脳の分割は機能の鍵ではありません。科学表紙4号連続掲載：知恵は脳領域のつながりから生まれる

私たちの脳の動作原理を再理解する時が来ました!

サイエンス誌の最新トップ号は、特集号として 4 つの論文を掲載していますが、すべて同じ核心点に焦点を当てています:

脳のさまざまな機能の鍵は、脳の独立した完了にありません。特定の機能は、異なる脳領域間の接続とコミュニケーションにあります。

この見解は、広く流布されている次のような見解を基本的に覆します:

左脳的思考が得意な人は、より強い数学的および論理的能力を持っています。右脳はよりクリエイティブです。

サイエンス誌の上級編集者であるピーター・スターン博士は、この問題の序論で脳の接続の重要性を強調しました:

スムーズに動作する接続がなければ、脳は単なるニューロンの集合体にすぎません。 。

はまた、「No Neuroan is an island」(ニューロンは島ではありません) という黄金の文を要約しています。

それでは、この 4 つの記事は何を言っているのでしょうか?

下を見てください。

「つながり」は脳機能の鍵です

最初の記事:「つながり」は脳の核です

最初の記事は「脳の創発的性質」と題されています。 Connected Brain は、特集全体の核となるキーワードである「つながり」を提案します。

フランス、ボルドーの 2 人の神経科学研究者は次のように考えています:

脳の接続は、さまざまな脳領域間の信号の伝達だけではなく、行動と認知の関係は、皮質領域間の相互作用からも現れます。

その背後には、「ローカル」エリアと「リモート」エリアを全体的に接続する高度なネットワークがあります。

研究者らは、この種のつながりとコラボレーションを次のように説明しています。脳の多くの領域を脳回路に接続することで、脳内で交響曲をオーケストレーションするネットワーク全体が作成されます。

以前は、脳は異なる領域で機能していると考えるのが主流でしたが、研究者らは、複数の領域が連携して複雑なものの認識を実現することは不可能であると考えています。知恵を生み出すことはさらに困難になるだろう。

神経科学の分野では、ある機能の実現はさまざまな領域間の相互作用と協力によってもたらされるという認識が広まってきています。

チャットを例に挙げると、私たちがコミュニケーションを行う際には、文脈や文脈の意味を素早く理解すると同時に、相手の感情的な意図を総合的に考慮する必要があります。モジュール方式で解決されます。

一方、関連する脳の病気によって切断が引き起こされると、認知機能の崩壊につながります。言語ネットワークへの接続が失われ、言語の壁が生じるなど。

また注目に値するのは、脳内の接続構成が不変ではないということです。

環境と学習行動は可塑性メカニズムを誘発し、これらの変化は数週間、数か月、数年、さらには数十年にわたって発生します。

2 番目の記事:「スケール」は非常に重要です

最初のレビューで「脳の接続」の傾向が決まった場合、2 番目の記事では、それに関する研究と考え方をさらに提案します。次元の議論。

タイトルもそれに対応しています。「スケールは重要です: 入れ子になったヒューマン コネクトーム」です。

この記事では、研究者はニューロンと脳領域を説明するためにコネクトームという用語を提案しました。

新しい概念を導入する必要性について話している彼らは、これが脳のダイナミクスと関連する機能を理解するための基礎であると信じています。

著者らは、そのスケールは巨視的なレベルから細胞レベル、さらには分子レベルにまで及ぶと付け加えた。同様の考え方は、機能不全に関する以前の研究にも適用されています。今回、科学者たちは先人の手法とアイデアを参考にしました。

実際の操作に関しては、この研究では、脳接続の研究における拡散磁気共鳴画像法 (dMRI)、トラクトグラフィーおよびその他の技術の応用もレビューで実証され、機械学習およびシミュレーション手法も使用されました。実験データが欠落している場合の結果が予測されます。

△拡散 MRI とトラクトグラフィー

パート 3: 病理学的観点から接続メカニズムを研究

スタンフォード大学神経科学部門研究者らは脳回路の機能と障害の問題について議論し、脳機能障害の病理学的および治療的レベルからの研究の進歩を共有した。

彼らは、神経疾患の全脳回路機構を理解し、治療介入の結果を予測するための脳力学モデルを構築しました。

実装の面では、研究者らは光遺伝学的機能的磁気共鳴画像法 (ofMRI) を使用し、それを計算モデリングと組み合わせました。

ofMRI は、高磁場磁気共鳴イメージングの高い空間分解能と光遺伝学的刺激の高精度を組み合わせて、脳全体の神経回路の正確な機能的接続を調査する新しい技術です。

取得された MRI 信号の計算モデリングにより、さまざまな領域レベルでの細胞型の特異性や、単一細胞の巨視的機能の特異的な発現を定量的に記述することができます。

研究者らは、これらの結果が将来、パーキンソン病の治療と脳機能を回復するためのシステム工学手法の開発への道を開く可能性があると信じています。

記事 4: 接続図の描き方のまとめ

このレビューでは、「げっ歯類の脳の神経接続図の描き方」とアトラスに基づくデータ解析ソリューションをまとめ、議論します。この分野の今後の発展の方向性。

著者 2 人は、ノルウェーのトップ大学であるオスロ大学の出身です。

研究者らは、現在、神経接続をマッピングするための技術がいくつかあり、その中で「3D Digital Brain Atlas」が、研究者が脳の組織と機能を調査し理解するのを支援するのに最も効果的であると指摘しました。

研究者は、ツールを使用してさまざまな種類のデータをアトラスに登録し、コンピューターを実行して大規模なデータセットを自動分析できるため、統合作業が大幅にスピードアップされます。

最後に、論文のひとつの著者であるラドバウド大学の神経科学者ステファニー・フォルケルの言葉を引用して、「つながり」の観点から脳機能を理解することの重要性を要約します。古典的な見解 モジュール式脳には明らかな欠陥があります。それは、人々の間の違いを説明できないということです。

新しいネットワーク手法を使用することで、科学者はさまざまな個人の脳の特異性をモデル化し、さまざまな人間の脳の性格を調査し、より効果的な臨床治療計画の開発に役立てることができます。

参考リンク:

[1]https://www.science.org/toc/science/current

[2]https://www.ru. nl/en/research/research-news/new-view-on-the-brain-its-all-in-the-connections

[3]https://mp.weixin.qq.com/ s/3rO10ilXlMSNtexiayziNw

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