Учёные обнаружили, что у людей и целого ряда других млекопитающих нейроны в коре головного мозга организованы не хаотично, а подчиняются общей фундаментальной математической закономерности. Это важное открытие прокладывает путь к созданию более точных и сложных компьютерных моделей человеческого мозга, что может революционизировать нейронауки и искусственный интеллект.
Загадка плотности нейронов
Нейроны, будучи основными вычислительными единицами нервной системы, формируют невероятно сложные сети. Эти сети отвечают за всё: от базовых рефлексов до высших когнитивных функций — мышления, памяти и эмоций. Однако долгое время оставалось неясным, как именно плотность этих клеток варьируется в разных отделах мозга и даже внутри отдельных его областей. Понимание этих вариаций — ключ к расшифровке принципов работы мозга в норме и при патологиях.
Чтобы заполнить этот пробел в знаниях, международная команда исследователей из Института Юлиха (Германия) и Гарвардского университета провела масштабный сравнительный анализ. Учёные объединили и изучили данные о строении коры головного мозга у нескольких видов млекопитающих: мышей, игрунок, макак, ночных приматов галаго, бабуинов и человека.
Обнаруженная закономерность: логнормальное распределение
Анализ данных выявил удивительную общность: у всех изученных видов распределение плотности нейронов по различным участкам коры мозга следует одной и той же математической модели — так называемому логнормальному распределению.
Обратите внимание: Землетрясение и цунами в Индонезии привели к большой трагедии – 832 человека погибли.
Логнормальное распределение — это статистическая модель, которая идеально описывает данные, где преобладают средние значения, но при этом существует «длинный хвост» редких, но экстремально высоких показателей. В контексте мозга это означает, что большинство областей коры имеют сравнительно схожую, умеренную плотность нейронов. Однако есть и немногочисленные, но очень важные участки, где концентрация нервных клеток аномально высока.Графически такое распределение выглядит как асимметричная кривая, смещённая влево, с пологим «хвостом», уходящим вправо к высоким значениям. Эти «хвостовые» области с рекордной плотностью нейронов, вероятно, играют особую роль в обработке информации, представляя собой уникальные узлы нейронной сети.
На иллюстрации показана характерная кривая правостороннего логнормального распределения, описывающая вариации плотности нейронов в коре мозга у млекопитающих. «Обнаружение этой универсальной статистической закономерности — мощный инструмент. Оно позволяет нам не просто констатировать факты, а количественно исследовать взаимосвязь между плотностью нейронов и архитектурой нейронных связей», — поясняет соавтор исследования доктор Айтор Моралес-Грегорио.
Следующим шагом для учёных станет изучение того, как выявленная математическая схема распределения нейронов влияет на коммуникацию между клетками и формирование нейронных цепей. Особый интерес представляет вопрос о том, могут ли нарушения в этой фундаментальной модели быть связаны с развитием различных неврологических и психических заболеваний.
Детальные результаты этого прорывного исследования были опубликованы в авторитетном научном журнале «Кора головного мозга» (Cerebral Cortex).
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: У человека и многих других млекопитающих нейроны распределены по очень специфической математической схеме.