✖


Jump to content

Крупномасштабная мозговая сеть

Крупномасштабные сети мозга (также известные как внутренние сети мозга ) представляют собой совокупность широко распространенных областей мозга, демонстрирующих функциональные связи с помощью статистического анализа сигнала фМРТ, ЖИРНОГО ЖИРНОГО сигнала. [1] или другие методы записи, такие как ЭЭГ , [2] ДОМАШНИЙ ПИТОМЕЦ [3] и МЭГ . [4] Новая парадигма в нейробиологии заключается в том, что когнитивные задачи выполняются не отдельными областями мозга, работающими изолированно, а сетями, состоящими из нескольких отдельных областей мозга, о которых говорят, что они «функционально связаны». Сети функциональной связности могут быть найдены с использованием таких алгоритмов, как кластерный анализ пространственных , анализ независимых компонентов (ICA), на основе начального числа и другие. [5] Синхронизированные области мозга также можно идентифицировать с помощью синхронизации ЭЭГ, МЭГ или других динамических сигналов мозга на большие расстояния. [6]

Набор идентифицированных областей мозга, связанных вместе в крупномасштабную сеть, варьируется в зависимости от когнитивной функции. [7] Когда когнитивное состояние не является явным (т. е. субъект находится в состоянии покоя), крупномасштабная мозговая сеть представляет собой сеть состояний покоя (RSN). Как физическая система с графоподобными свойствами, [6] крупномасштабная мозговая сеть имеет как узлы, так и края, и ее нельзя идентифицировать простой совместной активацией областей мозга. В последние десятилетия анализ сетей мозга стал возможен благодаря достижениям в области методов визуализации, а также новым инструментам теории графов и динамических систем .

Анатомические топографии канонических крупномасштабных сетей

Организация по картированию человеческого мозга создала рабочую группу по гармонизированной таксономии NETworks (WHATNET) для достижения консенсуса относительно сетевой номенклатуры. [8] В 2021 году WHATNET провела опрос, который показал большую степень согласия по поводу названия и топографии трех сетей: «соматосети», « сети по умолчанию » и «визуальной сети», в то время как у других сетей согласие было меньше. Несколько проблем затрудняют работу по созданию общего атласа сетей: некоторые из этих проблем - это изменчивость пространственных и временных масштабов, изменчивость среди отдельных людей и динамическая природа некоторых сетей. [9]

Некоторые крупномасштабные мозговые сети идентифицируются по их функциям и обеспечивают последовательную основу для понимания когнитивных функций , предлагая нейронную модель того, как возникают различные когнитивные функции, когда разные наборы областей мозга объединяются в самоорганизующиеся коалиции. Количество и состав коалиций будут варьироваться в зависимости от алгоритма и параметров, используемых для их идентификации. [10] [11] В одной модели есть только сеть режима по умолчанию и сеть с позитивными задачами , но большинство текущих анализов показывают несколько сетей, от небольшой группы до 17. [10] Ниже перечислены наиболее распространенные и стабильные сети. Регионы, участвующие в функциональной сети, могут быть динамически реконфигурированы. [5] [12]

Нарушения активности в различных сетях связаны с нервно-психическими расстройствами, такими как депрессия , болезнь Альцгеймера , расстройства аутистического спектра , шизофрения , СДВГ. [13] и биполярное расстройство . [14]

Обычно идентифицируемые сети

[ редактировать ]
Пример, который идентифицировал 10 крупномасштабных сетей мозга по фМРТ в состоянии покоя активности посредством независимого анализа компонентов. [15]

Поскольку сети мозга можно идентифицировать с разным разрешением и с разными нейробиологическими свойствами, в настоящее время не существует универсального атласа сетей мозга, подходящего для всех обстоятельств. [16] Уддин, Йео и Спренг сделали предложение в 2019 году. [17] что следующие шесть сетей следует определить как базовые сети на основе сходящихся данных из многочисленных исследований [18] [10] [19] облегчить общение между исследователями.

Режим по умолчанию (медиальный лобно-теменной)

[ редактировать ]
Основная статья: Сеть в режиме по умолчанию
  • Сеть в режиме по умолчанию активна, когда человек бодрствует и находится в состоянии покоя. Он преимущественно активируется, когда люди сосредотачиваются на внутренне ориентированных задачах, таких как мечтание, видение будущего, восстановление воспоминаний и теория разума . Это отрицательно коррелирует с системами мозга, которые фокусируются на внешних зрительных сигналах. Это наиболее широко исследуемая сеть. [6] [12] [20] [1] [21] [22] [15] [10] [23] [24] [25]

Выступаемость (срединцингуло-инсулярная)

[ редактировать ]
Основная статья: Сеть Salience
  • Сеть значимостей состоит из нескольких структур, включая переднюю (двустороннюю) островковую часть, дорсальную переднюю поясную извилину и три подкорковые структуры, которые представляют собой вентральное полосатое тело, черную субстанцию/вентральную область покрышки. [26] [27] Он играет ключевую роль в мониторинге значимости внешних воздействий и внутренних событий мозга. [1] [6] [12] [21] [15] [10] [23] [25] В частности, он помогает направить внимание, определяя важные биологические и когнитивные события. [27] [24]
  • Эта сеть включает вентральную сеть внимания, которая в первую очередь включает височно-теменной переход и вентральную лобную кору правого полушария. [17] [28] Эти области реагируют, когда неожиданно возникают поведенчески значимые стимулы. [28] Вентральная сеть внимания подавляется во время сосредоточенного внимания, при котором используется нисходящая обработка информации, например, при визуальном поиске чего-либо. Эта реакция может предотвратить отвлечение целенаправленного внимания на нерелевантные стимулы. Он снова становится активным, когда обнаружена цель или соответствующая информация о цели. [28] [29]

Внимание (дорсальная лобно-теменная часть)

[ редактировать ]
Основная статья: Дорсальная сеть внимания
  • Эта сеть участвует в произвольном, нисходящем распределении внимания. [1] [21] [22] [10] [23] [28] [30] [25] В дорсальной сети внимания внутритеменная борозда и лобные поля глаза влияют на зрительные области мозга. Эти воздействующие факторы позволяют ориентировать внимание. [31] [28] [24]

Контроль (латеральный лобно-теменной)

[ редактировать ]
Основная статья: Лобно-теменная сеть
  • Эта сеть инициирует и модулирует когнитивный контроль и включает 18 субрегионов мозга. [32] Существует сильная корреляция между подвижным интеллектом и участием лобно-теменной сети с другими сетями. [33] [25]
  • Версии этой сети также называются сетью центрального исполнительного управления (или сетью исполнительного контроля) и сетью когнитивного контроля. [17]

Сенсомоторный или соматомоторный (перицентральный)

[ редактировать ]
Основная статья: Сенсомоторная сеть

Зрительный (затылочный)

[ редактировать ]
Дополнительная информация: Зрительная кора.
  • Эта сеть занимается обработкой визуальной информации. [34] [25]

Другие сети

[ редактировать ]

Различные методы и данные выявили несколько других сетей мозга, многие из которых сильно перекрываются или являются подмножествами более хорошо охарактеризованных базовых сетей. [17]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б с д и Ридль, Валентин; Утц, Лукас; Кастрильон, Габриэль; Гриммер, Тимо; Раушекер, Йозеф П.; Плонер, Маркус; Фристон, Карл Дж.; Джезга, Александр; Сорг, Кристиан (12 января 2016 г.). «Картирование метаболических связей показывает эффективные связи в мозге покоящегося человека» . ПНАС . 113 (2): 428–433. Бибкод : 2016PNAS..113..428R . дои : 10.1073/pnas.1513752113 . ПМЦ   4720331 . ПМИД   26712010 .
  2. ^ Фостер, Бретт Л.; Парвизи, Йозеф (01 марта 2012 г.). «Колебания покоя и межчастотная связь в заднемедиальной коре человека» . НейроИмидж . 60 (1): 384–391. doi : 10.1016/j.neuroimage.2011.12.019 . ISSN   1053-8119 . ПМЦ   3596417 . ПМИД   22227048 .
  3. ^ Бакнер, Рэнди Л.; Эндрюс-Ханна, Джессика Р.; Шактер, Дэниел Л. (2008). «Сеть мозга по умолчанию». Анналы Нью-Йоркской академии наук . 1124 (1): 1–38. Бибкод : 2008NYASA1124....1B . дои : 10.1196/анналы.1440.011 . ISSN   1749-6632 . ПМИД   18400922 . S2CID   3167595 .
  4. ^ Моррис, Питер Г.; Смит, Стивен М.; Барнс, Гарет Р.; Стивенсон, Мэри К.; Хейл, Джоан Р.; Прайс, Даррен; Лакху, Генри; Вулрич, Марк; Брукс, Мэтью Дж. (4 октября 2011 г.). «Исследование электрофизиологических основ сетей состояний покоя с помощью магнитоэнцефалографии» . Труды Национальной академии наук . 108 (40): 16783–16788. Бибкод : 2011PNAS..10816783B . дои : 10.1073/pnas.1112685108 . ISSN   0027-8424 . ПМК   3189080 . ПМИД   21930901 .
  5. ^ Перейти обратно: а б Петерсен, Стивен; Спорнс, Олаф (октябрь 2015 г.). «Мозговые сети и когнитивная архитектура» . Нейрон . 88 (1): 207–219. дои : 10.1016/j.neuron.2015.09.027 . ПМЦ   4598639 . ПМИД   26447582 .
  6. ^ Перейти обратно: а б с д и ж Бресслер, Стивен Л.; Менон, Винод (июнь 2010 г.). «Крупномасштабные мозговые сети в познании: новые методы и принципы» . Тенденции в когнитивных науках . 14 (6): 233–290. дои : 10.1016/j.tics.2010.04.004 . ПМИД   20493761 . S2CID   5967761 . Проверено 24 января 2016 г.
  7. ^ Бресслер, Стивен Л. (2008). «Нейрокогнитивные сети» . Схоларпедия . 3 (2): 1567. Бибкод : 2008SchpJ...3.1567B . doi : 10.4249/scholarpedia.1567 .
  8. ^ Уддин, Люсина (10 октября 2022 г.). «Мозговая сеть под любым другим названием» . Журнал когнитивной нейронауки . 2022 (10): 363–364. дои : 10.1162/jocn_a_01925 . ПМИД   36223250 . S2CID   252844955 .
  9. ^ Уддин, LQ; Бетцель, Ричард Ф.; Коэн, Джессика Р.; Дамоиласт, Джессика С.; Де Бригар, Фелипе; Эйкхофф, Саймон Б.; Форнито, Алекс; Граттон, Катерина; Гордон, Эван М.; Лэрд, Анджела Р.; Ларсон-Прайор, Линда; Макинтош, А. Рэндал; Никерсон, Лиза Д.; Пессоа, Луис; Пиньо, Ана Луиза; Полдрак, Рассел А.; Рази, Адил; Садагиани, Сепиде; Шайн, Джеймс М.; Ендики, Анастасия; Да, БТТ; Спренг, Р.Н. (октябрь 2023 г.). «Споры и прогресс в стандартизации номенклатуры крупномасштабных мозговых сетей» . Сетевая нейронаука . 7 (3): 864–903. дои : 10.1162/netn_a_00323 . ПМЦ   10473266 . ПМИД   37781138 .
  10. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж Йео, Б.Т. Томас; Кринен, Фенна М.; Сепулькре, Хорхе; Сабунку, Мерт Р.; Лашкари, Даниал; Холлинсхед, Мариса; Роффман, Джошуа Л.; Смоллер, Джордан В.; Золлей, Лилла; Полимени, Джонатан Р.; Фишль, Брюс; Лю, Хэшэн; Бакнер, Рэнди Л. (1 сентября 2011 г.). «Организация коры головного мозга человека по внутренней функциональной связности» . Журнал нейрофизиологии . 106 (3): 1125–1165. Бибкод : 2011NatSD...2E0031H . дои : 10.1152/jn.00338.2011 . ПМК   3174820 . ПМИД   21653723 .
  11. ^ Абу Эльсуд, Ахмед; Литтоу, Гарри; Ремес, Юкка; Старк, Туомо; Никкинен, Юха; Ниссила, Юусо; Тимонен, Маркку; Тервонен, Осмо; Кивиниеми, Веса (3 июня 2011 г.). «Порядок модели Group-ICA подчеркивает закономерности функциональной связи мозга» . Границы системной нейронауки . 5 : 37. дои : 10.3389/fnsys.2011.00037 . ПМК   3109774 . ПМИД   21687724 .
  12. ^ Перейти обратно: а б с д и Бассетт, Даниэлла; Бертолеро, Макс (июль 2019 г.). «Как материя становится разумом» . Научный американец . 321 (1): 32 . Проверено 23 июня 2019 г.
  13. ^ Гриффитс, Кристи Р.; Браунд, Тейлор А.; Кон, Майкл Р.; Кларк, Саймон; Уильямс, Линн М.; Коргаонкар, Маюреш С. (2 марта 2021 г.). «Структурная топология сети мозга, лежащая в основе СДВГ и реакции на лечение метилфенидатом» . Трансляционная психиатрия . 11 (1): 150. дои : 10.1038/s41398-021-01278-x . ПМЦ   7925571 . ПМИД   33654073 .
  14. ^ Менон, Винод (9 сентября 2011 г.). «Крупномасштабные сети мозга и психопатология: объединяющая модель тройной сети» . Тенденции в когнитивных науках . 15 (10): 483–506. дои : 10.1016/j.tics.2011.08.003 . ПМИД   21908230 . S2CID   26653572 .
  15. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Гейне, Лизетт; Содду, Андреа; Гомес, Франциско; Ванхауденхейз, Одри; Чибанда, Луаба; Тоннард, Мари; Чарланд-Вервиль, Ванесса; Кирш, Мюриэль; Лорейс, Стивен; Демерци, Афина (2012). «Сети состояний покоя и сознание. Изменения множественных сетевых связей состояний покоя в физиологических, фармакологических и патологических состояниях сознания» . Границы в психологии . 3 : 295. doi : 10.3389/fpsyg.2012.00295 . ПМК   3427917 . ПМИД   22969735 .
  16. ^ Эйкхофф, С.Б.; Да, БТТ; Генон, С. (ноябрь 2018 г.). «Парцелляции человеческого мозга на основе изображений» (PDF) . Обзоры природы. Нейронаука . 19 (11): 672–686. дои : 10.1038/s41583-018-0071-7 . ПМИД   30305712 . S2CID   52954265 .
  17. ^ Перейти обратно: а б с д и Уддин, LQ; Да, БТТ; Спренг, Р.Н. (ноябрь 2019 г.). «К универсальной таксономии макромасштабных функциональных сетей человеческого мозга» . Топография мозга . 32 (6): 926–942. дои : 10.1007/s10548-019-00744-6 . ПМЦ   7325607 . ПМИД   31707621 .
  18. ^ Дусе, GE; Ли, Вашингтон; Франгу, С (15 октября 2019 г.). «Оценка пространственной изменчивости основных сетей состояний покоя в функциональных атласах человеческого мозга» . Картирование человеческого мозга . 40 (15): 4577–4587. дои : 10.1002/hbm.24722 . ПМК   6771873 . ПМИД   31322303 .
  19. ^ Смит, С.М.; Фокс, ПТ; Миллер, КЛ; Глан, округ Колумбия; Фокс, премьер-министр; Маккей, CE; Филиппини, Н.; Уоткинс, Кентукки; Торо, Р; Лэрд, Арканзас; Бекманн, CF (04 августа 2009 г.). «Соответствие функциональной архитектуры мозга во время активации и покоя» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 106 (31): 13040–5. Бибкод : 2009PNAS..10613040S . дои : 10.1073/pnas.0905267106 . ПМЦ   2722273 . ПМИД   19620724 .
  20. ^ Бакнер, Рэнди Л. (15 августа 2012 г.). «Случайное открытие сети мозга по умолчанию». НейроИмидж . 62 (2): 1137–1145. doi : 10.1016/j.neuroimage.2011.10.035 . ISSN   1053-8119 . ПМИД   22037421 . S2CID   9880586 .
  21. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Юань, Руи; Ди, Синь; Тейлор, Пол А.; Гоэль, Сурил; Цай, Юань-Сюн; Бисвал, Бхарат Б. (30 апреля 2015 г.). «Функциональная топография таламокортикальной системы человека» . Структура и функции мозга . 221 (4): 1971–1984. дои : 10.1007/s00429-015-1018-7 . ПМК   6363530 . ПМИД   25924563 .
  22. ^ Перейти обратно: а б с д Белл, Питер Т.; Шайн, Джеймс М. (09 ноября 2015 г.). «Оценка крупномасштабной сетевой конвергенции в функциональном коннектоме человека». Мозговая связь . 5 (9): 565–74. дои : 10.1089/brain.2015.0348 . ПМИД   26005099 .
  23. ^ Перейти обратно: а б с д и Шафии, Голия; Зейгами, Яшар; Кларк, Кристал А.; Коулл, Дженнифер Т.; Нагано-Сайто, Ацуко; Лейтон, Марко; Дагер, Ален; Мишич, Братислав (01 октября 2018 г.). «Передача сигналов дофамина модулирует стабильность и интеграцию внутренних сетей мозга» . Кора головного мозга . 29 (1): 397–409. дои : 10.1093/cercor/bhy264 . ПМК   6294404 . ПМИД   30357316 .
  24. ^ Перейти обратно: а б с д Бейли, Стивен К.; Абуд, Кэтрин С.; Нгуен, Тин К.; Каттинг, Лори Э. (13 декабря 2018 г.). «Применение сетевой структуры к нейробиологии чтения и дислексии» . Журнал расстройств нервного развития . 10 (1): 37. дои : 10.1186/s11689-018-9251-z . ПМК   6291929 . ПМИД   30541433 .
  25. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Бургер, Тимоти; Пахапилль, Питер; Баттс, Алисса; Арочо-Хиноны, Эльза; Рагхаван, Манодж; Крукофф, Макс (13 июля 2023 г.). «Крупномасштабные сети мозга и внутриосевая хирургия опухолей: описательный обзор методов функционального картирования, критических потребностей и научных возможностей» . Границы человеческой неврологии . 17 . дои : 10.3389/fnhum.2023.1170419 . ПМЦ   10372448 . ПМИД   37520929 .
  26. ^ Стеймке, Роза; Номи, Джейсон С.; Калхун, Винс Д.; Стелзель, Кристина; Пашке, Лена М.; Гашлер, Роберт; Гошке, Томас; Вальтер, Хенрик; Уддин, Люсина К. (01 декабря 2017 г.). «Динамика заметной сети, лежащая в основе успешного сопротивления искушению» . Социальная когнитивная и аффективная нейронаука . 12 (12): 1928–1939. дои : 10.1093/скан/nsx123 . ISSN   1749-5016 . ПМК   5716209 . ПМИД   29048582 .
  27. ^ Перейти обратно: а б Менон, В. (01 января 2015 г.), «Salience Network» , в Тоге, Артур В. (ред.), Картирование мозга , Academic Press, стр. 597–611, doi : 10.1016/B978-0-12- 397025-1.00052-X , ISBN  978-0-12-397316-0 , получено 8 декабря 2019 г.
  28. ^ Перейти обратно: а б с д и Воссель, Симона; Гэн, Джой Дж.; Финк, Гереон Р. (2014). «Дорсальная и вентральная системы внимания: разные нервные цепи, но совместные роли» . Нейробиолог . 20 (2): 150–159. дои : 10.1177/1073858413494269 . ПМК   4107817 . ПМИД   23835449 .
  29. ^ Шульман, Гордон Л.; МакЭвой, Марк П.; Коуэн, Мелани С.; Астафьев Сергей Владимирович; Тэнси, Аарон П.; д'Авосса, Джованни; Корбетта, Маурицио (1 ноября 2003 г.). «Количественный анализ сигналов внимания и обнаружения при визуальном поиске». Журнал нейрофизиологии . 90 (5): 3384–3397. дои : 10.1152/jn.00343.2003 . ISSN   0022-3077 . ПМИД   12917383 .
  30. ^ Перейти обратно: а б с Хаттон, Джон С.; Дадли, Джонатан; Горовиц-Краус, Ципи; ДеВитт, Том; Холланд, Скотт К. (1 сентября 2019 г.). «Функциональная связь внимания, зрительных и языковых сетей во время аудио, иллюстрированных и анимационных рассказов у ​​детей дошкольного возраста» . Мозговая связь . 9 (7): 580–592. дои : 10.1089/brain.2019.0679 . ПМК   6775495 . ПМИД   31144523 .
  31. ^ Фокс, Майкл Д.; Корбетта, Маурицио; Снайдер, Авраам З.; Винсент, Джастин Л.; Рэйхл, Маркус Э. (27 июня 2006 г.). «Спонтанная активность нейронов различает дорсальную и вентральную системы внимания человека» . Труды Национальной академии наук . 103 (26): 10046–10051. Бибкод : 2006PNAS..10310046F . дои : 10.1073/pnas.0604187103 . ISSN   0027-8424 . ПМК   1480402 . ПМИД   16788060 .
  32. ^ Сколари, Миранда; Зайдль-Раткопф, Катарина Н; Кастнер, Сабина (01 февраля 2015 г.). «Функции лобно-теменной сети внимания человека: данные нейровизуализации» . Современное мнение в области поведенческих наук . Когнитивный контроль. 1 : 32–39. дои : 10.1016/j.cobeha.2014.08.003 . ISSN   2352-1546 . ПМЦ   4936532 . ПМИД   27398396 .
  33. ^ Марек, Скотт; Дозенбах, Нико УФ (июнь 2018 г.). «Лобно-теменная сеть: функция, электрофизиология и важность индивидуального точного картирования» . Диалоги в клинической неврологии . 20 (2): 133–140. дои : 10.31887/DCNS.2018.20.2/smarek . ISSN   1294-8322 . ПМК   6136121 . ПМИД   30250390 .
  34. ^ Ян, Ян-ли; Дэн, Хун-ся; Син, Гуй-ян; Ся, Сяо-луань; Ли, Хай-фан (2015). «Связность функциональных сетей мозга на основе визуальной задачи: области мозга, связанные с обработкой визуальной информации, значительно активируются в состоянии задачи» . Исследование регенерации нейронов . 10 (2): 298–307. дои : 10.4103/1673-5374.152386 . ПМК   4392680 . ПМИД   25883631 .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Large-scale_brain_network&oldid=1238122122"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 8ec323f47d12f89730b20e685b787c76__1722571320
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/8e/76/8ec323f47d12f89730b20e685b787c76.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Large-scale brain network - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)