Функциональная организация мозга: имеет ли смысл говорить о «зонах мозга» в современной нейронауке?

Почему мы предполагаем наличие зон в функциональной организации мозга?

С первых этапов развития современной нейронауки значительная часть исследований мозга основывалась на одной идее: кора разделена на чётко очерченные зоны, каждая из которых выполняет определённую функцию. Так мы говорим о «речевой зоне», «двигательной зоне» или «зоне памяти», предполагая, что понять мозг в значительной степени означает определить, где происходит каждый когнитивный процесс.

Этот подход, известный как парадигма ареализации, оказал огромное влияние на науку и был весьма полезен. Однако что, если такой способ мышления чрезмерно упрощает реальную картину работы мозга?

Этот подход, известный как парадигма ареализации, оказал огромное влияние на науку и был весьма полезен. Однако что, если такой способ мышления чрезмерно упрощает реальную картину работы мозга?

Почему мы ставим под сомнение зоны мозга: классическая модель и современный взгляд на мозг

Авторы статьи — Benjamin Y. Hayden, Sarah R. Heilbronner и Seng Bum Michael Yoo — не отрицают существования анатомических различий в коре головного мозга. Они ставят под сомнение нечто более тонкое, но принципиальное: что зоны мозга являются центральным организующим принципом когнитивной функции.

По мнению авторов, исторически придаваемое зонам значение обусловлено не столько убедительными эмпирическими данными, сколько концептуальным удобством: зоны дают простой способ отвечать на сложные вопросы о работе мозга.

На самом деле вопрос заключается не в том, существуют ли анатомические зоны, а в том, должны ли они занимать центральное место в нашем объяснении функций мозга. Различие между двумя подходами можно обобщить следующим образом:

Классическая модель мозга: подход, основанный на зонах	Современный взгляд на мозг: распределённый и динамический подход
Каждая зона выполняет определённую функцию	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 организация мозга перестаёт рассматриваться как мозаика изолированных отсеков и начинает пониматься как динамическая, взаимосвязанная и многомерная система.

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 подтверждает однозначно существование чётко определённых функциональных зон:

• Различные методы разделения мозга (цитоархитектоника, связность, рецепторы, транскриптомика) не совпадают друг с другом.
• Даже границы, считающиеся «классическими», меняются в зависимости от используемого критерия.
• Вместо чётких границ обнаруживаются непрерывные градиенты и плавные переходы, проходящие через несколько зон.

Недавние молекулярные и генетические атласы подтверждают эту идею, показывая, что группы нейронов не соблюдают традиционные границы. Иными словами, мозг, по-видимому, организован в соответствии с несколькими перекрывающимися принципами, а не с одним-единственным.

Что говорит нам нейронная активность мозга?

Достижения в области методов массовой регистрации нейронной активности (таких как Neuropixels или двухфотонная визуализация) позволили одновременно наблюдать активность сотен тысяч нейронов. Результаты поражают:

• Такие функции, как принятие решений, память, движение или ценность, оказываются распределёнными по всему мозгу.
• Крупные исследования показывают, что одни и те же когнитивные переменные кодируются в самых разных областях, не соблюдая классические анатомические границы.
• Многие различия, приписываемые «зонам», можно так же хорошо объяснить градиентами, связностью или смещениями выборки.

Это не означает, что «всё находится повсюду», а лишь то, что функциональная организация не обязательно совпадает с анатомическими зонами.

Как на самом деле организована функция мозга?

В статье предлагается более гибкий и плюралистический подход. Вместо поиска функций в конкретных зонах авторы предлагают обратить внимание на другие организационные принципы, такие как:

• Распределённые сети (например, сети языка или распознавания лиц).
• Крупномасштабные функциональные градиенты.
• Модели связности.
• Динамика популяций, в которой информация представлена в высокоразмерных подпространствах.

С этой точки зрения ключевой вопрос меняется с «где происходит функция?» на «как она реализуется?».

Ловушка единственной функции и её клиническое значение

Авторы предупреждают о распространённой концептуальной ловушке: ошибочном представлении о единственной функции. Предположение, что каждая существующая зона должна иметь исключительную и особенно важную функцию, может привести к следующему:

• Поиску функциональных различий, которых, возможно, не существует.
• Игнорированию общих и распределённых функций, которые могут быть наиболее значимыми.
• Ограничению разработки новых объяснительных моделей, лучше соответствующих современным данным.

Менее сфокусированный на зонах взгляд позволяет формулировать более содержательные теории того, как мозг интегрирует, разделяет и преобразует информацию.

Значение этой концептуальной смены для прикладной и клинической нейронауки

Эта концептуальная смена имеет не только теоретическое значение. Она непосредственно влияет на:

• Интерпретацию исследований нейровизуализации и нейрофизиологии.
• Разработку когнитивных заданий и экспериментальных парадигм.
• Понимание неврологических и нейродегенеративных расстройств, при которых нарушения обычно имеют распределённый, а не очаговый характер.

Понимание мозга как динамической и распределённой системы помогает объяснить, почему многие когнитивные нарушения плохо согласуются с «локализованными» поражениями или изменениями.

Какие ещё группы работают с позиции изучения мозговой связности?

Идея о том, что мозг функционирует как сетевая система, не нова, однако за последние пятнадцать лет она получила всё более убедительную эмпирическую поддержку. Различные международные группы способствовали смене парадигмы, опираясь на крупные базы данных и развитие передовых методов анализа.

Human Connectome Project стал одним из главных инициаторов систематического изучения структурной и функциональной связности в крупном масштабе. Благодаря высокоразрешающей магнитно-резонансной томографии (диффузионной и фМРТ) этот проект позволил описать мозг как сложный граф, в котором области рассматриваются как узлы, соединённые динамическими сетями. Его влияние сыграло решающую роль в смещении фокуса с «изолированных зон» на модели связности и распределённые архитектуры.

Исследования в Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Sciences сыграли ключевую роль в изучении крупномасштабных функциональных градиентов, показывая, что организация мозга не всегда определяется дискретными границами, а может представлять собой непрерывные переходы, проходящие через множество областей. Эти работы укрепили представление о том, что функция возникает из распределённых организационных осей, а не из замкнутых отсеков.

С молекулярной точки зрения Allen Institute 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 Jesús M. Cortés, директора по исследованиям в NeuronUP и профессора Ikerbasque в Лаборатории вычислительной нейровизуализации Института BioBizkaia, уже много лет разрабатывает модели, основанные на структурной и функциональной связности. Их 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 определённых мозговых сетей.

С этой точки зрения такие состояния, как инсульт, эпилепсия или нейродегенеративные заболевания, рассматриваются не как очаговые поражения с локальными последствиями, а как нарушения сетевых архитектур, каждое из которых имеет особый коннектомный профиль.

Этот подход позволяет:

• Характеризовать индивидуальные профили разобщения.
• Связывать структурные нарушения с динамическими функциональными изменениями.
• Разрабатывать реабилитационные вмешательства, лучше соответствующие затронутому сетевому паттерну.

Таким образом, исследования мозговой связности не только усиливают критику строго ареальной парадигмы, но и предлагают рабочую основу для понимания как здорового, так и патологически изменённого мозга.

Как этот взгляд на мозг согласуется с NeuronUP?

В NeuronUP мы придерживаемся функциональной концепции мозга, основанной на пластичности, взаимосвязанности и распределённости функций. Эта статья подтверждает данный взгляд, показывая, что:

• Когнитивные функции не принадлежат одному «месту», а связаны с общими сетями и динамическими процессами.
• Когнитивная реабилитация может выиграть от комплексных подходов, которые тренируют функции в разных контекстах.
• Цифровые инструменты позволяют воздействовать на эти распределённые системы, поддерживая адаптацию и функциональную реорганизацию.

С этой точки зрения реабилитация направлена не на «активацию зоны», а на оптимизацию паттернов функционирования мозга.

Заключение

Статья в Nature Neuroscience предлагает переосмыслить одно из наиболее укоренившихся представлений нейронауки: будто понять мозг означает локализовать функции в конкретных зонах. Современные данные указывают на гораздо более сложную, гибкую и распределённую организацию. Признание этой сложности не ослабляет нейронауку; напротив, оно открывает путь к более реалистичным моделям и эффективным вмешательствам. 

На этом пути сочетание фундаментальных исследований, анализа крупномасштабных данных и инструментов вмешательства, таких как NeuronUP, играет ключевую роль в продвижении к более полному пониманию 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.

Если вам понравилась эта запись в блоге о функциональной организации мозга, вас наверняка заинтересуют следующие статьи NeuronUP: