Ковариация миелинизации по двум осям стимулирует появление функциональной связности в период младенчества

Почему мозг новорожденных так быстро налаживает связи

У новорождённых уже наблюдаются удивительно «взрослые» паттерны мозговой активности, хотя проводящая сеть их мозга ещё формируется. В этой статье рассматривается ключевая головоломка: как детский мозг координирует отдалённые области так рано, до того как основные «магистрали» белого вещества полностью созданы? Авторы предлагают, что объяснение кроется в более тонком свойстве коркового слоя — в том, как его изоляция (миелин) синхронно развивается в разных областях — и это помогает понять, как формируются ранние мозговые сети и начинают поддерживать последующее поведение.

Взгляд за пределы крупных «кабелей» мозга

Годы науки сформировали представление, что функциональные сети мозга в основном возникают вследствие постепенной миелинизации белого вещества — глубоких пучков нервных волокон, которые ускоряют электрические сигналы. Но у новорождённых эти тракты далеки от зрелого состояния и достигают лишь части взрослой миелинизации, тогда как активность в покое уже распределяется по узнаваемым сетям. Это несоответствие указывает на то, что одни лишь длинные проводящие пути не могут объяснить раннюю мозговую коммуникацию. Авторы сосредотачиваются на сером веществе — тонком наружном слое мозга, где находятся тела нейронов и где миелинизация начинается раньше и подчиняется собственной временной шкале.

Два способа, которыми изоляция коры развивается согласованно

Исследователи предложили «двухосную» модель, чтобы отразить, как миелинизация коры меняется координированно. Одна ось рассматривает данные между детьми: если одна и та же пара областей демонстрирует похожую степень миелинизации у многих младенцев, это указывает на групповую модель развития. Другая ось смотрит внутри мозга каждого ребёнка: если две области имеют схожий уровень миелина у одного младенца, это отражает индивидуальный шаблон. На основе детальных МРТ-сканов сотен новорождённых исследователи построили карты этих ковариаций и затем проверили, насколько хорошо они предсказывают, какие области синхронизированы в покое — стандартную меру функциональной связности.

Новая мера связывает структуру с активностью

Комбинируя обе оси, авторы ввели индекс сопряжения миелинизации и функции (MFC), отражающий, насколько локальные паттерны миелина согласуются с функциональными связями. Они обнаружили, что этот индекс был наивысшим в первичных сенсорных и моторных областях, а также в ключевых регионах, таких как островковая кора и части височной доли. MFC увеличивался с возрастом в поздний фетальный и ранний постнатальный периоды, следуя иерархической прогрессии: сначала укреплялись базовые сенсорные и моторные регионы, тогда как сети более высокого порядка развивались медленнее. Существенно, этот показатель, основанный на сером веществе, превосходил традиционные метрики, опирающиеся на тракты белого вещества, что говорит о том, что ранняя мозговая коммуникация в значительной степени формируется синхронным микроструктурным ростом прямо в коре.

Расстояние, рождение и гены: всё имеет значение

Исследование также показывает, что сила и динамика этого сопряжения зависят от расстояния между областями мозга, от того, происходит ли развитие до или после рождения, и от фоновой активности генов. Близкие области изначально демонстрируют более сильное сопряжение, но именно дальние связи ускоренно усиливаются после рождения, закладывая основу для более сложной координации по всему мозгу. Разделяя время внутриутробного развития и время после рождения, авторы обнаружили, что гестационный возраст оказывает более сильное влияние на MFC, чем время, проведённое вне матки, подчёркивая важность внутриутробной среды. Тем не менее опыт после рождения также имеет значение: доношенные дети показали более высокий уровень сопряжения в ряде ассоциативных областей по сравнению с недоношенными младенцами, отсканированными в том же постменструальном возрасте. Данные по экспрессии генов в фетальном и неонатальном мозге выявили, что области с высоким MFC обогащены генами, вовлечёнными в функции гематоэнцефалического барьера, развитие кровеносных сосудов и рост глиальных клеток, производящих миелин, связывая наблюдаемые паттерны с конкретными биологическими процессами.

Ранние паттерны, предсказывающие последующие способности

Наконец, исследователи связали эти ранние мозговые паттерны с поведением более чем через год. Младенцы, чьи мозги демонстрировали более сильное сопряжение миелинизации и функции, особенно в сенсомоторных сетях и в дальних связях, как правило, показывали лучшие результаты по моторным и другим показателям развития примерно в 18 месяцев. Это позволяет предположить, что то, насколько хорошо корковые области «росли вместе» структурно и функционально в неонатальном периоде, может предвосхищать последующие навыки. Для широкой аудитории главный вывод таков: ранняя мозговая функция определяется не только крупными, заметными нервными пучками. Не менее важна тонкая, синхронизированная зрелость наружных слоев мозга, управляемая генетикой, пренатальной средой и ранним опытом. Этот подход даёт более богатое представление о том, как возникает здоровая проводящая сеть мозга — и почему нарушения до или вскоре после рождения могут оставить долгосрочный след в развитии.

Цитирование: Liu, W., Chen, Y., Wang, X. et al. Dual-axis myelination covariance drives the functional connectivity emergence during infancy. Nat Commun 17, 2624 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70660-4

Ключевые слова: развитие мозга младенца, миелинизация, функциональная связность, серое вещество, нейроразвитие