Как гены и среда сплетают сети мозга экспресс
Мозг похож на город: районы — это области мозга, а дороги — нервные пути, и на каждой дороге своя интенсивность движения. У каждого человека эта транспортная сеть уникальна, как отпечатки пальцев. Что же строит маршруты — чертежи, заложенные с рождения, или повседневные поездки, которые прокладывают новые тропы? Ученые давно изучают этот вопрос на близнецах, сравнивая, насколько похожи «карты дорог» у людей с одинаковыми генами и у тех, кто вырос в одной семье. Но была загвоздка: сам прибор, измеряющий активность мозга (фМРТ), каждый раз немного ошибается, и эту ошибку принимали за влияние личного опыта.
Авторы новой работы обошли эту ловушку. Они взяли данные проекта «Коннектом человека»: группе из 206 близнецов провели МРТ дважды в покое и дважды во время выполнения заданий. Повторные сканирования позволили вычислить «шум» томографа и вычесть его — как если бы мы измерили неровность дороги не одним, а несколькими проездами. Так впервые удалось чисто разделить вклад генетической изменчивости и случайных факторов среды для каждой пары связанных участков мозга.
Результат напоминает слоеный пирог. Одни связи почти целиком определяются общими генами — как ширина главных магистралей, заложенная в плане города. Другие зависят от среды, общей для близнецов (воспитание, питание) — как районные улицы, проложенные по единому проекту. Третьи формируются уникальным опытом каждого — как тропинки, протоптанные там, где удобно ходить лишь одному жителю. Но самое интересное, что эти категории не разбросаны хаотично, а собираются в согласованные сети: генетически обусловленные связи образуют одни функциональные системы мозга, а зависящие от среды — другие. Это видно, когда мозг и отдыхает, и решает задачи. Такой многослойный подход, как анализ транспортной сети в часы пик и ночью, показывает, что гены и среда не просто лепят мозг по отдельности — они создают сложную, иерархически устроенную архитектуру, где каждый этаж имеет свой чертеж и свою историю строительства.
Даже у однояйцовых близнецов с одинаковыми генами отпечатки пальцев различаются. Так и уникальный жизненный опыт оставляет неповторимый «рисунок» на сети связей мозга, который не спутаешь ни с чьим другим.
В романе Уильяма Гибсона «Распознавание образов» героиня болезненно чувствительна к брендам из-за особого устройства мозга. Новые методы способны показать, как гены и среда создают такие уникальные нейронные «линзы».