Ученые из университета Case Western Reserve провели виртуальное моделирование мозга людей с эпилепсией и шизофренией. Оказалось, что сложные функциональные связи отличались от связей мозга здорового человека.
Он шли по направлению от ритмов мозга, записывая на электроэнцефалограмме электрическую активность разных его областей у здоровых и больных людей.
Эти колебания связаны с состоянием сознания. Построенная модель позволила увидеть разницу в работе мозга людей с диагнозами и без них.
Опыты возглавлял Роберто Фернандес Галан, профессор неврологии. Собрав данные ЭЭГ, ученые использовали прикладные расчеты и обратный инжиниринг, чтобы создать виртуальных мозг.
Самое поразительное отличие они нашли в иерархии сетей головного мозга. «Чем сложнее сеть, тем нормальнее ЭЭГ», — говорит Галан. Сеть здорового мозга напоминает аэропорт. Есть несколько больших центров, имеющих связи с другими аэропортами, а также много мелких аэропортов с несколькими связями. Здоровая модель имела около 10% больших узлов или хабов.
Именно префронтальная кора является центром для комплексного мышления, социального поведения и отвечает за другие функции. Нарушение связей в префронтальной коре ведет к развитию эпилепсии и шизофрении.
Мозг больного человека не обладает сложными связями. В результате центральное управление ослабевает, что может говорить о невропатологии или психическим заболеванием.
Осциллирующая активность мозга в виртуальных моделях возникала при взаимодействии нейронов. Ранее предполагалось, что специальные нейроны генерируют различные ритмы активности в головном мозге. Ритмы здорового мозга распределены неоднородно между виртуальными узлами, то есть, колебания составляют механизм восприятия информации через сенсорные и ассоциативные области мозга.
Написать нам