Строение человеческого мозга имеет простой и строгий порядок
Нейробиологами создана трехмерная карта связей нейронов в мозге четырех видов обезьян и человека, при этом была обнаружена строгая локальная упорядоченность. Оказывается, что белое вещество является трехмерной тканью, в которой волокна расположены перпендикулярно друг другу. Данную работу опубликовал журнал «Science», а запись интервью с ее первым автором находится на страницах сайта National Science Foundation.
Чтобы установить связи между нейронами исследователям пришлось использовать диффузионную МРТ - разновидность Магнитно-Резонансной Томографии. Такой метод позволяет определить неравномерность в скорости диффузии молекул воды. В тех случаях, когда молекулы расположены в непосредственной близости от аксонов, их диффузия принимает наибольшее значение вдоль направления аксона. Трехмерная карта неоднородности диффузии, а также ее компьютерная обработка делает возможным получение карты структуры связей в мозге. Данный метод получил название трактографии.
При внимательном изучении полученных изображений мозга обезьян и человека, ученым удалось заметить, что связывающие разные участки мозга аксоны всегда геометрически правильно расположены, и имеют вид трехмерной сети, в которой волокна направлены перпендикулярно друг другу. Такое нейронное переплетение очень напоминает простую ткань, но в отличие от последней, переплетение происходит в трех, а не в двух измерениях.
Как отмечают авторы, такая простая и строгая структура стала для них неожиданностью. Многие нейробиологи до этих пор представляли себе связи в мозге в виде "миски со спагетти", говорит Ван Виден (Van Wedeen)- первый автор статьи.
Особенно хорошо видна упорядоченная трехмерная структура в локальных участках. При рассмотрении мозга целиком или его крупных частей видно, что "ткань" изгибается в соответствии с их пластичной формой. И чем более ранняя (с точки зрения эволюции) структура рассматривалась учеными, тем более строгая упорядоченность при этом обнаруживалась. Как утверждают изыскатели, эта иерархия структуры отображает как эволюционное происхождение мозга, так и субъективность в развитии на протяжении жизни. Изначально строгая структура связей представляет, по их мнению, идеальную основу для наращивания сложности.
Данная работа представляет собой часть проекта создания "Коннектома Человека", иными словами - полного описания всех взаимосвязей между клетками нервной системы. Работа над проектом началась еще в июле 2009 года, и осуществляет ее сеть американских Национальных Институтов Здоровья (NIH) .