Плътността на невроните в мозъка се управлява от фундаментална математическа функция, открива ново изследване.
Откритието, което важи за различни бозайници, може да помогне на изследователите да направят по-добри компютърни модели на мозъка в бъдеще.
„Това разпределение ни позволява да разгледаме това по статистически начин и може да помогне да се намери връзката между плътността на невроните и свързаността в мозъка“, съавтор на изследването Айтор Моралес-Грегориоизследовател в немския научен институт Forschungszentrum Jülich.
Моралес-Грегорио и неговият колега Александър ван Мейгенследдокторантски изследовател в Харвардския университет, ръководи новото проучване, което беше публикувано през юли в списанието Мозъчната кора. По време на опитите си да изградят модели на мозъка, ван Мийгън каза пред Live Science, екипът разбра, че учените знаят малко за това какво диктува плътността на невроните в мозъка. Докато предишната работа сравняваше плътностите от видове към видове или от някои слоеве на кората – външната, набръчкана част на мозъка – имаше малко информация за това как плътността на нервните клетки може да варира в кортикалните области.
Изследователите комбинираха събрани преди това данни от мишки, мармозетки, макаци, хора, галаго (известни също като бебета храст), маймуни сови и павиани. Те откриха, че невроните са разпределени по общ модел във всички тези бозайници: В рамките на различни кортикални региони, плътността може да бъде описана с логнормално разпределение.
На графиката логаритмично нормалното разпределение е изкривено на една страна, с дълга опашка, стесняваща се надясно. Това, каза ван Мееген, представлява, че има много региони със средна плътност на невроните, но няколко региона имат много по-висока плътност. И тези региони с по-висока плътност може да са важни, защото представляват редки, но важни отклонения от нормата.
„Ако погледнем само средния брой неврони, може би човек не вижда разликата“, каза ван Мееген. Но разпределението с дълга опашка означава, че няколко промени в екстремни отклонения в плътността могат да направят голяма разлика в мозъчната свързаност или дори функция.
Изследователите също така изследваха защо този модел може да се задържи при много различни бозайници. Те откриха, че като се има предвид начина, по който възникват невроните – чрез делене на клетки в донякъде променлива среда – логнормалното разпределение възниква естествено, без да са необходими регулаторни процеси.
„Това може да произхожда от начина, по който се появява мозъкът, чрез клетки, които се разделят отново и отново с малко шум, вероятно от вътрешна променливост или промени в околната среда“, или променливост в околната среда, каза Моралес-Грегорио. „Това вероятно обяснява защо е навсякъде.“
Изследователите сега разглеждат как този модел на разпределение засяга как невроните комуникират помежду си и дали смущенията в модела могат да доведат до неврологични проблеми.