Белое вещество мозга, состоящее из проводящих пучков аксонов, представляет собой не спутанный неупорядоченный клубок, а чёткую трёхмерную решётку, сложность которой возрастает от нижних слоёв мозга к верхним.

Проводящие пути белого вещества (фото авторов исследования).

Исследователи из Массачусетского технологического института (США) совместно с европейскими и китайскими коллегами построили пространственную карту белого вещества мозга. Белое вещество складывается из волокон, которые, в свою очередь, состоят из длинных нейронных отростков — аксонов . По аксону сигнал отправляется к следующей клетке, и пучки аксонов можно с некоторой натяжкой сравнить с шиной, при помощью которой компьютерные блоки обмениваются информацией. Аксонные волокна выполняют ту же функцию, связывая, например, эмоциональные центры с двигательными. Благодаря аксонным «шинам» мозг может функционировать как единое целое.

При этом может показаться, что проводящие пути белого вещества формируют спутанную массу, совершенно неразличимый клубок. Что было бы неудивительно, учитывая многообразие проводящих путей и сложность организации мозга. Но это не так. Исследователи использовали диффузную спектральную МРТ , чтобы увидеть ориентацию нервных волокон. Этот вид томографии позволяет наблюдать активные нейронные связи; с его помощью исследователи проследили за перемещением воды по мозгу. Работа велась с мозгом живых людей и с мёртвыми тканями четырёх видов приматов.

В итоге, как пишут учёные в журнале Science , вместо неупорядоченного клубка они увидели чётко организованную трёхмерную решётку: волокна шли спереди назад, слева направо и сверху вниз. При увеличении масштаба они создавали изогнутую ячеистую структуру. Сильнее всего такая структура проявлялась в глубинных слоях мозга, вблизи центров памяти и формирования эмоций. По наблюдениям учёных, по мере движения из глубины мозга к его внешним слоям первоначальная голая схема усложнялась и обрастала новыми деталями. Явственнее всего разветвления путей и отклонения от структурной схемы обнаруживаются вблизи серого вещества коры, отвечающей за сложные когнитивные функции вроде речи и мелкой и сложной моторики. То есть более молодые и более вариабельные, гибкие части общей проводящей структуры как бы вырастают из древнего жёстко организованного фундамента.

Авторы считают, что формирование такой проводящей решётки управляется химическими сигналами и в будущем помогает справляться с возможными проблемами. Перенастроить проводящие пути в обход повреждённого участка по такой схеме может быть значительно легче, чем пытаться это сделать в спутанном беспорядочном клубке волокон.

Следует отметить, что учёные сумели проанализировать структуру белого вещества только в одной четверти объёма мозга. В дальнейшем они собираются, естественно, «пройти» таким образом весь мозг. Они не исключают, что при этом могут обнаружиться и другие геометрические нейроанатомические структуры. К тому же некоторые скептики указывают на то, что авторы немного упустили вопрос, что же находится в ячейках описываемой ими аксонной решётки.

Текст: Кирилл Стасевич

Подготовлено по материалам Nature News .