Непрерывно регистрируемая диффузией нейропластичность в ходе моторного обучения

Как изменяется наш мозг, когда мы сталкиваемся с новой задачей? Чтобы полностью ответить на этот вопрос, сравнения состояний мозга до и после обучения может быть недостаточно; необходим непрерывный мониторинг изменений мозга в процессе обучения. Хотя такие непрерывные исследования функциональных изменений, индуцированных обучением, широко доступны с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (МРТ), о непрерывном исследовании диффузионно выявляемых изменений мозга в ходе обучения до сих пор не сообщалось. В настоящей работе мы непрерывно получали изображения диффузионной МРТ во время выполнения задания. Затем мы рассчитывали средний коэффициент диффузии (MD) с использованием скользящего окна, получая непрерывную оценку изменений диффузии на протяжении всего обучения. Мы продемонстрировали пригодность этого метода на задаче обучения моторной последовательности (постукивание пальцами) (n = 58, 30 женщин). Снижение MD было выявлено в связанных с задачей областях мозга, включая парагиппокампальную извилину (PHG), гиппокамп, нижнюю височную извилину и мозжечок. Анализ временных паттернов снижения показал быстрое уменьшение MD в правой височной извилине через 11 мин тренировки, а дополнительное снижение — в правой PHG и левом мозжечке через 22 мин. Мы также рассчитали «сети нейропластичности» из областей мозга, демонстрировавших сходные паттерны изменений, и выявили сходство между этими сетями и каноническими сетями функциональной связности. Наши результаты дают новые представления о пространственно-временной динамике нейропластичности, выявляемой по диффузии, поскольку демонстрируют непрерывные изменения уже в фазе кодирования самого обучения, а не сравнение состояний до и после обучения.