数十の脳幹核を含む人間の脳の接続性を非常に詳細に再構築

最近の技術の進歩により、神経科学者は人間の脳をますます正確にマッピングできるようになり、さまざまな領域間のつながりとその機能をより深く明らかにできるようになりました。多くの脳領域の役割は広く特定されていますが、それらの機能に対する脳幹の独特の寄与は依然としてあまり理解されていません。

マギル大学、マサチューセッツ総合病院、ハーバード大学医学部およびその他の研究機関の研究者は最近、高解像度 7 テスラとして知られる高度な技術を採用しました。 機能的磁気共鳴 イメージング (7T MRI) により、皮質と皮質の両方を含む人間の脳の機能的接続性を詳細にマッピングします。 脳幹 核。彼らの論文、 出版された で 自然神経科学は、これまでに編集された皮質機能アーキテクチャと脳幹の最も詳細な再構成の 1 つを提供します。

「脳幹は、呼吸、睡眠、食事などの生活のあらゆる側面を制御する神経系の重要な部分です。 意識的な認識」とブラチスラフ・ミシック博士と、論文の筆頭著者でミシック研究室の大学院生であるジャスティン・ハンセン女史はメディカルエクスプレスに語った。「その解剖学と機能は、あらゆる入門的な神経科学と医学の教科書で教えられている。」

脳幹について現在わかっていることのほとんどは、生きた動物の脳や死後の人間の脳を調べた研究に基づいています。その結果、生きている人間の脳幹の機能と、それが脳の他の部分と通信するプロセスは、ほとんど理解されていないままです。

「主な課題は、脳幹が多数の小さな領域（核と呼ばれる）に分割されており、脳の奥深くに位置しているため、人間の神経活動を正確に把握することが困難であることです」とミシック氏とハンセン氏は述べた。 「本研究の主な目的は、脳幹と脳の他の部分との間の接続パターンを画像化し、脳幹が人間の行動にどのような影響を与えるかを理解することでした。」

Misic 氏が率いる Network Neuroscience Lab は、脳のコネクトミクス、つまり異なる脳領域間の接続と相互作用の研究を専門としています。彼らはこれまでにさまざまな興味深い発見を集めてきたが、これまで脳幹活動を確実に測定することはできなかった。

「今回の研究のきっかけは、ハーバード大学のマルタ・ビアンチャルディ博士との偶然の出会いでした。同博士のグループは、生きた人間の脳幹の研究を可能にする詳細なアトラスと洗練された画像技術を開発しました」と研究者らは述べた。 「私たちは力を合わせて、高解像度の 7T MRI 画像を使用して、脳幹と脳の残りの部分の間の接続をマッピングしました。」

研究者らは、7T MRIを使用して脳幹と脳の残りの部分の間の接続をマッピングした後、収集した神経化学的および細胞の測定値を使用してこれらの接続に注釈を付けました。これにより、これらのつながりが既知の脳の生物学にどのように適合するかをよりよく理解できるようになりました。

その後、ミシック、ハンセン、およびチームの残りのメンバーは、脳幹の接続パターンを認知アトラス (つまり、特定の脳領域の精神機能に関する既存の知識) にマッピングしました。これにより、脳幹核がさまざまな心理的機能をどのようにサポートしているかについて、さらなる洞察を集めることができました。

「まず、私たちは数十の脳幹核を含む人間の脳の接続性の最も詳細な再構成の 1 つを生成し、一般公開しました」とミシック氏とハンセン氏は述べた。 「第二に、これまで皮質にあると考えられていた複数の脳機能が脳幹にまで遡ることができることを発見し、脳幹が皮質機能に及ぼす一貫した影響を実証しています。」

ミシックと彼の研究室によって作成された詳細な脳接続マップは、研究に新たな可能性を開く可能性があります。たとえば、脳幹核の接続性についてのさらなる研究が可能になります。さらに、彼らが使用した画像技術は、これまでアクセスできないと考えられていた人間の神経系の部分を綿密に研究するために、他のチームによって使用される可能性があります。

「この研究は、データサイエンスを利用して脳の構造と機能のマルチスケール測定を統合し、脳の『グーグルマップ』のような、より生物学的に詳細な人間の脳の地図を構築するという、私たちの大規模な研究プログラムの一部です。 ニューロマップ)」とミシック氏とハンセン氏は付け加えた。「これらの詳細なマップは、世界中の神経科学者によって、生涯にわたる健康な脳機能や精神疾患や神経疾患における機能不全を研究するために使用される可能性がある。」

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