Мозок людини — це не просто набір окремих «центрів», кожен із яких відповідає за свою функцію. Нове дослідження показує: вирішальну роль відіграє те, як саме ці центри з’єднані між собою. І саме схема цих зв’язків формує своєрідний «відбиток пальця» кожної ділянки мозку — унікальний малюнок, що визначає, як ми думаємо, запам’ятовуємо й ухвалюємо рішення.
«Погляд з висоти пташиного польоту» на мозок
Команда науковців з The Ohio State University проаналізувала масштабні дані сканування мозку та дійшла висновку: зв’язки між різними регіонами мозку — це фундаментальний принцип його організації.
Раніше вчені вже знаходили окремі зв’язки між нейронною «проводкою» та такими здібностями, як сприйняття або соціальна поведінка. Але тепер дослідження охопило практично весь мозок і десятки різних когнітивних функцій — від мовлення до ухвалення рішень.
За словами авторів, це дослідження дає «панорамний» погляд на те, як структура мозку підтримує широкий спектр розумових можливостей.
Унікальні «карти підключення»
Кожна ділянка мозку має власний набір зв’язків з іншими регіонами. Дослідники назвали це «підключальним відбитком» (connectivity fingerprint).
Подібно до того, як відбитки пальців у людей унікальні, кожна зона мозку має свій неповторний малюнок зв’язків — і саме він підказує, яку функцію ця зона виконує.
Ба більше, за допомогою математичних моделей вчені змогли передбачити, чи буде певна ділянка активною під час конкретного завдання — наприклад, розпізнавання облич, прослуховування музики чи ведення розмови.
Як досліджували мозок
Для роботи використали дані Human Connectome Project — масштабної ініціативи, що містить МРТ-скани понад тисячі людей. Ці знімки показують, як різні частини мозку з’єднані між собою.
Далі дослідники звернулися до інструменту NeuroQuery, який узагальнює результати тисяч нейровізуалізаційних досліджень і створює карти активності мозку для 33 різних психічних функцій — зокрема мовлення, пам’яті, прийняття рішень і сприйняття облич.
Поєднавши дані про структуру зв’язків із картами активності, команда створила комп’ютерні моделі, які показали чіткий зв’язок між «проводкою» мозку та його функціонуванням.
Найтісніший зв’язок — у «вищих» навичках
Особливо сильну відповідність між зв’язками та функціями виявили у зонах, що відповідають за пам’ять, виконавчі функції та складне мислення.
Цікаво, що ці здібності формуються роками — значно довше, ніж, наприклад, базове сенсорне сприйняття. Дослідники припускають: чим довше ми активно використовуємо певні ділянки мозку, тим міцніше узгоджуються їхні зв’язки з виконуваними функціями.
Інакше кажучи, досвід буквально «налаштовує» мозкову мережу.
Що це означає для медицини
Результати, опубліковані в журналі Network Neuroscience, дають еталон того, як зазвичай організований мозок здорової молодої людини.
Це важливо, адже тепер науковці можуть порівнювати цю «нормальну карту» з мозком людей, які мають неврологічні чи психіатричні розлади. Якщо змінюється структура зв’язків — змінюється і функція. Таким чином, дослідження закладає основу для майбутніх робіт, що допоможуть краще зрозуміти, що саме відбувається в мозку, коли щось іде не так.
Головний висновок звучить просто, але має глибокі наслідки: те, як з’єднаний наш мозок, визначає те, як ми мислимо. І цей зв’язок виявився набагато системнішим та універсальнішим, ніж вважалося раніше.