Πώς συνεργάζονται διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου και πώς αλλάζει αυτή η συνεργασία με την ηλικία ή σε νευροαναπτυξιακές διαταραχές όπως ο αυτισμός;

Σε αυτά τα ερωτήματα απαντά μια νέα διεθνής μελέτη ερευνητών από το Ινστιτούτο Μαξ Πλανκ για τα Μαθηματικά στις Φυσικές Επιστήμες στη Λειψία και το Institute of Mathematical Sciences στο Τσενάι της Ινδίας.

Οι επιστήμονες αξιοποίησαν μεθόδους της τοπολογικής ανάλυσης δεδομένων (Topological Data Analysis – TDA), έναν σύγχρονο μαθηματικό τρόπο μελέτης της "μορφής" πολύπλοκων δεδομένων.

Αναλύοντας δεδομένα λειτουργικής μαγνητικής τομογραφίας (fMRI) από περισσότερα από 1.000 άτομα σε κατάσταση ηρεμίας, κατάφεραν να χαρτογραφήσουν τη λειτουργική συνδεσιμότητα του εγκεφάλου σε πολλαπλές κλίμακες.

Κεντρική καινοτομία της μελέτης είναι το νέο μέτρο "Node Persistence", το οποίο επιτρέπει τον εντοπισμό συγκεκριμένων εγκεφαλικών περιοχών που συμβάλλουν περισσότερο στις διαφορές της συνδεσιμότητας.

Η μέθοδος βασίζεται στην επίμονη ομολογία (persistent homology), που παρακολουθεί πώς δημιουργούνται και πόσο διαρκούν τοπολογικές δομές –όπως συνδέσεις και βρόχοι– καθώς προστίθενται σταδιακά ασθενέστερες εγκεφαλικές συνδέσεις.

Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι νεότεροι ενήλικες εμφανίζουν πιο σύνθετες και σταθερές δομές εγκεφαλικής δικτύωσης σε σύγκριση με τους ηλικιωμένους. Στον αυτισμό, αντίθετα, παρατηρούνται διαφορετικά μοτίβα οργάνωσης, με αυξημένη τοπολογική "αταξία" και λιγότερο σταθερές δομές.

Σε τοπικό επίπεδο, οι ερευνητές εντόπισαν δεκάδες εγκεφαλικές περιοχές που σχετίζονται με αλλαγές λόγω ηλικίας ή αυτισμού, πολλές από τις οποίες συνδέονται με λειτουργίες όπως η κίνηση, η μνήμη, η γλώσσα και η κοινωνική νόηση.

Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Patterns, δείχνει πώς τα μαθηματικά μπορούν να λειτουργήσουν ως γέφυρα ανάμεσα στη βασική έρευνα και την κλινική νευροεπιστήμη, ανοίγοντας τον δρόμο για πιο στοχευμένες διαγνωστικές και θεραπευτικές προσεγγίσεις στο μέλλον.

Πηγές:
Ινστιτούτο Μax Planck

Ειδήσεις υγείας σήμερα
Διατροφή υψηλή σε πρωτεΐνη θα μπορούσε να μειώνει σημαντικά τις λοιμώξεις από χολέρα [μελέτη]
Ψηφιακό Άλμα: Βοήθεια στο διαδίκτυο για τον καρκίνο του μαστού
Κ. Χατζηδάκης: Στα τέλη του πρώτου εξαμήνου του 2027 το Παιδιατρικό Νοσοκομείο Θεσσαλονίκης