа или да оспорят идеята за кортикален хомункулус. Гордън изучава мозъка с помощта на метод, наречен прецизен fMRI, който включва сканиране на мозъка на един и същ човек отново и отново, за да се стигне до изключително точни показания, както подсказва името. Техниката „изстисква шума от данните“, казва Гордън, като осреднява много данни от един човек, вместо да осреднява множество хора, както често се случва в проучванията с fMRI. Гордън едва наскоро насочи вниманието си към моторния кортекс, очаквайки лесно да намери карти на тялото.

В търсенето на хомункулуса Гордън и Дозенбах сканираха мозъците на седем участници, докато бяха в покой или докато извършваха движения, като намигване или огъване на колене.

Докато сканираха участниците, изследователите започнаха да виждат същите странни резултати отново и отново. „Продължавахме да виждаме тези три различни области в първичната моторна кора, които бяха много силно свързани помежду си в едно полукълбо“, обяснява Гордън. „Честно казано, някак си го пренебрегнахме за известно време.“

Но те продължаваха да виждат странните региони. И в крайна сметка те решиха да проучат феномена. „Наистина е лесно, когато правите този вид експерименти, да видите неща, които нямат смисъл в традиционния възглед и да приемете, че това е просто шум“, казва Грациано.

Докато някои региони на моторния кортекс се активират, когато участниците движат само една част от тялото, находка, която предполага, че те са пряко свързани с това движение или част от тялото, тези странни кортикални региони се активират в отговор на координирани движения на няколко части на тялото едновременно - счупвайки от идеята за хомункулуса.

Екипът продължи да анализира три големи, публично достъпни набора от данни за fMRI, съдържащи данни от 50 000 души: Human Connectome Project, Adolescent Brain Cognitive Development Study и UK Biobank. Всички набори от данни показват едно и също нещо: три взаимосвързани области в моторния кортекс, които не са картографирани само към една част от тялото.

От тези данни изследователите извличат информация за свързаност в търсене на мозъчни области с координирана дейност, което може да показва, че зоните са част от една и съща мрежа. Те откриха, че трите новооткрити области на първичния моторен кортекс са свързани с цингуло-оперкуларната мрежа (CON), мозъчна област, която е свързана с действие, цели, възбуда и болка. „Мислехме за тази мрежа като за една от най-умните мрежи в мозъка, защото тя прави вашето планиране на високо ниво“, обяснява Гордън. Мрежата включва и няколко други моторни и сензорни области на мозъка. Като цяло те нарекоха тази мрежа мрежа за сомато-когнитивно действие или SCAN, като предположиха, че мрежата свързва цели, физиология и движение на тялото.

Въпреки че активността на SCAN присъства и в по-големите масиви от данни, Гордън подозира, че резултатът е бил там през цялото време, но те и други просто са отхвърлили констатациите.

Изследователите са открили подобна мрежа при нечовекоподобни примати, използвайки fMRI данни от макаци. При маймуните SCAN също е свързан с области на мозъка, които контролират неща като сърдечен ритъм и дишане, което кара изследователите да заключат, че едно от задълженията на мрежата може да е да постави тялото нащрек в отговор на стимул, като например стресово събитие .

Въпреки че връзките между мозъчните области, които контролират автономните функции и SCAN, не са открити при хората, Гордън казва, че в бъдеще би искал да проучи връзката между SCAN и физиологичните промени в отговор на тревожност или стрес, особено при лица с тревожни разстройства.

Трудно е да се присвои ясна функция на мрежата, тъй като данните от fMRI могат да установят само връзка между поведението и мозъчната активност, предупреждават изследователите, но добавят, че има какво да се извлече от тези видове набори от данни. „Мисля, че все още някак си проправяме път към това какво означава това. Но това наистина революционизира идеята ни за това как мозъкът ви помага да планирате и изпълнявате действия“, казва Гордън.

Публикация / Новини (JSCI 29387)
Дата на публикуване :: 17.05.2023, 08:18: ч.

Публикацията е включена и в информационните бюлетини за абонатите на JSCI. Изберете от предлаганите възможности за абонамент, за да получавате редовни актуализации във Вашите области на интерес.

ОЩЕ ОТ РУБРИКАТА

Ухапване от комар: Съвети, които облекчават и лекуват по-бързо ухапванията