Cerebralni korteks sisara, za koji se dugo smatralo da je gusta jedna međusobno povezana splet neuronskih mreža, zapravo ima "logičan" osnovni organizacioni princip, otkriva studija objavljena 27. februara u časopisu Cell.
Istraživači su identifikovali osam različitih neuronskih podmreža koje zajedno čine infrastrukturu povezivanja korteksa sisara, dijela mozga uključenog u funkcije višeg reda kao što su spoznaja, emocije i svijest.
"Ova studija je prvo sveobuhvatno mapiranje najrazvijenije regije mozga sisara: cerebralnog korteksa. Korteks je veoma složen i sastavljen od mnogih gusto međusobno povezanih struktura, ali kada ga uklonite, organizovan je u mali broj podmreža, " rekao je viši autor Hongwei Dong sa USC Instituta za neuroimaging i informatiku.
Moždani korteks je najudaljeniji sloj nervnog tkiva u mozgu i jedna je od najopsežnije proučavanih struktura mozga u polju neuronauke. Međutim, prije ove studije, njen osnovni organizacijski princip još uvijek je bio u velikoj mjeri nejasan.
"Razmislite o tome: mozak je izgrađen za logiku, tako da njegova organizacija mora biti logična. Arhitektonska organizacija mozga je uređena tako da sve njegove podstrukture najefikasnije rade u sprezi kako bi proizvele odgovarajuće ponašanje", rekao je Dong, vanredni profesor neurologije na Keck School of Medicine USC. "Želimo pronaći kod kako je mozak strukturno organiziran."
Studija je također podsjetnik da iako postoji više podataka nego ikad, kvalitet i pouzdanost informacija su i dalje važni. Za razliku od prošlih pokušaja patchworka, Dong i njegov tim su poduzeli napore da direktno razviju mišji atlas moždanih puteva cijelog mozga. Preko korteksa su ubrizgali fluorescentne molekule. Ovi molekuli su zatim transportovani duž moždanih "ćelijskih puteva" - neuronskih puteva - i pažljivo praćeni pomoću mikroskopa visoke rezolucije.
Ujednačenost i potpunost napora naučnika u celom korteksu ne samo da je obezbedila bazu podataka o kortikalnim vezama koja se može pretraživati, a koju istraživači čine otvorenim i javno dostupnim.
Takođe im je omogućilo da pouzdano vide obrasce: naizgled nedokučiva masa veza u moždanoj kori je visoko organizirana, sastoji se od osam različitih podmreža koje su relativno odvojene.
"Sistematski i sveobuhvatan način na koji su podaci prikupljeni omogućio je detaljnu analizu kroz koju su se ove podmreže pojavile", objasnio je suradnik autor Houri Hintiryan iz USC Laboratorije za neuro imidžing..
Da bi naučnici širom svijeta mogli nastaviti tražiti fundamentalne strukturne uvide, potpuni, interaktivni skup podataka o slici je dostupan na Mouse Connectome Projectu, pružajući resurs za istraživače zainteresirane za proučavanje anatomije i funkcije kortikalnih mreža širom svijeta mozak.
"To je zaista prilično zamorno," rekao je Dong o prikupljanju podataka, "i radno intenzivno, i zahtijeva visoko specijalizirane vještine i tehnologiju. Ali razmislite o Projektu ljudskog genoma i koliko je ubrzao proces otkriće i čitavo polje kada su postojale infrastrukture za ljude da ih dijele i upoređuju. To je bila naša motivacija."
Način interakcije ovih podmreža će pružiti ključnu polaznu osnovu za bolje razumijevanje bolesti "isključivanja" kao što su autizam i Alchajmerova bolest, kod kojih su manifestacije simptoma potencijalno rezultat poremećenih ili oštećenih veza.
Mapa moždane kore miša koju su napravili istraživači može se uporediti sa podacima o mozgu zahvaćenom bolešću, mozgu u razvoju i genetskim informacijama. Također će ponuditi neophodan kontekst za neke od posebnosti ljudskog bića, koji su se ponašali kao i drugi sisari prije samo nekoliko hiljada godina i koji još uvijek dijele većinu osnovnih karakteristika ponašanja kao što su glad i bol..
"Osnovna logika mozga sisara je ista, posebno kada su u pitanju osnovna ponašanja kao što su jedenje, spavanje i društveno ponašanje", rekao je Dong, koji napominje da slične studije na ljudima do sada nisu došle do ćelijski nivo. "Postoji mnogo principa organiziranja moždanih struktura koje tek počinjemo razumijevati."
Istraživači su identifikovali moždane podmreže na osnovu njihovog visokog stepena međusobne povezanosti - iako relativno nezavisne, nekoliko struktura obezbeđuje komunikacione rute kroz koje podmreže komuniciraju. U kombinaciji sa podacima o ponašanju iz prošlih istraživanja i informacijama o subkortikalnim ciljevima, ove međusobne veze impliciraju izuzetan funkcionalni značaj za podmreže.
Četiri od osam identifikovanih podmreža u korteksu miša odnose se na osećaj i kretanje tela, što istraživači nazivaju somatskim senzomotorikom. Istraživači su posebno identifikovali odvojene podmreže za pokrete lica, gornjih udova, donjih udova i trupa i brkova. Zajedno, ove mreže olakšavaju motorička ponašanja kao što su jedenje i piće, posezanje i hvatanje, kretanje i istraživanje okoline.
Dve druge podmreže se sastoje od struktura koje se nalaze duž srednje linije moždane kore. Čini se da su ove medijske podmreže posvećene integraciji vizuelnih, slušnih i somatskih senzornih informacija, prema studiji. Nekoliko drugih struktura koje se nalaze duž strane mozga formiraju dvije lateralne podmreže, od kojih jedna potencijalno služi za regulaciju unutrašnjeg statusa tijela (tj.e. ukus, glad, visceralne informacije) i drugi kao "mega-integracijska" podmreža koja omogućava interakciju informacija iz skoro čitavog korteksa.
