«Маленький мозг» или мозжечок не так уж и мал

Когда мы говорим, что у кого-то есть быстрое мышление, это может быть отчасти благодаря нашему расширенному мозжечку, который, например, отличает человеческий мозг от мозга макак.

Иногда его называют латинским переводом как «маленький мозг», мозжечок расположен близко к стволу мозга и находится под корой в заднем мозге. Новое исследование в государственном университете Сан-Диего, однако, ставит под сомнение «маленькую» терминологию.

Мозжечок играет универсальную роль, внося вклад в наши пять чувств, а также боль, движения, мысли и эмоции.

По сути, это плоский лист с толщиной крепа, изогнутый в сотни складок, чтобы он вписался в компактный объем, примерно в одну восьмую объема коры головного мозга. По этой причине считалось, что площадь поверхности мозжечка значительно меньше, чем площадь коры головного мозга.

«Маленький мозг» или мозжечок не так уж и мал

Используя ультраполевой аппарат 9,4 Tesla MRI для сканирования мозга и специализированное программное обеспечение для обработки полученных изображений, эксперт по нейровизуализации SDSU обнаружил, что плотно упакованные складки на самом деле содержат площадь поверхности, равную 80% площади поверхности коры головного мозга. Для сравнения, мозжечок макаки составляет около 30% размера ее коры.

«Тот факт, что он имеет такую ​​большую площадь, говорит об эволюции специфически человеческого поведения и познания», – сказал Мартин Серено, профессор психологии, когнитивный нейробиолог и директор Центра МРТ-визуализации SDSU. «Он настолько расширился, что шаблоны складывания очень сложны».

Беспрецедентные идеи

Сотрудничая с экспертами по визуализации и мозжечку из Великобритании, Нидерландов и Канады, Серено использовал специализированное программное обеспечение FreeSurfer с открытым исходным кодом, которое он изначально разрабатывал вместе с коллегами из Калифорнийского университета в Сан-Диего, для вычислительной реконструкции сложенной поверхности мозжечка. Программное обеспечение также разворачивает и выравнивает кору мозжечка, чтобы визуализировать ее до уровня каждой отдельной листвы или тонкой складки, похожей на лист.

Пионер в области визуализации мозга, который использовал функциональную МРТ для обнаружения визуальных карт в мозге, Серено обнаружил, что когда мозжечок полностью разворачивается, он образует странный «креп» шириной четыре дюйма и длиной три фута. Результаты были опубликованы на этой неделе в исследовании в PNAS ( Слушания Национальной академии наук ).

«До сих пор у нас были только грубые модели того, на что это было похоже», – сказал Серено. «Теперь у нас есть полная карта или поверхностное изображение мозжечка, очень похожее на города, округа и штаты».

Кусочки головоломки

Предыдущее исследование обнаружило, что, хотя было много общего между корой и мозжечком, было одно ключевое отличие. В коре головного мозга области, представляющие различные части тела, расположены примерно так же, как в реальном теле: рядом и упорядоченно. Но в мозжечок они располагались более случайно.

«Вы получаете маленький кусок губы рядом с частью плеча или лица, как перемешанные кусочки головоломки», – объяснил Серено.

Эти части мозжечка, следовательно, настроены на то, чтобы втягивать и координировать информацию от разрозненных частей тела.

Интересно подумать, что в когнитивных частях мозжечка могут быть аналоги «сломанных соматотопий», которые могут помочь поддерживать очень сложные, сложные когнитивные функции, такие как язык или абстрактное мышление, сказал Серено.

«Когда вы думаете о познании, необходимом для написания научной статьи или объяснения концепции, вы должны извлекать информацию из разных источников. И именно так устроен мозжечок».

До сих пор считалось, что мозжечок в основном участвует в основных функциях, таких как движение, но его расширение с течением времени и его новые данные из корковых областей, вовлеченных в познание, позволяют предположить, что он также может обрабатывать сложные понятия, такие как математические уравнения.

«Теперь, когда у нас появилась первая базовая карта человеческого мозжечка с высоким разрешением, у исследователей появилось много возможностей начать заполнять то, что, несомненно, будет сложным одеялом входных сигналов, поступающих из разных частей коры головного мозга, более подробно, чем когда-либо. раньше, “сказал Серено.

Например, есть недавние доказательства того, что людям, которые страдают от повреждения мозжечка, трудно обрабатывать эмоции.

«Маленький мозг» – это мастер на все руки », – сказал Серено. «Картирование мозжечка будет интересной новой границей в течение следующего десятилетия».


Источник истории:

Материалы предоставлены государственным университетом Сан-Диего . Оригинал написан Падмой Нагаппан. Примечание: содержимое может быть отредактировано по стилю и длине.


Ссылка на журнал :

  1. Мартин И. Серено, Йорн Дидрихсен, Мохамед Тачрунт, Гильерме Теста-Сильва, Хелен д’Арсей, Крис Де Зеув. Мозжечок человека имеет почти 80% площади поверхности неокортекса . Известия Национальной академии наук , 2020; 202002896 DOI: 10.1073 / pnas.2002896117