A gyermekek agyképei mutatják, hogyan növekszik a kognitív kontroll az életkor előrehaladtával

Ahogy a gyermek agya fejlődik, szegregáltabbá válik specializált egységekké, ugyanakkor az erősebb „hub” kapcsolatok miatt egészében integráltabbá válik. Ezek a jól körülhatárolt, hálózatba kapcsolt agyi struktúrák közvetlenül kapcsolódnak a végrehajtó funkciók egészséges fejlődéséhez, például az impulzusok irányításának, a szervezettség megőrzésének és a döntések meghozatalának képességéhez.

A folyóiratban megjelent új tanulmányban Jelenlegi biológia, a kutatók képesek voltak feltérképezni azokat az agyi változásokat, amelyek a végrehajtó funkció ezen javulásainak hátterében állnak. Az eredmények a kóros agyi fejlődés biomarkereinek azonosításához is vezethetnek, amelyek megjósolhatják az ember pszichózis és súlyos hangulati rendellenességek kockázatát.

"Meglepődve tapasztaltuk, hogy a strukturális agyhálózatok fejlesztési finomítása fokozott moduláris szegregációt és globális integrációt eredményezett, mivel a nagymértékben moduláris rendszerek felaprózódhatnak - mondja Ted Satterthwaite, a Perelmani Orvostudományi Kar pszichiátriai adjunktusa a Pennsylvaniai Egyetem.

"Ez az egyre modulárisabb, ám globálisan integrált hálózati topológia maximalizálja a kommunikáció hatékonyságát, miközben minimalizálja az agy kábelezési költségeit."

A tanulmány azt sugallja, hogy a moduláris agyi architektúra kritikus fontosságú a komplex megismerés és viselkedés kialakulásához. Valójában a végrehajtó funkció javulásának mértéke egy fiatalban közvetlenül összefügg azzal, hogy mennyire jól meghatározható moduláris hálózati struktúrája.

A tanulmányhoz a kutatók a strukturális hálózati modulok normális fejlődési mintázatának és a végrehajtó működéshez való viszonyuk vizsgálatát tűzték ki célul. A nagy mennyiségű, 882, nyolc és 22 év közötti fiatal közül levont adatok, amelyek diffúziós képalkotáson estek át a Philadelphia Neurodevelopmental Cohort részeként, az agy fejlődésének közösségi alapú tanulmányában, amely gazdag idegépalkotó és kognitív adatokat tartalmaz.

A várakozásoknak megfelelően a végrehajtó funkció az életkor előrehaladtával jelentősen javult. Az agyképek elemzése egyre specializáltabb és teljesen integrált moduláris struktúrát tárt fel.

"A moduláris hálózati architektúra fejlesztése nem eredményezte az agy töredezettségét" - magyarázza a tanulmány első szerzője, Graham Baum, Ph.D. jelölt a Pennsylvaniai Egyetem Perelman Orvostudományi Karán.

„Valójában a teljes hálózati kommunikációs kapacitás valóban növekedett, a modulok közötti speciális„ hub ”kapcsolatok megerősítésének köszönhetően. Ezek az eredmények azt mutatják, hogy amint a gyerekek felnőnek, agyuk szegregáltabbá válik speciális egységekbe, de integráltabban is összességében. "

Az eredmények arra utalnak, hogy egy globálisan integrált hálózati architektúra kritikus lehet a speciális feldolgozás támogatásában és az agyi rendszerek közötti interferencia csökkentésében.

A kutatók szerint most strukturális és funkcionális képalkotó technikákat ötvöznek annak megvizsgálására, hogy a strukturális agyhálózatok hogyan korlátozzák és alakítják a funkcionális agyhálózatokat és az aktivációs mintákat. Kutatást is folytatnak annak megállapítására, hogy ezek az információk elősegíthetik-e a pszichiátriai rendellenességek gyermekeknél történő megjelenését évekkel később.

Forrás: Cell Press