У масштабному дослідженні, що охопило понад 4200 учасників віком від народження до 90 років, вперше створено повну «карту» того, як топологія структурних мереж головного мозку змінюється впродовж життя. Використавши дифузійну магнітно-резонансну томографію (МРТ) та 12 метрик, автори виявили 4 глобальні поворотні точки розвитку головного мозку, характерні для певного віку. Кожен із цих вікових порогів відповідає різкій зміні напрямку топологічних процесів — інтеграції, сегрегації та центральності.
Вступ
Головний мозок людини функціонує як складна мережа, де властивості зв’язків між регіонами (топологія) впливають на когнітивні, поведінкові та клінічні прояви. Раніше такі дослідження або зосереджувалися на окремих вікових періодах, або аналізували лише окремі метрики. У цій роботі вперше використано масштабні lifespan-дані та багатовимірний підхід для виявлення неперервної траєкторії розвитку топології головного мозку.
Методи.
У дослідженні проаналізовано дані 4216 учасників віком від 0 до 90 років, отримані в межах 9 незалежних нейровізуалізаційних проєктів.
Результати.
Аналіз вікових траєкторій 12 топологічних метрик показав, що розвиток структурної мережі головного мозку має виражено нелінійний характер і складається з кількох фаз із різними домінуючими організаційними принципами.
5 епох розвитку головного мозку:
- Дитинство (до ~9 років):
-
- період швидкого зростання сірої та білої речовини;
- ближче до віку 9 років починається «проріджування» надмірних нейронних зв’язків для підвищення ефективності роботи мережі.
- Юність (~9–32 роки):
-
- активний вплив статевих гормонів;
- біла речовина продовжує збільшуватися в обсязі;
- тривають подальша оптимізація та «налаштування» нейронних мереж.
- Зрілість (~32–66 років):
-
- біла речовина досягає піку об’єму;
- інтеграція від цього моменту починає знижуватися, модульність — зростати;
- мозкові мережі стають більш сегрегованими та спеціалізованими;
- провідною віковою метрикою стає локальна ефективність.
- Раннє старіння (~66–83 роки):
-
- модульність стає ключовим чинником вікової динаміки;
- з’являються перші ознаки вікових змін: структурні мережі стають більш розрідженими;
- знижується щільність та ефективність нейронних зв’язків;
- починається дегенерація білої речовини.
- Пізнє старіння (після ~83 років):
-
- помітне зниження загальної зв’язності головного мозку;
- індивідуально варіативне, менш системне старіння структурної мережі;
- когнітивне навантаження перерозподіляється з глобальних мереж на локальні.
Дослідження демонструє, що розвиток головного мозку не є лінійним чи гладким процесом, а складається з 5 окремих епох, кожна з яких має свій «топологічний напрямок» та унікальні функціональні характеристики. Виявлені епохи розвитку узгоджуються з фізіологічними, анатомічними та когнітивними етапами життя та відкривають нові можливості для нейродіагностики, оптимізації освіти і розробки індивідуалізованих стратегій підтримки мозку.
Список використаної літератури
- Mousley A., Bethlehem R.A.I., Yeh F.C. et al. (2025) Topological turning points across the human lifespan. Nat. Commun., 16: 10055. doi.org/10.1038/s41467-025-65974-8.
Долучайтеся до нас у Viber-спільноті, Telegram-каналі, Instagram, на сторінці Facebook, а також Х, щоб першими отримувати найсвіжіші та найактуальніші новини зі світу медицини.
Редакція журналу «Український медичний часопис» за матеріалами www.nature.com
