Организация коры головного мозга человека на индивидуальном уровне: сети, общая топография и функции

Кора головного мозга состоит из специализированных областей, объединённых в сети. В этом исследовании сети оценивали по данным функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ), полученным при интенсивном многократном обследовании участников. Метод разработали на двух участниках, которых сканировали 31 раз, а затем проспективно применили к 15 участникам, обследованным по 8–11 раз. Анализ сетей выявил их общую организацию. Локально организованные сенсорные и моторные сети первого порядка были окружены пространственно соседствующими сетями второго порядка, которые связывали удалённые области. Области сетей третьего порядка были широко распределены по ассоциативной коре. Области разных сетей третьего порядка располагались бок о бок; такой рисунок повторялся в нескольких зонах коры. Мы называем эти структуры супраареальными ассоциативными мегакластерами (SAAM). В каждом SAAM две предполагаемые области контроля соседствовали с тремя отдельными доменно-специализированными областями. Функциональные ответы оценивали по данным выполнения заданий. Соматомоторные и зрительные сети реагировали соответственно на движения тела и зрительную стимуляцию. Сети второго порядка отвечали на кратковременные стимулы в задаче на обнаружение редких событий, что согласуется с их ролью в переключении внимания на значимые события. В сетях третьего порядка, включая отдельные области каждого SAAM, выявили два уровня функциональной специализации. Области, связанные с предполагаемыми сетями контроля, реагировали на нагрузку на рабочую память при обработке стимулов из разных доменов. Остальные области демонстрировали различия в обработке языка, социальной информации и пространственной и эпизодической информации. Полученные результаты позволяют предположить, что сети всё более высокого порядка последовательно располагаются вокруг первичных сенсорных и моторных областей. В верхушечных зонах ассоциативной коры регулярно повторяется разделение на области, гибкие в отношении домена, и доменно-специализированные области. Мы обсуждаем значение этих результатов, в том числе возможные механизмы формирования повторяющихся принципов организации в ходе развития.

Организацию корковых сетей оценивали у отдельных участников на основе интенсивного многократного сбора данных фМРТ. У каждого участника выявлялась иерархическая организация, включавшая корковые сети первого, второго и третьего порядка. Области разных ассоциативных сетей третьего порядка неизменно располагались бок о бок; такое расположение повторялось в нескольких зонах коры, а входящие в эти структуры области демонстрировали чёткую и устойчивую функциональную специализацию.

Новое и важное: