Laste ajupildid näitavad, kuidas kognitiivne kontroll suureneb vanusega

Lapse aju arenedes eraldub see rohkem spetsialiseeritud üksusteks, kuid samal ajal integreerub tervikuna tugevamate „rummu” ühenduste tõttu. Need täpselt määratletud, võrku ühendatud aju struktuurid on otseselt seotud täidesaatvate funktsioonide tervisliku arenguga, näiteks võimega kontrollida impulsse, püsida korrastatud ja langetada otsuseid.

Ajakirjas avaldatud uues uuringus Praegune bioloogia, suutsid teadlased kaardistada aju muutused, mis on täidesaatva funktsiooni paranemise aluseks. Leiud võivad viia ka ebanormaalse aju arengu biomarkerite tuvastamiseni, mis võiks ennustada inimese psühhoosi ja suurte meeleoluhäirete riski.

"Üllatusega leidsime, et struktuuriliste ajuvõrkude arengupõhine täiustamine hõlmas modulaarset segregatsiooni ja globaalset integratsiooni, kuna väga modulaarsed süsteemid võivad killustuda," ütleb Perelmani meditsiinikooli psühhiaatria dotsent Ted Satterthwaite Pennsylvania ülikool.

"See üha modulaarsem, kuid ülemaailmselt integreeritud võrgutopoloogia võib maksimeerida kommunikatsiooni efektiivsust, minimeerides ajus juhtmestikukulusid."

Uuring viitab sellele, et modulaarne ajuarhitektuur on keerulise tunnetuse ja käitumise arendamisel kriitilise tähtsusega. Tegelikult on noorel täidesaatva funktsiooni paranemise aste otseselt seotud sellega, kui hästi on tema modulaarne võrgustruktuur määratletud.

Uuringu jaoks võtsid teadlased ette uurida struktuurivõrgu moodulite normaalset arengumustrit ja nende suhet täidesaatva funktsioneerimisega. Tõmmatud andmed suurest valimist, milles osales 882 noort vanuses kaheksa kuni 22 aastat ja kes olid läbinud difusioonkujutise osana Philadelphia Neurodevelopmental Cohorti kogukonnapõhisest ajuarengu uuringust, mis sisaldab rikkalikke neurokujutisi ja kognitiivseid andmeid.

Ootuspäraselt paranes juhtivfunktsioon vanuses uuringus osalejatel märkimisväärselt. Ajupiltide analüüs näitas üha spetsialiseerunud ja täielikult integreeritud modulaarset struktuuri.

"Modulaarse võrguarhitektuuri arendamine ei toonud kaasa aju killustumist," selgitab uuringu esimene autor Graham Baum. kandidaat Pennsylvania ülikooli Perelmani meditsiinikoolis.

„Tegelikult suurenes võrgu üldine sidevõimsus tegelikult tänu moodulite vaheliste spetsiifiliste sõlmpunktiühenduste tugevdamisele. Need tulemused näitavad, et kui lapsed kasvavad, eraldub nende aju rohkem spetsialiseeritud üksusteks, kuid integreerub ka tervikuna. "

Tulemused näitavad, et ülemaailmselt integreeritud võrguarhitektuur võib olla kriitiline spetsialiseeritud töötlemise toetamiseks ja ajusüsteemide vaheliste häirete vähendamiseks.

Teadlaste sõnul ühendavad nad nüüd struktuurseid ja funktsionaalseid pildistamismeetodeid, et uurida, kuidas struktuursed ajuvõrgud piiravad ja kujundavad funktsionaalseid ajuvõrke ja aktivatsioonimudeleid. Samuti viivad nad läbi uuringuid, et teha kindlaks, kas see teave võib aidata ennustada psühhiaatriliste häirete tekkimist lastel aastaid hiljem.

Allikas: Cell Press