Новый многомасштабный взгляд на человеческий мозг

Архитектура мозга поддерживает когнитивные и поведенческие функции, и она чрезвычайно сложна с соединениями на нескольких уровнях, которые взаимодействуют друг с другом. Однако исследовательские усилия обычно сосредоточены на одном пространственном масштабе. В исследовании, проведенном учеными из Института сложных систем Университета Барселоны (UBICS), исследователи изучали многомасштабную пространственную организацию мозга и обнаружили, что в модели геометрической сети слои с разным разрешением самоподобны – то есть, по мере того, как мы удаляемся, геометрическая структура и связность слоев остаются прежними.

Для проведения этого исследования исследователи использовали два высококачественных набора данных с картами нейронных связей, коннектомами восьмидесяти четырех здоровых субъектов с пятью анатомическими разрешениями для каждого. По словам М. Ангельса Серрано, исследователя ICREA в UBICS, «результаты показывают, что взаимодействие мозга на разных уровнях организовано по одним и тем же принципам, что ведет к эффективной децентрализованной коммуникации».

Структура из головного мозга человека расширяется на протяжении ряда взаимосвязанных масштабов длины , которые увеличивают его сложность. «Самоподобие, которое мы определили как образец в многомасштабной структуре человеческого коннектома, представляет простоту как организующий принцип», – отмечает Серрано. Это означает, что лежащие в основе правила связности, объясняющие эту структуру, не зависят от шкалы наблюдения, по крайней мере, в рамках анализируемых шкал в этом исследовании, «то есть нам не нужен конкретный набор правил для каждой шкалы», – заключает Серрано.

Модель предсказывает наблюдения посредством применения протокола перенормировки. Этот метод основан на модели геометрической сети, которая помещает узлы в скрытое метрическое пространство, определяя карту, так что вероятность соединения обоих узлов выше. Этот тип модели позволяет исследователям объяснить универсальные особенности реальных сетей.

Для каждой шкалы существует замечательное соответствие между эмпирическими наблюдениями и прогнозами, предоставленными моделью . Результаты показывают, что одни и те же правила объясняют формирование коротких и дальних связей в мозге в пределах шкалы длины, которая покрывает используемые наборы данных », – заключает исследователь UB.

У этого открытия несколько значений. С одной стороны, это может быть полезно в фундаментальных спорах, например, о том, работает ли мозг вблизи критической точки. С другой стороны, в нем могут быть приложения для расширенных инструментов моделирования работы мозга.

услуги нутрициологаАвтор сайта и статей: Наталья Степанова, нутрициолог-психолог, консультант по питанию и коррекции веса. Подробнее обо мне

Я в соц. сетях: Vk, Instagram.

Рейтинг
Еще статьи нутрициолога:
Adblock
detector