رشد و تکامل مغز در دوران کودکی ترسیم شد

در این تحقیق که نتایج آن در سایت مدیکال گزارش شد، نمودارها بلوغ، شبکه های مغز را از تولد تا 6 سالگی ترسیم و انتقال های کلیدی را در نحوه تعامل نواحی مغز شناسایی کردند. انحراف از این الگوهای رشد به طور قابل توجهی با تفاوت در توانایی شناختی اولیه، شامل شبکه های اولیه، پیش فرض، کنترل و توجه مرتبط بود.

اوایل دوران کودکی، دوره مهمی در رشد مغز است که طی آن شبکه های عصبی دستخوش تغییرات سریع و متنوعی می شوند و رشد شناختی را شکل می دهند. در حالی که نمودارهای رشد فیزیکی، ابزارهای تثبیت شده ای برای نظارت بر پارامترهایی مانند قد و وزن هستند، استانداردهای قابل مقایسه برای ارزیابی رشد عملکرد مغز، با زمان بندی که در کودکان متفاوت است، همچنان مبهم باقی ماندند.

منحنی های ساختاری رشد مغز همبستگی بین رشد تغییریافته و خطر عصبی روانی را نشان داده اند. ام آرآی عملکردی در حالت استراحت به عنوان روشی برای ثبت فعالیت عملکردی مغز بدون نیاز به انجام وظیفه ایجاد شده است، اما استفاده از آن برای ترسیم تکامل عملکردی هنجاری به طور نظام مند اعمال نشده است.

محققان،  در این تحقیق، تحلیل تصویربرداری عصبی چند مرحله ای را برای تشخیص تفاوت های عملکردی بین حالت های خواب و بیداری، ایجاد نمودارهای رشد عملکردی از تولد تا اوایل کودکی و تعیین ارتباط بالقوه بین نمودارهای رشد مغز و شناخت طراحی کردند. در مجموع 501 شرکت کننده، 1091 اسکن ام آرآی عملکردی در حالت استراحت را که در پنج گروه تصویربرداری کودکان جمع آوری شده بود، انجام دادند.

آنان نمودارهای رشد عملکردی را با هماهنگ کردن تفاوت بین حالت های تصویربرداری خواب و بیداری با استفاده از روش آماری «رگرسیون خالص الاستیک» ایجاد کردند. داده های ارتباط عملکردی با استفاده از تقسیم بندی کل مغز استخراج و پیامدهای شناختی از طریق ارتباط با مقیاس های «یادگیری اولیه مولن» (Mullen Scales of Early Learning scores)  ارزیابی شد.

الگوهای اتصال عملکردی به طور قابل توجهی بین حالت خواب و بیداری متفاوت بود و با اتصال کلی بالاتر در هنگام بیداری مشاهده شد.  محققان برای توضیح این تفاوت ها، از مدل های یادگیری ماشینی استفاده کردند تا بر اساس اسکن های بیداری، نحوه ارتباط مغز در طول خواب را تخمین بزنند. این فرآیند به آنان اجازه داد تا داده های تصویربرداری را در تمام سنین ترکیب و مقایسه کنند.

محققان پس از تراز کردن داده ها از حالت های تصویربرداری خواب و بیداری، نمودارهای رشد هشت شبکه مغزی متعارف را تهیه کردند که از تولد تا 6 سالگی را شامل می شوند.

اتصال شبکه بصری نزدیک به پنج ماهگی به اوج خود رسید، در طول تخصص یافتگی کاهش یافت، سپس تا 48 ماهگی یکنواخت شد. اتصال «سوماتوموتور» (شبکه حسی حرکتی) از بدو تولد کاهش یافت و تا 18 ماهگی ثابت شد.

قدرت شبکه لیمبیک حدود 10 ماه قبل از تثبیت به اوج رسید. اتصال شبکه پیش فرض نزدیک به 16 ماه به اوج خود رسید و پس از آن بدون تغییر ماند.

«اتصال شکمی توجه»، تا حدود 21 ماهگی به سرعت بالا رفت و پس از آن ثابت ماند و «اتصال پشتی توجه» صعود تدریجی حدود 18 ماه آغاز کرد.

قدرت شبکه کنترل به طور پیوسته در طول 6 سال کامل افزایش یافت. اتصال زیر قشری در طول دوره بالا و پایدار ماند.

12 جفت از شبکه های عملکردی نیز انتقال بین یکپارچگی، رقابت و تفکیک را در طول زمان نشان دادند. این الگوها نشان داد که چگونه تعاملات بین سیستم های مغز در طول رشد اولیه تکامل می یابد.

انحراف از نمودارهای رشد هنجاری به طور قابل توجهی با عملکرد شناختی مرتبط بود. اتصال عملکردی نمرات را در زبان بیانی و دریافتی، مهارت های حرکتی ظریف و دریافت بصری پیش بینی می کند، با قوی ترین سهم در پیش بینی شناختی که از شبکه های اولیه، کنترل، توجه و حالت پیش فرض ناشی می شود.

نتایج این تحقیق نشان می دهد که ردیابی انحرافات از الگوهای عملکرد هنجاری مغز ممکن است امکان شناسایی زودهنگام رشد غیر معمول را فراهم کند و مداخله به موقع را ممکن سازد. تحقیقات آینده ممکن است از به دست آوردن تصویربرداری با کیفیت بالا در حالت بیداری از نوزادان برای اعتبارسنجی و اصلاح بیشتر نمودارها سود ببرند.

یافته های این تحقیق در مقاله ای با عنوان «نمودار رشد عملکردی مغز از تولد تا 6 سالگی» در مجله Nature Human Behaviour منتشر شده است.

انتهای پیام