Понимание человеческого познания ускорилось в последнее десятилетие благодаря интеграции сетевых концепций, полученных из сложных систем, включая авиаперевозки и структуру Интернета. Познание теперь понимается как функция взаимодействия сетей между структурами мозга, хотя нейробиология все еще пытается решить сложность этой проблемы.
Многопрофильная исследовательская группа Пенсильванского университета сообщает в Proceedings of the National Academy of Sciences о новом исследовании, которое демонстрирует, как многие из основных мозговых сетей развиваются от детства к взрослой жизни, и предполагает, что установление нормальных показателей этого развития может помочь в диагностика различных когнитивных и психологических расстройств.
Когнитивные функции человека поддерживаются крупномасштабными сетями, которые когерентны в состоянии покоя, образуя идентифицируемые модули. Эти модули содержат хорошо известные подсети, включая режим по умолчанию, системы визуального, слухового, моторного и когнитивного контроля. В сетевой инженерии модульность описывает разделение между модулями. В развитии человеческого мозга модульность сети очень высока в раннем возрасте, снижаясь с возрастом по мере того, как модули становятся более интегрированными. Кроме того, по мере того, как молодые люди переходят во взрослую жизнь, сети начинают отдавать предпочтение большему взаимодействию между хабами и подсистемами, не являющимися хабами.
Однако остается неизвестным, как когнитивные роли и взаимодействия этих конкретных систем развиваются с возрастом. Исследователи предполагают, что дифференциация конкретных сетевых модулей поддерживает повышенные когнитивные, эмоциональные и двигательные способности, наблюдаемые в подростковом возрасте. Поскольку сетевые аномалии являются постоянным признаком психоневрологических состояний, авторы также поддерживают количественную характеристику созревания функциональных сетей в молодости.
Исследователи получили данные от большого количества субъектов в возрасте от восьми до 22 лет в рамках сотрудничества между Центром прикладной геномики в Детской больнице Филадельфии и Лабораторией поведения мозга Пенсильванского университета. Познание субъектов было измерено с помощью нейрокогнитивной батареи, и исследователи получили фМРТ в состоянии покоя всех субъектов. Они использовали данные для определения функциональных сетей мозга.
Они сообщают, что когнитивные системы становятся несопоставимыми по размеру и функционально сегрегированными по мере созревания. Они сообщают, что сенсомоторные системы, как правило, представляют собой сплоченные провинциальные системы, которые в процессе развития становятся все более отделенными от других систем. Когнитивные системы более высокого порядка, такие как системы выделения, памяти и внимания, как правило, более бессвязны и выполняют роль связующего звена; они также становятся более изолированными во время разработки.
Сеть с режимом по умолчанию уникальна, это связная соединительная система, которая со временем становится все более взаимосвязанной и все больше ассоциируется с другими сетями. "Связующая природа этой системы может лежать в основе текучих мыслительных процессов, которые требуют взаимодействия с другими когнитивными системами на основе коры, такими как блуждание разума, внутренние ходы мысли и предполагаемое воображение," авторы пишут. "Действительно, такая возможность подтверждается нашим выводом о том, что межсистемная связь по умолчанию в значительной степени коррелировала с общей когнитивной эффективностью."
Авторы приходят к выводу, что эти результаты обеспечивают контекст для будущего понимания нейропсихиатрического развития и что они совместимы с гипотезой о том, что индивидуальные вариации в сетевых конфигурациях лежат в основе уязвимости к когнитивным расстройствам.