Нейробиологи оценили когнитивную эффективность борозд в коре мозга

Многочисленные борозды и извилины на поверхности мозга уникальны для человека, но зачастую им придают недостаточно значения, полагая просто следствием упаковки необычно большого мозга в слишком маленький череп.

Нейробиологи выяснили роль этих образований, результатами чего поделились в The Journal of Neuroscience. Оказалось, складки коры — не просто артефакты, как морщины на спальнике, запиханном в тесный мешок. Глубина некоторых из них, связана, по-видимому, с усиленной коммуникацией между отделами мозга и лучшими способностями к рассуждению.

В своем исследовании ученые из Калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley) показали, что у детей и подростков глубина некоторых мелких борозд коррелирует с повышенной связностью между областями мозга — латеральной префронтальной корой и латеральной теменной корой, — которые участвуют в логическом мышлении и других высших когнитивных функциях. Борозды фактически сближают эти области, укорачивая связь между ними и ускоряя передачу информации.

Вариативность этих мелких структур, называемых третичными бороздами, может объяснять индивидуальные различия в когнитивных способностях и служить биомаркерами способности к рассуждению или диагностическими признаками нарушений нейроразвития.

У большинства животных, включая млекопитающих, гладкая поверхность мозга. У приматов кора покрыта холмами и долинами. У некоторых из них, таких как мармозетки (игрунки — обезьяны Нового Света), борозды едва заметны, а у людей они глубокие — в этих складках скрыто до 60–70% коры.

Узоры складок меняются с возрастом, окончательно формируясь к концу внутриутробного развития, но становясь менее выраженными в старости.

Самые мелкие борозды, многие из которых уникальны для человека, называются третичными, потому что они развиваются последними перед рождением и продолжают в первые годы жизни. Они никогда не бывают такими глубокими, как основные (первичные) борозды.

Третичные борозды возникают в тех частях мозга, которые сильнее всего расширились в ходе эволюции и имеют длительное развитие. Их связь с когнитивными функциями — логическим мышлением, принятием решений, планированием и самоконтролем, — предполагалась, но только теперь появились убедительные доказательства.

В университетах не учат определять третичные борозды, и часто изучаются усредненные сканы мозга, не соответствующие конкретному человеку, заметил Вайнер, когда сам был студентом:

Оказалось, что длина этой борозды (средней веретеновидной борозды) варьируется от 3 мм до 7 см у разных людей. Чем она длиннее, тем лучше человек распознает лица.

Логично предположить, что другие третичные борозды отвечают за иные функции. В 2021 году Банж и Вайнер опубликовали работу, где показали, что третичные борозды в латеральной префронтальной коре вносят наибольший вклад в вариативность логического мышления у детей.

В новом исследовании они изучили третичные борозды в латеральной теменной коре и их связь с бороздами префронтальной коры. Участники (43 человека 7–18 лет) выполняли логические задачи в МРТ-сканере. Оказалось, что у тех, у кого определенные борозды глубже — сетевая связность между префронтальными и теменными областями выше.

Связь между глубиной складок и мышлением наблюдается не для всех борозд, а сами они могут меняться с опытом.

Лаборатория Вайнера начала компьютерное картирование третичных борозд в человеческом мозге. Большинство программ идентифицируют только около 35 борозд, но если включить третичные борозды, то их будет более 100, с учетом вновь обнаруженных. Складки могут служить ориентирами для сравнения мозга разных людей, поскольку его строение глубоко индивидуально.