Два направления развития белого вещества

Как формируются проводниковые связи мозга

От обучения чтению до налаживания дружеских связей — детство и подростковый возраст зависят от того, как вовремя созревает проводящая система мозга. Эти «провода» состоят из белого вещества — пучков изолированных нервных волокон, которые позволяют отдалённым участкам мозга обмениваться информацией. Годы учёныхской работы обычно основывались на предположении, что каждый путь белого вещества развивается относительно равномерно вдоль всей длины. Это исследование опрокидывает такое представление, показывая, что проводящие связи мозга растут в двух координированных направлениях, что имеет важные последствия для мышления, эмоций и психического здоровья молодых людей.

Внутри коммуникационных «кабелей» мозга

Тракты белого вещества похожи на магистрали, соединяющие удалённые области мозга. По мере того как дети превращаются в молодых взрослых, изменения в этих «магистралях» — например, увеличение изоляции вокруг волокон — помогают сигналам двигаться быстрее и надёжнее. Большинство предыдущих исследований рассматривали каждый тракт как единое целое, усредняя измерения по всей длине. Авторы же использовали диффузионную МРТ у 2 716 молодых участников в возрасте от 5 до 23 лет, взятых из трёх крупных наборов данных, и исследовали 100 точек вдоль каждого крупного кортико-кортикального тракта. Этот детализированный подход позволил увидеть, как развитие отличается от глубоких центральных участков тракта до более поверхностных сегментов, разветвляющихся у поверхности коры.

Рост изнутри наружу

Первый главный паттерн, который выявила команда, — это ось развития от глубокого к поверхностному. Почти во всех изученных трактах самые глубокие области — плотно упакованные в недрах мозга — изменялись меньше всего в детстве и подростковом возрасте. В то же время поверхностные участки, близкие к коре, демонстрировали значительно большие изменения, связанные с возрастом. Этот паттерн проявлялся при нескольких различных МРТ‑метриках микроструктуры ткани, что говорит о его устойчивости как характеристики созревания белого вещества. Результаты согласуются с ранними исследованиями у животных и младенцев, показывающими, что миелинизация глубокого белого вещества формируется рано, а более периферические области продолжают дорабатываться вплоть до более позднего детства.

Связь изменений проводимости с функциональной лестницей коры

Второй паттерн становится очевиден, когда авторы изучают, как концы каждого тракта соотносятся с корковыми районами, которые они соединяют. Сама кора организована вдоль иерархии от сенсомоторных к ассоциативным областям (S‑A): базовые сенсорные и моторные зоны созревают раньше, тогда как высшие отделы, вовлечённые в планирование, социальное мышление и абстрактное рассуждение, развиваются позднее. Исследование показывает, что поверхностное белое вещество вблизи ранних созревающей сенсомоторной коры, как правило, достигает зрелости раньше, тогда как поверхностные участки у ассоциативной коры, созревающей позднее, продолжают изменяться в ранней взрослости. В трактах, которые связывают однородные типы областей — например, левую и правую моторные зоны через мозолистое тело — оба конца достигают зрелости примерно в одно и то же время. Но в трактах, которые соединяют далеко расположенные уровни иерархии, например идущих от зрительных областей на затылке к фронтальным ассоциативным зонам, два конца могут созревать с разницей в несколько лет.

Две оси, работающие в тандеме

В совокупности результаты показывают, что развитие белого вещества у молодёжи следует двум скоординированным осям. Одна проходит от глубоких слоёв к поверхностным: внутренние части трактов в основном завершают быстрый рост рано в жизни, тогда как внешние участки у коры остаются более пластичными в школьном возрасте и позже. Другая ось соответствует функциональной лестнице коры: поверхностные сегменты, обслуживающие более простые сенсомоторные области, созревают раньше, а те, что обслуживают сложные ассоциативные области, — позже. Авторы предполагают, что раннее развитие глубоких сегментов может обеспечивать чистую и надёжную передачу сигналов, снижая электрические «помехи» между плотно упакованными волокнами. Позднее более постепенное изменение в поверхностных областях может тонко настраивать синхронность сигналов в согласии с продолжающейся перестройкой коры, поддерживая всё более сложные формы мышления и поведения.

Что это означает для развивающегося ума

Для неспециалистов ключевая мысль в том, что проводящая система мозга не созревает как единый кабель, который равномерно обновляют. Скорее, она растёт изнутри наружу и по градиенту от базовых функций к более сложным. Этот многослойный, ступенчатый график вероятно помогает детям сначала установить надёжные каналы связи, а затем постепенно оттачивать их по мере того, как жизнь требует более гибкого мышления и эмоционального контроля. Работа также даёт основание думать, что нарушения на любой из осей развития могут повлиять на потоки информации в мозге, потенциально способствуя трудностям в обучении или проблемам психического здоровья. Нанесение этих двух осей на карту даёт более детальную схему для понимания того, как опыт, биология и проводящая сеть мозга взаимодействуют по мере взросления молодых людей.

Цитирование: Luo, A.C., Meisler, S.L., Sydnor, V.J. et al. Two axes of white matter development. Nat Commun 17, 1957 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68714-8

Ключевые слова: развитие белого вещества, связность мозга, мозг подростка, иерархия коры, диффузионная МРТ