Pasaulyje, kuriame išoriniai ir vidiniai dirgikliai gali išmušti iš pusiausvyros visą mūsų kūno sistemą, kaip mūsų smegenys apsisaugo nuo pernelyg didelio stimuliavimo?
Atsakymas slypi mūsų smegenų gebėjime išlaikyti nervinio sužadinimo (E) ir slopinimo (I) pusiausvyrą, žinomą kaip E/I santykis. Reguliuodamos E/I santykį, smegenys apsaugo nuo pernelyg didelio ir nepakankamo stimuliavimo.
Sveikai vystantis vaikų E/I santykis mažėja. Remiantis Yong Loo Lin medicinos mokyklos (NUS Medicine) Miego ir pažinimo centro tyrėjų tyrimais, vaikai, kurių E/I santykis yra mažesnis, geriau nei jų bendraamžiai. .
Siekdama nubrėžti prasmingus ryšius tarp E/I santykio ir smegenų brendimo, tyrimo grupė, vadovaujama ketvirto kurso mokslų daktaro. studentas Zhang Shaoshi, docentas Thomas Yeo iš NUS medicinos miego ir pažinimo centro, docentas Bartas Larsenas iš Minesotos universiteto ir docentas Theodore'as Satterthwaite'as iš Pensilvanijos universiteto pažvelgė į tai, kaip keičiasi E/I santykis jaunimo tarpe. ištyrus 885 vaikų, paauglių ir jaunų suaugusiųjų iš Jungtinių Amerikos Valstijų ir 154 vaikų iš Singapūro MRT smegenų skenavimus.
E/I santykis yra aspektas, kuris nuolat kinta ir vystosi vaikystėje ir paauglystėje. Singapūro duomenų grupė buvo gauta iš GUSTO – didžiausio ir išsamiausio Singapūro gimimo kohortos tyrimo, kuriuo siekiama padėti kitai kartai tapti sveikesne.
Apibūdinami kaip smegenų Yin ir Yang, mokslininkai nustatė, kad per didelis sužadinimas ar per didelis slopinimas gali būti žalingi, todėl gali padidėti smegenų sutrikimų, tokių kaip autizmas, Alzheimerio liga ir šizofrenija, išsivystymo rizika.
Ne tokiose sunkiose situacijose per daug susijaudinęs žmogus gali per daug susimąstyti socialinėse situacijose ir sukelti nerimą. Iš tiesų, įprastas vaistas nerimo simptomams mažinti yra Xanax, kuris padidina nervų slopinimą ir taip sumažina nervinį sužadinimą. Sunkesniais atvejais per didelis sužadinimas gali sukelti epilepsijos priepuolį.
Priešingame spektro gale per didelis slopinimas rodo smegenų veiklos nebuvimą, o tai veiksmingai paverčia žmogų vegetatyvine būsena. Todėl, norint subalansuoti sužadinimą, reikia slopinti. Apskritai subalansuotas E/I santykis yra svarbus gerai veikiančioms smegenims.
Nepaisant E/I svarbos smegenų sveikatai, sunku išmatuoti jo santykį žmogaus smegenyse nenaudojant invazinių metodų. Todėl komanda sukūrė techniką, derindama dirbtinį intelektą ir biofizinį modeliavimą, kad iš neinvazinių, neradioaktyvių MRT nuskaitymų būtų galima nustatyti E/I santykį. Grupė įrodė savo apskaičiuotų E/I santykio pagrįstumą eksperimentu, kurio metu dalyviai vartojo vaistus nuo nerimo (Xanax) arba placebą.
Grupės hipotezė yra ta, kad išgėrus Xanax, slopinimas padidės, todėl bendras E/I santykis mažėja. Siekdama patikrinti šią hipotezę, tyrimo grupė dviem atskirais atvejais nuskenavo sveikus asmenis. Prieš vieną MRT seansą dalyviui skiriamas Xanax, o kito MRT seanso metu – placebas. Kai kuriems dalyviams Xanax gali būti skiriamas pirmoje sesijoje, o kitiems Xanax gali būti skiriamas antroje sesijoje.
Visos šiame eksperimente dalyvaujančios šalys nežinojo, ar MRT sesijoje buvo vartojamas placebas, ar vaistas nuo nerimo. Grupė nustatė, kad apskaičiuoti E/I santykio žymenys iš tiesų buvo mažesni po to, kai dalyviai išgėrė Xanax, palyginti su placebu, ir taip patvirtino savo metodiką.
Tada tyrimo grupė pradėjo naudoti MRT smegenų skenavimus, kad ištirtų smegenų vystymąsi daugiau nei 1000 vaikų, paauglių ir jaunų suaugusiųjų iš Singapūro ir Jungtinių Amerikos Valstijų. Jie atranda, kad sveikai vystantis E/I santykis mažėja.
Toliau, norėdama nustatyti ryšį tarp E/I santykio ir kognityvinės funkcijos, komanda suskirstė dalyvius nuo 7 iki 23 metų į aukšto ir žemo našumo grupes, atsižvelgdama į jų balus atliekant tam tikrus pažinimo testus. Jie nustatė, kad sėkmingų grupių E / I santykis buvo mažesnis nei jų to paties amžiaus bendraamžių, o tai rodo, kad pažinimo gebėjimai gerėja, kai E / I santykis bręsta vystymosi metu.
Be neurologinio vystymosi tyrimo, komanda nori taikyti savo požiūrį, kad įgytų mechaninių įžvalgų apie įvairius smegenų sutrikimus, tirdama, kaip skiriasi sveikų dalyvių ir pacientų, kovojančių su psichikos sutrikimais, E / I santykis. Grupė taip pat siekia ištirti, kaip keičiasi E/I santykis žmonėms senstant, kad gautų įžvalgų apie neurodegeneracinius sutrikimus, tokius kaip Alzheimerio liga.
Docentas Yeo, kuris taip pat yra iš NUS dizaino ir inžinerijos koledžo bei šio tyrimo vyriausiasis tyrėjas, priduria: „Mūsų išvados pagerina mūsų supratimą apie smegenų vystymąsi ir išryškina galimus būdus suprasti psichopatologijos atsiradimą jaunystėje.
„Tikimės, kad šios išvados leis mums išsiaiškinti, kurios smegenų grandinės per daug susijaudina ar per daug slopinamos, arba tiksliai nustatys tam tikrus nenormalius smegenų regionus, būdingus konkrečiam pacientui. Tai galėtų atskleisti daugiau informacijos apie tai, kaip galima pritaikyti vaistus ar smegenų stimuliaciją. žmonių nuomone, tai ilgainiui suformuotų smegenų sutrikimų gydymo eigą“.
Šis tyrimas paskelbtas m Nacionalinės mokslų akademijos darbai pavadinimu „In vivo visos žievės sužadinimo ir slopinimo santykio žymuo indeksuoja žievės brendimą ir pažinimo gebėjimus jaunystėje“.