Forskare vid Rutgers Health har identifierat hur hjärnan integrerar snabb och långsam bearbetning genom vita substansförbindelser, vilket påverkar kognitiva förmågor. Publicerad i Nature Communications analyserade studien data från nästan 1 000 personer för att kartlägga dessa neurala tidsskalor. Variationer i detta system kan förklara skillnader i tänkandeffektivitet och lovar för forskning om mental hälsa.
Den mänskliga hjärnan jonglerar med information som anländer i väldigt olika hastigheter, från omedelbara miljösignaler till medvetna reflektioner över kontext och avsikt. En ny undersökning från Rutgers Health, detaljerad i Nature Communications, avslöjar hur den uppnår denna balans via intrinsiska neurala tidsskalor – unika bearbetningsfönster för varje hjärnregion – och de vita substansnätverk som länkar dem.
Ledd av Linden Parkes, biträdande professor i psykiatri vid Rutgers Health, undersökte teamet hjärnavbildning från 960 individer för att konstruera detaljerade konektomer. De använde matematiska modeller för att spåra informationsflödet över dessa nätverk. „För att påverka vår miljö genom handling måste våra hjärnor kombinera information som bearbetats över olika tidsskalor“, förklarade Parkes. „Hjärnan åstadkommer detta genom att utnyttja sin vita substanskoppling för att dela information mellan regioner, och denna integration är avgörande för mänskligt beteende.“
Resultaten visar att arrangemanget av dessa tidsskalor över hjärnbarken bestämmer hur smidigt hjärnan övergår mellan aktivitetsmönster kopplade till beteende. Alla har inte samma uppsättning: „Vi fann att skillnader i hur hjärnan bearbetar information i olika hastigheter hjälper till att förklara varför människor varierar i sina kognitiva förmågor“, noterade Parkes. De med bättre justerad ledning för snabba och långsamma signaler tenderar att uppvisa högre kognitiv kapacitet.
Dessa mönster knyter också an till genetiska, molekylära och cellulära hjärnfunktioner, med paralleller observerade hos möss, vilket indikerar evolutionär bevarande. „Vårt arbete belyser en grundläggande länk mellan hjärnans vita substanskoppling och dess lokala beräkningsmässiga egenskaper“, tillade Parkes.
Framöver planerar forskarna att tillämpa detta ramverk på störningar som schizofreni, bipolär sjukdom och depression för att utforska störningar i temporär bearbetning. Samarbetspartners inkluderade Avram Holmes, Ahmad Beyh, Amber Howell och Jason Z. Kim från Cornell University. Studien publicerades i Nature Communications (2025; 16(1)), med DOI: 10.1038/s41467-025-66542-w.
