Kartläggning av hjärnan: Forskare definierar 180 distinkta regioner, men vad nu?

Kartläggning av hjärnan: Forskare definierar 180 distinkta regioner, men vad nu? Ett team av amerikanska forskare har kartlagt hjärnbarken i 180 distinkta regioner. från shutterstock.com Pankaj Sah, University of Queensland

I stora nyheter för neurovetenskap, ett team av amerikanska forskare nyligen kortlagde den mänskliga hjärnans yttre lager, hjärnbarken, till 180 distinkta regioner.

Använda avbildningsdata från Human Connectome Project - Ett Förenta staternas regeringsledda initiativ för att kartlägga hjärnans strukturella och funktionella kopplingar - neuroscientists analyserade hjärnorna hos 210 friska unga vuxna. Resultatet var en modern atlas av mänsklig hjärna, 97-områden som aldrig tidigare beskrivits.

Hjärnbarken är det vikta yttre skiktet som ger hjärnan sitt karakteristiska rynka utseende. Den är uppdelad i vänstra och högra halvkärmen.

Kartläggning av hjärnan: Forskare definierar 180 distinkta regioner, men vad nu? Den primära somatosensory cortex är huvudområdet ansvarat för vår känsla av beröring. Wikimedia Commons / BodyParts3D - modifierad, CC BY-SA

Vi vet att specifika regioner i cortex är ansvariga för olika roller. Den primära somatosensoriska cortexen, som ligger på ett vertikalt spår mot mitten av hjärnan, är huvudområdet som är ansvarigt för vår känsla av beröring.

Det mesta av vad vi förstår om den detaljerade arkitekturen i hjärnan kommer från gnagare studier. Medan hjärnor hos råttor, mus och primater (oss) i huvudsak är lika i struktur, har de olika skillnader.

Till skillnad från gnagare har människor en stor prefrontal cortex, området som ansvarar för högre verkställande funktioner som beslutsfattande. Vi kommunicerar också via språk och som sådan har specifika bearbetningsområden ansvariga för både att skapa tal och förstå det.

Kartläggning av hjärnan: Forskare definierar 180 distinkta regioner, men vad nu? Fenologi ansåg att personlighetsdrag var placerade i specifika delar av hjärnan. Wikimedia Commons

Förbättringar av tekniker inklusive funktionell magnetisk resonansavbildning (fMRI) - som mäter hjärnaktivitet genom att detektera förändringar i blodflödet - har gjort det möjligt för oss att bilda levande hjärnor i realtid i oöverträffad detalj.

Det åldrande neurovetenskapsmålet

Kartläggning av hjärnan har varit ett mål i århundraden, som går tillbaka till den pseudo-vetenskapliga disciplinen av phrenology i 19th century, vilket innebar att personlighetsdrag var placerade i specifika delar av hjärnan.

Förespråkare skulle mäta skallen över ett motsvarande hjärnområde för att bestämma till exempel hur samvetsgrann, välvillig eller kamativ en person var.

För mer än ett sekel sedan klassificerade den tyska anatomisten Korbinian Brodmann hjärnan i specifika områden baserade på strukturen och organisationen av cellerna i varje region. Hittills var detta den allmänt accepterade kartan över hjärnregioner, kända som Brodmanns områden.

I den nya studien använde forskare en kombination av olika MR-bilder för att kartlägga hjärnområden som är distinkta i struktur och funktion. De såg på fysisk struktur, såsom tjockleken på cortex, vilka områden aktiverades under vissa uppgifter och om denna aktivitet samordnades med aktivitet i andra regioner.

Vissa områden var övervägande associerade med en enda funktion, såsom visuell bearbetning eller rörelse. Men många områden var inte. Faktum är att forskare har funnit att nätverk av regioner aktiveras även när hjärnan är i viloläge - när ingen explicit uppgift utförs.

En detaljerad hjärnkarta - så vad?

Den nybildade hjärnan är ett landmärke för neurovetenskap. En uppdaterad hjärnatlas kommer att ge större insikter om hur hjärnan kontrollerar beteendet och hur störningar i vissa regioner bidrar till hjärnsjukdomar.

Kartläggning av hjärnan: Forskare definierar 180 distinkta regioner, men vad nu? Hittills var Brodmanns version den allmänt accepterade kartan över hjärnregioner. Wikimedia Commons

Medan gnagarehjärnatlaser härrör från inavlade stammar av djur som varierar litet i sin hjärnanatomi, är individuell variation hos människor vanligt. Det finns skillnader mellan anatomin hos en persons egen vänstra och högra hjärnhalvfrekvens, än mindre de anatomiska skillnaderna mellan individer i olika åldrar och könen.

Till exempel kan en nyligen studerad av 1,400-personer fann att vänster hippocampus, ett område i samband med minne, var vanligtvis större hos män än hos kvinnor.

På grund av denna variation har det historiskt sett varit svårt att jämföra resultat från separata hjärnbildningsstudier och vara säker på att skanningarna visar aktivitet i samma hjärnområde. Men nu tillåter de finare divisionerna i hjärnregioner bättre jämförelser.

Hjärnkartan har också praktiska tillämpningar för neurokirurgi. För närvarande använder kirurger ett system med stereotaxiska (3D) koordinater för att bestämma och driva på specifika hjärnområden. Men det här är inte idealiskt eftersom hjärnregioner skiljer sig från person till person. Den algoritm som används för att skapa den nya atlasen kan nu användas för att personifiera enskilda kartor som hjälper till att styra operationen mer specifikt.

Ytterligare kategorisering

Det är troligt att hjärnan kan vidare indelas i ännu fler regioner än den redan beskrivna 180. När bildteknik förbättras kan vi upptäcka ytterligare distinkta delområden som är specialiserade på smink eller aktivitet.

Men forskarna tror också att några av de nybildade områdena senare kan anses vara delområden, med hänvisning till den primära somatosensoriska cortexen som ett exempel. Denna cortex är bildad av det som kallas somatotopiska delområden, som är hjärnregioner som motsvarar punkten för sensoriska receptorer i olika delar av kroppen.

Och olika grupper börjar kartlägga den genomiska arkitekturen av olika hjärnregioner. Tillsammans kommer dessa nya resultat att leda till en detaljerad karta över hela människans hjärna.

Pankaj Sah, Direktör - Queensland Brain Institute, University of Queensland, Denna del var medförfattare av Donna Lu, en vetenskapsman på Queensland Brain Institute.Avlyssningen

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.

följ InnerSelf på

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Få det senaste via e-post

{Emailcloak = off}