Всеобъемлющие крупномасштабные анализы выявляют связь между структурой мозга и когнитивными способностями в период подросткового возраста

Почему важен подростковый мозг

Подростковый возраст — переломный момент как для мозга, так и для ума. В эти годы у молодых людей могут существенно меняться мыслительные навыки — такие как рассуждение, память и внимание — так же как и физическая структура их мозга. В этом исследовании ставится простой, но далеко идущий вопрос: насколько тесно эти изменения мозга связаны с тем, насколько хорошо подростки думают, и сама эта связь меняется по мере их роста примерно с девяти до пятнадцати лет?

Взгляд внутрь тысяч молодых умов

Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи использовали снимки мозга и результаты когнитивных тестов более чем 8500 детей и подростков из исследования Adolescent Brain Cognitive Development (ABCD), одного из крупнейших проектов по изучению мозга. Каждый участник проходил МРТ, показывающую анатомию и свойства тканей мозга, а также диффузионные сканирования, фиксирующие движение воды в тканях и дающие представление о проводящих волокнах. Команда измерила 16 разных характеристик во многих областях коры и глубоких структурах мозга, а затем использовала эти измерения для построения карты сходства между регионами — по сути структурной сети мозга.

Картирование областей мозга, связей и узлов

Вместо того чтобы рассматривать по одному показателю мозга, авторы создали подробное описание мозга каждого человека, включающее региональные свойства, силу структурных связей между парами областей и характеристики «узлов», отражающие центральность региона в общей сети. Затем они соотнесли эти 16 563 признака мозга с результатами семи когнитивных тестов и с общей оценкой «общего интеллекта», которая суммирует общую способность в задачах. Их анализ, основанный на современных статистических моделях и тысячах повторных выборок для устойчивости, позволил разным признакам мозга конкурировать между собой, выявляя регионы и свойства сети, наиболее стабильно связанные с мыслительными навыками.

Ключевые области мозга и показатели, связанные с мышлением

Самые сильные структурные связи с общим интеллектом в основном концентрировались в лобной, височной и затылочной долях мозга. Эти области поддерживают планирование и принятие решений, язык и смысловую обработку, а также визуальную обработку соответственно. Напротив, некоторые глубокие структуры и островковая кора проявили более слабые связи, по крайней мере при рассмотрении в качестве сетевых узлов. При суммировании ассоциаций по всему мозгу традиционные структурные МРТ-показатели — такие как толщина коры, глубина складок коры и сигналы, связанные с составом тканей — оказались более заметными, чем показатели, основанные на диффузии. Сетевые узлы, хорошо связанные на глобальном уровне по всему мозгу, были сильнее связаны с когнитивными способностями, чем узлы, хорошо связанные только локально, что укрепляет идею о том, что широкое взаимодействие между системами мозга лежит в основе более высокого уровня мышления.

Как эти связи изменяются с возрастом

Отличительной чертой этой работы является фокус на зависимости от возраста: не только на том, связана ли структура мозга с когницией, но и на том, усиливается или ослабевает ли эта связь в возрасте от девяти до пятнадцати лет. Те же области мозга, которые были наиболее тесно связаны с мышлением — лобная, височная и особенно затылочная доли — также показали наибольшие возрастные изменения в этих связях. Иными словами, в этих зонах отношение между структурой и показателями выполнения задач не было фиксированным; оно эволюционировало в период подросткового развития. Показатели по всему мозгу, наиболее предсказательные для способностей и во многом основанные на структурной МРТ, также, как правило, демонстрировали наибольшую зависимость от возраста. На уровне сети локальные свойства становились более чувствительными к возрасту, что говорит о том, что тонкая настройка локальной схемы связей может быть особенно динамичной в эти годы.

Что это значит для развивающегося ума

В совокупности результаты рисуют подростковый возраст как период, когда анатомия ключевых областей мозга и их положение в крупномасштабных сетях тесно переплетены с тем, насколько хорошо подростки думают — и когда сама эта связь мозг–ум продолжает дозревать. Исследование показывает, что большие, тщательно проанализированные наборы данных могут выявить, в каких частях мозга структура наиболее информативна в отношении когнитивных способностей, и как эти отношения меняются по мере взросления. Хотя работа не доказывает причинно-следственную связь, она предоставляет подробную карту того, как структура мозга и мыслительные способности развиваются вместе в важный период, закладывая основу для будущих исследований типичного и нетипичного когнитивного роста.

Цитирование: Yan, J., Iturria-Medina, Y., Bezgin, G. et al. Comprehensive large-scale analyses reveal association between brain structure and cognitive ability during adolescence. Commun Biol 9, 584 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-09831-4

Ключевые слова: развитие подросткового мозга, когнитивные способности, структура мозга, мозговые сети, МРТ