Naučnici su konstruisali sveobuhvatan skup funkcionalnih mapa moždanih mreža novorođenčadi, pružajući neviđene detalje o razvoju mozga od rođenja do dve godine.
Mape parcelacije moždanog korteksa novorođenčadi, objavljene danas u eLife-u, već su pružile nove uvide u to kada se različite funkcije mozga razvijaju tokom detinjstva i pružaju vredne, javno dostupne reference za rane studije razvoja mozga.
Kortikalna parcelacija je sredstvo za proučavanje funkcije mozga deljenjem kortikalne sive materije na različitim lokacijama u „parcele“. Skeniranje sa funkcionalne magnetne rezonance (fMRI) se uzima kada je mozak u neaktivnom stanju „mirovanja“, uz merenja moždane povezanosti, kako bi se proučavala funkcija mozga unutar svake parcele.
Prethodne studije su napravile mape parcelacije zasnovane na fMRI povezanosti u stanju mirovanja u mozgu odraslih. Međutim, ove mape nisu pogodne za proučavanje mozga novorođenčadi zbog značajnih razlika u funkcionalnoj organizaciji mozga između novorođenčadi i odraslih.
„Kreiranje mapa parcelacije mozga specifičnih za bebe bilo je izazovno, zbog poteškoća u dobijanju slika mozga beba visoke rezolucije i obrađivanju ovih slika, koje obično imaju nizak i brzo promenljiv kontrast između različitih moždanih tkiva tokom ovog vremena razvoja“, objašnjava prvi autor Fan Vang, sada vanredni profesor na Univerzitetu Ksi’an Jiaotong, Kina.
„Razvili smo novu metodu koja hvata fino zrnate funkcionalne obrasce od pojedinačnih novorođenčadi, kako bismo generisali sveobuhvatan skup parcelacionih mapa specifičnih za uzrast i uzrasta koji će olakšati istraživanje pedijatrijskog neuroimaginga.“
Vang i kolege su koristili 1.064 funkcionalna MR skeniranja visoke rezolucije i 394 strukturna MR skeniranja novorođenčadi od rođenja do dve godine, prikupljenih kao deo UNC/UMN Babi Connectome projekta konzorcijuma.
Da bi uhvatio detaljne obrasce oštre tranzicije između područja mozga, tim je kombinovao konvencionalni metod mapiranja kortikalnih nabora (regiona mozga) kod svih pojedinaca, sa novim algoritmom koji prekriva gradijente funkcionalne povezanosti za svaki region na mozak. skeniranje svakog deteta.
Ovo im je omogućilo da uspostave tačnije i značajnije veze između odgovarajućih oblasti funkcionalnosti među pojedincima, što je rezultiralo detaljnom karakterizacijom funkcionalnih granica mozga. Ovo je zatim korišćeno za generisanje fino zrnatih funkcionalnih mapa parcelacije za bebe uzrasta od tri meseca do dve godine, kao i mapa nezavisnih od uzrasta.
Parcelacija novorođenčadi nezavisna od starosti bila je veoma slična nekim ranije definisanim oblastima mozga u kartama parcelacije odraslih, sa granicama parcela koje su u skladu sa onima koje se vide u mozgu odraslih. Ali mape za bebe otkrile su nove uvide o razvoju funkcije mozga.
Prvo, rezultati sugerišu da je primitivni oblik funkcionalnih mreža mozga prisutan u dobi od tri meseca, kada je senzorni sistem razvijeniji od sistema višeg reda kao što su kognicija i ponašanje. Tim je takođe identifikovao ranije neprijavljen trend složenih fluktuacija u funkcionalnoj aktivnosti i organizaciji mreže u različitim uzrastima kako se funkcija mozga razvija, što se veoma razlikuje od obrazaca koji se vide u ranom razvoju strukture mozga.
Ove fluktuacije mogu odražavati različite prekretnice ponašanja i kognitivne sposobnosti koje se pojavljuju u različitim uzrastima tokom detinjstva. Konačno, došlo je do povećanja lokalne efikasnosti – povezivanja parcela sa susednim parcelama – sa godinama, što odražava povećanje zrelosti funkcije.
„Naš metod nije samo uhvatio važne grube obrasce otkrivene prethodnim metodama, već je otkrio i mnogo detaljnije funkcionalne granice u rezoluciji bez presedana“, kaže stariji autor, Gang Li, vanredni profesor radiologije na Univerzitetu Severne Karoline u Čepel Hilu, SAD.
„Rezultati sugerišu da iako funkcionalna povezanost beba možda nije tako jaka kao kod odraslih, osnovne jedinice organizacije će verovatno biti prisutne u mozgu novorođenčadi, pa bi funkcionalne jedinice paketa kod novorođenčadi mogle biti uporedive po veličini sa onima kod odraslih. Ove mape parcelacije dojenčadi su moćna platforma za analizu sve većih grupa novorođenčadi i pedijatrijskih neuroimaging podataka veće rezolucije, pružajući veću preciznost za buduće studije o neurorazvoju.“
„Vredi napomenuti da naš metod uključuje usrednjavanje među pojedincima. Ovo neizbežno unosi neke greške u registraciji u parcelaciju, posebno u regionima sa velikim topografskim varijacijama među subjektima. Ovo je važno pitanje koje postoji u većini metoda parcelacije na nivou stanovništva – eventualno rešenje bi moglo da bude individualizovana parcelacija i na tome planiramo da radimo u bliskoj budućnosti“, dodaje Li.
