Ученые составили карту структурных изменений, которые происходят в мозгу подростков по мере их развития, показывая, как эти изменения могут помочь объяснить, почему первые признаки проблем с психическим здоровьем часто возникают в позднем подростковом возрасте.
В исследовании, опубликованном сегодня в Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи из Кембриджского университета и Университетского колледжа Лондона (UCL) использовали магнитно-резонансную томографию (МРТ) для изучения структуры мозга почти 300 человек в возрасте от 14 до 24 лет.
Сравнивая структуру мозга подростков разного возраста, они обнаружили, что в этот важный период развития внешние области мозга, известные как кора, уменьшаются в размерах, становясь тоньше. Однако, когда это происходит, уровни миелина – оболочки, которая “ изолирует ” нервные волокна, позволяя им эффективно взаимодействовать, – увеличиваются в коре головного мозга.
Ранее считалось, что миелин в основном находится в так называемом «белом веществе», ткани мозга, которая соединяет области мозга и позволяет передавать информацию между областями мозга. Однако в этом новом исследовании исследователи показывают, что его также можно найти в коре головного мозга, «сером веществе» мозга, и что его уровни повышаются в подростковом возрасте. В частности, увеличение миелина происходит в “ ассоциативных областях коры головного мозга ”, областях мозга, которые действуют как центры, основные точки соединения между различными областями сети мозга.
Доктор Кирсти Уитакер с факультета психиатрии Кембриджского университета, первый автор исследования, говорит: "В подростковом возрасте наш мозг продолжает развиваться. Когда мы еще дети, эти изменения могут быть более драматичными, но в подростковом возрасте мы видим, что изменения уточняют детали. Хабы, соединяющие разные регионы, устанавливаются по мере того, как укрепляются наиболее важные соединения. Мы считаем, что именно здесь мы наблюдаем рост миелина в подростковом возрасте."
Исследователи сравнили эти измерения МРТ с Атласом мозга Аллена, который отображает области мозга по экспрессии генов – гены, которые “ включены ” в определенных областях. Они обнаружили, что те области мозга, которые демонстрировали наибольшие изменения на МРТ в подростковом возрасте, были те, в которых гены, связанные с риском шизофрении, были наиболее сильно выражены.
"Подростковый возраст может быть трудным переходным периодом, и именно тогда мы обычно видим первые признаки психических расстройств, таких как шизофрения и депрессия," объясняет профессор Эд Буллмор, глава психиатрии Кембриджа. "Это исследование дает нам понять, почему это так: именно в подростковом возрасте те области мозга, которые имеют самую прочную связь с генами риска шизофрении, развиваются наиболее быстро.
"Поскольку эти области являются важными центрами, которые контролируют, как области нашего мозга взаимодействуют друг с другом, неудивительно, что когда что-то пойдет не так, это повлияет на плавность работы нашего мозга. Если представить эти главные узлы мозговой сети как международные аэропорты в сети авиакомпаний, то мы увидим, что нарушение развития мозговых узлов может иметь такое же большое влияние на передачу информации через мозговую сеть, как и нарушение основных аэропорт, как и Хитроу, будет иметь поток пассажирских перевозок через сеть авиакомпаний."
Исследователи уверены в надежности своих выводов, поскольку они разделили своих участников на «когорту открытия» из 100 молодых людей и «когорту проверки» из почти 200 молодых людей, чтобы гарантировать, что результаты могут быть воспроизведены.
Исследование финансировалось за счет стратегической премии Wellcome Trust Консорциума сети нейробиологии в психиатрии (NSPN).
Д-р Рализа Стоянова из группы неврологии и психического здоровья Wellcome, финансировавшей исследование, комментирует: "Ряд психических расстройств впервые проявляется в подростковом возрасте. Хотя мы знаем, что мозг подростка претерпевает драматические структурные изменения, точная природа этих изменений и то, как они могут быть связаны с болезнью, не изучены.
"Это исследование проливает столь необходимый свет на развитие мозга в этот критический период времени и, мы надеемся, послужит стимулом для дальнейших исследований в этой области и расскажет нам больше о происхождении серьезных психических заболеваний, таких как шизофрения."