Smegenų pusės sujungtos kitaip, nei manyta

Naujas metodas atskleidžia svarbių nervinių jungčių eigą žmogaus smegenyse

Pluoštas seka sveiką asmenį baltuoju spinduliu © MPI for Biofizikinė chemija
skaityti garsiai

Dvi žmogaus smegenų pusės yra sujungtos per centrinį jungiklį - baltą juostą. Tačiau kaip tiksliai pluoštai jame veikė ir kokią funkciją jie turėjo, nebuvo tiksliai žinoma. Dabar mokslininkai pirmą kartą iššifravo tikslią pluošto topografiją nauju vaizdo gavimo metodu ir nustatė aiškius nukrypimus nuo ankstesnių prielaidų.

Žmogaus smegenyse esančios pilkosios medžiagos nervinės ląstelės yra sujungtos tūkstančius kartų. Tarp atokesnių centrų, pavyzdžiui, smegenų žievėje, taip pat susidaro storesni pluošto traktai, sujungiantys daugelį atskirų nervų procesų į bendrą sruogą didesniais atstumais. Šių skaidulų junginių visuma yra žinoma kaip baltoji smegenų materija. Ryškiausia baltosios medžiagos struktūra yra balta juosta (corpus callosum) smegenų viduryje. Jis jungia dvi smegenų puses ir yra suformuotas nervinių skaidulų, kurios paprastai jungia panašius funkcinius centrus priešingame pusrutulyje.

Getingeno Makso Planko biofizikinės chemijos instituto mokslininkai dabar atrado, kad ankstesnės prielaidos neatitinka tikrovės. Tyrėjai panaudojo naują magnetinio rezonanso tomografijos metodiką, kuri nustato vandens molekulių mobilumą ląstelėse ir prilygina jų pageidaujamą kryptį su apatinio nervų pluošto trakto krypčiai. Sveikų asmenų organizme buvo keletas reikšmingų nukrypimų nuo anksčiau žinomų duomenų, pavyzdžiui, atsižvelgiant į kelius iš motorinės ir sensorinės smegenų žievės. Tikslios visos baltojoje juostoje esančių takų topografijos žinios turi didelę reikšmę daugeliui klausimų, ypač tiriant smegenų ligas.

Iki šiol neįmanoma priskirti funkcijos

Įprasto smegenų anatominio magnetinio rezonanso tomografijos (MRT) metu baltoji medžiaga yra tolygiai rodoma. Pluošto gradientų negalima išspręsti ir priskirti atskiriems ryšiams. Tai taip pat taikoma baltajai juostai. Vadovėliuose yra Witelsono schema, kuri, tačiau, daugiausia buvo sukurta atlikus nežmoginių primatų smegenų pomirtinius tyrimus, ir yra pateikta tik geometrinių duomenų apie pluošto traktus iš didesnių smegenų žievės sričių. Aiškus funkcijos priskyrimas nėra susijęs su šia schema. Šį trūkumą ištaisė Makso Planko biofizikinės chemijos instituto mokslininkai ir tuo pat metu buvo išaiškintas tikslus susikertančių takų išdėstymas iš visų sveikų asmenų smegenų žievės sričių.

Vandens judėjimas mažina pluošto audinius

G ttingeno tyrinėtojai panaudojo naują MRT vaizdavimo metodiką, kurioje užfiksuotas vandens molekulių mobilumas smegenų audinyje ir jų pasirinkta kryptis. Jie rėmėsi savarankiškai sukurta matavimo technika, kuri, priešingai nei anksčiau beveik naudojamas metodas, neturi iškraipymų tarp anatominių vaizdų ir vandens mobilumo žemėlapių. Tai lemia tam tikrą kiekvieno smegenų anatominio atskaitos taško kryptį, kuri prilyginama pluošto pluošto krypčiai. Idėja pagrįsta pagrįsta prielaida, kad vanduo daug lengviau juda nerviniais procesais nei statmenai jam. Pasitelkus specialiai sukurtą programą, tam tikru mastu nuo vieno taško iki kito gali būti atkurta individuali pluošto eiga kompiuteryje. displėjus

Naujasis metodas dabar buvo naudojamas pirmą kartą, kad būtų galima išsamiai apibūdinti baltą juostą nepažeistose žmogaus smegenyse. Baltas pluoštas, kuris buvo vienalytis anatominiuose vaizduose, buvo visiškai ištirpęs pluošto traktatuose, kurie užmezga ryšius su visomis anatomiškai gerai identifikuojamomis smegenų žievės sritimis. Tyrėjai pasielgė taip, kad kompiuteris kiekvienu atveju nustatė tuos kelius, kurie kerta ir baltas juostas, ir pasirinktą smegenų žievės sritį.

Nukrypimai nuo ankstesnio paveikslo

Tokiu būdu išryškėjo naujas tvarkingos visų pluoštinių baltojo pluošto tinklelių vaizdas, esantis vadovėliuose. Tai yra anatomiškai ir iš dalies funkciškai pagrįsta ir, palyginti su ankstesnėmis idėjomis, turi iš dalies didelių nukrypimų. Nors priekinius galvos smegenų plotus jungiantys keliai susikerta priekinėje baltojo pluošto srityje, smegenų gale esančių regos sričių trajektorijos taip pat eina užpakalinio pluošto srityje.

Tačiau ypač variklinės ir sensorinės smegenų žievės kelių vieta ir dydis yra aiškiai skirtingi (toliau atgal), kaip paskirta iš pradžių. Tas pats pasakytina ir apie traktus, jungiančius atitinkamą dešinę ir kairę pr motorischen ir prefrontalinę smegenų žievės sritis. Ankstesnė schema daugiausia pagrįsta primatų duomenimis. Todėl galima manyti, kad dėl šių skirtumų iš dalies priklauso priekinės smegenų žievės evoliucinis vystymasis nuo beždžionės iki žmogaus. Žmonėms tikslios baltosios spindulio topografijos žinios yra akivaizdžios ne tik atsižvelgiant į pagrindinius biologinius klausimus, bet ir pirmiausia į neurodegeneracinių smegenų ligų klinikinius tyrimus.

Projektą rėmė „Max Planck“ draugija ir federalinė švietimo ir tyrimų ministerija (BMBF) kaip Gttingerio Bernsteino kompiuterinių neuromokslų centro dalis. Rezultatai buvo paskelbti liepos 18 d. Elektroniniame žurnalo „NeuroImage“ leidime.

(MPG, 2006 7 31 - NPO)