Исследователи из Penn Medicine создали индекс развития мозга на основе снимков МРТ, который фиксирует сложные закономерности созревания во время нормального развития мозга. Этот индекс позволит клиницистам и исследователям впервые обнаружить малозаметные, но потенциально важные ранние признаки отклонения от нормального развития в позднем детстве и в раннем взрослом возрасте.
Слева: диаграмма разброса индексов развития мозга (BDI) 621 субъекта, рассчитанных по изображениям МРТ, в зависимости от их возраста. Субъекты с BDI за пределами 90-процентного интервала прогноза были помечены как выбросы, т. Е. Продвинутое или задержанное развитие мозга. Справа: карты средней плотности ткани серого вещества в разном возрасте для продвинутых, отложенных и нормальных групп субъектов указывают на постоянное структурное изменение серого вещества — со сдвигом в развитии между тремя группами.
Предоставлено: Гурай Эрус, PhD / Cortex Cortex.
Ссылки по теме
Медицинский факультет Перельмана при Пенсильванском университете
Система здравоохранения Пенсильванского университета
Исследование, опубликованное в журнале Cerebral Cortex , показывает взаимосвязь между когнитивным развитием и физическими изменениями в развивающемся молодом мозге (в возрасте от 8 до 21 года).
«Наши результаты показывают, что визуализация мозга с помощью сложных МРТ-сканирований может быть полезным биомаркером для раннего обнаружения тонких аномалий развития», — сказал Гурай Эрус, доктор философии , научный сотрудник отделения радиологии Медицинской школы Перельмана Университета Пенсильвания и ведущий автор исследования. «Аномалии, в свою очередь, могут быть первыми проявлениями последующих нейропсихиатрических проблем».
Среди его ключевых результатов — постоянство в здоровом развитии мозга у молодых людей. В исследовании изучалась когнитивная способность отклоняющихся от нормы — подростков, мозг которых развивался быстрее или медленнее, чем обычно. Ранние взрослые показали значительно лучшие результаты, чем те, у кого задержка развития мозга, в скорости выполнения определенных задач. Повышенная скорость работы указывает на повышенную эффективность нейронной организации и коммуникации. Более медленное выполнение таких тестов является предвестником нейропсихиатрических расстройств (согласно исследованиям), включая психоз подросткового возраста.
14 тестов, использованных в исследовании Penn, оценивают широкий спектр когнитивных функций, включая абстракцию и умственную гибкость, внимание, рабочую память, вербальную память, память лица, пространственную память, языковое мышление, невербальное мышление, пространственную обработку, идентификацию эмоций и сенсомоторную скорость. .
Индекс развития мозга Пенна объединяет ряд сложных визуальных карт, полученных на основе сложного анализа МРТ, в единый шаблон развития. Глядя на карты мозга человека в сопоставлении с консолидированными результатами, исследователи могут оценить возраст субъекта. Субъекты, у которых индекс развития мозга был выше, чем их хронологический возраст, имели значительно более высокую скорость когнитивной обработки, измеренную когнитивными тестами, по сравнению с субъектами, у которых показатели мозга были ниже их фактического возраста.
«Это аналогично составлению графиков роста, используемых в педиатрии для выявления грубых отклонений физического развития», — сказал Христос Даватцикос, доктор философии , профессор радиологии, электротехники и системотехники в Пенсильвании и один из соавторов исследования. «Мы можем оценивать людей с точки зрения их места по отношению к общим тенденциям. Хотя карты с одним изображением могут использоваться для точной оценки возраста объекта, комбинация всех карт обеспечивает более высокую точность в предсказании возраста, чем точность каждой карты по отдельности ».
Предыдущие исследования обрисовали в общих чертах нормативные траектории роста отдельных областей мозга на протяжении жизни; исследование Пенна — первое, в котором представлен исчерпывающий индекс для всего мозга в позднем детстве, подростковом и юношеском возрасте — периоды, когда здоровый человеческий мозг созревает удивительно последовательным образом, отклонения от которого, возможно, указывают на более поздние нейропсихиатрические проблемы.
