Международная группа исследователей разработала крупнейшую на сегодняшний день эталонную модель человеческого мозга на основе данных более 54 тысяч человек. Новый инструмент позволяет отслеживать, как развиваются и стареют нейронные связи, а также помогает выявлять отклонения, связанные с когнитивными нарушениями и неврологическими заболеваниями.
Исследователи из Института нейровизуализации и информатики имени Марка и Мэри Стивенс при Медицинской школе Кека Университета Южной Калифорнии создали масштабную эталонную модель человеческого мозга. В ее основу легли данные диффузионной магнитно-резонансной томографии более 54 500 человек, собранные из 19 международных баз данных.
Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications. Авторы исследования называют свою разработку своеобразным «атласом развития» белого вещества мозга — сложной сети нервных волокон, обеспечивающих связь между различными отделами мозга.
Ученые сосредоточили внимание на четырех ключевых показателях микроструктуры белого вещества в 21 области мозга. Используя современные методы моделирования, они построили возрастные кривые изменений и процентильные диапазоны, аналогичные таблицам роста и развития, которые используются в педиатрии.
Полученная модель позволяет оценивать состояние нейронных связей человека относительно возрастной нормы на разных этапах жизни — от детства до глубокой старости.
Одним из важных выводов исследования стало подтверждение теории «последним вошел — первым вышел». Согласно этой концепции, те области белого вещества, которые продолжают формироваться дольше всего и достигают зрелости позже других, оказываются наиболее уязвимыми к возрастной деградации.
По словам исследователей, это помогает лучше понять фундаментальные механизмы старения мозга и причины возрастного снижения когнитивных функций.
Практическую ценность новой модели специалисты проверили на пациентах с легкими когнитивными нарушениями, деменцией и синдромом делеции 22q11.2 — генетическим заболеванием, связанным с повышенным риском психических и неврологических расстройств.
Во всех случаях система успешно выявляла отклонения в структуре нейронных связей по сравнению с возрастными нормами. При этом исследователи обнаружили, что даже пациенты с одинаковым диагнозом могут иметь совершенно разные паттерны изменений мозга.
Это наблюдение подчеркивает важность персонализированного подхода к диагностике и лечению неврологических заболеваний.
Авторы работы считают, что созданная модель может стать важным инструментом как для научных исследований, так и для клинической практики. Она позволит точнее оценивать процессы развития и старения мозга, а также раньше выявлять признаки заболеваний, связанных с нарушением работы нейронных сетей.
Созданная учеными эталонная модель мозга открывает новые возможности для изучения процессов старения и нейродегенеративных заболеваний. В перспективе такой «атлас» поможет врачам точнее определять индивидуальные особенности состояния мозга, выявлять патологические изменения на ранних стадиях и подбирать более эффективные методы лечения для каждого пациента.
