Аспирантка Марта Арбису Гомес объясняет, почему современная нейронаука ставит под сомнение «зоны мозга» и какова новая парадигма функциональной организации мозга.
Краткое резюме с ключевыми моментами статьи:
1. Конец классической модели: недавняя статья в Nature Neuroscience бросает вызов традиционному подходу, предполагая, что функциональная организация мозга основана не на изолированных анатомических зонах, а на динамических, непрерывных и распределённых сетях.
2. Прямое влияние на нейрореабилитацию: эта смена парадигмы меняет клиническую практику, показывая, что когнитивные дефициты лучше понимать как нарушения связности сети, а не просто как очаговые поражения.
3. Клинические инновации и связность: ведущие исследовательские центры Испании, такие как Институт BioBizkaia, и платформы стимуляции, такие как NeuronUP, уже применяют эту модель, чтобы разрабатывать глобальные вмешательства, оптимизирующие функционирование мозга, а не пытаться «активировать» конкретную зону.
Почему мы исходим из зон в функциональной организации мозга?
С самого зарождения современной нейронауки большую часть исследований мозга направляла одна идея: кора разделена на чётко очерченные зоны, у каждой из которых своя функция. Так мы говорим о «зоне речи», «моторной зоне» или «зоне памяти», полагая, что понять мозг во многом означает определить, где происходит каждый когнитивный процесс.
Этот подход, известный как парадигма ареализации, был чрезвычайно влиятельным и полезным. Однако что, если такой способ мышления чрезмерно упрощает реальную работу мозга?
Этот подход, известный как парадигма ареализации, был чрезвычайно влиятельным и полезным. Однако что, если такой способ мышления чрезмерно упрощает реальную работу мозга?
Почему мы ставим под сомнение зоны мозга: классическая модель и современный взгляд
Авторы статьи — Бенджамин Й. Хейден, Сара Р. Хейлброннер и Сен Бум Майкл Ю — не отрицают существования анатомических различий в коре мозга. Они ставят под сомнение нечто более тонкое, но фундаментальное: то, что зоны мозга являются центральным организующим принципом когнитивной функции.
По мнению авторов, вес, который исторически придавался зонам, объясняется не столько надёжными эмпирическими данными, сколько концептуальным удобством: зоны дают простой способ ответить на сложные вопросы о том, как работает мозг.
На самом деле спор идёт не о том, существуют ли анатомические зоны, а о том, должны ли они быть в центре нашего объяснения работы мозга. Контраст между двумя подходами можно обобщить так:
| Классическая модель мозга: подход, основанный на зонах | Современный взгляд на мозг: распределённый и динамический подход |
|---|---|
| У каждой зоны своя функция | Функции возникают из сетей и градиентов |
| Чёткие анатомические границы | Непрерывные и перекрывающиеся переходы |
| «Где это происходит?» | «Как это реализуется?» |
| Локализованные функции | Распределённое кодирование |
С этой новой точки зрения организацию мозга перестают понимать как мозаику изолированных отсеков и начинают рассматривать как динамическую, взаимосвязанную и многомерную систему.
Анатомия и нейронная активность: от анатомических границ к динамическим сетям
Что говорит нам анатомия мозга?
Один из центральных аргументов статьи состоит в том, что анатомия не даёт чёткого подтверждения существования строго определённых функциональных зон:
- Разные методы деления мозга (цитоархитектоника, связность, рецепторы, транскриптомика) не совпадают между собой.
- Даже «классические» границы меняются в зависимости от используемого критерия.
- Вместо чётких границ появляются непрерывные градиенты и плавные переходы, пересекающие несколько зон.
Недавние молекулярные и генетические атласы подкрепляют эту идею, показывая группы нейронов, не соблюдающие традиционных границ. Иными словами, мозг, по-видимому, организован по множеству наложенных друг на друга принципов, а не по одному.
Что говорит нам нейронная активность мозга?
Успехи методов массовой регистрации нейронной активности (таких как Neuropixels или двухфотонная визуализация) позволили одновременно наблюдать активность сотен тысяч нейронов. Результаты поразительны:
- Такие функции, как принятие решений, память, движение или ценность, оказываются распределены по всему мозгу.
- Крупные исследования показывают, что одни и те же когнитивные переменные кодируются в самых разных областях без учёта классических анатомических границ.
- Многие различия, приписываемые «зонам», можно столь же хорошо объяснить градиентами, связностью или смещениями выборки.
Это не значит, что «всё находится везде», а значит, что функциональная организация не обязательно совпадает с анатомическими зонами.
Как на самом деле организована функция мозга?
Статья предлагает более гибкий и плюралистичный подход. Вместо поиска функций в конкретных зонах она предлагает обращать внимание на другие организующие принципы, такие как:
- Распределённые сети (например, речь или распознавание лиц).
- Крупномасштабные функциональные градиенты.
- Паттерны связности.
- Популяционная динамика, при которой информация представлена в многомерных подпространствах.
С этой точки зрения ключевой вопрос «где происходит функция?» сменяется вопросом «как она реализуется?».
Ловушка единственной функции и её клинические последствия
Авторы предупреждают о распространённой концептуальной ловушке — ошибочном представлении о единственной функции. Предположение, что если зона существует, у неё должна быть исключительная и особенно важная функция, может привести к тому, что мы будем:
- искать функциональные различия, которых, возможно, нет;
- игнорировать общие и распределённые функции, которые могут быть самыми важными;
- ограничивать разработку новых объяснительных моделей, лучше соответствующих современным данным.
Взгляд, в меньшей степени сосредоточенный на зонах, позволяет формулировать более богатые теории о том, как мозг объединяет, разделяет и преобразует информацию.
Значение этого концептуального сдвига для прикладной и клинической нейронауки
Этот концептуальный сдвиг не только теоретический. Он имеет прямое значение для:
- интерпретации исследований нейровизуализации и нейрофизиологии;
- разработки когнитивных заданий и экспериментальных парадигм;
- понимания неврологических и нейродегенеративных расстройств, при которых нарушения обычно распределённые, а не очаговые.
Понимание мозга как динамической и распределённой системы помогает объяснить, почему многие когнитивные дефициты плохо согласуются с «локализованными» поражениями или нарушениями.
Какие ещё группы работают с позиций мозговой связности?
Идея о том, что мозг работает как система сетей, не нова, но за последние пятнадцать лет она получила всё более прочное эмпирическое подтверждение. Ряд международных групп продвигал эту смену парадигмы, опираясь на большие базы данных и развитие передовых методов анализа.
Проект «Коннектом человека» (Human Connectome Project) стал одним из главных двигателей систематического изучения крупномасштабной структурной и функциональной связности. С помощью МРТ высокого разрешения (диффузионной и фМРТ) этот проект позволил описать мозг как сложный граф, в котором области понимаются как узлы, связанные динамическими сетями. Его влияние стало решающим для смещения фокуса с «изолированных зон» на паттерны связности и распределённые архитектуры.
Исследования Института когнитивных наук и наук о мозге человека Общества Макса Планка сыграли ключевую роль в изучении крупномасштабных функциональных градиентов, показав, что организация мозга не всегда соответствует дискретным границам, а отражает непрерывные переходы, пересекающие множество областей. Эти работы подкрепили идею о том, что функция возникает из распределённых организующих осей, а не из замкнутых отсеков.
С молекулярной точки зрения Институт Аллена показал, что транскриптомные и клеточные паттерны также не соблюдают строго классические границы корковых зон. Генетическая и клеточная организация предстаёт сложной мозаикой с перекрытиями и градиентами, ставящими под сомнение идею жёстких функциональных отсеков.
Подход Института BioBizkaia к функциональной организации мозга
В этом направлении группа под руководством Хесуса М. Кортеса, директора по исследованиям NeuronUP и профессора Ikerbasque в Лаборатории вычислительной нейровизуализации Института BioBizkaia, уже много лет разрабатывает модели на основе структурной и функциональной связности. Её центральная парадигма ясна:
- Когнитивные функции представлены в распределённых сетях, а не в изолированных зонах.
- Неврологические нарушения затрагивают не просто «одну область», а специфические паттерны разобщения внутри конкретных мозговых сетей.
С этой точки зрения разные состояния — инсульт, эпилепсия или нейродегенеративные заболевания — понимаются не как очаговые поражения с локальными эффектами, а как нарушения сетевых архитектур, каждое со своим особым коннектомным «почерком».
Такой подход позволяет:
- описывать индивидуальные профили разобщения;
- связывать структурные изменения с динамическими функциональными изменениями;
- разрабатывать реабилитационные вмешательства, точнее соответствующие паттерну поражённой сети.
Таким образом, исследования мозговой связности не только подкрепляют критику строго зональной парадигмы, но и предлагают рабочую основу для понимания как здорового, так и больного мозга.
Как этот взгляд на мозг согласуется с NeuronUP?
В NeuronUP мы исходим из функционального понимания мозга, основанного на пластичности, взаимосвязанности и распределённости функций. Эта статья подкрепляет такой взгляд, показывая, что:
- Когнитивные функции принадлежат не единственному «месту», а общим сетям и динамике.
- Когнитивная реабилитация может выиграть от глобальных подходов, тренирующих функции комплексно.
- Цифровые инструменты позволяют работать с этими распределёнными системами, способствуя адаптации и функциональной реорганизации.
С этой точки зрения реабилитация стремится не «активировать зону», а оптимизировать паттерны работы мозга.
Заключение
Статья в Nature Neuroscience предлагает переосмыслить одно из самых укоренившихся допущений нейронауки: что понять мозг — значит локализовать функции в конкретных зонах. Современные данные указывают на гораздо более сложную, гибкую и распределённую организацию. Принятие этой сложности не ослабляет нейронауку; напротив, оно открывает путь к более реалистичным моделям и более эффективным вмешательствам.
На этом пути сочетание фундаментальных исследований, анализа больших данных и инструментов вмешательства, таких как NeuronUP, имеет ключевое значение для более полного понимания человеческого мозга.
Библиография
- Hayden BY, Heilbronner SR, Yoo SBM. Rethinking the centrality of brain areas in understanding functional organization. Nature Neuroscience. 2026;29:267–278. doi:10.1038/s41593-025-02166-z.
Часто задаваемые вопросы о функциональной организации мозга
1. В чём заключается новая парадигма функциональной организации мозга?
В отличие от классического подхода, делящего кору на чётко очерченные зоны со специфическими функциями, новая парадигма рассматривает мозг как динамическую, взаимосвязанную и многомерную систему. Данные показывают, что функции возникают из распределённых сетей и непрерывных градиентов, а не из изолированных отсеков.
2. Почему в клинике важно отказаться от идеи «зон мозга»?
Предположение, что у каждой зоны есть исключительная функция, может привести к игнорированию общих и распределённых функций, которые часто оказываются важнейшими. Понимание мозга как распределённой системы помогает клиницистам объяснить, почему многие когнитивные дефициты плохо согласуются с «локализованными» поражениями.
3. Как эта модель влияет на когнитивную реабилитацию, основанную на сетях?
Когда становится ясно, что когнитивные функции принадлежат общим сетям, реабилитация перестаёт стремиться просто «активировать зону» и сосредотачивается на оптимизации паттернов работы мозга. Это позволяет разрабатывать вмешательства, точнее соответствующие паттерну поражённой сети, и тренировать функции комплексно.
4. Какие исследования в Испании подтверждают эту новую парадигму мозговой связности?
Помимо международных лидеров, в Испании выделяется работа таких исследователей, как Хесус М. Кортес, профессор Ikerbasque в Лаборатории вычислительной нейровизуализации Института BioBizkaia и директор по исследованиям NeuronUP. Его группа разрабатывает модели, показывающие, что такие нарушения, как инсульт или эпилепсия, — это нарушения сетевых архитектур, а не просто очаговые поражения.
5. Как эти нейронаучные знания о функциональной организации мозга интегрированы в NeuronUP?
NeuronUP строит свою работу на функциональном понимании, ориентированном на пластичность, взаимосвязанность и распределённость функций. Его цифровые инструменты созданы для работы с этими распределёнными системами, эффективно способствуя адаптации и функциональной реорганизации мозга.
Госпитальная нейропсихологическая оценка: влияние госпитализации на когнитивные функции и клинические рекомендации
Добавить комментарий