В основе строения мозга лежит строгий порядок

Американские нейробиологи составили трехмерную карту связей нейронов в мозге человека и четырех видов обезьян, сообщает Lenta.Ru. Оказалось, что белое вещество представляет собой строго упорядоченную трехмерную ткань, где волокна располагаются перпендикулярно друг другу. Работа ученых опубликована в журнале Science.

Для установления связей между нейронами исследователи использовали разновидность Магнитно-Резонансной Томографии — диффузионную МРТ. Этот метод определяет неравномерность в скорости диффузии молекул воды. Если молекулы находятся в непосредственной близости от аксонов, их диффузия будет наибольшей вдоль направления аксона. Имея трехмерную карту неоднородности диффузии, можно с помощью компьютерной обработки получить карту структуры связей в мозге.

Рассматривая полученные изображения мозга человека и обезьян, ученые заметили, что аксоны, связывающие разные участки мозга, всегда располагаются в виде геометрически правильной трехмерной сети, где волокна располагаются перпендикулярно друг другу. Переплетение нейронов очень напоминает обычную ткань, с той лишь разницей, что переплетение происходит не в двух, а в трех измерениях.

Ткая простая и строгая структура оказалась для ученых неожиданностью. По словам первого автора статьи Вана Видена (Van Wedeen), большинство нейробиологов до сих пор представляли связи в мозге как «миску со спагетти».

Упорядоченная трехмерная структура хорошо видна в локальных участках. При рассмотрении крупных частей или мозга целиком видно, что «ткань» начинает изгибаться в соответствии с их пластичной формой.

Чем более ранние с эволюционной точки зрения структуры рассматривали авторы, тем более строгую упорядоченность им удавалось обнаружить. Исследователи утверждают, что эта иерархия структуры отражает как эволюционное происхождение мозга, так и его индивидуальное развитие в течение жизни. Строгая первоначальная структура связей является, по их словам, идеальной основой для наращивания сложности.

Работа была проведена в рамках проекта создания «Коннектома Человека» — полного описания всех связей между клетками нервной системы. Проектом с июля 2009 года занимается сеть американских Национальных Институтов Здоровья (NIH).