20:00 
Новое исследование экспертов из Университета штата Джорджия достигло давней цели в области нейробиологии: показать, как мельчайшие компоненты мозга создают системы, формирующие мышление, эмоции и поведение.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, может изменить представление ученых о когнитивных способностях и старении, а также таких расстройствах психического здоровья, как депрессия и шизофрения.
Объединив сканирование мозга с генетическими данными и молекулярной визуализацией, исследователи обнаружили подробную биологическую карту, связывающую различные уровни мозга и раскрывающую долгожданный мост между микро- и макроуровнями организации мозга.
Винс Кэлхун — заслуженный профессор университета штата Джорджия и выдающийся учёный Исследовательского альянса Джорджии с должностями в Технологическом институте Джорджии и Университете Эмори. Он возглавляет совместный трехинституциональный Центр трансляционных исследований в области нейровизуализации и науки о данных (Центр TReNDS) и является старшим автором исследования.
Мы обнаружили, что крупномасштабные сети мозга построены на основе скрытого биологического проекта. Сопоставив данные клеток, молекул и изображений, мы показали, что та же архитектура, что и при фМРТ, коренится в клеточной и молекулярной организации. Каждый набор данных сам по себе дает часть истории. Вместе они показывают, как химические и клеточные градиенты на самом деле помогают связать сети мозга».
Винс Кэлхун, заслуженный профессор университета штата Джорджия
Кэлхун сказал, что понимание этой связи может помочь экспертам лучше понять состояния психического здоровья и расстройства мозга. Это также может дать новое понимание, например, почему у некоторых людей сохраняется острота в более позднем возрасте, а у других нет.
Исследовательская группа объединила снимки мозга, которые показывают, как регионы взаимодействуют с течением времени. Фиксируя сдвиги Модели активности, называемые динамическими связями, — с подробными картами клеток мозга, химическими посланниками, такими как серотонин и дофамин, и энергопроизводящими структурами, такими как митохондрии, — они смогли построить полную картину внутренней работы мозга.
Используя статистический метод, называемый опосредованным анализом, исследователи показали, что эти сети не просто коррелируют с биологией и поведением — они активно соединяют их, помогая объяснить, как молекулярные особенности влияют на познание.
Гочжэн Фэн, ведущий автор исследования и научный сотрудник Центра TReNDS, заявил, что исследование показывает, как определенные сети мозга действуют как посредники, связывая микроскопическую биологию мозга (например, определенные типы клеток) со сложным поведением и психическими процессами.
"Это исследование приближает нас к ответу на один из самых фундаментальных вопросов нейробиологии: как микроскопические клеточные и молекулярные основы формируют сети мозга, которые, в свою очередь, дают возникают сложные мысли, эмоции и поведение», — сказал Фэн.
«Многие психические и нейродегенеративные расстройства связаны как с молекулярным дисбалансом, так и с разрушением сетей», — добавил Кэлхун. «Эта работа показывает, что они взаимосвязаны. Понимание биологической основы сетей могло бы помочь нам определить, какие системы наиболее уязвимы при шизофрении, депрессии или болезни Альцгеймера и почему».
Цзяюй Чен — доцент-исследователь Центра TReNDS, входившая в исследовательскую группу. Ее работа с использованием передовых методов сканирования мозга направлена на изучение того, как гены влияют на то, как мозг выглядит и работает.
«Эта работа помогает ответить на большой вопрос нейробиологии: как работают клетки и молекулярные организации лежат в основе архитектуры функциональных сетей мозга, которые влияют на то, как мы думаем, чувствуем и ведем себя?" - сказал Чен. "Теперь мы на один шаг ближе к этим ответам".
Кэлхун сказал, что совместный центр TReNDS имеет уникальные возможности для такого рода открытий. Он надеется в конечном итоге создать "карту", которая свяжет биологию каждого человека с тем, как функционируют его мозговые сети.
Это может помочь врачам адаптировать лечение специально для своих пациентов, основываясь на их конкретной биологии. влияет на сети их мозга.
Центр TReNDS, партнерство штата Джорджия, Технологического института Джорджии и Университета Эмори, разрабатывает передовые инструменты для превращения данных визуализации мозга в значимые биомаркеры. Его цель — улучшить понимание и лечение здоровья и заболеваний мозга.
