Архитектура нейронных связей у всех людей отличается, и с этим неразрывно связано то, насколько быстро они способны решать различные когнитивные задачи. Исследователи из Университета Буффало создали новый научный инструмент, который позволяет моделировать математические (электронные) макеты связей в мозге, основанные на результатах трактографии каждого конкретного человека. Подробности изложены в журнале PLOS Computational Biology.
Формирование нейронных связей в нашем мозге происходит как во внутриутробном развитии, так и в течение всей нашей жизни. И весь тот «рисунок», который получается в итоге, сугубо индивидуален, поскольку нет в развитии путей повторяющихся. Естественно, все люди из-за этого будут обладать, несмотря на общность происхождения, своими специфическими чертами и возможностями, например, в скорости мышления, запоминании и других когнитивных задачах.
Все это известно, но изучено до сих пор недостаточно. И ученые под руководством математика Сары Малдун (Sarah Muldoon) из Университета Буффало сделали такой инструмент, который позволил собрать данные об организации нервных трактов белого вещества в мозге конкретного человека, связности между собой разных его зон и построить из них виртуальную модель конкретного мозга для того, чтобы изучать на нем различные процессы и проверять действие тех или иных методик (например, ТМС). В работе основное внимание уделили именно взаимосвязям, то есть тому, как разные области взаимодействуют друг с другом и формируют поведение.
В этом исследовании изучили то, как мозг работает над языковыми задачами. Десяти добровольцам провели диффузную тензорную трактографию (метод диагностики, вариант МРТ, позволяющий изучить положение нервных связей в мозге, их количество, направление и тд). Данные загрузили в программу и создали 10 индивидуальных математических моделей, на который в дальнейшем изучали in silico работу мозга. В первую очередь ученых интересовало то, как легко нейронные сети переходят в состояние активности, а также то, какие области мозга «объединяются», когда стимулируется левая нижняя лобная извилина на границе с височной долей (зона Брока, отвечающая за произнесение слов).
Оказалось, что уровень нейронной связности и «синхронности» напрямую влияет на то, как быстро люди могут выполнять языковые задачи. В этой работе изучались три: скорость и точность подбора аналогий (первый пришедший на ум глагол, подходящий к названному существительному); правильное заполнение пропуска слова в предложении и скорость чтения большого числа. При этом каждый участник выполнял каждую задачу несколько раз до и после сеанса транскраниальной магнитной стимуляции левой нижней лобной извилины.
Авторы считают, что разработка подобных персональных моделей мозговой активности может не только улучшить качество исследований в нейронауках, но и помочь развивать стимуляцию мозга в качестве лечения заболевания конкретного человека или в качестве средства, способного повышать производительность человека в различных задачах, опять же основываясь на его личных особенностях.
Текст: Анна Хоружая