Wissenschaftler haben über 100.000 Magnetresonanztomographien verwendet, um das menschliche Gehirn während seiner gesamten Lebensdauer zu kartieren

Wir haben jetzt ein vollständigeres Bild als je zuvor darüber, wie das Gehirn im Laufe unseres Lebens wächst, sich entwickelt und schrumpft – alles dank einer komplexen Datenbank, die 123.984 kombiniert M.R.I (MRT)-Scanner von 101.457 Personen.

Der Scan deckt alle Lebensphasen ab, von einem 16 Wochen alten Fötus bis zu einem 100 Jahre alten Erwachsenen, und könnte sich als unschätzbare Ressource für Forscher erweisen, die die zukünftige Gehirnentwicklung und Gehirnerkrankungen untersuchen.

Gesammelt aus mehr als 100 früheren Studien, neue Gehirndiagramme – was Sie können recherchieren Sie selbst im Internet – werden in einem Standardformat platziert, das im Laufe der Zeit verglichen werden kann, einschließlich Messungen der weißen und grauen Substanz und des Volumens bestimmter Regionen des Gehirns mit zunehmendem Alter.

„Es gibt keine standardisierten Wachstumsdiagramme für die Entwicklung des Gehirns wie für andere Wachstumsmetriken wie Größe und Gewicht, obwohl wir wissen, dass das Gehirn im Laufe des Lebens viele Veränderungen durchläuft.“ sagt Neurowissenschaftler Aaron Alexander-Bloch von der University of Pennsylvania.

„Unsere Arbeit führt eine riesige Menge an Bildgebungsdaten zusammen, die weiter wachsen werden, sodass Forscher und letztendlich Kliniker die Gehirnentwicklung anhand standardisierter Maßnahmen bewerten können.“

Neben der schnellen Expansion im frühen Leben und einem langsamen Rückgang mit zunehmendem Alter zeigen Gehirndiagramme Meilensteine, die zuvor nicht bemerkt oder zuvor nur angenommen wurden.

Zum Beispiel nimmt die Wachstumsrate der grauen Substanz (Verarbeitungszellen) bis zum Alter von sechs Jahren schnell zu, danach beginnt sie sich zu verlangsamen. Das Wachstum der weißen Substanz (Stützgewebe) erreichte kurz vor dem 29. Lebensjahr seinen Höhepunkt, und das Volumen begann Mitte der 1930er Jahre abzunehmen.

Währenddessen erreicht das Volumen der grauen Substanz im Subcortex – dem Teil des Gehirns, der Körperfunktionen und grundlegendes Verhalten steuert – im Jugendalter mit einem Durchschnittsalter von 14,5 Jahren seinen Höhepunkt. Dies sind alles nützliche Benchmarks für zukünftige Analysen.

Eine der Möglichkeiten, wie Karten verwendet werden können, ist die Diagnose und Überwachung von Hirnerkrankungen wie z Alzheimer-Krankheitwo das Gehirn abnorme Veränderungen erfährt, was einen vergleichenden Bezugspunkt für gesunde Gehirngröße und -zustand zu verschiedenen Zeiten im Leben darstellt.

„Dies sollte es dem Neurologen effektiv ermöglichen, die Frage zu beantworten: ‚Dieser Bereich sieht atypisch aus, aber wie lange noch?’“ sagt der Neurowissenschaftler Richard Bethlehem von der University of Cambridge in Großbritannien.

“Da das Tool standardisiert ist, sollte es egal sein, wo Sie einen Gehirnscan haben – Sie sollten ihn trotzdem vergleichen können.”

Forscher betonen, dass mehr Daten und Verbesserungen erforderlich sein werden, bevor die Datenbank in einem klinischen Umfeld verwendet werden kann, aber sie bietet bereits eine Fülle nützlicher Informationen für Forscher und ist so konzipiert, dass neue Daten leicht hinzugefügt werden können.

Diese riesige Menge an Daten in standardisierter Form zu sammeln, ist nicht übers Wochenende zu schaffen. Das Team hinter dem Gehirndiagramm schätzt, dass etwa 2 Millionen Stunden Computerzeit für die Erstellung aufgewendet wurden.

In der nächsten Phase soll die Datenbank weiter ausgebaut werden, insbesondere mit MRT-Hirndaten für sozioökonomische und ethnische Gruppen, die in Studien meist unterrepräsentiert sind. Von hier aus kann die Nützlichkeit des Diagramms nur noch zunehmen.

„Wir befinden uns mit unseren Brain Charts noch in einem extrem frühen Stadium, die zeigen, dass es möglich ist, diese Tools durch die Zusammenführung riesiger Datensätze zu erstellen“, sagt Bethlehem.

„Diagramme beginnen bereits, interessante Einblicke in die Gehirnentwicklung zu geben, und unser Ziel ist es, dass sie in Zukunft, wenn wir mehrere Datensätze integrieren und Diagramme verfeinern, schließlich Teil der routinemäßigen klinischen Praxis werden können.“

Die Studie wurde veröffentlicht in Natur.

Leave a Comment