Мозговые сети могут избегать пробок на самых оживленных перекрестках, общаясь на разных частотах, считают исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Санкт-Петербурге. Луи, Университетский медицинский центр в Гамбург-Эппендорф и Тюбингенский университет узнали.
"Многие неврологические и психические заболевания могут быть связаны с проблемами передачи сигналов в мозговых сетях," говорит соавтор Маурицио Корбетта, доктор медицины, Норман Дж. Ступп профессор неврологии Вашингтонского университета. "Изучение временной структуры мозговой активности с этой точки зрения может быть особенно полезным для понимания психиатрических состояний, таких как депрессия и шизофрения, при которых структурные маркеры недостаточны."
Исследование будет опубликовано 6 мая в журнале Nature Neuroscience.
Ученые обычно изучают сети мозга ?? области мозга, которые регулярно работают вместе ?? с помощью магнитно-резонансной томографии, которая отслеживает кровоток. Они предполагают, что увеличение притока крови к части мозга указывает на повышенную активность клеток мозга в этой области.
"Магнитно-резонансная томография – полезный инструмент, но у него есть ограничения," Корбетта говорит. "Он только позволяет нам отслеживать активность клеток мозга косвенно и не может отслеживать активность, которая происходит на частотах выше 0.1 герц, или раз в 10 секунд. Мы знаем, что некоторые сигналы в мозгу могут повторяться до 500 герц или 500 раз в секунду."
В новом исследовании, проведенном в Университетском медицинском центре в Гамбурге-Эппендорфе, исследователи использовали метод, называемый магнитоэнцефалографией (МЭГ), для анализа активности мозга 43 здоровых добровольцев. МЭГ обнаруживает очень небольшие изменения магнитных полей в головном мозге, вызванные одновременной активностью множества клеток. Он может обнаруживать эти сигналы на частоте до 100 герц.
"Мы обнаружили, что разные сети мозга тикают с разной частотой, как часы тикают с разной скоростью," говорит ведущий автор Йорг Хипп, доктор философии, Университетский медицинский центр в Гамбург-Эппендорф и Тюбингенский университет, оба в Германии.
Например, сети, включающие гиппокамп, область мозга, критическую для формирования памяти, как правило, были активны на частотах около 5 герц. Сети, составляющие области, связанные с чувствами и движением, были активны в диапазоне от 32 до 45 герц. Многие другие мозговые сети были активны на частотах от 8 до 32 герц. Эти "зависящий от времени" сети напоминают карты маршрутов разных авиакомпаний, они перекрываются, но работают с разной скоростью.
"Был проведен ряд исследований депрессии и шизофрении с помощью фМРТ, показывающих «пространственные» изменения в организации сетей мозга," Корбетта говорит. "Исследования МЭГ открывают окно в гораздо более богатую «временную» структуру. В будущем это может предложить новые диагностические тесты или способы мониторинга эффективности вмешательств при этих изнурительных психических состояниях."