Cercetătorii au descoperit că structura internă a creierului poate dezvălui scopul unic al fiecărei regiuni, confirmând că conectivitatea dictează funcția. Descoperirea ar putea transforma modul în care oamenii de știință studiază și diagnostichează afecțiunile cerebrale.
Un nou studiu oferă cele mai puternice dovezi de până acum că rețeaua complexă de conexiuni care leagă diferite regiuni ale creierului uman poate dezvălui ce face fiecare zonă. Studiile anterioare identificaseră legături între conectivitatea creierului și anumite funcții mentale, cum ar fi percepția sau comportamentul social. Cu toate acestea, această nouă lucrare extinde această înțelegere la întregul creier. Oferă ceea ce cercetătorii descriu drept o "perspectivă de ansamblu" asupra modului în care structura și funcția se potrivesc, a declarat autorul principal Kelly Hiersche, studentă la doctorat în psihologie la Universitatea de Stat din Ohio.
"Am găsit dovezi care sugerează că conectivitatea este un principiu organizațional fundamental care guvernează funcția creierului, ceea ce are implicații pentru înțelegerea a ceea ce se întâmplă atunci când lucrurile merg prost în creier", a explicat Hiersche.
Amprente Unice de Conectivitate în Creier
Potrivit echipei, rezultatele dezvăluie o imagine detaliată a "amprentei de conectivitate" pentru fiecare regiune a creierului.
"La fel cum amprenta fiecăruia este unică, constatăm că diferite regiuni ale creierului au amprente de conectivitate de identificare unice, bazate pe funcția mentală pe care o îndeplinesc", a declarat co-autorul Zeynep Saygin, profesor asociat de psihologie la Ohio State.
Autorul principal David Osher, profesor asistent de psihologie la Ohio State, a adăugat că aceste amprente permit oamenilor de știință să determine funcția unei regiuni examinând conexiunile sale.
"Descoperirile noastre ne ajută să înțelegem modelul de conectivitate care face o zonă lingvistică unică, de exemplu, și ceea ce o deosebește de zonele adiacente din creier", a spus Osher.
Studiul a fost publicat în revista *Network Neuroscience*.
Pentru a descoperi aceste relații, cercetătorii au folosit date din Human Connectome Project, care include scanări RMN ale creierului de la 1.018 participanți. Aceste scanări dezvăluie modul în care regiunile creierului comunică între ele. Echipa s-a îndreptat apoi către NeuroQuery, un instrument online de meta-analiză care oferă hărți ale creierului pentru diverse procese cognitive. Instrumentul prezice modele de activitate cerebrală pentru 33 de sarcini mentale diferite, inclusiv vorbirea, luarea deciziilor, ascultarea muzicii și recunoașterea fețelor. Prin combinarea datelor NeuroQuery cu modelele lor de conectivitate, cercetătorii au creat cadre de calcul care leagă modul în care creierul este structurat de modul în care funcționează.
Conectivitatea Prezice Gândirea și Acțiunea
Analiza a dezvăluit o legătură puternică și consistentă între structura internă a creierului și activitatea sa în toate regiunile și domeniile cognitive. În esență, modelul de conectivitate al unei regiuni ar putea prezice dacă ar fi activă - sau inactivă - în timpul unei game largi de activități mentale, de la conversație la recunoaștere vizuală la luarea deciziilor.
"Sprijină o ipoteză larg răspândită în rândul neurocercetătorilor, conform căreia conectivitatea creierului determină funcția creierului, dar acest lucru nu a fost arătat explicit până acum și nu pe o astfel de amploare a domeniilor cognitive", a spus Osher.
Deși toate regiunile creierului au arătat această relație strânsă de conectivitate-funcție, efectul a fost deosebit de pronunțat în zonele legate de procese de nivel superior, cum ar fi memoria și funcția executivă.
"Aceste abilități de nivel superior necesită mulți ani pentru a se dezvolta la oameni, mult mai mult decât abilitățile senzoriale sau sociale", a remarcat Hiersche. "S-ar putea ca, pe măsură ce utilizați continuu aceste regiuni ale creierului pentru ca acestea să se dezvolte, să rezulte această legătură foarte strânsă între conectivitate și funcție pentru aceste abilități de ordin superior."
Stabilirea unei Linii de Bază pentru Cercetări Viitoare
Un rezultat cheie al studiului este că această perspectivă asupra întregului creier oferă un model de referință pentru modul în care funcționează de obicei creierul sănătos al adulților tineri, a spus Hiersche. Cercetătorii pot folosi acum această linie de bază pentru a compara creierul persoanelor cu afecțiuni neurologice sau psihiatrice și pentru a identifica modul în care diferă conectivitatea și funcția lor.
"Știind că conectivitatea este un principiu organizațional general al funcției creierului în întregul creier oferă o bază pentru lucrări viitoare în acest domeniu", a concluzionat Hiersche.