Erste Karte von Kern weißen Substanz Verbindungen offenbart, dass nicht alle Hirnverbindungensind ebenso wichtig

Zum ersten Mal , haben Neurowissenschaftler systematisch die weiße Substanz " Gerüst " des menschlichen Gehirns , die kritische Kommunikationsnetz, das die Gehirnfunktion unterstützt identifiziert.

Ihre Arbeit in der Open-Source- Zeitschrift Frontiers in Neuroscience veröffentlicht Menschen , hat erhebliche Auswirkungen für das Verständnis Hirn-Trauma und Krankheit. Indem Sie sich den Verbindungen , die den größten Einfluss auf alle anderen Anschlüsse bieten die Forscher nicht nur ein Wahrzeichen ersten Karte von Kern weißen Substanz Wege , sondern auch zeigen, welche Verbindungen können besonders anfällig für Schäden.

"Wir prägte den Begriff der weißen Substanz " Gerüst ", weil dieses Netz definiert die Informationsarchitektur , die Gehirnfunktion unterstützt ", sagte Senior Autor John Darrell Van Horn des USC -Institut für Neuroimaging und Informatik und der Versuchsanstalt für Neuro Imaging an der USC .

" Während alle Verbindungen im Gehirn haben ihre Bedeutung , es gibt bestimmte Links, die die wichtigsten Akteure sind ", sagte Van Horn .


Diese ist eine graphische Darstellung des menschlichen Gehirns Konnektivität Gerüst .
Bildquelle : USC -Institut für Neuroimaging und Informatik

Verwendung MRI Daten aus einer großen Stichprobe von 110 Personen , Blei-Autor Andrei Irimia , auch der USC -Institut für Neuroimaging und Informatik, und Van Horn systematisch simuliert die Auswirkungen der Beschädigung jedes weißen Substanz Weg .

Sie fanden heraus, dass die wichtigsten Bereiche der grauen und weißen Substanz nicht immer überlappen. Grauen Substanz ist der äußerste Teil des Gehirns , die die Neuronen in dem Informationen verarbeitet und gespeichert . Vergangenheit Forschung hat die Bereiche der grauen Substanz , die überproportional von Verletzungen betroffen sind identifiziert.

Aber die aktuelle Studie zeigt, dass die am meisten gefährdeten weißen Substanz Wege - der Kern "Gerüst " - sind nicht unbedingt nur die Verbindungen zwischen den am meisten gefährdeten Gebieten der grauen Substanz und hilft zu erklären, warum scheinbar kleine Hirnverletzungen kann eine solche verheerende Auswirkungen haben .

"Manchmal Menschen erleben eine Kopfverletzung , die schwere scheint aber von dem sie in der Lage sich zu erholen sind . Auf der anderen Seite , einige Leute haben eine scheinbar kleine Verletzungen , die sehr ernsten klinischen Wirkungen hat ", sagt Van Horn , Associate Professor für Neurologie an der Keck School of Medicine der USC . "Diese Forschung hilft uns, besser auf klinische Herausforderungen wie traumatischer Hirnverletzung und zu bestimmen, welche bestimmten weißen Substanz Wege besonders anfällig und wichtig macht . "

Die Forscher vergleichen ihre bildgebenden Analyse, um Modelle für das Verständnis von sozialen Netzwerken. , Die ähnlich wie die Individuen in einem sozialen Netzwerk sind - um ein Gefühl dafür, wie das Gehirn funktioniert zu bekommen, habe Irimia und Van Horn nicht nur von den prominentesten grauen Knoten zu konzentrieren. Auch hat sie lediglich an, wie diese Knoten verbunden sind aussehen.

Vielmehr sind sie untersuchten auch die Stärke dieser weißen Substanz Verbindungen, dh die Verbindungen schien besonders empfindlich zu sein oder die größten Rückwirkungen auf das Netz , wenn sie entfernt verursachen. Diese Verbindungen , die die größten Veränderungen geschaffen zum Netzwerk " Gerüst ".

"So wie , wenn Sie die Internet-Verbindung zu Ihrem Computer zu entfernen Sie Ihre E-Mail nicht mehr erhalten, gibt es weiße Substanz Wege, die in großem Umfang Kommunikationsstörungen im Gehirn zur Folge haben , wenn sie beschädigt ", sagte Van Horn .

Bei der weißen Substanz Wege beschädigt sind, Gehirnbereichen von diesen Verbindungen können verdorren oder deren Funktionen über die von anderen Hirnregionen genommen serviert , erklären die Forscher. Irimia und Van Horn Forschung über Kern weißen Substanz Verbindungen ist Teil einer weltweiten wissenschaftlichen Anstrengungen, um die 100 Milliarden Neuronen und 1.000 Billionen Verbindungen im lebenden menschlichen Gehirn-Karte , von der Human Connectome Projekt und dem Labor für Neuro Imaging an der USC geführt.

Irimia stellt fest, dass " diese neuen Erkenntnisse über das Gehirn die NetzwerkgerüstHilfe informieren Ärzte über die neurologischen Auswirkungen von Hirnerkrankungen , wie beispielsweise multiple Sklerose . Alzheimer-Krankheit , Sowie die wichtigsten Hirnverletzung. Sportorganisationen, das Militär und die US-Regierung haben großes Interesse an Verständnis Störungen des Gehirns , und unsere Arbeit trägt dazu bei, dass andere Wissenschaftler in dieser aufregenden Ära für Hirnforschung. "