Amerikkalainen tutkijaryhmä on kartoittanut aivokuoren 180 erilliseen alueeseen. osoitteesta shutterstock.com Pankaj Sah, Queenslandin yliopisto

Suuri uutinen neurotieteen kannalta, amerikkalaisten tutkijoiden ryhmä äskettäin kartoitti ihmisaivojen ulkokerroksen, aivokuoren180 erilliselle alueelle.

Käyttämällä kuvatietoja osoitteesta Human Connectome -projekti – Yhdysvaltain hallituksen johtama aloite aivojen rakenteellisten ja toiminnallisten yhteyksien kartoittamiseksi – neurotieteilijät analysoivat 210 terveen nuoren aikuisen aivot. Tuloksena syntyi nykyaikainen ihmisaivojen atlas, jonka 97 aluetta ei ole koskaan aiemmin kuvattu.

Aivokuori on laskostunut ulkokerros, joka antaa aivoille tyypillisen ryppyisen ulkonäön. Se on jaettu vasempaan ja oikeaan pallonpuoliskoon.

Ensisijainen somatosensorinen aivokuori on tärkein alue, joka vastaa kosketusaistimme. Wikimedia Commons/BodyParts3D - muokattu, CC BY-SA

Tiedämme, että tietyt aivokuoren alueet ovat vastuussa erilaisista rooleista. Primaarinen somatosensorinen aivokuori, joka sijaitsee pystysuorassa urassa kohti aivojen keskiosaa, on pääasiallinen alue, joka vastaa esimerkiksi tuntoaistimme.

Suurin osa siitä, mitä ymmärrämme aivojen yksityiskohtaisesta arkkitehtuurista, on peräisin jyrsijätutkimuksista. Vaikka rottien, hiirten ja kädellisten (me) aivot ovat rakenteeltaan enimmäkseen samanlaisia, niillä on selviä eroja.

Toisin kuin jyrsijöillä, ihmisillä on suuri etuotsakuori, joka on vastuussa korkeammista toimeenpanotehtävistä, kuten päätöksenteosta. Viestimme myös kielen avulla ja siksi meillä on erityiset käsittelyalueet, jotka vastaavat sekä puheen luomisesta että sen ymmärtämisestä.

Frenologia väitti, että persoonallisuuden piirteet sijaitsevat tietyissä aivojen osissa. Wikimedia Commons

Parannuksia tekniikoihin mukaan lukien toiminnallinen magneettikuvaus (fMRI) - jotka mittaavat aivojen toimintaa havaitsemalla verenvirtauksen muutoksia - ovat mahdollistaneet elävien aivojen kuvantamisen reaaliajassa ennennäkemättömän yksityiskohtaisesti.

Ikivanha neurotieteen tavoite

Aivojen kartoitus on ollut tavoite vuosisatojen ajan, ja se juontaa juurensa 19-luvun pseudotieteelliseen frenologiaan, jonka mukaan persoonallisuuden piirteet sijaitsevat tietyissä aivojen osissa.

Kannattajat mittasivat kalloa vastaavalta aivoalueelta selvittääkseen esimerkiksi kuinka tunnollinen, hyväntahtoinen tai taisteleva ihminen oli.

Yli sata vuotta sitten saksalainen anatomi Korbinian Brodmann luokitteli aivot tiettyihin alueisiin kunkin alueen solujen rakenteen ja organisaation perusteella. Tähän asti tämä oli laajalti hyväksytty aivoalueiden kartta, joka tunnettiin Brodmannin alueina.

Uudessa tutkimuksessa tutkijat käyttivät eri MRI-kuvien yhdistelmää kartoittamaan rakenteeltaan ja toiminnaltaan erilaisia ​​aivoalueita. He tarkastelivat fyysistä rakennetta, kuten aivokuoren paksuutta, mitkä alueet aktivoituivat tiettyjen tehtävien aikana ja oliko tämä toiminta koordinoitunut muiden alueiden toiminnan kanssa.

Jotkut alueet liittyivät pääasiassa yhteen toimintoon, kuten visuaaliseen prosessointiin tai liikkeeseen. Mutta monet alueet eivät olleet. Itse asiassa tutkijat havaitsivat, että alueiden verkostot aktivoituvat silloinkin, kun aivot ovat lepotilassa – kun mitään nimenomaista tehtävää ei suoriteta.

Yksityiskohtainen aivokartta – mitä sitten?

Äskettäin kartoitetut aivot ovat neurotieteen maamerkki. Päivitetty aivokartas tarjoaa paremman käsityksen siitä, kuinka aivot hallitsevat käyttäytymistä ja kuinka häiriöt tietyillä alueilla vaikuttavat aivosairauksiin.

Tähän asti Brodmannin versio oli laajalti hyväksytty aivoalueiden kartta. Wikimedia Commons

Vaikka jyrsijän aivoatlasit ovat peräisin sisäsiittoisista eläinkannoista, joiden aivojen anatomia vaihtelee vähän, yksilöllinen vaihtelu ihmisillä on yleistä. Ihmisen oman vasemman ja oikean aivopuoliskon anatomiassa on eroja, puhumattakaan eri-ikäisten ja -sukupuolisten yksilöiden anatomisista eroista.

Esimerkiksi äskettäin tehty tutkimus 1,400-ihmisistä havaitsi, että vasen hippokampus, muistiin liittyvä alue, oli yleensä suurempi miehillä kuin naisilla.

Tämän vaihtelun vuoksi on historiallisesti ollut vaikeaa verrata eri aivokuvaustutkimusten tuloksia ja olla varma, että skannaukset osoittavat aktiivisuutta samalla aivoalueella. Mutta nyt aivojen alueiden hienommat jaot mahdollistavat paremman vertailun.

Aivokartalla on myös käytännön sovelluksia neurokirurgiaan. Tällä hetkellä kirurgit käyttävät stereotaksisten (3D) koordinaattien järjestelmää määrittääkseen ja operoidakseen tiettyjä aivoalueita. Mutta tämä ei ole ihanteellinen, koska aivojen alueet vaihtelevat henkilöstä toiseen. Uuden kartaston luomiseen käytettyä algoritmia voidaan nyt käyttää yksittäisten karttojen mukauttamiseen, mikä auttaa ohjaamaan leikkausta tarkemmin.

Lisäluokittelu

On todennäköistä, että aivot jaetaan edelleen useammille alueille kuin jo kuvatut 180 aluetta. Kun kuvantamistekniikka paranee, voimme löytää lisää erillisiä osa-alueita, jotka ovat erikoistuneet niiden rakenteeseen tai toimintaan.

Mutta tutkijat uskovat myös, että jotkut äskettäin kartoitetuista alueista voidaan myöhemmin havaita osa-alueiksi, mainitsemalla ensisijaisen somatosensorisen aivokuoren esimerkkinä. Tämä aivokuori muodostuu niin kutsutuista somatotooppisista osa-alueista, jotka ovat aivojen alueita, jotka vastaavat pisteestä pisteestä aistireseptoreja kehon eri osissa.

Ja eri ryhmät alkavat kartoita genominen arkkitehtuuri eri aivoalueilta. Yhdessä nämä uudet löydöt johtavat yksityiskohtaiseen karttaan koko ihmisaivoista.

Pankaj Sah, johtaja - Queensland Brain Institute, Queenslandin yliopisto, Tämän teoksen on kirjoittanut Donna Lu, tiedekirjailija Queensland Brain Institutesta.

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.