Биологи обнаружили строгий порядок в основе строения мозга

Нейробиологи создали трехмерную карту связей нейронов в мозге человека и четырех видов обезьян, обнаружив строгую локальную упорядоченность.

Как показали результаты исследования, белое вещество представляет собой трехмерную ткань, где волокна располагаются перпендикулярно друг другу. Работа опубликована в журнале Science.

Для установления связей между нейронами исследователи использовали разновидность Магнитно-Резонансной Томографии - диффузионную МРТ. Этот метод определяет неравномерность в скорости диффузии молекул воды. Если молекулы находятся в непосредственной близости от аксонов, то их диффузия будет наибольшей вдоль направления аксона.

Имея трехмерную карту неоднородности диффузии, можно с помощью компьютерной обработки получить карту структуры связей в мозге. Этот метод называется трактографией.

Рассматривая полученные изображения мозга человека и обезьян, авторы заметили, что аксоны, связывающие разные участки мозга, всегда располагаются в виде геометрически правильной трехмерной сети, где волокна располагаются перпендикулярно друг другу. Переплетение нейронов очень напоминает обычную ткань, с той лишь разницей, что переплетение происходит не в двух, а в трех измерениях.

Аксоны, связывающие разные участки мозга, всегда располагаются в виде
геометрически правильной трехмерной сети

Авторы говорят, что такая простая и строгая структура была для них неожиданностью. Большинство нейробиологов до сих пор представляли связи в мозге как "миску со спагетти", по выражению первого автора статьи Вана Видена (Van Wedeen).

Упорядоченная трехмерная структура хорошо видна в локальных участках. При рассмотрении крупных частей или мозга целиком видно, что "ткань" начинает изгибаться в соответствии с их пластичной формой. Чем более ранние с эволюционной точки зрения структуры рассматривали авторы, тем более строгую упорядоченность удавалось обнаружить.

Исследователи утверждают, что эта иерархия структуры отражает как эволюционное происхождение мозга, так и его индивидуальное развитие в течение жизни. Строгая первоначальная структура связей является, по их словам, идеальной основой для наращивания сложности.

Ранее британские ученые из Кембриджского университета пришли к выводу, что интеллектуальное развитие человечества достигло своего пика. Ученые полагают,что у человечества с точки зрения законов физики и физиологии нет возможности стать еще умнее. Чтобы развиваться дальше, мозг человека нуждается в огромном количестве дополнительной энергии и кислорода, который на настоящем этапе просто невозможно обеспечить.