Forscher an der Tel Aviv University, unter der Leitung von Prof. Yaniv Assaf von der Schule für Neurobiologie, Biochemie und Biophysik und Sagol School of Neuroscience und Prof. Yossi Yovel von der Schule der Zoologie, der Sagol School of Neuroscience und der Steinhardt Museum of Natural History, durchgeführt, ein first-of-its-Kind-Studie konzipiert, um zu untersuchen, Gehirn-Konnektivität in 130 säugetier-Arten. Die faszinierenden Ergebnisse, der im Widerspruch zu weit verbreiteten Annahmen, zeigte sich, dass brain connectivity-Level gleich sind bei allen Säugetieren, einschließlich des Menschen.
„Wir haben festgestellt, dass Gehirn-Konnektivität, nämlich die Effizienz der Informationsübertragung durch das neuronale Netzwerk—hängt nicht von der Größe oder Struktur einer bestimmten Gehirn“, sagt Prof. Assaf. „In anderen Worten, die Gehirne aller Säugetiere, von kleinen Mäusen, die durch den Menschen zu großen Bullen und die Delphine, zeigen gleich die Konnektivität und den Informationen Reisen mit der gleichen Effizienz in Ihnen. Wir fanden auch, dass das Gehirn bewahrt dieses Gleichgewicht über einen besonderen Ausgleichsmechanismus: wenn die Verbindung zwischen den Gehirnhälften ist die hohe Konnektivität innerhalb jeder Hemisphäre ist relativ niedrig, und Umgekehrt.“
Zu den Teilnehmern gehörten Forscher aus der Kimron Veterinary Institute in Beit Dagan, der School of Computer Science an der TAU und das Technion-Fakultät für Medizin. Das Papier wurde veröffentlicht in Nature Neuroscience am 8. Juni.
„Brain connectivity ist ein zentrales Merkmal, entscheidend für das funktionieren des Gehirns“, so Prof. Assaf erklärt. „Viele Wissenschaftler haben angenommen, dass die verbindungen im menschlichen Gehirn ist deutlich höher im Vergleich zu anderen Tieren, als eine mögliche Erklärung für die überlegene Funktion der ‚human animal.'“ Auf der anderen Seite, nach Prof. Yovel, „Wir wissen, dass die wichtigsten Funktionen sind konserviert in der gesamten evolutionären Prozess. So, zum Beispiel, alle Säugetiere haben vier Gliedmaßen. In diesem Projekt wollten wir erkunden die Möglichkeit, dass Gehirn-Konnektivität ein wesentliches Merkmal dieser Art gepflegt, die in allen Säugetieren, unabhängig von Ihrer Größe oder der Struktur des Gehirns. Zu diesem Zweck haben wir advanced research tools.“
Das Projekt begann mit advanced diffusion MRI-scans der Gehirne von über 130 Säugetierarten, von denen jede für eine andere Spezies. (Alle Gehirne wurden entfernt von Toten Tieren und keine Tiere wurden eingeschläfert, für die Zwecke dieser Studie.) Die Gehirne, die aus der Kimron Veterinary Institute, vertreten ein sehr breites Spektrum von Säugetieren, vom kleinen Fledermäuse mit einem Gewicht von 10 Gramm zu den Delphinen, deren Gewicht erreichen können Hunderte von Kilogramm. Da die Gehirne von ungefähr 100 dieser Säugetiere war noch nie im MRT gescannt, bevor das Projekt erzeugt eine neuartige und weltweit einzigartige Datenbank. Die Gehirne von 32 lebenden Menschen wurden auch gescannt, in der gleichen Weise. Die einzigartige Technologie, die erkennt, die weiße Substanz im Gehirn, konnten die Forscher rekonstruieren, wie die neuronalen Netzwerks: die Neuronen und Ihre Axone (Nervenfasern), über die Informationen ausgetauscht und die Synapsen (junctions), wo Sie sich treffen.
Die nächste Herausforderung war, den Vergleich der scans von verschiedenen Arten von Tieren, deren Gehirne unterscheiden sich stark in Größe und/oder Struktur. Für diesen Zweck die von den Forschern verwendete tools von Netzwerk-Theorie, einem Zweig der Mathematik, die es Ihnen ermöglichte die Erstellung und Anwendung einer einheitlichen Spurweite von Gehirn Leitfähigkeit: die Anzahl der Exposés eine Nachricht überqueren muss, um von einem Ort zum anderen im neuronalen Netzwerk.
„Säugetier-Gehirn besteht aus zwei Hemisphären miteinander verbunden durch eine Reihe von neuronalen Fasern (Axone), die übertragung von Informationen“, sagt Prof. Assaf erklärt. „Für jedes Gehirn, die wir gescannt, Vermessen wir vier DMS-Konnektivität: Konnektivität in jeder Hemisphäre (intrahemispheric-verbindungen), verbindungen zwischen den beiden Hemisphären (interhemispheric), und die Allgemeine Konnektivität. Wir haben festgestellt, dass insgesamt Gehirn-Konnektivität bleibt gleich für alle Säugetiere, groß oder klein, einschließlich des Menschen. In anderen Worten, Informationen, Reisen von einem Ort zu einem anderen durch die gleiche Anzahl von Synapsen. Es muss jedoch gesagt werden, dass die unterschiedlichen Gehirne unterschiedliche Strategien verwenden, um zu erhalten das gleiche Maß der Gesamt-Konnektivität: einige weisen starke interhemispheric Konnektivität und schwächere Konnektivität innerhalb der Hemisphären, während andere zeigen das Gegenteil.“
Prof. Yovel beschreibt eine andere interessante Entdeckung. „Wir fanden, dass Unterschiede in der Konnektivität Entschädigung prägen nicht nur verschiedenen Arten, sondern auch verschiedenen Individuen innerhalb der gleichen Art“, sagt er. „In anderen Worten, die Gehirne von einige Ratten, Fledermäuse oder Menschen weisen höhere interhemispheric Konnektivität auf Kosten der Konnektivität innerhalb der Hemisphären, und die andere Weise herum—im Vergleich zu anderen der gleichen Spezies. Es wäre faszinierend zu vermuten, wie die verschiedenen Arten von Gehirn-Konnektivität kann auf verschiedene kognitive Funktionen oder die menschlichen Fähigkeiten wie Sport, Musik oder Mathematik. Solche Fragen angesprochen werden in unserer zukünftigen Forschung.“