Home » Новые инструменты проливают свет на рост миелина у младенцев

Новые инструменты проливают свет на рост миелина у младенцев

Краткое содержание: Исследователи работают с огромными наборами данных, чтобы разгадать тайны мозга. Команда использовала новое программное обеспечение для анализа МРТ 300 младенцев и обнаружила, что миелин в белом веществе растет медленнее после рождения.

Это открытие дает представление о развитии мозга в раннем возрасте и потенциальных последствиях преждевременных родов. Благодаря нейроинформатике исследователи теперь могут изучать наборы данных, собранные на основе тысяч людей, что дает глубокую информацию о здоровье и развитии мозга.

Ключевые факты:

  1. В исследовании использовалось новое программное обеспечение для анализа МРТ 300 младенцев, показавшее, что миелин в белом веществе развивается медленнее после рождения.
  2. Аномальное развитие миелина связано с различными нарушениями развития и психического здоровья, такими как хроническая депрессия и шизофрения.
  3. На развитие миелина влияют как гестационный возраст при рождении, так и момент сканирования, но рождение вызывает значительное замедление.

Источник: Вашингтонский университет

Один мозг непостижимо сложен. Таким образом, исследователи мозга, рассматривают ли они наборы данных, построенные на основе 300 000 нейронов у 81 мыши или на основе МРТ 1200 молодых людей, сейчас имеют дело с таким большим количеством информации, что им также необходимо придумать новые методы для ее понимания. Разработка новых инструментов анализа стала столь же важной, как и их использование для понимания здоровья и развития мозга.

Команда исследователей из Вашингтонского университета недавно использовала новое программное обеспечение для сравнения МРТ 300 младенцев и обнаружила, что миелин, часть так называемого белого вещества мозга, после рождения развивается гораздо медленнее. Исследователи опубликовали свои выводы 7 августа в журнале Труды Национальной академии наук.

Мы наблюдали, как миелин, жировая оболочка, изолирующая аксоны, растет в белом веществе. Фото: Новости неврологии

UW News поговорил со старшим автором Ариэлем Рокемом, доцентом кафедры психологии Университета Вашингтона и научным сотрудником Института электронных наук, о статье и его исследовательском подходе.

Какие темы вы исследуете и как?

Ариэль по годам: Моя группа занимается нейроинформатикой, которая занимается созданием методов и программного обеспечения для анализа данных нейробиологии. Мы уделяем особое внимание МРТ-измерениям человеческого мозга. Мозг состоит из большой сети связей между различными областями. В нашем мозгу есть большие пучки связей, называемые белым веществом, которые содержат множество аксонов — длинных, ветвящихся частей нейронов, которые позволяют им общаться друг с другом на довольно больших расстояниях.

Поэтому мы используем МРТ, чтобы найти эти пучки у каждого человека, участвующего в исследовании, а затем разобраться в ткани внутри этих пучков. Исходя из этого, мы можем найти различия между людьми, имеющими определенные заболевания, и теми, у кого их нет, или различия в развитии или когнитивных способностях.

Read more:  CMS дорабатывает требования к назначению сельской больницы скорой медицинской помощи

Чем этот подход отличается от того, как исторически практиковались исследования мозга?

АР: В течение многих лет исследователи возили испытуемых в местную больницу или центр МРТ и собирали некоторые данные. И люди до сих пор это делают. Фактически, у нас есть один из этих сканеров в новом Центре нейробиологии человека Университета Вашингтона, частью которого я являюсь. Но более поздние подходы предполагают сбор гораздо больших объемов данных.

Например, кому-либо из сотрудников Университета Вашингтона будет сложно собрать данные более чем от 1000 человек. Но несколько лет назад Национальные институты здравоохранения профинансировали так называемый проект Human Connectome, чтобы сделать именно это — получить выборку из 1200 здоровых взрослых людей и собрать довольно большие объемы данных о каждом из них. В нейроинформатике мы берём такие наборы данных и разрабатываем инструменты для их изучения.

К каким открытиям в науке о мозге привели эти методы?

АР: Наша недавняя статья является хорошим примером. Наша команда использовала большой, общедоступный набор данных из проекта «Развитие человеческого коннектома», который собирает данные о новорожденных младенцах в первые несколько дней жизни. На снимках более чем 300 младенцев мы изучали, как развивается белое вещество.

Моя коллега и ведущий автор Марейке Гротер из Марбургского университета имени Филиппа ранее взяла программное обеспечение для поиска пучков белого вещества у взрослых и адаптировала его для работы с мозгом младенцев. В этом исследовании мы расширили ее подход с помощью облачных вычислений. Мы наблюдали, как миелин, жировая оболочка, изолирующая аксоны, растет в белом веществе.

Из других исследований мы знаем, что аномальное развитие миелина связано со многими нарушениями развития и психического здоровья, от хронической депрессии до шизофрении. Но до этого исследования мы еще не знали, как рождение меняет ход развития миелина.

У нас было несколько гипотез, которые мы хотели проверить. Во-первых, не имеет значения, когда именно вы родились; просто важно, сколько времени прошло от зачатия до сканирования. Другой заключался в том, что имеет значение только то, через какое время после зачатия вы родились, и не имеет значения, через какое время после рождения вас сканировали. И у нас была третья гипотеза, которая говорит, что обе эти вещи имеют значение: как долго ребенок вынашивался в утробе матери и сколько времени прошло от рождения до момента сканирования.

Поэтому мы сравнивали снимки детей, родившихся в разном гестационном возрасте, от очень ранних преждевременных родов до детей, родившихся через пару недель после полного срока в 40 недель. Поскольку у нас был такой большой набор данных, мы могли реально составить график того, как меняется мозг младенцев в первые несколько дней и недель жизни.

Read more:  Сидение по 10 и более часов в день может увеличить риск

Мы обнаружили, что данные подтверждают, что как гестационный возраст при рождении, так и гестационный возраст на момент сканирования имели значение, но есть переломный момент прямо при рождении. В этот момент развитие этих пакетов, которые мы рассматривали, резко замедляется. Это базовый факт, но до сих пор мы этого не знали и обнаружили его, изучив общедоступные данные.

Это имеет значение для нашего базового понимания развития мозга в раннем возрасте, а также для способов смягчения неблагоприятных последствий преждевременных родов. Возможно, например, создание среды, напоминающей матку, после рождения могло бы компенсировать это замедленное развитие и дать мозгу недоношенных детей больше времени для развития.

Что вы хотите исследовать с помощью этих методов в будущем?

АР: Мы начинаем задавать вопросы о связях мозга, связанных с расстройствами аутистического спектра и шизофренией. Теперь мы также участвуем в исследовании ACT UW, или исследовании изменений в мышлении взрослых.

Он существует уже почти 30 лет, следя за большой группой людей в районе Сиэтла, которые стареют. В недавнем раунде этого исследования мы добавили измерения МРТ. Мы разрабатываем методы, позволяющие делать выводы о пучках белого вещества у стареющих людей.

Дополнительными соавторами этой статьи являются Дэвид Блум, бывший студент факультета психологии Университета Вашингтона; Джон Крупер, аспирант факультета психологии Университета Вашингтона; Адам Ричи-Хэлфорд, бывший научный сотрудник факультета психологии Университета Вашингтона; Стефани Зика и Висенте А. Агилера Гонсалес из Марбургского университета Филиппа; и Джейсон Д. Йитман и Каланит Гриль-Спектор из Стэнфордского университета. Это исследование финансировалось Национальным институтом психического здоровья и Национальным глазным институтом.

О новостях исследования нейроразвития

Автор: Стефан Милн
Источник: Вашингтонский университет
Контакт: Стефан Милн – Вашингтонский университет
Изображение: Изображение предоставлено Neuroscience News.

Read more:  Pokemon Scarlet и Violet раскрывают еще один рейд Tera на конец апреля

Оригинальное исследование: Закрытый доступ.
«Белое вещество человека миелинизируется быстрее внутриутробно, чем ex utero.» Ариэля Рокема и др. ПНАС


Абстрактный

Белое вещество человека миелинизируется быстрее внутриутробно, чем ex utero.

Формирование миелина, жировой оболочки, изолирующей нервные волокна, имеет решающее значение для здорового функционирования мозга. Фундаментальный открытый вопрос заключается в том, какое влияние рождение оказывает на рост миелина. Чтобы решить эту проблему, мы оценили большое (н = 300) поперечная выборка новорожденных из проекта «Развитие человеческого коннектома» (dHCP).

Во-первых, мы разработали программное обеспечение для автоматической идентификации 20 пучков белого вещества у отдельных новорожденных, которое хорошо подходит для больших выборок. Затем мы подгоняем линейные модели, которые количественно определяют, как T1w/T2w (контраст изображений, чувствительный к миелину) изменяется с течением времени в каждой точке вдоль пучков. Мы обнаружили более быстрый рост T1w/T2w по длине всех пучков до рождения, чем сразу после рождения.

Кроме того, в отдельной продольной выборке недоношенных детей (Н = 34), мы обнаружили более низкие значения T1w/T2w, чем у доношенных сверстников, измеренных в том же возрасте. Применяя линейные модели, соответствующие выборке поперечного сечения, к продольной выборке недоношенных детей, мы обнаруживаем, что их задержка роста T1w/T2w хорошо объясняется количеством времени, которое они потратили на развитие внутриутробно и вне матки.

Эти результаты позволяют предположить, что белое вещество миелинизируется быстрее внутриутробно, чем внеутробно. Снижение скорости роста миелина после рождения, в свою очередь, объясняет более низкое содержание миелина у людей, рожденных недоношенными, и может объяснять долгосрочные когнитивные, неврологические последствия и последствия преждевременных родов.

Мы предполагаем, что точное соответствие условий жизни недоношенных детей тому, что они испытали бы в утробе матери, может уменьшить задержки в росте миелина и, следовательно, улучшить исходы развития.

2023-09-23 19:20:25


1695502221
#Новые #инструменты #проливают #свет #на #рост #миелина #младенцев

Leave a Comment

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.