در این تحقیق که نتایج آن در سایت مدیکال گزارش شد، نمودارها بلوغ، شبکه‌های مغز را از تولد تا ۶ سالگی ترسیم و انتقال‌های کلیدی را در نحوه تعامل نواحی مغز شناسایی کردند. انحراف از این الگوهای رشد به‌طور قابل‌توجهی با تفاوت در توانایی شناختی اولیه، شامل شبکه‌های اولیه، پیش‌فرض، کنترل و توجه مرتبط بود.

اوایل دوران کودکی، دوره مهمی در رشد مغز است که طی آن شبکه‌های عصبی دستخوش تغییرات سریع و متنوعی می‌شوند و رشد شناختی را شکل می‌دهند. در حالی که نمودارهای رشد فیزیکی، ابزارهای تثبیت شده‌ای برای نظارت بر پارامترهایی مانند قد و وزن هستند، استانداردهای قابل مقایسه برای ارزیابی رشد عملکرد مغز، با زمان‌بندی که در کودکان متفاوت است، همچنان مبهم باقی ماندند.

منحنی‌های ساختاری رشد مغز همبستگی بین رشد تغییریافته و خطر عصبی روانی را نشان داده‌اند. ام‌آرآی عملکردی در حالت استراحت به‌عنوان روشی برای ثبت فعالیت عملکردی مغز بدون نیاز به انجام وظیفه ایجاد شده است، اما استفاده از آن برای ترسیم تکامل عملکردی هنجاری به‌طور نظام‌مند اعمال نشده است.

محققان،  در این تحقیق، تحلیل تصویربرداری عصبی چند مرحله‌ای را برای تشخیص تفاوت‌های عملکردی بین حالت‌های خواب و بیداری، ایجاد نمودارهای رشد عملکردی از تولد تا اوایل کودکی و تعیین ارتباط بالقوه بین نمودارهای رشد مغز و شناخت طراحی کردند. در مجموع ۵۰۱ شرکت‌کننده، ۱۰۹۱ اسکن ام‌آرآی عملکردی در حالت استراحت را که در پنج گروه تصویربرداری کودکان جمع‌آوری شده بود، انجام دادند.

آنان نمودارهای رشد عملکردی را با هماهنگ کردن تفاوت بین حالت‌های تصویربرداری خواب و بیداری با استفاده از روش آماری «رگرسیون خالص الاستیک» ایجاد کردند. داده‌های ارتباط عملکردی با استفاده از تقسیم‌بندی کل مغز استخراج و پیامدهای شناختی از طریق ارتباط با مقیاس‌های «یادگیری اولیه مولن» (Mullen Scales of Early Learning scores)  ارزیابی شد.

الگوهای اتصال عملکردی به‌طور قابل‌توجهی بین حالت خواب و بیداری متفاوت بود و با اتصال کلی بالاتر در هنگام بیداری مشاهده شد.  محققان برای توضیح این تفاوت‌ها، از مدل‌های یادگیری ماشینی استفاده کردند تا بر اساس اسکن‌های بیداری، نحوه ارتباط مغز در طول خواب را تخمین بزنند. این فرآیند به آنان اجازه داد تا داده‌های تصویربرداری را در تمام سنین ترکیب و مقایسه کنند.

محققان پس از تراز کردن داده‌ها از حالت‌های تصویربرداری خواب و بیداری، نمودارهای رشد هشت شبکه مغزی متعارف را تهیه کردند که از تولد تا ۶ سالگی را شامل می‌شوند.

اتصال شبکه بصری نزدیک به پنج ماهگی به اوج خود رسید، در طول تخصص یافتگی کاهش یافت، سپس تا ۴۸ ماهگی یکنواخت شد. اتصال «سوماتوموتور» (شبکه حسی حرکتی) از بدو تولد کاهش یافت و تا ۱۸ ماهگی ثابت شد.

قدرت شبکه لیمبیک حدود ۱۰ ماه قبل از تثبیت به اوج رسید. اتصال شبکه پیش‌فرض نزدیک به ۱۶ ماه به اوج خود رسید و پس از آن بدون تغییر ماند.

«اتصال شکمی توجه»، تا حدود ۲۱ ماهگی به‌سرعت بالا رفت و پس از آن ثابت ماند و «اتصال پشتی توجه» صعود تدریجی حدود ۱۸ ماه آغاز کرد.

قدرت شبکه کنترل به‌طور پیوسته در طول ۶ سال کامل افزایش یافت. اتصال زیر قشری در طول دوره بالا و پایدار ماند.

۱۲ جفت از شبکه‌های عملکردی نیز انتقال بین یکپارچگی، رقابت و تفکیک را در طول زمان نشان دادند. این الگوها نشان داد که چگونه تعاملات بین سیستم‌های مغز در طول رشد اولیه تکامل می‌یابد.

انحراف از نمودارهای رشد هنجاری به‌طور قابل‌توجهی با عملکرد شناختی مرتبط بود. اتصال عملکردی نمرات را در زبان بیانی و دریافتی، مهارت‌های حرکتی ظریف و دریافت بصری پیش‌بینی می‌کند، با قوی‌ترین سهم در پیش‌بینی شناختی که از شبکه‌های اولیه، کنترل، توجه و حالت پیش‌فرض ناشی می‌شود.

نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که ردیابی انحرافات از الگوهای عملکرد هنجاری مغز ممکن است امکان شناسایی زودهنگام رشد غیر معمول را فراهم کند و مداخله به‌موقع را ممکن سازد. تحقیقات آینده ممکن است از به‌دست آوردن تصویربرداری با کیفیت بالا در حالت بیداری از نوزادان برای اعتبارسنجی و اصلاح بیشتر نمودارها سود ببرند.

یافته‌های این تحقیق در مقاله‌ای با عنوان «نمودار رشد عملکردی مغز از تولد تا ۶ سالگی» در مجله Nature Human Behaviour منتشر شده است.

انتهای پیام