Кілька десятків нейробіологів об'єднали свої зусилля, щоб вивести стандартну криву розвитку людського мозку. Зібравши результати МРТ від сотні тисяч людей, вони підрахували, як в нормі змінюються різні параметри кори, підкіркової речовини і спинномозкової рідини. Виявилося, що далеко не всі характеристики змінюються синхронно - причому піки їх розвитку відповідають різним періодам життя людини. Також з'ясувалося, що люди з деякими психіатричними захворюваннями за цими параметрами відрізняються від норми, хоча, як попереджають автори статті, ставити конкретні діагнози з опорою на цю криву поки рано. Роботу опубліковано в журналі.
Щоб оцінювати, наскільки розвиток дитини відповідає нормі або відхиляється від неї, педіатри використовують таблиці стандартів. У них зазвичай включають зріст і вагу, іноді інші параметри, на кшталт кола голови. Але для багатьох окремих органів таких стандартів не існує, в тому числі і для мозку. Це пов'язано, в тому числі, з тим, що більшість досліджень будови і роботи мозку проводяться на невеликих вибірках. А в тих випадках, коли лікарі вивчають відхилення від норми, до вибірки зазвичай потрапляють пацієнти тільки з одним типом хвороб.
Тому нейробіологи поставили перед собою завдання узагальнити і систематизувати дані, накопичені різними проектами. Річард Бетлехем (Richard Bethlehem) з Кембриджського університету і ще кілька десятків вчених з різних інститутів, компаній і дослідницьких груп спробували побудувати стандартну таблицю розвитку головного мозку для всього життя людини, від зачаття і до глибокої старості.
Для цього вони зібрали дані з понад ста проектів, в яких сумарно брали участь 101 457 осіб, від чотиримісячних ембріонів до столітніх довгожителів. Дослідників цікавили чотири метрики: обсяг сірої речовини в корі головного мозку, обсяг підкіркової сірої речовини, загальний обсяг білої речовини та обсяг спинномозкової рідини (яка міститься в тому числі в шлуночках головного мозку). З цих даних, з поправками на підлогу, приналежність до тієї чи іншої когорти, якість зображення та інші фактори, дослідники зібрали загальні криві нормального розвитку мозку.
Виявилося, що ці криві нелінійні, причому для різних показників мають різну форму. Так, максимальний обсяг коркової сірої речовини припав на 5,9 року, а білого - на 28,7 року життя. Обсяг підкіркової сірої речовини досяг пікових значень в районі 14,4 року, а обсяг шлуночків мозку, як з'ясувалося, зростає протягом усього життя. Він виходить на плато до двох років, а після 30 продовжує зростати до самої смерті.
Крім того, вчені помітили, що в різних областях мозку розвиток може йти нерівномірно. Залежно від області піковий обсяг сірої речовини припадає на різний вік, від двох до десяти років.
Дивлячись на ці криві розвитку, можна робити висновки про фази життя, в які особливо інтенсивно розвивається та чи інша структура мозку. Так, пік розвитку загального обсягу кори припадає на той же період, що і пікова швидкість набору ваги у новонароджених. А максимальні значення підкіркового обсягу досягаються в той же час, що і швидкість зростання у підлітків. А ось максимальна швидкість нарощування кори, як виявилося, виникає в середині вагітності, в _ 0,38 року. Про це, за словами авторів статті, раніше відомо не було - і це привід уважніше вивчити, що відбувається з мозком, що розвивається саме на цьому етапі.
Спираючись на свої криві нормального розвитку, дослідники спробували вирахувати ступінь відхилення від середніх значень (centile score) для кожної конкретної людини. Підсумовуючи ці відхилення для декількох параметрів одночасно, автори роботи підрахували відстань Махаланобіса - метрику, яка дозволяє оцінити, наскільки мозок в цілому не схожий на середньостатистичний за сумою своїх структурних характеристик.
Виявилося, що у людей з різними психіатричними захворюваннями ця відстань різна. У когорти пацієнтів з хворобою Альцгеймера воно виявилося максимальним, трохи менше - у людей з м'якими когнітивними відхиленнями, на третє місце потрапили хворі на шизофренію.
Всі свої розрахунки і графіки автори роботи опублікували у вигляді єдиної бази даних. Вони розраховують, що це тільки початок великого дослідження, в ході якого їхні колеги по всьому світу будуть доповнювати цю базу результатами своїх вимірювань. Зараз, як зазначають автори статті, їх крива стандартного розвитку не дозволяє ставити діагноз конкретному пацієнту - тільки обчислювати відхилення для групи людей зі схожими симптомами. Крім того, цим даним не вистачає різноманітності: незважаючи на те, що в проектах брали участь інститути з різних країн, більшість їх пацієнтів все одно європейці і американці. Тим не менш, дослідники розраховують, що одного разу - після того, як базу ще доповнять, а модель уточнять - їх можна буде використовувати і для індивідуальної діагностики.
Ми вже розповідали про те, як структурні особливості в мозку допомогли виділити два типи шизофренії. Крім того, аналізуючи будову сірої речовини у різних людей, вчені знайшли кореляції між деякими елементами його структури, черствістю і схильністю до алкоголізму.