Математические формулы против загадок мозга: новый взгляд на аутизм и возраст

Новое исследование международной группы учёных показало, что строгие математические методы могут помочь лучше понять, как меняется работа мозга с возрастом и при расстройстве аутистического спектра. Работа выполнена специалистами в области математики и нейронаук и опубликована в журнале Patterns.

Современные методы сканирования мозга позволяют увидеть, как разные его области взаимодействуют между собой даже в состоянии покоя. Однако такие данные чрезвычайно сложны: сотни участков мозга образуют запутанную систему связей, и не всегда ясно, какие из них действительно важны. В новом исследовании учёные применили подход из области математики, который позволяет анализировать не отдельные связи, а общую структуру и устойчивость всей системы.

Вместо того чтобы заранее задавать условные пороги «сильных» и «слабых» связей, исследователи проследили, какие элементы мозговой сети сохраняются при разных уровнях взаимодействия, а какие быстро исчезают. Это позволило определить, какие области мозга играют ключевую роль в общей организации его работы. Для этого был введён новый показатель, который отражает, насколько стабильно конкретный участок мозга включён в работу всей сети.

Анализ данных более тысячи человек показал, что у молодых взрослых мозговые сети в целом более сложные и устойчивые, чем у пожилых. При аутизме картина иная: связи между областями мозга выглядят менее упорядоченными, а общая структура — более изменчивой. При этом изменения затрагивают не весь мозг одинаково. С возрастом сильнее меняются зоны, связанные с движением и вниманием, тогда как при аутизме отличия наиболее заметны в областях, отвечающих за социальное взаимодействие, мышление и обработку информации.

Исследователи выявили десятки конкретных участков мозга, где структура связей отличается при аутизме, и более сотни областей, чувствительных к возрастным изменениям. Многие из них уже ранее связывались с памятью, речью, движением и социальным поведением.

Авторы подчёркивают, что ценность подхода заключается не только в обнаружении различий, но и в возможности точно указать, где именно они возникают. В перспективе это может помочь в более точной диагностике и в разработке новых направлений терапии.

Следите за NEWS.am Medicine на Facebook и Twitter