santrauka: Tyrėjai grumiasi su didžiuliais duomenų rinkiniais, kad atskleistų smegenų paslaptis. Mokslininkų komanda naudojo naują programinę įrangą, kad išnagrinėtų 300 kūdikių MRT vaizdus ir atskleidė, kad mielinas baltojoje medžiagoje po gimimo auga lėčiau.

Šis atradimas suteikia supratimo apie smegenų vystymąsi ankstyvame gyvenime ir galimą priešlaikinio gimdymo poveikį. Naudodamiesi neuroinformatika, mokslininkai dabar gali tyrinėti duomenų rinkinius, sukurtus iš tūkstančių asmenų, suteikdami gilių įžvalgų apie smegenų sveikatą ir vystymąsi.

Pagrindiniai faktai:

1. Tyrime buvo naudojama nauja programinė įranga, skirta analizuoti 300 kūdikių MRT vaizdus ir parodė, kad mielinas baltojoje medžiagoje po gimimo vystosi lėčiau.
2. Nenormalus mielino vystymasis yra susijęs su daugeliu vystymosi ir psichinės sveikatos sutrikimų, tokių kaip lėtinė depresija ir šizofrenija.
3. Nėštumo laikotarpis gimimo metu ir tyrimo laikas turi įtakos mielino vystymuisi, tačiau gimimas labai sulėtėja.

šaltinis: Vašingtono universitetas

Vienos smegenys yra neapsakomai sudėtingos. Taigi smegenų tyrinėtojai, nesvarbu, ar jie žiūri į duomenų rinkinius, sudarytus iš 300 000 neuronų 81 pelėje, ar iš 1 200 jaunų suaugusiųjų MRT, dabar susiduria su tiek daug informacijos, kad taip pat turi rasti naujų būdų ją suprasti. Naujų analizės priemonių kūrimas tapo toks pat svarbus, kaip ir jų naudojimas smegenų sveikatai ir vystymuisi suprasti.

Komanda, kurią sudaro Vašingtono universiteto mokslininkai, neseniai panaudojo naują programinę įrangą, kad palygintų 300 kūdikių MRT vaizdus, ​​ir išsiaiškino, kad mielinas, vadinamosios baltosios medžiagos smegenų dalis, po gimimo vystosi daug lėčiau. Mokslininkai savo išvadas paskelbė rugpjūčio 7 d Nacionalinės mokslų akademijos darbai.

UW News kalbėjosi su pagrindiniu autoriumi Arieliu Rochemu, UW Psichologijos katedros docentu ir duomenų mokslo bendradarbiu iš eScience instituto, apie šį dokumentą ir jo tyrimo metodą.

Kokias temas tyrinėjate ir kaip?

Arielis Rokemas: Mano grupė dirba neuroinformatikos srityje, kurioje pagrindinis dėmesys skiriamas metodų ir programinės įrangos, skirtos neurologijos duomenims analizuoti, kūrimui. Mes ypač daug dėmesio skiriame MRT matavimams žmogaus smegenyse. Smegenys susideda iš didelio jungčių tinklo tarp skirtingų sričių. Mūsų smegenyse yra šie dideli ryšiai, vadinami baltąja medžiaga, kuriuose yra daug aksonų, kurie yra ilgos, išsišakojusios neuronų dalys, leidžiančios jiems kalbėtis vienas su kitu labai dideliais atstumais.

Taigi mes naudojame MRT, kad surastume šiuos raiščius kiekviename tyrime dalyvaujančiame asmenyje, o tada suprastume audinius, esančius šių raiščių viduje. Iš to galime rasti skirtumus tarp žmonių, kurie serga tam tikromis ligomis, ir tų, kurie jomis neserga, arba raidos ar pažintinių gebėjimų skirtumus.

Kuo šis požiūris skiriasi nuo smegenų tyrimų būdo istoriškai?

AR: Daugelį metų tyrėjai nuvežė tiriamuosius į vietinę ligoninę arba MRT centrą ir rinko kai kuriuos duomenis. Ir žmonės vis dar tai daro. Tiesą sakant, vieną iš šių skaitytuvų turime naujajame Viskonsino universiteto Žmogaus neurologijos centre, kurio dalis aš esu. Tačiau naujesni metodai apima daug didesnių duomenų rinkimą.

Pavyzdžiui, kažkam čia Viskonsino universiteto katedroje būtų sunku surinkti duomenis iš daugiau nei 1000 asmenų. Tačiau prieš kelerius metus Nacionaliniai sveikatos institutai finansavo kažką, vadinamą Human Connectome Project, kad tai padarytų – paimti 1200 brandžių, sveikų žmonių imtį ir apie kiekvieną iš jų surinkti labai daug duomenų. Neuroinformatikoje mes naudojame tokio tipo duomenų rinkinius ir kuriame įrankius jiems tirti.

Kokius atradimus šie metodai paskatino smegenų moksle?

AR: Mūsų naujausias dokumentas yra geras pavyzdys. Mūsų komanda naudojo didelį, atvirai prieinamą duomenų rinkinį iš Human Connectome Development Project, kuris renka duomenis apie naujagimius per pirmąsias kelias gyvenimo dienas. Mes stebėjome, kaip baltoji medžiaga vystėsi šiuose daugiau nei 300 vaikų skenavimuose.

Mano kolegė ir pagrindinė autorė Marieke Grother iš Philips universiteto Marburge anksčiau naudojo programinę įrangą baltosios medžiagos pluoštams suaugusiems rasti, o vėliau pritaikė ją vaikų smegenims. Šiame tyrime mes išplečiame jo metodą naudodami debesų kompiuteriją. Žiūrėjome, kaip baltojoje medžiagoje auga mielinas, riebalinis apvalkalas, izoliuojantis aksonus.

Iš kitų tyrimų žinome, kad nenormalus mielino vystymasis yra susijęs su daugeliu vystymosi ir psichinės sveikatos sutrikimų, nuo lėtinės depresijos iki šizofrenijos. Tačiau prieš šį tyrimą mes vis dar nežinojome, kaip gimimas keičia mielino vystymosi eigą.

Turėjome keletą hipotezių, kurias norėjome patikrinti. Pirma, nesvarbu, kada tiksliai gimėte; Svarbu, kiek laiko praėjo nuo pastojimo iki nuskaitymo. Kita priežastis buvo ta, kad svarbu tik kiek laiko po gimdymo, nesvarbu, kiek laiko po gimdymo. Turėjome trečią hipotezę, kuri teigė, kad šie du dalykai yra svarbūs: kiek laiko vaikas buvo nėščia motinos įsčiose ir kiek laiko praėjo nuo gimimo iki vaizdo gavimo.

Taigi mes lyginome kūdikių, gimusių skirtingu nėštumo amžiumi, nuskaitymus – nuo ​​labai ankstyvo iki kūdikių, gimusių dvi savaites po visų 40 nėštumo savaičių. Kadangi turėjome tokį didelį duomenų rinkinį, su kuriuo galėjome dirbti, iš tikrųjų galėjome nustatyti, kaip kūdikių smegenys keičiasi per pirmąsias kelias gyvenimo dienas ir savaites.

Mes nustatėme, kad duomenys patvirtina, kad ir nėštumo laikotarpis gimimo metu, ir nėštumo amžius atrankos metu yra svarbūs, tačiau gimus yra vingio taškas. Tuo metu šių paketų, į kuriuos žiūrėjome, kūrimas gerokai sulėtėja. Tai elementarus faktas, bet mes to dar nežinojome, o išsiaiškinome ištyrę viešai prieinamus duomenis.

Tai turi įtakos mūsų pagrindiniam supratimui apie smegenų vystymąsi ankstyvame gyvenime ir būdus, kuriais galime sušvelninti žalingą priešlaikinio gimdymo poveikį. Galbūt, pavyzdžiui, „į gimdą panašios“ aplinkos sukūrimas po gimimo galėtų kompensuoti šį lėtą augimą ir suteikti neišnešiotų kūdikių smegenims daugiau laiko vystytis.

Ką ketinate ištirti taikydami šiuos metodus?

AR: Mes pradedame užduoti klausimus apie smegenų ryšius, susijusius su autizmo spektro sutrikimu ir šizofrenija. Taip pat dabar dalyvaujame Viskonsino universiteto ACT tyrime arba suaugusiųjų mąstymo pokyčių tyrime.

Jis gyvuoja beveik 30 metų ir seka didelę Sietlo rajono žmonių grupę, kai jie sensta. Paskutiniame šio tyrimo etape pridėjome MRT matavimus. Kuriame metodus, leidžiančius daryti išvadas apie baltosios medžiagos ryšulius senstantiems žmonėms.

Papildomi šio dokumento bendraautoriai yra Davidas Bloomas, buvęs Psichologijos katedros studentas po bakalaureato; Johnas Cropperis, Viskonsino universiteto Psichologijos katedros doktorantas; Adamas Ritchie Halfordas, buvęs Viskonsino universiteto Psichologijos katedros doktorantūros tyrėjas; Stephanie Zica ir Vicente A. Aguilera Gonzalez iš Marburgo Philips universiteto; Ir Jasonas D. Yeatmanas ir Callanette Grell Spectoras iš Stanfordo universiteto. Šį tyrimą finansavo Nacionalinis psichikos sveikatos institutas ir Nacionalinis akių institutas.

Apie neurologinio vystymosi tyrimų naujienas

autorius: Steponas Milnas
šaltinis: Vašingtono universitetas
bendravimas: Stefanas Milnas – Vašingtono universitetas
paveikslėlis: Vaizdas įtrauktas į Neuroscience News

Originali paieška: Uždara prieiga.
“Žmogaus baltoji medžiaga gimdoje susidaro greičiau nei už jos ribų„Arielis Rokemas ir kiti. Su žmonėmis

Santrauka

Žmogaus baltoji medžiaga gimdoje susidaro greičiau nei už jos ribų

Mielino, riebalinės dangos, izoliuojančios nervines skaidulas, susidarymas yra labai svarbus sveikai smegenų funkcijai. Pagrindinis atviras klausimas yra tai, kokį poveikį gimdymas turi mielino augimui. Norėdami tai išspręsti, įvertinome daug (n = 300) Naujagimių skerspjūvio pavyzdys iš Žmogaus tinklo plėtros projekto (dHCP).

Pirmiausia sukūrėme programą, skirtą automatizuotam 20 baltosios medžiagos pluoštų identifikavimui atskiruose naujagimiuose, kuri puikiai tinka dideliems mėginiams. Tada mes pritaikėme linijinius modelius, kurie kiekybiškai įvertina, kaip T1w / T2w (kontrastinis mielino vaizdas) keičiasi laikui bėgant kiekviename taške palei fascikulus. Pastebėjome greitesnį T1w / T2w augimą išilgai visų fascijų prieš gimimą, palyginti su tuoj po gimimo.

Be to, atskirame išilginiame neišnešiotų kūdikių mėginyje (n = 34), mes nustatėme mažesnį T1w/T2w nei pilnametystės turintys bendraamžiai to paties amžiaus. Taikydami tiesinius modelius, pritaikytus prie skerspjūvio mėginio, išilginiam neišnešiotų kūdikių mėginiui, nustatėme, kad jų T1w / T2w augimo vėlavimas yra gerai paaiškinamas tuo, kiek laiko jie praleido augindami tiek intrauterinį, tiek negimdinį.

Šie rezultatai rodo, kad baltoji medžiaga gimdoje susidaro greičiau nei už gimdos ribų. Sumažėjęs mielino augimo greitis po gimimo, savo ruožtu, paaiškina sumažėjusį mielino kiekį asmenims, gimusiems per anksti, ir gali paaiškinti ilgalaikes priešlaikinio gimdymo pažinimo, neurologines ir vystymosi pasekmes.

Manome, kad glaudžiai suderinus neišnešiotų naujagimių aplinką su tuo, ką jie gali patirti gimdoje, gali sumažėti mielino vystymosi vėlavimas ir taip pagerinti vystymosi rezultatai.