Исследователи Университета Вандербильта (США) сделали поразительное открытие в области человеческого мозга – они зарегистрировали мощные и необъяснимые сигналы в белом веществе мозга.
Мозг человека состоит из двух различных типов вещества: серого и белого. Серое вещество, в котором располагаются тела нервных клеток, отвечает за обработку восприятия, контроль движения, а также за речь, обучение и познание. Белое вещество представляет собой обширную сеть связей, соединяющих клетки друг с другом и передающих сигналы по всему телу.
Ученые преимущественно концентрируют свое внимание на сером веществе мозга, считая его центром активности и упуская из виду значение белого вещества, хотя оно составляет половину состава мозга. Исследователи из Университета Вандербильта намерены изменить ситуацию.
В течение нескольких лет группа под руководством д-ра Джона Гора, директора Института визуализации Университета Вандербильта, использовала функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) для обнаружения в белом веществе мозга сигналов, зависящих от уровня насыщения крови кислородом (BOLD) – важнейшего показателя активности мозга.
В ходе последнего исследования ученые обнаружили удивительный факт: когда люди, проходящие сканирование мозга с помощью фМРТ, выполняют такие задачи, как шевеление пальцами, BOLD-сигналы в белом веществе всего мозга усиливаются.
“Мы не знаем, что это означает, – говорит первый автор исследования доктор Курт Шиллинг, доцент кафедры радиологии и радиологических наук VUMC, в университетском релизе. “Мы просто знаем, что что-то происходит. В белом веществе действительно есть мощный сигнал”.
Это открытие имеет большое значение, поскольку при различных заболеваниях, включая эпилепсию и рассеянный склероз, нарушается “связность” мозга. Это позволяет предположить, что белое вещество играет решающую роль в развитии этих заболеваний, что обусловливает необходимость дальнейших исследований.
Чтобы разгадать эту загадку, ученые планируют продолжить изучение изменений сигналов белого вещества, которые ранее наблюдались при таких заболеваниях, как шизофрения и болезнь Альцгеймера. С помощью исследований на животных и анализа тканей они намерены выявить биологические основы этих изменений.
В сером веществе сигналы BOLD означают увеличение кровотока и потребления кислорода в ответ на повышенную активность нервных клеток. Пока неясно, потребляют ли аксоны (длинные отростки нервных клеток) или глиальные клетки, отвечающие за поддержание защитной миелиновой оболочки вокруг них, больше кислорода во время активности мозга. Как вариант, эти сигналы могут быть связаны с тем, что происходит в сером веществе.
Даже если в белом веществе не происходит биологической активности, “здесь все равно что-то происходит”, – отмечает Шиллинг. “Сигнал меняется. Он изменяется по-разному в разных отделах белого вещества и во всех частях белого вещества, что является уникальным результатом”.
Одной из причин, по которой сигналы белого вещества раньше привлекали меньше внимания, является их более низкая энергия по сравнению с сигналами серого вещества, что затрудняет их выделение из фонового “шума” при сканировании мозга. Ученые из Вандербильта решили эту проблему, попросив людей, проходящих сканирование мозга, многократно повторять зрительные, вербальные или двигательные задания для установления закономерностей и усреднения сигналов по различным участкам белого вещества.
“В течение 25-30 лет мы пренебрегали практически половиной мозга”, – говорит Шиллинг.
В некоторых случаях исследователи не только не обращали внимания на сигналы белого вещества, но и не включали их в свои отчеты о работе мозга.
Работа, проведенная в Вандербильте, предполагает, что многочисленные фМРТ-исследования могли не только недооценивать всю степень активации мозга, но и упускать жизненно важную информацию, передаваемую сигналами МРТ, что в конечном итоге открывает новые пути для исследований в области нейронаук.
Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Читайте также: Цитоэлектрическая связь: как мозговые волны формируют структуру разума