chociaż odgrywa główną rolę w kontroli ruchu i ekspresji naszych zdolności umysłowych, nasza wiedza o móżdżku jest ograniczona. Podczas gdy móżdżek jest mały, jest bardzo dobrze połączony z móżdżkiem i jego korą mózgową i stanowi ponad pięćdziesiąt procent neuronów w całym mózgu. Niewiele wiadomo jednak o najważniejszym przekaźniku do kory mózgowej, jądrze zębatym. To skupisko gęsto upakowanych komórek neuronów integruje informacje przetwarzane przez móżdżek i wysyła je do móżdżku. Naukowcom z Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Sciences (MPI CBS) w Lipsku udało się teraz odwzorować znaczną część ścieżek łączących się z tą centralną kontrolą—a tym samym zwiększyć nasze zrozumienie „serca mózgu”.

mniej więcej wielkości piłki tenisowej, móżdżek znajduje się z tyłu naszych czaszek pod dwiema półkulami wzrokowymi móżdżku, złożonymi z istoty szarej i białej. Chociaż móżdżek jest tradycyjnie znany jako region, który jest ważny dla funkcji motorycznych, ostatnie dowody wykazały, że jest również zaangażowany w bardziej poznawcze domeny, takie jak język i emocje. W związku z tym uszkodzenia móżdżku mogą prowadzić do poważnych zaburzeń językowych lub emocjonalnych lub uniemożliwić precyzyjne ruchy, takie jak podnoszenie szklanki wody do ust.

jedną z jego najważniejszych struktur, zlokalizowaną głęboko wewnątrz móżdżku i wyposażoną w postrzępiony wygląd zewnętrzny pasma szarej materii, jest jądro zębate. Ta aglomeracja komórek nerwowych przetwarza informacje przesyłane z móżdżku do kory mózgowej, podobnie jak interfejs. Chociaż wiemy, że jądro zębate jest głównym jądrem wyjściowym móżdżku, do tej pory nie było jasne, w jaki sposób Materia szara móżdżku, a mianowicie jego kora i różne obszary funkcjonalne, jest połączona z jądrem zębatym.

„udało nam się zrekonstruować połączenia transportujące dane z różnych regionów szarej materii móżdżku do jądra zębatego”, wyjaśnia Christopher J. Steel, pierwszy autor oryginalnej publikacji. „Badanie to było pierwszym, które wykazało, że dwa rodzaje funkcji-Kontrola ruchu i ekspresja naszych zdolności umysłowych—które są w dużej mierze segregowane w korze móżdżkowej, są również w dużej mierze segregowane w jądrze zębatym.”

w związku z tym Wyniki te rzucają światło na znaczenie zarówno motorycznej, jak i niezmotoryzowanej łączności światłowodowej w pętlach informacyjnych między móżdżkiem a móżdżkiem, które leżą u podstaw wkładu móżdżku w zachowanie.

wiedza ta jest nie tylko kluczowa dla zabiegów chirurgicznych lub w przypadku urazów, ale także dla lepszego zrozumienia ewolucji mózgu. Sugeruje to, że łączność móżdżku również ewoluowała, aby nadążyć za zmianami w korze ludzkiej, które miały miejsce w trakcie ewolucji od nie-ludzkich do ludzkich naczelnych.

do tej pory większość wglądu w okablowanie móżdżku została uzyskana przez inwazyjne i czasochłonne śledzenie dróg oddechowych substancji białej u ssaków naczelnych. W przeciwieństwie do tego, Steele i współpracownicy zastosowali nieinwazyjną metodę u obudzonych ludzi, która mogła śledzić tę łączność bez znaczników lub innych technik inwazyjnych: połączenie obrazowania metodą rezonansu magnetycznego ważonego dyfuzją (DW-MRI) i traktografii probabilistycznej. Ten ostatni jest w stanie zrekonstruować przybliżoną ścieżkę traktów istoty białej w mózgu, mierząc precyzyjne ruchy dyfuzyjne cząsteczek wody.

„dzięki tym wynikami mamy również nadzieję dostarczyć szablon do dalszych badań badających okablowanie móżdżku i reszty mózgu”, mówi współautor badania Alfred Anwander, który przetłumaczył dane MRI na obrazy 3D i krótkie filmy naukowe. Patrząc na te obrazy neuroscientst Steel dodaje: „biorąc pod uwagę jego łączność z korą mózgową i uderzające podobieństwo do obróconego o 90 stopni przekroju ludzkiego serca, móżdżek może być nawet uważany za „serce mózgu.”

Tractography of the cerebellum

Heart of the brain

Więcej informacji:
Zobacz interaktywną animację móżdżku tutaj.

oryginalna publikacja:
Christopher Steele, Alfred Anwander, Pierre-Louis Bazin, Robert Trampel, Andreas Schäfer, Robert Turner, Narender Ramnani i Arno Villringer
obrazowanie dyfuzyjne ludzkiego móżdżku ujawnia topografię motoryczną i niemotorową jądra zębatego
kory mózgowej (2016)

• Max Planck Institute for human cognitive and Brain Sciences