Thalamus může vést načasování vývoje mozku a plasticity

Je známo, že mozek se vyvíjí postupně po celou dobu lidské životnosti, podle hierarchického vzoru. Nejprve se přizpůsobuje podpoře základních funkcí, jako je pohyb a smyslové vnímání, poté se přesune na pokročilejší lidské schopnosti, jako je rozhodování.

Vědci z University of Pennsylvania a dalších ústavů, vedených hlavním vyšetřovatelem Dr. Theodorem Satterthwaite, nedávno provedli studii zaměřenou na lepší pochopení toho, jak ThalamusStruktura hluboko v mozku, o kterém je známo, že je zapojena do zpracování a směrování smyslových informací, by mohla v průběhu času přispět k vývoji mozku.

Jejich zjištění, Publikováno v Neurověda přírodyNavrhujte, že thalamus je více než reléovou stanicí pro smyslové a motorové signály a hraje také roli při regulaci hierarchického vzoru a časové ose vývoje mozku.

„Náš výzkumný tým studoval, jak různé regiony lidské kůry (tj. Nejvzdálenější vrstva mozku) vykazují během dětství a dospívání různá časová okna neuroplasticity,“ řekla Dr. Valerie J. Sydnor, první autor příspěvku, Medical Xpress.

„Ukázali jsme, že snížení postupu plasticity napříč kortikální oblasti Po hierarchické vývojové sekvenci senzorimotoru k asociaci. Tato sekvence má za následek dřívější snížení plasticity v oblastech mozku senzorimotorů, které podporují vidění, sluch a působení během dětství – ale umožňuje plasticitě rozšířit do adolescence v asociačních regionech podporujících komplexní kognitivní, sociální a emoční zpracování.

Po odhalení sekvence, která charakterizuje vývoj mozku, se Sydnor a její kolegové rozhodli identifikovat procesy, pomocí kterých mozek organizuje změny v načasování, s nimiž se rozvíjejí různé kortikální oblasti. Za tímto účelem stavěli na dřívějších studiích neurovědy zaměřených na různá zvířata.

„Studie provedené s hlodavci odhalily, že thalamus, subkortikální oblast mozku, může podporovat a omezit plasticitu v kortikálních oblastech během vývoje komunikováním s kůrou prostřednictvím strukturálních axonálních spojení,“ řekl Sydnor. „Avšak potenciální role Thalamus při regulaci exprese neuroplasticity však nebyla v lidském mozku testována.“

Vědci, inspirovaní nálezy těchto dřívějších studií zaměřených na hlodavce, se pokusili odhalit nervové mechanismy, které regulují přizpůsobitelnost mozku během mládí. Konkrétně zkoumali strukturální spojení mezi oblastmi thalamu a kortikálních mozků, aby určili, zda byly spojeny s načasováním adaptací pozorovaných v mozcích dětí a adolescentů.

K provedení svých experimentů použili neinvazivní a bezpečné neuroimagingové techniky známou jako difúzní magnetickou rezonanci (MRI). Toto je metoda měření pohybu molekul vody v mozkových tkáních, což zase umožňuje neurovědcům mapovat vláknové trakty spojující různé oblasti mozku.

„Difúzní MRI je pozoruhodná metoda, která nám umožňuje identifikovat rozsáhlé neuronální spojení v mozku na základě toho, jak se molekuly vody pohybují (nebo difúzní) podél nich,“ vysvětlil Satterthwaite.

„We analyzed diffusion MRI data that had been collected from children and adolescents aged 8–23 years old as part of three large samples: 1) a community-representative sample of youth from Philadelphia (N = 1,145), 2) a typically developing sample of youth from Minnesota, Massachusetts, California, and Missouri (N = 572), and 3) a sample of youth experiencing significant mental health symptoms from New York City (n = 959). “

Aby vědci provedli své analýzy, museli vytvořit nový atlas lidské thalamokortikální strukturální konektivity, jinými slovy anatomická mapa spojení mezi thalamem a částmi kůry. Tato mapa jim umožnila najít více než 200 spojení mezi thalamem a různými kortikálními oblastmi v mozku každého účastníka studie.

„Thalamus byl již dlouho konceptualizován jako jednoduchá„ reléová stanice “v mozku, která předává informace z periferních orgánů, které zpracovávají naše prostředí na kůru,“ řekl Sydnor.

„Naše data naznačují, že thalamus pravděpodobně hraje aktivnější roli při určování, kdy jsou kortikální oblasti plastické, a proto, když projevují přizpůsobivost a zranitelnost vůči našemu prostředí.“

Je zajímavé, že Sydnor a její kolegové poznamenali, že zrání strukturálních spojení mezi lidským thalamem a kůrou následovalo sekvenci senzorimotor-to-asociation. To naznačuje, že vývoj kortikálních oblastí u dětí a dospívajících je v souladu se změnami síly spojení s thalamem. Thalamus tedy může sloužit jako „časoměřič“ kortikálního zrání.

„To je důležité vzhledem k tomu, že tempo kortikálního zrání je spojeno s kognitivními a psychologickými výsledky,“ vysvětlil Sydnor.

„Navíc jsme zjistili, že kortikální oblasti s thalamickými spojeními, které se vyvíjejí pro delší vykazování strukturálních, funkčních a neurochemických podpisů prodloužené plasticity během období adolescentů.

„Vyvolává také otázku, jak můžeme potenciálně využít thalamokortikální konektivitu, aby se zvýšila kortikální plasticita ve vývoji nebo dokonce dospělost!“

Nakonec vědci poznamenali, že thalamokortikální strukturální spojení s mozkovými oblastmi souvisejícími s asociací, které se vyvíjejí po delší dobu, byly více ovlivněny environmentálními faktory. To naznačuje, že nepřetržitý vývoj a plasticita mozku je spojena s prodlouženou citlivost na životní prostředí.

V budoucnu by zjištění týmu mohla vést vývoj intervencí určených k podpoře zdravého rozvoje dětí a adolescentů obohacení jejich okolního prostředí. Tyto intervence by mohly podpořit posilování spojení mezi thalamus a kortikálními oblastmi a podporovat získávání pokročilých mentálních schopností.

„Nyní bychom chtěli pokračovat v identifikaci mechanistických regulačních orgánů plasticity v asociačních regionech a porozumět jejich dopadu na vývojové trajektorie,“ dodal Sydnor.

„Máme také zájem o identifikaci konkrétních aspektů prostředí mládeže, které mohou usnadnit pokračující vývojové posilování thalamokortikálního konektivity, aby se podpořila kortikální plasticita a přizpůsobivost. Budoucí výzkum v těchto oblastech bude i nadále poskytovat nahlédnutí do naší primární výzkumné otázky: Jak lze prostředí mládeže využít k podpoře životnosti během dětských a dospívajících oken Cortical Plasticity?“

© 2025 Science X Network