Применив новые нейрокогнитивные и математические подходы, коллектив российских ученых при участии ученых из МГУ впервые описал взаимодействия между гиппокампом и другими важнейшими областями головного мозга человека. Результаты работы были опубликованы в журнале Frontiers in Human Neuroscience.

Ученые исследовали гиппокамп - парную структуру в медиальных височных отделах полушарий головного мозга, связанную с процессами запоминания и ориентации в пространстве.

Суть работы заключалась в изучении причинно-следственных (или, как их иначе называют, эффективных) связей левого и правого гиппокампов человека с основными структурами сети пассивного режима работы мозга ("дефолтной нейросети"), обеспечивающей работу мозга в состоянии бодрствующего покоя - базовом состоянии сознания человека. Дефолтная нейросеть включает в себя медиальную префронтальную кору (mPFC), заднюю часть поясной извилины (PCC), а также нижнюю теменную кору головного мозга левого (LIPC) и правого (RIPC) полушарий. Две последних структуры объединяют интермодальную (зрительную, слуховую, вестибулярную и тактильную) информацию о противоположной половине эгоцентрического пространственного окружения: LIPC - о правом полупространстве, а RIPC - о левом полупространстве.

В исследовании приняло участие 30 здоровых добровольцев (20 мужчин и 10 женщин) в возрасте от 20 до 35 лет. Все они были правшами. В состоянии покоя у участников были записаны данные функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). Для расчета эффективных связей использовался математический метод спектрального динамического каузального моделирования (DCM). Основная идея этого метода - оценить параметры биологически обоснованной модели взаимодействия нейросетей мозга так, чтобы она наилучшим образом предсказывала наблюдаемые в эксперименте данные фМРТ.

Ученые провели три анализа DCM, проверив в общей сложности предсказания около 3000 количественных моделей. Два первых анализа позволили определить взаимодействия между областями, которые включали в себя четыре ключевых структуры сети пассивного режима работы мозга в дополнение к левому и правому гиппокампам. Третий анализ представлял собой виртуальный нейрохирургический эксперимент по определению последствий, которые могло бы иметь "удаление" одной из ключевых структур мозга человека (PCC), для работы гиппокампов и взимоотношений внутри дефолтной нейросети.

Изучение эффективных (причинно-следственных) связей обоих гиппокампов человека с другими важнейшими структурами мозга проводилось впервые. "Мы обнаружили доказательства выраженной асимметричности в работе левого и правого гиппокампов, которая была совершенно неизвестна из работ, проводившихся на животных. В целом левый гиппокамп более активно, чем правый, взаимодействует с остальными структурами мозга. Видимо, это обусловлено тем, что речевые механизмы у человека (у 97% правшей и 75% левшей) локализованы в левом полушарии. Но у правого гиппокампа есть свое преимущество: он получает информацию из обоих интермодальных центров, LIPC и RIPC, что служит основой для целостного представления окружения. Левый гиппокамп, напротив, получает информацию только от LIPC, поэтому его "знание" об окружении ограничено правым "полупространством", - рассказал руководитель проекта Борис Величковский (факультет психологии МГУ).

Такая асимметрия эффективных связей гиппокамов объясняет одно из самых частотных нарушений сознания, наблюдаемых в клинике локальных поражений мозга, а именно "левостороннее игнорирование полупространства" (left-sided spatial hemineglect) у пациентов с поражениями правого полушария. Пациент с таким поражением за едой игнорирует пищу, расположенную в левой части тарелки, или же, готовясь к врачебному осмотру, бреет только правую половину лица. Как правило, травмы левого полушария не приводят к аналогичным выпадениям восприятия правой половины окружения.

Исследование было выполнено учеными из МГУ имени М.В.Ломоносова, НИЦ "Курчатовский институт", НИЯУ "МИФИ", НИУ "Высшая школа экономики", Российского государственного гуманитарного университета, а также Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН и поддержано Российским научным фондом (РНФ).

Источники

Открыта асимметричность связей левого и правого гиппокампов с другими областями головного мозга
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова (msu.ru), 03/03/2017

Похожие новости

  • 12/03/2018

    Биологи МГУ о биосинтезе белка и проблеме старения

    ​Профессор Медицинской школы Гарвардского университета Вадим Гладышев получил в 2017 году грант Правительства РФ ("мегагрант") на создание лаборатории системной биологии старения в Научно-исследовательском институте физико-химической биологии имени А.
    891
  • 20/08/2018

    Ученые установили, что на результат химиотерапии влияет процесс разрушения митохондрий

    ​Программируемое разрушение митохондрий, «энергетических станций» клеток, пределяет ответ опухолевых клеток на химиотерапию. Также этот процесс влияет на различные виды гибели клеток, такие как апоптоз и аутофагия.
    970
  • 23/06/2018

    Российские ученые нашли вещество, ослабляющее защиту раковых клеток

    ​Российские молекулярные биологи открыли вещество, способное "отключать" белки, мешающие химиотерапии убивать раковые клетки, и успешно проверили его работу на культурах рака прямой кишки.
    1293
  • 15/04/2019

    Лекторий РНФ прошел на Международном молодежном научном форуме «Ломоносов-2019»

    ​С 9 по 11 апреля участники и держатели грантов РНФ рассказывали о своих научных исследованиях в рамках Лектория РНФ. Более 300 студентов, аспирантов и молодых ученых – участников Международного молодежного научного форума «Ломоносов-2019» – узнали о том, какие научные прорывы уже совершены и еще будут сделаны в ближайшее время российскими учеными в области материаловедения, фотоники, иммунологии, неврологии и химии.
    545
  • 14/12/2017

    Развитие регенеративной медицины получило мощный импульс

    Недавно в Московском университете им. М.В.Ломоносова проходил III Национальный конгресс по регенеративной медицине. Среди десятков интереснейших докладов особо выделялось выступление ученых из петербургского Института цитологии (ИНЦ РАН).
    1839
  • 07/02/2018

    Как ученых заставляют гнаться за рейтингами

    ​​Чиновники требуют от ученых публиковать все больше статей, причем в ведущих западных журналах. А легко ли это сделать, к примеру, молодому исследователю, выяснила корреспондент РИА Новости. В лаборатории нанобиотехнологий МФТИ тесновато.
    1320
  • 25/02/2019

    Участники «Открытой лабораторной» узнали правду о своей научной грамотности

    Первым масштабным событием в рамках празднования Международного года Периодической таблицы Д.И.Менделеева стала глобальная просветительская акция «Открытая лабораторная». Как обычно, она была приурочена ко Дню российской науки и на этот раз прошла в 120 городах России и еще 30 странах более чем на 300 площадках: в университетах, библиотеках, музеях, даже на атомном ледоколе «Ленин» в Мурманске.
    428
  • 12/08/2019

    Ученые раскрыли молекулярный механизм редкой генетической болезни

    Коллектив российских ученых при ведущей роли сотрудников МГУ имени М.В. Ломоносова изучил молекулярные механизмы, происходящие в клетках крови у детей с синдромом Вискотта-Олдрича. Оказалось, что при этой болезни в тромбоцитах нарушается отношение объема клетки к площади её поверхности, что приводит к нарушению кальциевого гомеостаза и запуску редкого механизма программированной гибели клетки — митохондриального некроза.
    372
  • 13/02/2018

    Внимание чиновников к исследованиям ученых оборачивается лишь усилением бюрократического пресса

    ​Президент РФ Владимир Путин рассказал о планах по заманиванию обратно в Россию наиболее успешных ученых-россиян. Избранный в сентябре 2017 года новый президент Российской академии наук Александр Сергеев энергично взялся за дело (в минувшем январе оба президента встретились и остались довольны друг другом).
    2290
  • 15/11/2017

    Виктор Садовничий считает число присуждающих свои ученые степени организаций слишком большим

    ​Число диссертационных советов, которым дано право самостоятельно присуждать ученые степени, слишком увеличено. Об этом на заседании президиума Российской академии наук заявил ректор МГУ, академик Виктор Садовничий.
    696