Когда мы говорим, что у кого-то быстрый ум, это может быть отчасти благодаря нашему расширенному мозжечку, который отличает человеческий мозг от мозга макак, например.
Иногда упоминается в латинском переводе как ‘"маленький мозг"’, мозжечок расположен близко к стволу мозга и находится под корой в заднем мозге. Однако новое исследование Государственного университета Сан-Диего называет "маленький" сомнительная терминология.
Мозжечок играет разностороннюю роль, влияя на наши пять чувств, а также на боль, движения, мысли и эмоции.
По сути, это плоский лист толщиной с креп, сложенный в сотни складок, чтобы он поместился в компактный объем, составляющий примерно одну восьмую объема коры головного мозга. По этой причине считалось, что площадь поверхности мозжечка значительно меньше площади коры головного мозга.
Используя сверхвысокое поле 9.Аппарат 4 Tesla MRI для сканирования мозга и специальное 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 примерно 30% от размера коры головного мозга.
"Тот факт, что он имеет такую большую площадь поверхности, говорит об эволюции сугубо человеческого поведения и познания," сказал Мартин Серено, профессор психологии, когнитивный нейробиолог и директор SDSU MRI Imaging Center. "Он настолько разросся, что схемы складывания получаются очень сложными."
Нейробиолог Мартин Серено, директор Центра МРТ-визуализации SDSU, и его сотрудники обнаружили, что мозжечок намного больше, чем предполагалось ранее, что обеспечило будущие успехи в исследованиях.
Беспрецедентное понимание
В сотрудничестве с экспертами в области визуализации и мозжечка из Великобритании, Нидерландов и Канады, Серено использовал индивидуальное программное обеспечение FreeSurfer с открытым исходным кодом, которое он первоначально разработал вместе с коллегами в Калифорнийском университете в Сан-Диего, чтобы реконструировать с помощью вычислений складчатую поверхность мозжечка. Программное обеспечение также разворачивает и сглаживает кору мозжечка, чтобы визуализировать ее до уровня каждой отдельной листовой пластинки или тонкой листовой складки.
Пионер в области визуализации мозга, который использовал функциональную МРТ для открытия визуальных карт мозга, Серено обнаружил, что, когда мозжечок полностью развернут, он образует странную "креп" четыре дюйма в ширину на три фута в длину. Результаты были опубликованы на этой неделе в исследовании PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).
"До сих пор у нас были только грубые модели того, как это выглядело," Серено сказал. "Теперь у нас есть полная карта или поверхностное изображение мозжечка, как в городах, округах и штатах."
Кусочки головоломки
Предыдущие исследования показали, что, хотя между корой и мозжечком было много общего, есть одно ключевое различие. В коре головного мозга области, представляющие различные части тела, расположены примерно так же, как и в реальном теле: сопоставлены и упорядочены. Но в мозжечке они располагались более хаотично.
"Вы получаете небольшой кусок губы рядом с выступом или лицом, как перемешанные кусочки пазла," Серено объяснил.
Эти части мозжечка, таким образом, настроены так, чтобы втягивать и координировать информацию от разрозненных частей тела.
Интересно думать, что могут существовать аналоги ‘"перелом соматотопии"’в когнитивных частях мозжечка, которые могут помочь поддерживать очень сложные, изощренные 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 черпать информацию из множества разных источников. И так устроен мозжечок."
До сих пор считалось, что мозжечок участвует в основном в основных функциях, таких как движение, но его расширение с течением времени и новые поступления из областей коры, участвующих в познании, предполагают, что он также может обрабатывать сложные концепции, такие как математические уравнения.
"Теперь, когда у нас есть первая базовая карта мозжечка человека с высоким разрешением, у исследователей есть много возможностей начать заполнять то, что наверняка будет сложным лоскутным одеялом входов, поступающих из разных частей коры головного мозга, более подробно, чем когда-либо прежде," Серено сказал.
Например, недавно появились доказательства того, что люди, страдающие повреждением мозжечка, испытывают трудности с обработкой эмоций.
"“ Маленький мозг ” – настоящий мастер на все руки," Серено сказал. "Картирование мозжечка станет новым интересным рубежом на ближайшее десятилетие."