人們通常認(rèn)為，在青春期早期，大腦各區(qū)域之間的信息傳遞速度會(huì)趨于穩(wěn)定。梅奧診所的研究人員和來自荷蘭的同事在《Nature Neuroscience》上發(fā)表的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，進(jìn)入成年早期，傳播速度會(huì)繼續(xù)增加。
因?yàn)榻箲]、抑郁和雙相情感障礙等問題可能出現(xiàn)在青春期晚期和成年早期，更好地了解大腦發(fā)育可能有助于臨床醫(yī)生提供治療這些疾病的方法。
梅奧診所生物醫(yī)學(xué)工程師、該研究的資深作者Dora Hermes博士說:“對(duì)大腦回路發(fā)育軌跡的基本理解可能有助于確定醫(yī)生可以為患者提供治療的敏感發(fā)育時(shí)期。”
大腦或神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)通路結(jié)構(gòu)系統(tǒng)被稱為人類連接組，隨著人們年齡的增長而發(fā)展。但是結(jié)構(gòu)變化是如何影響神經(jīng)元信號(hào)傳遞速度的還沒有得到很好的描述。
Hermes博士解釋說:“就像卡車的通行時(shí)間取決于道路的結(jié)構(gòu)一樣，信號(hào)在大腦區(qū)域之間的傳輸速度也取決于神經(jīng)通路的結(jié)構(gòu)。人類連接組在發(fā)育和衰老過程中成熟，并可能受到疾病的影響。所有這些過程都可能影響大腦中信息流動(dòng)的速度。
在這項(xiàng)研究中，Hermes博士及其同事用短暫的電脈沖刺激74名年齡在4歲至51歲之間的研究參與者的成對(duì)電極，以測量信號(hào)在大腦區(qū)域之間傳遞所需的時(shí)間。顱內(nèi)測量是在荷蘭烏得勒支大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的一小部分患者中進(jìn)行的，這些患者植入了用于癲癇監(jiān)測的電極。
大腦相關(guān)區(qū)域的反應(yīng)延遲表明，人類大腦的傳播速度在整個(gè)童年甚至成年早期都在增加。他們?cè)?0到40歲左右達(dá)到穩(wěn)定期。研究小組的數(shù)據(jù)表明，成人的傳播速度比兒童的傳播速度快兩倍。與青少年相比，30或40歲的研究對(duì)象的傳播速度通常更快。
大腦傳輸速度以毫秒為單位，毫秒是時(shí)間單位，相當(dāng)于千分之一秒。例如，研究人員測量了一個(gè)4歲病人的神經(jīng)元速度，信號(hào)從大腦額葉到頂葉的速度為45毫秒。在一名38歲的患者中，同樣的路徑在20毫秒內(nèi)被測量到。相比之下，眨眼大約需要100到400毫秒。
研究人員正在研究人腦中由電刺激驅(qū)動(dòng)的連通性的特征。接下來的一個(gè)步驟是更好地了解神經(jīng)系統(tǒng)疾病的傳播速度是如何變化的。他們正在與兒科神經(jīng)外科醫(yī)生和神經(jīng)科醫(yī)生合作，了解疾病是如何改變傳播速度的，與特定年齡組的正常范圍相比。
Dorien van Blooijs, Max A. van den Boom, Jaap F. van der Aar, Geertjan M. Huiskamp, Giulio Castegnaro, Matteo Demuru, Willemiek J. E. M. Zweiphenning, Pieter van Eijsden, Kai J. Miller, Frans S. S. Leijten, Dora Hermes. Developmental trajectory of transmission speed in the human brain. Nature Neuroscience, 2023; 26 (4): 537
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