Raziskovalci so odkrili, da velikost človekovih možganov pomembno vpliva na misel, čustva in vedenje, kar ovrže prevladujoč poudarek na kompleksni nevronski povezanosti. Z uporabo MRI skeniranja in teorije lastnih načinov so ugotovili, da je delovanje možganov tesno povezano z njegovimi geometrijskimi lastnostmi, tako kot oblika glasbila določa njegov zvok, kar ponuja nove poti za raziskovanje delovanja možganov in bolezni.

Velikost naših možganov igra pomembno vlogo pri vplivu na naše misli, občutke in dejanja, ne pa prepletanje med različnimi področji.

Več kot sto let so znanstveniki verjeli, da naše misli, občutke in sanje oblikuje način, kako različna področja možganov medsebojno delujejo prek obsežne mreže trilijonov celičnih povezav.

Vendar pa je nedavna študija, ki jo je vodila ekipa Univerza Monash Turnerjev inštitut za možgane in duševno zdravje je preučil več kot 10.000 edinstvenih zemljevidov aktivnosti človeških možganov in ugotovil, da ima celotna velikost človekovih možganov veliko pomembnejši vpliv na naše kognitivne procese, čustva in vedenje kot naša kompleksna povezljivost nevronov.

Študija, nedavno objavljena v prestižni reviji, Narava Pristopi iz fizike, nevroznanosti in psihologije so bili združeni, da bi ovrgli stoletja staro paradigmo, ki je poudarjala pomen kompleksne možganske povezanosti, namesto da bi prepoznala razmerje med velikostjo možganov in aktivnostjo, ki prej ni bilo cenjeno.

Dr. James Pang, glavni avtor in raziskovalec na Inštitutu Turner in Šoli za psihološke znanosti Univerze Monash, je dejal, da so ugotovitve pomembne, ker zelo poenostavljajo način, kako preučujemo delovanje, razvoj in staranje možganov.

Alex Fornito (levo) in James Pang sta preučila več kot 10.000 MRI, da bi ugotovila, ali je velikost možganov pomembna. kredit: Univerza Monash

“To delo odpira priložnosti za razumevanje učinkov bolezni, kot sta demenca in možganska kap, z upoštevanjem modelov velikosti možganov, s katerimi se je veliko lažje ukvarjati kot z modeli celotnega spektra možganskih povezav,” je dejal dr. Pang.

“Dolgo smo mislili, da določene misli ali občutki ustvarjajo aktivnost v določenih delih možganov, vendar ta študija kaže, da so strukturirani vzorci dejavnosti stimulirani skoraj v vseh možganih, tako kot vibracije vzdolž celotne dolžine violinske strune proizvajajo glasbeni ton, ne le v izoliranem delu,” je dejal.

Raziskovalna skupina je uporabila slikanje z magnetno resonanco (MRI) za preučevanje lastnih načinov, ki so naravni vzorci vibracij ali vzbujanja v sistemu, kjer so različni deli sistema vzbujeni na isti frekvenci. Lastni načini se običajno uporabljajo na področjih, kot sta fizika in inženiring, za preučevanje fizičnih sistemov in so bili nedavno prilagojeni za preučevanje možganov.

To delo je bilo osredotočeno na razvoj najboljšega načina za učinkovito ustvarjanje lastnih načinov možganov.

“Tako kot so resonančne frekvence violinske strune določene z njeno dolžino, gostoto in napetostjo, so lastni načini delovanja možganov določeni z njenimi strukturnimi – fizičnimi, geometrijskimi in strukturnimi – lastnostmi,” je dejal dr. Kevin Aquino, soglavni avtor Brenki in The, “toda katere specifične lastnosti so najpomembnejše, ostaja skrivnost.” Univerza v Sydneyju,

Ekipa, ki jo vodi Turnerjev inštitut in sodelavec ARC Laureate School of Psychological Sciences, profesor Alex Fornito, je primerjala, kako dobro bi lastni načini, izpeljani iz modelov velikosti možganov, lahko upoštevali različne vzorce aktivnosti v primerjavi z lastnimi načini, izpeljanimi iz modelov možganske povezljivosti.

Profesor Fornito je dejal: “Ugotovili smo, da lastni načini, ki jih določa geometrija možganov – njihova oblika in ukrivljenost – predstavljajo najmočnejšo fizično omejitev za delovanje možganov, tako kot oblika bobna vpliva na zvoke, ki jih lahko oddaja.”

“Z uporabo matematičnih modelov smo potrdili teoretične napovedi, da tesno povezavo med geometrijo in funkcijo poganja valovna aktivnost, ki se širi po možganih, tako kot oblika ribnika vpliva na valovanje, ki ga tvorijo padajoči kamenčki,” je dejal.

“Te ugotovitve povečajo možnost napovedovanja delovanja možganov neposredno iz njihove velikosti, kar odpira nove poti za raziskovanje, kako možgani prispevajo k individualnim razlikam v vedenju in tveganju za psihiatrične in nevrološke bolezni.”

Raziskovalna skupina je ugotovila, da so v več kot 10.000 zemljevidih ​​aktivnosti MRI, ko so ljudje opravljali različne naloge, ki so jih razvili nevroznanstveniki za raziskovanje človeških možganov, v dejavnosti prevladovali lastni načini s prostorskim vzorcem, ki imajo zelo dolge valovne dolžine in segajo na razdalje več kot 40 mm.

“Ta rezultat je v nasprotju s konvencionalno modrostjo, v kateri se pogosto misli, da se aktivnost med različnimi nalogami pojavlja v osrednjih, izoliranih območjih visoke aktivnosti, in nam pove, da lahko tradicionalni pristopi k kartiranju možganov pokažejo le vrh ledene gore, ko gre za razumevanje delovanja možganov,” je dejal dr. Pang.

Reference: James C. Pang, Kevin M. Aquino, Marian Oldehinkel, Peter A. “Geometrične omejitve pri delovanju človeških možganov” Robinson, Ben D. Fulcher, Michael Breakspear in Alex Fornito, 31. maj 2023, Narava,
DOI: 10.1038/s41586-023-06098-1