Asırlık bir paradigma alt üst oldu - beyin şekli sinirsel bağlantıdan daha önemli

Araştırmacılar, bir kişinin beyninin şeklinin düşünmeyi, hissetmeyi ve davranışı büyük ölçüde etkilediğini ve karmaşık sinirsel iletişime yönelik hakim odağı alt üst ettiğini keşfettiler. MRI taramalarını ve otomatik kodlama ilkesini kullanarak, beyin işlevinin, tıpkı bir müzik aletinin şeklinin sesini belirlemesi gibi, beyin işlevinin ve hastalığının araştırılması için yeni yollar sağlayan, geometrik özellikleriyle yakından bağlantılı olduğunu buldular.

Farklı bölgeler arasındaki etkileşimlerden ziyade beynimizin şekli, düşüncelerimizi, duygularımızı ve eylemlerimizi etkilemede çok önemli bir rol oynar.

Bilim adamları, yüz yıldan fazla bir süredir düşüncelerimizin, duygularımızın ve rüyalarımızın, trilyonlarca hücresel bağlantıdan oluşan geniş bir ağda farklı beyin bölgelerinin etkileşimiyle şekillendiğine inanıyorlar.

Bununla birlikte, Monash Üniversitesi’nin Turner Beyin ve Ruh Sağlığı Enstitüsü’ndeki ekip tarafından yürütülen yakın tarihli bir çalışma, insan beyni aktivitesinin 10.000’den fazla farklı haritasını inceledi ve bir bireyin beyninin genel şeklinin bilişsel süreçler, duygular ve davranış üzerinde karmaşık sinirsel bağlantıdan daha fazla etkiye sahip olduğunu keşfetti.

Yakın zamanda prestijli dergide yayınlanan çalışma, doğa Karmaşık beyin bağlantısının önemini vurgulayan asırlık paradigmayı alt üst etmek için fizik, nörobilim ve psikolojiden yaklaşımları bir araya getiriyor ve bunun yerine beyin şekli ile aktivitesi arasındaki daha önce yeterince takdir edilmeyen ilişkiyi tanımlıyor.

Turner Enstitüsü ve Monash Üniversitesi Psikolojik Bilimler Okulu’ndan baş yazar ve araştırma görevlisi Dr James Bang, bulguların önemli olduğunu çünkü beynin nasıl çalıştığını, geliştiğini ve yaşlandığını inceleme şeklimizi büyük ölçüde basitleştirdiğini söyledi.

Alex Fornetto (solda) ve James Pang, önemli beyin şeklini belirlemek için 10.000’den fazla MRI görüntüsünü inceledi. Kredi bilgileri: Monash Üniversitesi

Pang, “Çalışma, beyindeki tüm bağlantıların modellerinden çok daha kolay olan beyin şekli modellerine bakarak, bunama ve inme gibi hastalıkların etkilerini anlamak için fırsatlar sunuyor” dedi.

“Uzun zamandır belirli düşüncelerin veya duyumların beynin belirli bölümlerindeki etkinliği tetiklediğini düşündük, ancak bu çalışma, tıpkı bir müzik notasının izole bir parça yerine bir keman telinin tüm uzunluğu boyunca meydana gelen titreşimlerden ortaya çıkması gibi, organize etkinlik kalıplarının neredeyse tüm beyinde uyarıldığını ortaya koyuyor” dedi.

Araştırma ekibi, sistemin farklı bölümlerinin aynı frekansta uyarıldığı bir sistemdeki doğal titreşim veya uyarım modelleri olan özmodları incelemek için manyetik rezonans görüntüleme (MRI) kullandı. Otomatik modüller tipik olarak fizik ve mühendislik gibi alanlarda fiziksel sistemleri incelemek için kullanılır ve ancak son zamanlarda beyni incelemek için uyarlanmıştır.

Bu çalışma, beyin için özmodları verimli bir şekilde oluşturmanın en iyi yolunu geliştirmeye odaklandı.

BrainKey ve Sidney Üniversitesi’nden ortak yazar Dr Kevin Aquino şunları söyledi: “Keman tellerinin rezonans frekanslarının uzunlukları, yoğunlukları ve gerilimleri tarafından belirlenmesi gibi, beyin özmodları da yapısal özellikleri – fiziksel, geometrik ve anatomik – tarafından belirlenir, ancak en önemli spesifik özellikler bir sır olarak kaldı.”

Turner Enstitüsü ve ARC Psikoloji Bilimleri Okulu Üyesi Profesör Alex Fornetto liderliğindeki ekip, beyin-şekil modellerinden elde edilen öznel profillerin, beyin bağlantı modellerinden elde edilen öznel profillerle karşılaştırıldığında farklı aktivite modellerini nasıl açıklayabildiğini karşılaştırdı.

Profesör Fornetto, “Beyin geometrisi tarafından tanımlanan özmodların – konturları ve eğrilikleri – beyin işlevi üzerindeki en güçlü anatomik kısıtlamayı temsil ettiğini bulduk, tıpkı bir silindirin şeklinin yapabileceği sesleri etkilediği gibi” dedi Profesör Fornetto.

“Matematiksel modeller kullanarak, tıpkı bir göletin şeklinin düşen bir çakıl taşının oluşturduğu dalgaların dalgalanmalarını etkilemesi gibi, geometri ve işlev arasındaki yakın bağlantının beyinde yayılan dalga benzeri aktivite tarafından yönlendirildiğine dair teorik tahminleri doğruladık” dedi.

“Bu bulgular, beyin işlevini doğrudan şeklinden tahmin etme olasılığını artırıyor, beynin davranıştaki bireysel farklılıklara ve psikiyatrik ve nörolojik hastalık riskine nasıl katkıda bulunduğunu keşfetmek için yeni yollar açıyor.”

Araştırma ekibi, deneklerin insan beynini keşfetmek için sinirbilimciler tarafından geliştirilen çeşitli görevleri yerine getirmesiyle elde edilen 10.000’den fazla MRG aktivite haritasında, aktivitenin, 40 milimetreden daha uzun mesafelere uzanan çok uzun dalga boylarına sahip uzamsal kalıplara sahip sübjektif kalıpların hakim olduğunu buldu.

Pang, “Bu bulgu, çeşitli görevler sırasındaki etkinliğin genellikle yüksek etkinliğin odak ve izole bölgelerinde meydana geldiğinin varsayıldığı geleneksel inanca ters düşüyor ve bize, geleneksel beyin haritalama yöntemlerinin, iş beynin nasıl çalıştığını anlamaya geldiğinde buzdağının yalnızca ucunu gösterebileceğini söylüyor” dedi.

Referans: “İnsan Beyni İşlevlerinde Mühendislik Sınırlamaları” Yazan James C. Pang, Kevin M. Aquino, Marian Oldenkel, Peter A. Robinson, Ben de Fulcher, Michael Breakspeare, Alex Fornetto, 31 Mayıs 2023, Buradan Erişilebilir. doğa.
DOI: 10.1038/s41586-023-06098-1