В течение многих лет обычным повествованием в нейровизуализации развития человека было серое вещество в головном мозге – ткань, находящаяся в областях мозга, отвечающих за мышечный контроль, сенсорное восприятие, такое как зрение и слух, память, эмоции, речь, принятие решений и т. Д. самоконтроль – снижение в подростковом возрасте, вывод, полученный в основном из исследований объема серого вещества и толщины коры (толщина внешних слоев мозга, которые содержат серое вещество). Поскольку было хорошо установлено, что больший объем мозга связан с лучшими когнитивными функциями, вызывает недоумение тот факт, что когнитивные способности резко улучшаются от детства до юношеского возраста, в то же время, когда объем мозга и толщина коры головного мозга снижаются.
Новое исследование, опубликованное исследователями Penn Medicine в этом месяце и представленное на обложке Journal of Neuroscience, может помочь решить эту загадку, показав, что, хотя объем действительно уменьшается от детства к юности, плотность серого вещества на самом деле увеличивается. Их результаты также показывают, что, хотя у женщин меньший объем мозга, пропорциональный их меньшему размеру, у них более высокая плотность серого вещества, чем у мужчин, что может объяснить, почему их когнитивные способности сопоставимы, несмотря на меньший объем мозга. Таким образом, хотя подростки теряют объем мозга, а у женщин объем мозга меньше, чем у мужчин, это компенсируется повышенной плотностью серого вещества.
"Достаточно редко в одном исследовании разрешается парадокс, который сохраняется в данной области на протяжении десятилетий, не говоря уже о двух парадоксах, как это сделал Геннатас в своем анализе данных этого крупномасштабного исследования целой когорты молодых людей," сказал Рубен Гур.
"Теперь у нас есть более богатое и полное представление о том, что происходит во время развития мозга, и теперь мы лучше понимаем дополнительные процессы развертывания в мозгу, которые описывают то, что происходит."
Исследование возглавили Рубен Гур, доктор философии, профессор психиатрии, неврологии и радиологии в Медицинской школе Перельмана при Пенсильванском университете, Ракель Гур, доктор медицинских наук, профессор психиатрии, неврологии и радиологии, и Эфстатиос Геннатас. , MBBS, докторант нейробиологии, работает в лаборатории поведения мозга в Пенсильвании.
По словам Гура, результаты исследования могут лучше объяснить степень и интенсивность изменений в психической жизни и поведении, которые происходят во время перехода от детства к юности.
"Если нас озадачивает поведение подростков, может быть полезно знать, что им нужно приспособиться к мозгу, размер и состав которого меняется, в то же время, когда требования к производительности и приемлемому поведению продолжают расти," Гур добавил.
В ходе исследования исследователи оценили 1189 молодых людей в возрасте от 8 до 23 лет, которые выполнили магнитно-резонансную томографию в рамках Филадельфийской когорты нейроразвития, исследования развития мозга на уровне сообщества, которое включает обширные нейровизуализационные и когнитивные данные, чтобы посмотреть на возраст. связанные эффекты на несколько показателей регионального серого вещества, включая объем серого вещества, плотность серого вещества и толщину коры. Нейровизуализация позволила исследователям неинвазивным способом получить несколько показателей структуры человеческого мозга.
Наблюдение за такими показателями во время развития позволило исследователям изучить мозг в разном возрасте, чтобы охарактеризовать, чем мозг ребенка отличается от мозга взрослого. "Эта новая характеристика развития мозга может помочь нам лучше понять взаимосвязь между структурой мозга и когнитивными функциями," Геннатас сказал.
"Наши результаты также подчеркивают необходимость одновременного изучения нескольких показателей структуры мозга. Объем и толщина коры головного мозга в прошлом привлекали наибольшее внимание в исследованиях развития, но плотность серого вещества может быть не менее важной для понимания того, как улучшенная работоспособность связана с развитием мозга."
Требуются дальнейшие исследования, чтобы полностью охарактеризовать биологические основы различных показателей, полученных с помощью МРТ, путем сочетания нейровизуализации и гистологии головного мозга. Результаты исследования на здоровых людях также могут помочь исследователям понять последствия нарушений мозга у мужчин и женщин по мере их развития в подростковом возрасте.