Хирургия эпилепсии
Исследования, проведенные командой Университета Айовы на пациентах с эпилепсией, показали, что мозговые центры имеют решающее значение для нормальной обработки мозгом, особенно речи. Мозг продемонстрировал быструю адаптивную реакцию после удаления узла, связанного с языком, что подчеркнуло важность этих узлов и бросило вызов предыдущим теориям. Фото: SciTechDaily.com
Редкий эксперимент во время операции на головном мозге помогает исследователям лучше понять нейронные сети.
А Университета Айовыкоманда международных нейробиологов получила первые прямые записи человеческого мозга за несколько минут до и после Центр мозга, имеющий решающее значение для значения языка, был хирургически отключен. Результаты показывают важность мозговых концентраторов в нейронных сетях и удивительный способ, которым человеческий мозг пытается компенсировать потерю концентратора с невиданной ранее оперативностью.
Что происходит, когда мозг теряет важный центр?
Каково непосредственное воздействие на нейронную сеть и как оно компенсируется?
Хабы есть везде. Ступица велосипедного колеса со спицами, выступающими из центра, предохраняет колесо от разрушения во время езды на велосипеде. Узлы аэропортов соединяют города по всему миру. А социальные центры, такие как кафе или социальные сети, — это места, где люди собираются для общения.
В человеческом мозге тоже есть центры — пересечение множества нейронных путей, которые помогают координировать активность мозга, необходимую для таких сложных функций, как понимание речи и реагирование на нее. Однако вопрос о том, незаменимы ли сильно взаимосвязанные центры мозга для определенных функций мозга, остается спорным. По некоторым данным, мозг, как и без того сильно взаимосвязанная нейронная сеть, в принципе может немедленно компенсировать потерю хаба, точно так же, как трафик можно перенаправить вокруг заблокированного центра города.
Предоставлено: Университет здравоохранения Айовы.
Прорыв в исследованиях Brain Hub
Имея редкую экспериментальную возможность, нейрохирургические и исследовательские группы UI под руководством Мэтью Ховарда III, доктора медицинских наук, профессора и руководителя нейрохирургии, и Кристофера Петкова, доктора философии, профессора и заместителя председателя по исследованиям в области нейрохирургии, достигли прорыва в понимании необходимости один концентратор.
Получив доказательства того, что происходит, когда центр, необходимый для языкового значения, потерян, исследователи показали как внутреннюю важность концентратора, так и замечательную и быструю способность мозга адаптироваться и, по крайней мере, частично пытаться немедленно компенсировать его утрату. Результаты были недавно опубликованы в журнале Nature Communications.
Инновационное нейрохирургическое исследование
- Исследование проведено во время хирургического лечения двух больных эпилепсией. Оба пациента проходили процедуры, которые требовали хирургического удаления передней височной доли — центра мозга, отвечающего за значение языка, — чтобы дать нейрохирургам доступ к более глубоким участкам мозга, вызывающим изнурительные эпилептические припадки пациентов.
- Перед этим типом операции бригады нейрохирургов часто просят пациентов выполнить речевые и языковые задания в операционной, поскольку команда использует имплантированные электроды для регистрации активности частей мозга, близких к зоне запланированной операции и удаленных от нее.
- Эти записи помогают клинической команде эффективно лечить судороги, ограничивая при этом влияние операции на речь и языковые способности пациента.
Обычно записывающие электроды не нужны после хирургической резекции и удаляются. Новшеством в этом исследовании было то, что команда нейрохирургов смогла безопасно завершить процедуру, оставив записывающие электроды на месте или заменив их на то же место после процедуры. Это позволило получить редкие до- и послеоперационные записи, позволяющие исследователям оценивать сигналы из областей мозга, удаленных от центра, включая речевые и языковые области, удаленные от места операции. Анализ изменения ответов на звуки речи до и после потери хаба выявил быстрое нарушение передачи сигналов и последующую частичную компенсацию более широкой сети мозга.
Неожиданные открытия и теоретические выводы
- «Быстрое воздействие на области обработки речи и языка, удаленные от места хирургического лечения, было удивительным, но еще более удивительным было то, как мозг работал, чтобы компенсировать, хотя и не полностью, в течение этого короткого периода времени», — говорит Петков, который также проходит прием в Медицинской школе Университета Ньюкасла в Великобритании.
Полученные данные опровергают теории, оспаривающие необходимость наличия определенных мозговых центров, показывая, что эти центры важны для поддержания нормальной обработки мозгом речи.
- «Нейрохирургическое лечение и новые технологии продолжают улучшать возможности лечения, предоставляемые пациентам», — говорит Ховард, который также является членом Института нейробиологии Айовы. «Подобные исследования подчеркивают важность безопасного получения и сравнения электрических записей до и после операции, особенно когда может быть затронут центр мозга».
Поддержка нейробиологических теорий
По мнению исследователей, наблюдение за природой немедленного воздействия на нейронную сеть и ее быструю попытку компенсации является свидетельством в поддержку теории мозга, предложенной профессором Карлом Фристоном из Университетского колледжа Лондона, которая утверждает, что любая самоорганизующаяся система в состоянии равновесия стремится к упорядоченности, минимизируя свою свободную энергию, что является сопротивлением универсальной тенденции к беспорядку. Эти нейробиологические результаты после отключения узла головного мозга человека согласуются с несколькими предсказаниями этой и связанных с ней нейробиологических теорий, показывая, как мозг работает, пытаясь восстановить порядок после потери одного из своих узлов.
Помимо Петкова и Ховарда, в исследовательскую группу вошли исследователи из кафедр нейрохирургии, радиологии, психологии и наук о мозге UI, а также коллеги из Университета Ньюкасла, UCL и Кембриджского университета в Великобритании, а также из Университета Карнеги-Меллон. , Университет Висконсина-Мэдисона и Университет Гонзаги в США.
Метки: Мозг
Исследователи из Мюнхенского технического университета (TUM) добились многообещающих успехов в профилактике болезни Альцгеймера, разработав новую терапевтическую стратегию. Их подход фокусируется на воздействии на биомолекулу бета-амилоида, которая, как известно, вызывает раннюю гиперактивность нервных клеток, характерную для этого заболевания. Исследование TUM демонстрирует многообещающий терапевтический подход Команда под руководством доктора Бенедикта Цотта и профессора Артура Коннерта из Школы…
Люди, которым удается наверстать упущенное во время выходных, могут оказать своему сердцу большую услугу, снизив риск сердечных заболеваний на одну пятую. Этот вывод сделан в ходе исследования, представленного на конгрессе ESC 2024, в котором были проанализированы данные о сне более 90 000 участников UK Biobank. Исследование подчеркивает защитный эффект компенсаторного сна, особенно у людей, которые…
Тревожность и деменция Исследования подчеркивают значительную корреляцию между постоянной и вновь возникшей тревогой и более высоким риском развития деменции у пожилых людей, что позволяет предположить, что эффективное управление тревогой может помочь снизить этот риск. В исследовании, опубликованном в журнале Американского гериатрического общества, как хроническая, так и новая тревожность были связаны с повышенным риском деменции. Однако…
Новый атлас старения демонстрирует клеточное и тканевое старение круглых червей, помогая исследователям в борьбе со старением благодаря информации об экспрессии генов, тканеспецифичных часах старения и полиаденилировании, а также служит открытым ресурсом для ученых. Как стареют отдельные клетки и ткани Новый атлас старения предоставляет ученым подробное представление о том, как стареют отдельные клетки и ткани червей,…
