Понимание скорости мозговой коммуникации — –

Поскольку такие проблемы, как тревога, депрессия и биполярные расстройства, могут возникнуть в позднем подростковом и раннем взрослом возрасте, лучшее понимание развития мозга может помочь клиницистам предложить методы лечения этих расстройств.

«Фундаментальное понимание траектории развития мозговых цепей может помочь определить чувствительные периоды развития, когда врачи могли бы предложить своим пациентам лечение», — говорит Дора Гермес, доктор философии, биомедицинский инженер клиники Майо и старший автор исследования.

Структурная система нервных путей в мозге или нервной системе, называемая человеческим коннектомом, развивается по мере старения человека. Но то, как структурные изменения влияют на скорость нейронной передачи сигналов, не было хорошо описано.

«Точно так же, как время в пути для грузовика будет зависеть от структуры дороги, скорость передачи сигналов между областями мозга зависит от структуры нервных путей», — объясняет доктор Гермес. «Человеческий коннектом созревает во время развития и старения, и на него могут влиять болезни. Все эти процессы могут влиять на скорость потока информации в мозге». В исследовании доктор Гермес и его коллеги стимулировали пары электродов коротким электрическим импульсом. для измерения времени, которое требуется сигналам для прохождения между областями мозга у 74 участников исследования в возрасте от 4 до 51 года. Внутричерепные измерения проводились у небольшой группы пациентов, которым были имплантированы электроды для мониторинга эпилепсии в Медицинском центре Университета Утрехта, Нидерланды.

Задержка ответа в связанных областях мозга показала, что скорость передачи в человеческом мозгу увеличивается в детстве и даже в раннем взрослом возрасте. Они выходят на плато в возрасте от 30 до 40 лет.

Данные группы показывают, что скорость передачи у взрослых примерно в два раза выше, чем у детей. Скорость передачи также обычно была выше у 30- или 40-летних испытуемых по сравнению с подростками.

Скорость передачи мозгом измеряется в миллисекундах, единица времени, равная одной тысячной секунды. Например, исследователи измерили скорость нейронов 4-летнего пациента в 45 миллисекунд для прохождения сигнала от лобных до теменных областей мозга. У 38-летнего пациента тот же путь был измерен за 20 миллисекунд. Для сравнения, моргание глаза занимает от 100 до 400 миллисекунд.

Исследователи работают над тем, чтобы охарактеризовать управляемую электрической стимуляцией связь в человеческом мозгу. Один из следующих шагов — лучше понять, как скорость передачи меняется при неврологических заболеваниях. Они сотрудничают с детскими нейрохирургами и неврологами, чтобы понять, как заболевания меняют скорость передачи по сравнению с тем, что считается нормальным для определенной возрастной группы.

Исследование поддерживается Национальным институтом психического здоровья Национальных институтов здравоохранения (R01MH122258).