Inimese aju kaart

Ravi

Kõik, mis on seotud sellel saidil olevate kaartide ja kartograafiaga. Meelekaardid, satelliitkaardid, kehakaardid, taevakaardid, satelliitlinnad, maailmakaardid, kaardid kosmosest ja aardekaartidest, Maa kaardid ja planeedid.

Maa reaalajas

Teated

Teated

Infoblokk

Navigeerimine

Online

Teemad

Cosmos

Riigid

Temaatilised teenused kaartidega

  • Google'i kaartide erinevate stiilide simulatsioon
  • Viimased maailma sündmused Instagramis
  • OpenStreetMap kaardid 3d-s
  • Arhitektuuri stiilid maailmakaardil
  • Vintage kaardid võrgus
  • Suurimad meresadamad kaardil
  • Maa mudel - Globus
  • Teenuse videote kaart Vine ja smart videod
  • Planeedi looduslike alade ja reservide kaart
  • Venemaa õigeusu kirikute kaart
  • Online ookeanide kaart ja sügavuse kaart
  • NASA Maa uuringu kaardid

Live-kaardid

Nupud

Kolmemõõtmeline aju kaart

Paljusid teadmisi, mida me ümbritseva maailma uurimisel omandame, ei saa võrrelda inimese aju keerukuse astmega. Tuhanded teadlased õpivad aju, paljastades maailmale palju huvitavaid fakte ja avastusi. Kui teie tegevus on seotud neurofüsioloogiaga või mingil viisil lõikub inimese aju uuringuga, siis on teil võimalus tutvuda inimese aju kolmemõõtmelise kaardiga.


Kaart on loodud Kanada ja Saksa teadlaste poolt, kes töötasid Big Brain projekti raames. Ligi 10 aastat kestnud töö tulemused avaldatakse ajakirjas Science.

Selleks, et alustada 3D aju kaardiga töötamist, peate registreerima konto BigBrain LORIS andmebaasi projekti kohas.

"Meie kaart on sarnane Google Earth'i kaartidele, näete selliseid üksikasju, mida ei olnud võimalik näha kuni kolmemõõtmelise rekonstrueerimise ilmumiseni," ütleb üks projekti osaleja Katrin Amunts.

Ja neile, kes lihtsalt alustavad oma "tuttavust aju", on huvitav lugeda huvitavaid fakte aju kohta:
• Oma aju võimete tõttu saab inimene korraga vaid 7 objekti meelde jätta. See ei ole päris õige. Ja seepärast: sensoorse mälu salvestamine „arsenalisse”, mis suudab salvestada teavet kuni 10 sekundit, lühiajaline ja pikaajaline mälu (neid mäluvorme võib võrrelda arvuti mäluga, lühiajalist mälu on operatiivmälu ja pikaajaline mälu talletab suurel hulgal teavet kõvakettale salvestatud andmed), mäletab keskmine võime isik korraga kuni seitse objekti, kuid koolitatud mäluga inimene suudab üheksa või enamat üksust lihtsalt mäletada;

• Inimese silm erineb sinise, rohelise ja punase värvi poolest selles sisalduvate retseptorite tõttu. Kuid see ei tähenda, et aju näeks teavet silma poolt tajutava värvi kohta. Aju saab teavet ainult heledate või tumedate vormide kohta. Näiteks on kollane värv üldiselt nähtava spektri vahepealsetes sagedustes. Võib-olla suureneb kollase värvi abil mälestuse tase ja dokumente soovitatakse sellises värvis hoida;

• Alateadvus kontrollib suurel määral inimest. Kui inimene teeb tahtlikult ainult kuni 30% oma tegevusest, siis muidu on tema alateadvus oma tegude eest süüdi. Kas sa arvad, et laiskus juhib ennast? Jah, seda üldse ei eksisteeri. Teie alateadvus on, et vastupanu, “provotseerib” sinu ja alateadvuse vahelise konflikti, vastupanu teie poolt planeeritud tegevustele. Alateadvuse ületamine on võimatu ülesanne;

• Vaimne töö aitab vältida väsimust. Inimese keha vereringes voolava vere koostis on erinev. On tõestatud, et venoosse vere kompositsiooni täiendab “väsimusmürk” ja aju varustava vere koostis ei muutu kogu inimese eluea jooksul. See asjaolu räägib väsimusest kui seisundist, mis tuleneb keha emotsionaalsest või vaimsest seisundist;

• Aju vältib pidevalt ajuhaiguste riski. Vähemalt on Alzheimeri sündroomi püsiv aju aktiivsus kindlasti kindel. Arenemisel aktiveeritakse ajus täiendavate rakkude, mis asendavad haigust, kasv. Teades midagi uut, suheldes intellektuaalselt arenenud partneritega, on parimad viisid aju arendamiseks;

• Aju haarab meeles inimese varju keha jätkuna. Vari on ka aju täiendav teabeallikas, mis teavitab teda keha asendist kosmoses ümbritsevate kehade suhtes;

• Aju vajab suurt hulka vett, sest 76% ajust on vesi. Sellega seoses on aju tõhususe kadumise oht selles, et oodata kehakaalu langetavaid inimesi, kes võtavad kontrollimatult ravimeid kehakaalu langetamiseks. Kaalu kaotamise vahendite võtmiseks on ette nähtud ainult raviarst;

• Aju laadimine ei toimu kohe, vaid järk-järgult, meenutades arvutit. See on tõesti. Pärast ärkamist on aju vaja aega, et “koormata”, samas kui keha füüsiline valmisolek on normaalne peaaegu kõigest esimestest unenägudest möödunud hetkedest. Aju ainevahetusprotsessid on parimad, kui konkreetset ülesannet lugeda või lahendada. Kuid televisioon ja raadio ei ole kindlasti assistent;

• Aju puhul on naise ja mehe vahel erinev arusaam. Selles mõttes, et naissoost hääl on kõrgematel sagedustel emotsionaalsemalt väljendunud ja arusaamine sellest, mida naine on öelnud, tuleb aju dekodeerida. Isegi inimesed, kellel on kuuldud hallutsinatsioonid, enamasti "kuulsid" meessoost häält.

Inimese aju kaart

Aju on see, mis eristab meid teistest loomadest. See annab meile võimaluse kajastada, suhelda, õppida ja meeles pidada. Aju on ka "inimlike" omaduste koht - armastus, kaastunne, halastus ja heldus. Maalimine, luule, muusika ja draama - kõik inimkonna kunstilised saavutused pärinevad ajust.

Närvisüsteem
Kaheteistkümne paari kraniaalnärvi haaravad ristumiskohast ja külgnevatest piirkondadest, mis on pea, kaela, rindkere ja kõhu sensoorsed ja motoorsed vajadused. Nende kontod on tehtud nii ees kui ka tagant ja ülalt alla, neid tähistatakse nii nime kui ka rooma numbriga: lõhn (I), visuaalne (II), okulomotoorne (III), plokk (IV), trigeminaalne (V), abducent (VI), näo (Vii), kuulmis- (viii), neelu (ix), ekslemine (x), lisavarustus (xi) ja keelealune (xii).

Kaks aju ühes
Caltechis läbiviidud eksperimentaalsed uuringud jagatud aju inimestel (pärast operatsiooni korpus callosumis) näitasid, et aju kaks külge töötlevad teavet erinevalt. Üks külg on spetsialiseerunud sümbolitele ja loogikale ning teine ​​on modelleerimise ja ruumilise taju ekspert.
Vasaku poolkera mõtlemine on analüütiline (jagades mõisted osadeks), lineaarne (samm-sammult) ja verbaalne (nii kirjalikult kui ka suuliselt). See ehitab lauseid ja lahendab võrrandid. Parema poolkera mõtlemine on sünteetiline (kokkuklapitavad kontseptsioonid), terviklik (ühendades ühendused üheks tervikuks) ja seotud kujutlusvõimega (visuaalne mõtlemine „vaimse nägemise” abil). See kuulab muusikat ja eristab kolmemõõtmelisi objekte. Aju vasakpoolne külg andis inimesele teaduse ja tehnoloogia; Parem pool vastutab kunsti ja loomingulise fantaasia eest.
Niisiis on korpuskalluse toimimine nüüd selge, enamasti eksisteerib ta teadvuse ja tähelepanu ühendamiseks ning võimaldab mõlemal poolkeral õppimist ja mälu eraldada. Sperry sai 1981. aastal Nobeli preemia oma töö eest.
Joonis 2.

Aju navigatsiooni ajaloost
Kõik inimese aju konvulsioonid ja vagud on juba ammu nimetatud ja kirjeldatud. Neuroanatoomilistes atlasides on aju poolkera koore sama halli värvi värvitud erinevates värvides. See värvikaart on üle saja aasta vana. Ja mõte, et vaimsed funktsioonid paiknevad inimese ajukoore pinnal erinevates kohtades, tekkisid XVIII ja XIX sajandi alguses. Saksa arst Franz Gall (1758–1828) lõi aju nn. Frenoloogilised kaardid, kus ta pani psüühika omadused, mida ta nimetas „hinge võimeteks“. Kaasaegse teaduse seisukohast on Galli hämmastavad kaardid järeldused, mis ei põhine katseandmetel, vaid ainult tema enda tähelepanekutel. Kuid tema ideede rakendamisel on teadlased võitnud kaks sajandit.

Joonis 3. Phalological Gall kaardid.

Joonis 4. Kehaosade väljaulatuvate osade kaart tserebraalsete poolkerakujuliste (A) ja eel-keskmiste (B) ajukoorele. Puudutage (A) ja mootori (B) homunculust.

Meeli esindamine inimese aju ajukoores.

Assotsiatsiooniväljad on inimestel eriti arenenud, eriti
need, kes asuvad fassaadil, füsioloogid seostavad nendega psüühika mõtlemise, intellekti kõrgeimaid ilminguid. XIX sajandi keskel avastasid prantsuse teadlane Paul Broca ja saksa psühhiaater Karl Wernicke inimese aju vasakpoolkeral kaks valdkonda, mis on seotud kõnega.Kui Broca piirkond on kahjustatud, siis madalama eesmise güüsi tagaosas on patsiendi kõne vähenenud - kõrgema ajalise güüsi tagaosas kolmandas osas võib patsient rääkida, kuid tema kõne muutub tühjaks.


Joonis 5. Aju esindavad organid inimese aju ajukoores.
1 - visuaalne tsoon;
2 - kuulmisala;
3 - naha tundlikkuse tsoon;
4 - mootori pindala;
5 - lõhnavöönd.

Joonis 6. Keskused Broca ja Wernicke keskused.

Inimese aju kaardid
Aju on kõige keerulisem, kuid kõige vähem uuritud organ. Me võime loetleda selle osad, kuid meie teadmised sellest, mida iga osa teeb või kuidas, on killustatud. Proovime lahendada mõned küsimused ja sõita mööda aju keerulisi teid, kasutades kaarte.

Kui aju lõdvestub ägeda tähelepanelikkuse eest, mida EEG-il on tugevalt kokkusurutud gamma lained, aeglaselt alfa-rütmidega tähistatud „lounging” režiimile, on see etapp uute ideede tekkimisel. Stimulitel, mis muidu oleksid eiratud, on lubatud teadvustada ja nad võivad resoneerida mõtete, mälestuste ja olemasolevate teadmistega.

Individuaalsus
Ajuuuringud on näidanud, et inimese individuaalsust saab määrata aktiivsusega mitmes aju piirkonnas.
Isik, kellel on "tundlik" aju - üks, kes toodab rohkem aktiivsust mõõduka stiimulina - on vähem tõenäoline, et see huvitab ekstreemsport kui inimestel, kellel on "tundmatu" aju, kes vajavad palju erutamist, et tekitada sama põnevustase.

Einsteini ajus, mis eemaldati pärast tema surma, leiti puuduv õõnsus, mis läbib parietaalset tsooni. Mõjutatud piirkond puudutab matemaatikat ja ruumilist mõtlemist ning arvatakse, et puuduv süvendamine võib olla võimaldanud selle piirkonna neuronitel kergemini suhelda. Kui jah, siis võib see olla tema erakordne talent.


Joonis 9. Kuidas toimib inimese aju? (Kuidas toimib inimese aju -http: //www.newscientist.com/movie/brain-interactive - interaktiivne kaart)

Vasak- ja parempoolsete ajuosade talendid
Vasak pool aju on vastutav loogiliste operatsioonide, loendamise, sekveneerimise eest, samal ajal kui parem poolkera kontrollib algatust ja loovust.

Aju ja keha on ühendatud järgmiselt: parempoolne poolkera kontrollib keha vasaku poole ja vasakut - paremat poolaega. Ma treenin keha vasakut külge, koolitame loomingulist osa ja paremat osa - aju loogilist osa.

Enamik inimesi domineerib teatud poolkeral. Selle põhjuseks on haridussüsteemide eripära: koolitada üks poolkerasid suuremal määral. Alates sünnist kasutab laps peaaegu võrdselt (harmooniliselt) ära aju erinevatest lobidest tulenevad võimalused. Siis, tänu kaasaegsete haridusasutuste ühtsusele, võtab üks poolkera. Näiteks matemaatilistes koolides areneb vähe loomingulist mõtlemist, kuigi matemaatika on kõige loovam teadus. Muusikakoolides või talveaedades õpetavad nad harva loogilist mõtlemist. Selle tulemusena arenevad paljud inimesed ainult ühe poolkera.


Joonis 10. Aju vasaku ja parema luugi talendid (-http: //hiddentalents.org/brain/113-maps.html - iga tsooni üksikasjalik kirjeldus (inglise keeles))

See rikkumine on kergesti eemaldatav, sest meie oskusi koolitatakse praktikas. Näiteks õppis Leonardo da Vinci mõlema käega võrdselt juhtima (see tähendab, et samal ajal oli ta vasakpoolne ja parempoolne).

Nende kahe poolkera optimeerimiseks on rohkem lihtsaid harjutusi, et muuta need harmoonilisemaks. Järgmist treeningut saab teha igal ajal: seista üles, siruta selja, tõsta vasakut põlve ja puuduta seda parema käega. Langetage vasak jalg, tõstke oma parem põlv ja puudutage seda oma vasaku käega. Ja nii mitu korda oma tempos. Alguses ei saa inimesed, kellel on ainult üks poolker, välja töötatud kiiresti. Seetõttu alustage seda aeglaselt, järk-järgult suurendades tempot.

Vahetult puudutades oma käsi vastassuunalistesse põlvedesse, kaasate te mõlemad poolkerad töösse ja treenite neid harmoonilisemaks tööks.

Järeldus
Valge laigude eemaldamine aju kaardist ja selle eraldusvõime suurendamine on palju raskem kui valged laigud geograafias. Eriti siis, kui tegemist on inimese aju ja inimese psüühika kõrgeimate ilmingutega. Kas on võimalik tõesti inimeste tundeid, mõtlemise pinget, loovuse piinamist aju pinnale projekteerida? Kas on kunagi võimalik öelda: see tsoon vastutab otsuse tegemise eest, see rakurühm on ilu tunne, kadedavad pesad siin ja siin algab armastuspiirkond?

"On õigem rääkida mitte aju kaardistamisest, vaid aju funktsioonide kaardistamisest," selgitab S.V. Medvedev. - ülesanne on määrata kindlaks, kus paiknevad ülesande lahenduses osalevad neuronid ja kuidas aju need osad omavahel suhtlevad. Lõpuks, neurofüsioloogi kõige olulisem ülesanne - eesmärk, millest me ikka veel väga kaugel oleme - korreleerima ajus esinevaid sündmusi sellega, mida inimene arvab kõrgema närvisüsteemi koodide dešifreerimiseks. "

Inimese aju kõige üksikasjalikum kaart

Uus vanade ajukoorme kaart, mille koostasid David Van Essen ja Matthew Glasser Washingtoni Ülikoolist St. Louisis, kinnitasid mitmete teiste asutuste spetsialistide abiga 83 varem tuntud tsooni olemasolu. Lisaks on teadlased avastanud 97 uut aju- ja motoorse tegevuse, keele ja loogilise mõtlemise eest vastutavat inimese ajukoore.

Nagu geograafid, on neurofüsioloogidel väga oluline, et neil oleks hea kaart, et parandada oma oskusi ja paremini mõista, millist probleemi nad tegelevad. Aju koore piirkonna kaart näitab selgelt, millised tsoonid vastutavad teatud kognitiivsete funktsioonide eest ja kuidas nad üksteisega suhtlevad.

Probleem on selles, et see mehhanism on palju keerulisem, kui esmapilgul tunduda. Aju tsoonid erinevad raku struktuuris ja valgu tiheduses, neurotransmitterite keemilises koostises ja neuronite struktuuris. Selliste anatoomiliste ja füsioloogiliste tunnuste uurimine nõuab sageli mitte ainult raha ja varustust, vaid ka eriluba, mis ei ole nii lihtne saada - lõppude lõpuks on tegemist elusloomade uurimise ja katsetamisega.

Glasseri sõnul aitas nende projektil olla õnnelik kokkusattumus. „Human Connectome'i projekt algas juba 2010. aastal ja USA riiklikud tervishoiuinstituutid andsid meile kaks aastat tööd, et parandada MRI-skaneerimise ja andmete analüüsimise meetodeid. See võimaldas meil saada tavapärasest palju põhjalikumat ja kvaliteetsemat teavet, ”ütleb ta.

Projekt on mitmel moel ainulaadne selles, et see hõlmab neuropiltimise eksperte kogu maailmast. Nende poolt kasutataval tarkvaral ei ole analooge ning uurimissüsteemina toimus hulk arhitektuurilisi, funktsionaalseid ja topograafilisi analüüse. See algoritm lubas lõpuks kindlaks teha valdkonnad, mis teadlastele enamasti nähtamatuks jäid.

Snapshot 180 parempoolse ja vasakpoolse poolkera kumulatiivsest tsoonist erinevatest nurkadest

Mõned 180 tsoonist tegid ilmse funktsiooni, samas kui teiste eesmärk ei olnud nii ilmne. Näiteks on klaas 55b, vastavalt Glasseri andmetele, kaasatud keeleprotsessidesse. Umbes 90% tervetest noortest on sellel saidil tüüpiline pilt naaberpiirkondadega. Mõned uuringus osalejad, kelle koguarv oli 210, näitavad siiski täiesti erinevaid omadusi, sealhulgas hämmastav ühendus okulomotoorse protsessiga seotud tsoonidega.

Lisaks teoreetilistele uuringutele aitavad uued kaardid ka kirurgid, kes planeerivad ajuoperatsioone. Glasser ja meeskond loodavad, et nende töö aitab tulevikus uurida mõju vananevatele aju rakkudele, et lahendada vanusega seotud probleeme nii tõhusalt kui võimalik.

Scisne?

N. Markina

Kõik inimese aju konvulsioonid ja vagud on juba ammu nimetatud ja kirjeldatud. Neuroanatoomilistes atlasides on aju poolkera koore sama halli värvi värvitud erinevates värvides. See värvikaart on üle saja aasta vana. Ja mõte, et vaimsed funktsioonid paiknevad inimese ajukoore pinnal erinevates kohtades, tekkisid XVIII ja XIX sajandi alguses. Saksa arst Franz Gall (1758–1828) lõi aju nn. Frenoloogilised kaardid, kus ta pani psüühika omadused, mida ta nimetas „hinge võimuks”. Kaasaegse teaduse seisukohast on Galli hämmastavad kaardid järeldused, mis ei põhine katseandmetel, vaid ainult tema enda tähelepanekutel. Kuid tema ideede rakendamisel on teadlased võitnud kaks sajandit.

19. sajandi lõpus leidsid saksa füsioloogid koerte ja kasside ajukoores tsooni, mille elektriline stimulatsioon põhjustas keha vastaspoole lihaste tahtmatu kokkutõmbumise. Nad suutsid täpselt kindlaks teha, millistes selle tsooni osades on esindatud erinevad lihasrühmad. Hiljem kirjeldati ka seda tsooni (seda nimetati motoorseks tsooniks) ka inimese ajus, see asub keskse (roland) korgi ees, mis jagab ajukooret sügavalt põikisuunas. Siin asuvad järjekindlalt kõri, suu, näo, käte, torso, jalgade lihaste kujutised ja ajukoore pindala ei vasta kehaosade suurusele. Kanada neuroloog Wilder Graves Penfield ja E. Baldry, võrreldes neid kahte, tõmbasid sellesse kohta lõbusa väikese mehe - homunculuse. Tal on suur keel, huuled, pöidlad, käed ja jalad ning torso on väga väikesed. Sümmeetriline homunculus elab keskse sulgi taga, ainult see ei ole mootor, vaid sensoorne. Selle ajukoorme piirkonna osad on seotud keha erinevate osade naha tundlikkusega. Mootori ja sensoorsed tsoonid on omavahel tihedalt seotud, nii et neid peetakse tavaliselt üheks sensorimotoorse ajukooreks. Hiljem selgus, et kõik on paigutatud veidi keerulisemaks: füsioloogid leidsid veel ühe väiksema keha täieliku motoorse esinduse, mis vastutab kehahoiakute ja mõne muu keeruka aeglase liikumise eest.

Kõigil meeltel on oma esindus suurte poolkera koorikus. Näiteks on inimese aju okcipitaalses regioonis visuaalne ajukoor, ajalises lõngas - kuulmises, haistmisesitus on hajutatud mitmetes ajuosades. Koores on ka nn assotsiatsioonivälju, kus toimub analüüsi ja sünteesi tundeorganite primaarsetest väljadest. Assotsiatsiooniväljad on inimestel kõige tugevamalt arenenud, eriti need, mis asuvad fassaadil, füsioloogid seostavad psüühika mõtlemise, intellekti kõrgeimaid ilminguid. XIX sajandi keskel avastasid prantsuse teadlane Paul Broca ja saksa psühhiaater Karl Wernicke inimese aju vasakpoolkeral kaks valdkonda, mis on seotud kõnega.Kui Broca piirkond on kahjustatud, siis madalama eesmise güüsi tagaosas on patsiendi kõne vähenenud - kõrgema ajalise güüsi tagaosas kolmandas osas võib patsient rääkida, kuid tema kõne muutub tühjaks.

Täna teavad füsioloogid palju aju struktuuri ja funktsioone. Kuid mida rohkem nad õpivad, seda rohkem saladusi jääb. Ja ükski kaasaegne teadlane ei saa väita, et ta teab, kuidas aju töötab. Olemasolevaid aju kaarte vastavalt informatiivsuse astmele võib tõenäoliselt võrrelda keskaja geograafiliste kaartidega, kui kontinentide piirjooned sarnanevad kaugeltki reaalsetele, ning valged laigud üle piirkonna ületasid kõik muu. „Ja mis kõige tähtsam on, et teades umbes geograafiat, pole meil aimugi, mis toimub erinevates“ riikides ”. Mida nad teevad, kuidas nad elavad, ”kommenteerib Venemaa Teaduste Akadeemia korrespondentliige Human Brain RAS instituudi direktor Svyatoslav Medvedev.

Valge laigude eemaldamine aju kaardist ja selle eraldusvõime suurendamine on palju raskem kui valged laigud geograafias. Eriti siis, kui tegemist on inimese aju ja inimese psüühika kõrgeimate ilmingutega. Kas on võimalik tõesti inimeste tundeid, mõtlemise pinget, loovuse piinamist aju pinnale projekteerida? Kas on kunagi võimalik öelda: see tsoon vastutab otsuse tegemise eest, see rakurühm on ilu tunne, kadedavad pesad siin ja siin algab armastuspiirkond?

"On õigem rääkida mitte aju kaardistamisest, vaid aju funktsioonide kaardistamisest," selgitab S.V. Medvedev. - ülesanne on määrata kindlaks, kus paiknevad ülesande lahenduses osalevad neuronid ja kuidas aju need osad omavahel suhtlevad. Lõpuks on neurofüsioloogi kõige olulisem ülesanne eesmärk, millest me ikka veel väga kaugel oleme - korreleerima ajus esinevaid sündmusi sellega, mida inimene mõtleb kõrgema närvisüsteemi koodide dešifreerimiseks. "

Aju räägib elektrikeelt

Esimesed andmed kõrgemate ajufunktsioonide lokaliseerimise kohta saadi "kliiniliste ja anatoomiliste võrdluste" ajastul, st patsientide vaatlustest, kes olid kahjustanud mõningaid aju osi. Siis algas möödunud sajandi lõpus elektrofüsioloogiliste uuringute domineerimise ajastu. Füsioloogid on õppinud registreerima aju elektrilist aktiivsust - inimese inimese elektroenkefalogrammi (EEG) peanahale kantud elektroodide kaudu (esimest korda Austria psühhiaater Hans Berger tegi seda 1929. aastal). See meetod muutus peamiseks aju ja selle haiguste uurimisel - esimesed elektrofüsioloogid uskusid, et EEG abil saab kõik teada. Tõepoolest, EEG peegeldab mitmesuguseid ajus esinevaid protsesse, kuid raske on see, et see registreerib kogu elektrilise aktiivsuse, võtab kokku ja keskistab suure hulga närvirakkude - neuronite - töö. Ja see on tema metoodiline piirang.

Siis ilmnesid teised aju elektrilise aktiivsuse uurimise meetodid, näiteks tekitatud potentsiaali meetod - need on elektrilained, mis tekivad ajukoore teatud piirkondades vastuseks spetsiifilisele stimulatsioonile. Visuaalses ajukoores ilmuvad need valguse välklambi, kuulmisse ajukooresse - heli jne. See meetod on andnud palju uurida funktsioonide lokaliseerimist aju poolkera ajukoores, ning selle abil on aju kaart oluliselt täiustatud. Kuid tal on ka piirangud, eriti inimese aju uurimisel.

Mikroelektrooditehnoloogia arenguga on saanud võimalikuks registreerida üksikute neuronite elektriheiteid. Põhimõtteliselt tehakse seda loomulikult katseloomadel. Inimese aju uuringutes tekkis läbimurre, kui sai võimalik registreerida inimese neuronite elektriline aktiivsus aju abil implanteeritud subkortikaalsete elektroodide abil. 60ndate alguses kasutasid seda meetodit akadeemik Natalja Petrovna Bekhtereva. Õhukesed elektroodid viidi patsiendi ajusse meditsiinilistel eesmärkidel - nende abiga oli võimalik aju piirkondi täpselt mõjutada. Aga kui elektroodi implanteeritakse patsiendi ajusse, siis on vaja seda võimalust kasutada ja saada nii palju teavet kui võimalik. Selline elektrood registreerib ümbritsevate neuronite aktiivsuse ja see on täiesti erinev eraldusvõime, kui on võimalik saada peas asuvast elektroodist.

Neuronid "kirjaoskajad" ja "loomingulised"

Imendunud subkortikaalsete elektroodide abil õnnestus Venemaa Teaduste Akadeemia Inimese aju instituudi füsioloogidel palju õppida sellest, kuidas aju kõnega kokku puutub. Nagu juba mainitud, on kõnega seotud Brocki ja Wernicke piirkonnad juba ammu teada. „On õige, kui piirduksime“ kõnega seotud ”määratlusega ja mitte kasutada väljendit„ kõnetsoon ”, rõhutab S.V. Medvedev. - Mäletad nalja prussaga, mis selgub, et „kõrvad tema jalgadel”? Peame mõistma, et Broca ja Wernicke tsoonid ei pruugi olla kõnekeskuseks, vaid mingi liides.

Ajutise ajukoorme täiesti erinevas kohas leidsid teadlased grammatilise korrektsuse detektori olulised laused. Neuronite grupp suurendab nende elektrilist aktiivsust, kui fraas, mida subjekt kuuleb, on grammatiliselt korrektne ja nõrgestab seda grammatiliselt vale. Kui subjektile pakutakse fraasi "sinine lint" ja "sinine lint", märgivad need "pädevad" neuronid kohe vahet. Teine neuronite rühm eristab emakeele, foneetiliselt sarnaste sõnade ja võõrsõnade sõnu. „See tähendab, et närvipopulatsioon analüüsib peaaegu koheselt sõna foneetilist struktuuri ja seostab seda tüüpidega:“ Ma saan aru ”,„ Ma ei saa aru, kuid midagi tuttavat ”ja„ Ma ei mõista üldse ”, ütleb S.V. Medvedev. Sellega seoses tekib küsimus, kas need neuronid töötavad samal viisil või erinevatel viisidel inimestele, kes on andekas loomuliku kirjaoskusega ja neile, kellel on sellega probleeme. Tõenäoliselt on erinevusi, kuid täpse vastuse andmiseks peate värbama palju teemasid.

„Me leidsime neuronite rühmi, mis eristasid konkreetseid ja abstraktseid sõnu, neuroneid, mis on ilmselt vastutavad kulutuste eest,“ ütleb Svetoslav Vsevolodovich. - Oleme otsusega tuvastanud aju piirkonnad, mis on seotud üldistamisega. Kõigi neuronite süsteemide jaoks on iseloomulik polüfunktsionaalsus: see tähendab, et samad rakud võivad osaleda erinevates funktsioonides. Neuronite spetsialiseerumine on suhteline - sõltuvalt olukorrast võivad nad võtta erinevaid kohustusi. Näiteks, kui laeva kapten sureb, viib oma kohale navigeerija või keegi teine. Seetõttu on aju väga paindlik süsteem. ” Vahetatavuse neuronite omadus kaotab ja omandab aja jooksul suurema spetsialiseerumise. Väike laps ei saa samal ajal kõndida ja rääkida, kui teda kutsutakse, siis ta komistab ja langeb. Fakt on see, et tal on kogu koor, mis on hõivatud kas ühe või teise poolt. Üliõpilane ei tohi õppetundis segada, vastasel juhul ei õpi ta materjali. Aja jooksul esineb järjest enam aju territooriumide eraldamist, nii et täiskasvanu saab sõita ja rääkida samal ajal, rääkida telefonis ja vaadata dokumente jne.

N.P. Bekhtereva ja tema töötajad leidsid ajus neuronid, mis töötavad veaandurina. Mis on nende roll? Nad reageerivad igasugusele stereotüüpse toimingute jada rikkumisele. „Te lahkute majast ja tänaval tunnete:“ Midagi on valesti... ”- selgitab S.V. Medvedev. - Nii et see on - unustasin vannitoa tuled välja lülitada. Neuronivigade detektorid paiknevad aju erinevates osades - parempoolses parempoolses ajukoores parempoolses südamikus, ajukoores ülemises karastatud ja parietaalses piirkonnas.

Kuid siirdatud elektroodi meetodil on piirangud. Loomulikult ei ole elektroodid implanteeritud kus iganes füsioloogid sooviksid, vaid ainult siis, kui neid vajatakse kliinilistel põhjustel. Kas see tähendab, et me otsime, kus see on kergem, ja mitte seal, kus me selle kaotanud oleme?

Aju skanner, millel on positronid

X-ray, mida traditsiooniliselt kasutatakse meditsiinis, et saada aju pilt, ei ole parim meetod. Magnetresonantstomograafia (MRI) tekkimisega tekkis üsna palju muid võimalusi. Vene Teaduste Akadeemia Human Brain Institute kasutab aktiivselt positronemissiooni tomograafia (PET) meetodit. Mõlemad meetodid annavad aju kujutise. Milline on nende vahe?

MRI põhineb mõne aatomi tuuma omadustel, kõigepealt vesiniku aatomite tuumadel, kui need asetatakse magnetvälja, neelavad energiat raadiosagedusalas ja kiirgavad seda pärast raadiosagedussignaali mõju lõppemist. Sõltuvalt "keskkonnast", st bioloogilise koe omadustest, kus need tuumad paiknevad, on nende kiirguse intensiivsus erinev. Seetõttu on võimalik näha erinevaid aju struktuure. PET-meetodi olemus on radioaktiivse ultraheli-elusajaga (poolväärtusaeg) isotoopiga märgistatud aine kadumisest väikeste koguste jälgimine. Isotoop kiirgab elektronid, mis hävitavad kaks gammakiirt ja lendavad ära vastassuunas. Kui registreerite need gamma-kvantaadi detektoriga, saate leida märgistatud aine aatomid. Aine valitakse selliselt, et selle kontsentratsioon peegeldaks aju rakkude aktiivsust. Näiteks, kui glükoosi kontsentratsioon radioaktiivse märgisega suureneb kusagil, tähendab see seda, et neuronid tarbivad seda aktiivselt ja seetõttu töötavad aktiivselt. Kui sel ajal täidab teema mis tahes ülesannet, siis näeme, millised aju piirkonnad on selle rakendamisse kaasatud. PET-meetod võimaldab kasutada lühiajalisi isotoope (O, N, C, F), mis ei ole patsiendile väga kahjulikud.

PET abil saate jälgida ka aju verevoolu muutust teatud käitumisega. Aju mis tahes ala aktiveerimisel voolab veri aktiivselt. Kui sisenete veeni radioaktiivse hapnikuga märgistatud veega, siseneb see aju veresoontesse ja seda saab registreerida. Seal, kus on rohkem märgistatud hapnikku, suureneb verevool, mis tähendab, et see on koht, kus aktiivsus suureneb.

Alates grammatilistest lähtepunktidest loovuse labürindi

PET-i abil jätkasid teadlased inimkõne uurimist kogu ajus. Nad nägid, kus toimub kõneteabe töötlemine: individuaalsed sõnad, teksti tähendus, kus see mälestatakse. Nad näitasid, et mediaalne ekstrastriagrakoor on seotud sõnade õigekirja struktuuri töötlemisega, märkimisväärne osa vasakpoolsest ülem-ajukoorest (Wernicke tsoon) osaleb ilmselt semantilisel analüüsil. Sõnade järjekorda analüüsitakse ajalise ajukoorme eesmise osaga. Kui isikule näidatakse ühtset teksti, ilma et seda isegi lugeda (see oli lihtsalt vaja lugeda kirja esinemiste arvu), suureneb aju verevool, mis tähendab, et aju osaleb keeletöös. (Kui paned sõnu juhuslikult kokku segama, ei reageeri aju sellel viisil.)

Isegi loomingulisuse „jumalik protsess” allutati vähemalt füsioloogidele N.P. laboris. Bekhtereva lähenes sellele. Isikule pakutakse näiteks loomingulist ülesannet, et teha lugu sõnade kogumist, ja reaalajas saavad nad näha, millised aju piirkonnad hakkavad aktiivselt töötama. Selgus, et loomingulise tegevusega kaasneb peamiselt aju erinevate piirkondade vaheliste sidemete muutus. Enamik uusi ühendusi ilmuvad vasaku eesmise ajavööndis koos ajukoorme eesmiste tsoonidega ja tagakülgedega seevastu ühendus on nõrgenenud. Suhtlemise parietaalse ja okcipitaalse struktuuri kadumine omavahel. Ja see kõik juhtub just loomingulise ülesande täitmise ajal, kui ülesanne ei ole loominguline, selliseid muudatusi ei ole. Kohalikku aju verevarustust loovama ülesande täitmisel võrreldes vähem loomingulise tegevusega parandatakse õiges prefrontaalses ajukoores. Seega järeldavad teadlased, et see konkreetne valdkond on otseselt seotud "loovusega".

Teadlasi huvitab ka tahtmatu tähelepanu: näiteks juhib inimene autot, kuulab raadiot, räägib ja ootamatult reageerib kohe mootori helile, mis näitab, et mootoris on midagi valesti. Kahes laboris, kasutades kahte erinevat meetodit: S.V. Medvedev PET ja Yu.D. Cropotov leidis implanteeritud elektroodide meetodil samu tsoone, kus aktiveerimine toimub sellistel hetkedel, ajalises ja eesmises ajukoores. Aktiveerimine toimub vastuseks oodatud ja tegelikele stiimulitele, näiteks siis, kui mootori heli ei peaks olema. Teine nähtus on valikuline tähelepanu, mis aitab inimesel pidevalt häälega kokteili vastuvõtt jälgida ühe vestluskaaslase, tema huvitavat kõnet. Ilmselt vastutab prefrontaalne koorik ruumilise tähelepanu fokuseerimise eest. See kõlab kas parempoolses või vasakpoolses kuulmiskoores, sõltuvalt sellest, millist tähtsat teavet kõrva suunatakse.

Rääkides aju kaardistamisest, on oluline mõista, et aju ei ole rangelt öeldes jagatud selgelt piiritletud aladeks, millest igaüks vastutab ainult selle funktsiooni eest. Kõik on palju keerulisem, sest mis tahes funktsiooni teostamisel suhtlevad erinevate piirkondade neuronid üksteisega, moodustades närvivõrgu. Tuleviku ülesanne on uurida, kuidas üksikud neuronid on struktuuris kombineeritud, ning struktuuri süsteemiks ja terviklikuks ajus.

„PET on võimas vahend praktiliselt iga funktsiooni uurimiseks, kuid üksi ei piisa,” ütleb S.V. Medvedev. - PET-i ülesanne on vastata küsimusele „kus?”, Ja vastata küsimusele „mis toimub?” Tuleb PET-i kombineerida elektrofüsioloogiliste meetoditega. Koos Briti füsioloogidega oleme loonud süsteemi PET ja EEG paralleelseks analüüsiks, mis täiendavad üksteist. Selle lähenemisviisi taga on ilmselt tulevik. "

Aasta tagasi (artikkel avaldati 2004. aastal - P. Z.) teatas kuuest maailma riigist pärit teadlaste rühm inimese aju kolmemõõtmelise arvutikaardi loomise kohta, mida saab kasutada isiku eelsoodumuse määramiseks teatud haigustele. Kaardi loojad usuvad, et nad võivad juba seostada teatud haigusi, nagu Alzheimeri tõbi või autism, ajukoorme erinevate osadega. Nüüd on nad hõivatud oma leiutise detailide täpsustamisega.

Teine hüposaasi geen

Möödunud sajandi 50-ndate aastate alguses tekkis mõte, et mälu ei saa piirduda ainult elektriliste protsessidega - teabe pikaajaliseks säilitamiseks ajus peab see olema keemiliselt kaitstud. Kuigi sel ajal olid raku genoomi kohta ikka veel väga üldised ideed, ilmnes, et see mitte ainult ei talletab pärilikku teavet, vaid osaleb ka elu jooksul omandatud teabe säilitamisel.

Selle kontrollimiseks oli vaja näha, kas õpe põhjustab ajus nukleiinhapete ja valkude sünteesi. Pärast genoomi toimimise põhimõtte tuntust - DNA → RNA → valk, muutusid katsed fokuseeritumaks. Ja see on see, mis osutus. Vahetult pärast seda, kui loomad on väljaõpetatud, on RNA süntees nende ajus võimendatud. (Selle tuvastamiseks tutvustasid nad radioaktiivse märgisega RNA eellaste aineid). See juhtus hiirtega, kes olid koolitatud vältima elektrivoolu vastuseks helisignaalile, ja kanadega, mis olid tehtud objektile jäljendamiseks, ja kuldkala, mis olid koolitatud ujuma koos kõhu külge kinnitatud parvega. Ja kui RNA süntees aeglustub, teevad loomad palju vigu või ei suuda üldse oskusi õppida.

Samal ajal sünteesitakse ajus uusi valke - seda määras ka radioaktiivsete isotoopide kaasamine. Valgu sünteesi blokaatorid rikuvad pikaajalist mälu, ilma et see mõjutaks lühiajalist mälu. Sellest selgub, kuidas geenid töötavad: RNA sünteesitakse, kui treenitakse DNA matriitsil, mis omakorda tekitab uusi valke. Need valgud jõustuvad mõne tunni jooksul pärast teabe omandamist ja pakuvad selle säilitamiseks. Kõigi nende sündmuste algatajad on närvirakkude membraanil esinevad elektrilised protsessid.

Venemaa meditsiiniteaduste akadeemia Normaalse füsioloogia Instituudi Süsteemigeneesi osakonna teadlaste rühm, meditsiiniteaduste doktor, Venemaa Meditsiiniteaduste Akadeemia korrespondentliige K.V. Anokhina seadis endale ülesandeks leida selliseid uurimismeetodeid, mis võimaldaksid samaaegselt uurida närvirakkude aktiivsust kogu ajus seoses mis tahes käitumisega või kognitiivse (kognitiivse) aktiivsusega. „Alustades tööd, olime veendunud, et sünapsidelt saadud teave kantakse üle teisele, sügavamale tasemele - see tungib raku tuuma ja muudab mingil moel geenide tööd,” ütleb Konstantin Vladimirovitš.

Tuleb öelda, et arvukad geenid töötavad aju rakkudes - inimestel on pooled kõigist uuritud geenidest väljendatud ainult seal. Ülesandeks oli leida kõikidest nende komplektidest välja uued andmed, mis olid seotud uue teabe säilitamisega. Otsing krooniti 1980. aastate keskel, kui KV Anokhin ja tema kolleegid juhtisid tähelepanu nn "varakult varajasetele geenidele". Nad said selle nime, et olla esimene, kes reageeris rakuvälistele stiimulitele. "Varajaste" geenide roll on "äratada" teised hilisemad geenid. Nende tooted - regulatoorsed valgud - transkriptsioonifaktorid, mõjutavad DNA molekuli osi ja alustavad transkriptsiooni protsessi - informatsiooni ümberkirjutamist DNA-lt RNA-le. Lõpuks sünteesivad "hilisemad" geenid oma valke, mis põhjustavad rakus vajalikud muutused, näiteks moodustavad uued neuronite ühendused.

Kõige uudishimulikim geen

Kogu "varajaste" geenide grupist olid teadlased kõige rohkem huvitatud c-fos geenist K.V. Alates 1987. aastast on Anokhin ja tema kolleegid uurinud selle geeni rolli õppimisel - nende arvates sobib ta aju kaardistamiseks universaalse sondi rollile. „Sellel geenil on mitu unikaalset omadust,” selgitab K.V. Anokhin - Kõigepealt on ta vaikses olekus vaikne, tal puudub praktiliselt „tausttase”. Teiseks, kui rakus algavad uued informeerimisprotsessid, reageerib see neile kiiresti, tekitades RNA-d ja valke. Kolmandaks, see on universaalne, see tähendab, et see aktiveeritakse kesknärvisüsteemi erinevates osades - seljaaju ja ajukoorme vahel. Neljandaks on selle aktiveerimine seotud õppimisega, st individuaalse kogemuse kujunemisega. " Viimase väite tõestamiseks viisid teadlased kümneid katseid, kontrollides, millised konkreetsed mõjud c-fos väljuvad maa-alusest ja hakkavad tegutsema. Selgus, et geen ei reageeri väga tugevale stimuleerimisele, näiteks valgusele, heli või valule, kui toime ei too kaasa uudsuse elemente. Aga niipea, kui olukord on uue teabega rikastatud, „ärkab“ geen kohe.

Näiteks viidi eksperimendi käigus hiired kambrisse, kus nad pidid viima läbi mitmeid nõrku, kuid ebameeldivaid elektrilisi nahaärritusi. Vastuseks väljendati c-fos tugevalt mitmes aju piirkonnas - ajukoores, hipokampuses ja väikeajus. Kui see protseduur viiakse läbi iga päev, siis kuuendal päeval ei reageeri geen enam. Hiired reageerivad endiselt elektrilöögile, kuid nende jaoks ei olnud see enam uus, vaid oodatav sündmus. Võite taas põhjustada c-fos aktiveerumist, kui paned hiired uuesti kambrisse - ja ärge jätke neid tavalisele protseduurile. Mõlemal juhul tähistab geen sündmust, kui välised stiimulid ei vasta individuaalse mälu maatriksile. Selline ebakõla esineb uue informatsiooni mis tahes assimilatsiooni korral ja seetõttu on c-fos aju kognitiivsete protsesside paratamatu kaaslane.

Teises katses osalesid vastsündinud kanad, mis jagunesid neljaks rühmaks. Esimese grupi kanad koorusid pimedas ja ei näinud kunagi valgust, teine ​​grupp oli õnnelikum - neid hoiti tavalisel 12-tunnisel valgustsüklil, kolmanda rühma kanad viidi kohe pärast sündi üle rikastatud visuaalse keskkonna tingimustesse ning neljas kanarühm jäi kõigepealt normaalseks teisel päeval üle rikastatud söötmesse. Kõiki katsekanaleid hinnati c-fos geeniekspressiooni suhtes teisel päeval pärast koorumist. Mis osutus? Kolmes esimeses rühmas, hoolimata erinevatest tingimustest, kus nad veetsid kaks päeva oma lühikese eluea, ei näidanud c-fos ennast. Neljandas rühmas, mis muutis keskkonda visuaalselt rikastatud, aktiveerus c-fos. Nende jaoks oli see uus, samas kui kolmanda rühma kanad olid sellega harjunud.

C-fos ekspressioon kasvas ja kanadel, kes neid huvipakkuvast helmest haarasid, osutus kibe ja tibud õppisid seda tulevikus vältima. Üldiselt selgus, et geeni aktiveerimine ei sõltu üldse koolituse edukusest ja on samal viisil seotud ekslike tegevustega. C-fos geen reageerib ka lihtsalt uuele objektile - selle aktiveerimiseks piisab, kui loomale esitatakse uus objekt vaid 10 sekundiks.

Teadlased on öelnud, et c-fos ja teised varased geenid on just sild, mille kaudu looma individuaalne kogemus suhtleb oma geneetilise aparaadiga.

Mida ütleb aju kaart?

Kuidas geeni ekspressiooni "püüda"? Seda saab avastada RNA molekulide sünteesi abil. Sest see on nn in situ hübridisatsioon - meetod, mis võimaldab näha paiku, kus teatud RNA-sid sünteesitakse. Kui te ühendate selle spetsiifiliste antikehade ja värviga, saate geeni valguprodukti nähtavaks teha. See kõik toimub loomulikult juba pärast seda, kui looma aju on fikseeritud ja sellest on valmistatud õhukesed lõigud. Sama tehakse c-fos ekspressiooni tuvastamiseks. Eksperdil on loomade väljaõppest poolteist kuni kaks tundi, samas kui c-fos valgu kontsentratsioon oma ajus on oma tipus.

Kõigis aju kognitiivsetes protsessides (kognitiivsed protsessid) hakkavad mitmed neuronid erinevatel aladel töötama sünkroonselt. Sellise tööriistaga geeniandurina näete täpselt, millised neuronid selles protsessis osalevad. „Näiteks näeme roti aju erinevust, kui ta näeb teist roti, ja siis, kui ta näeb kassi,” ütleb Konstantin Vladimirovich. - Teisisõnu, teada saada, millised aju struktuurid näevad roti, ja milline on kass. Samamoodi, kui inimene näeb ekraanil tuttavat nägu, näiteks Bill Clinton, aktiveeritakse tema ajus Bill Clintoni tunnustamise neuronid. Kuigi inimese aju on loomulikult geeniandurite abil palju raskem uurida. Praeguseks ei ole teadlased veel välja töötanud meetodeid geeniekspressiooni in vivo kuvamiseks ajus. „Ühes uuringus oli võimalik inimese c-fos ekspressiooni registreerida biopsiaanalüüsiks võetud ajukoe tükis,” ütleb K.V. Anokhin. - Teised teadlased nägid teda pärast aju surma. Kuid on ilmne, et see pole just see, mis elus ajus on. ”

Kui aju geeni kaart on ikka veel loodud, näitab see, milline tema struktuur vastutab mälu erinevate vormide eest. Vaadates geenikaarti, näeb neurofüsioloog kohe, kus täpselt on vaja uurida neuroneid, näiteks registreerida oma elektriline aktiivsus. Süsteemigeneesi osakonna teadlased on c-fos abil leidnud, millised kanade aju piirkonnad vastutavad trükkimise eest - trükkimine. Meetodil on ka olulised praktilised rakendused: seda saab kasutada selliste ravimite otsimiseks, mis võivad mälu parandada (sellised ained peaksid stimuleerima c-fos aktivatsiooni) või uurima, kuidas alkohol ja ravimid ajus toimivad.

Teadlased tegid kümneid eksperimente mitmesuguste õpimudelitega: toit ja kaitsev, klassikaline ja instrumentaalne, koos visuaalse, kuulmis-, maitse- ja muude stiimulitega, ühekordse ja mitmekordse õppega. Katsetes osalesid hiired, rotid, kanad ja teised loomad. Leiti, et erinevad aju osad on seotud erinevat tüüpi treeningutega, kuid on ka neid, mis on alati kaasatud, näiteks cingular cortex.

Seni ei ole füsioloogid geeni aktiveerimise mehhanismi üksikasjalikult selgitanud, see tähendab, et nad tunnistavad, et nad ei tea täielikult närvirakkude toimimist. Võib-olla saab ta välismõju, võrdleb ta olemasoleva mudeliga ja põhjustab mittevastavuse korral geneetilise mehhanismi. Täna on see kõige veenvam hüpotees.

Ilmselgelt ilmuvad aja jooksul uued tehnilised võimalused geenide kaardistamiseks, kuid juba on võimalik uurida erinevate geenide ekspressiooni kolmemõõtmelises aju mahus. Eelmisel aastal eraldas üks Microsofti asutajatest Paul Allen 100 miljonit dollarit spetsiaalse uurimiskeskuse loomiseks, mille ülesandeks oli kaardistada kõigi seal töötavate geenide väljendus hiire aju kaardil. Selle probleemi lahendamiseks on vaja rohkem kui ühe aasta tööd, kuid selle lahendamine on väga ahvatlev eesmärk, sest see on viis, kuidas mõista, kuidas geenid aju tööd ja käitumist kontrollivad, sealhulgas inimestel.

Bioloogiateaduste kandidaat N.Markina
"Keemia ja elu - XXI sajand"

Aju kaart

Ümberpööratav maailm ja selles kujutatud riikide “lapp” - see kaart aitab meil mõista täpselt, kus me oleme, samuti asjaolu, et riigid ja rahvad erinevad üksteisest ning neil on väga spetsiifilised piirid. Nüüd ilmus sarnane kaart aju väliskihis - selle ajukoores, kus iga poolkera oli jagatud 180 eraldi riigiks. Pealegi ei ole üheksakümmend seitse neist varem kirjeldatud, vaatamata ilmsetele erinevustele struktuuri, funktsiooni ja olulise seose naabritega. Looduses avaldatakse uus aju kaart.

Joonis: M. F. Glasser, D. C. Van Essen

„Kaardi iga üksik ala sisaldab sarnase struktuuriga, funktsionaalsete ja suhetega rakke. Kuid need „piirkonnad” erinevad üksteisest nagu erinevad riigid ja neil on selgelt määratletud piirid ning ainulaadne kultuur ”,

- märgib David Van Essen, Washingtoni ülikooli meditsiinikooli Neuroloog, Missouri, kes juhtis uuringut.

Neuroteadlased on pikka aega püüdnud jagada aju väikesteks tükkideks, et paremini mõista, kuidas see tervikuna toimib. Üks kõige tuntumaid aju kaarte jaotas ajukoores 52 piirkonda, mis põhinevad rakkude erinevatel paikadel koes (nüüd on need tsoonid tuntud kui Brodmanni väljad). Kaasaegsemad kaardid põhinesid magnetresonantstomograafia (MRI) andmetel - näiteks funktsionaalsel MRI-l, mis mõõdab verevoolu vastuseks erinevatele vaimsetele probleemidele.

Seni on enamik neist „kartograafilistest” uuringutest läbi viidud ainult ühe mõõtmistüübi abil, mis, nagu Singapuri Riikliku Ülikooli neurobioloog, Thomas Yeo, mitte ainult ei anna täielikku ülevaadet kogu aju tööst, vaid ka eksitada teadlasi. Uus kaart põhineb mitmetel MRI mõõtmistel, mis maksimeerivad keskendumist kortikaalsetele aladele ja aitavad seega neid paremini hinnata.

Jagage ja vallutage

Kaardi ehitamiseks kasutas St. Louis'i Ülikooli meditsiinikooli neurobioloogi Mathew Glasseri juhitud teadlaste gruppi 210 tervelt noortelt inimestelt, kes osalesid Connect Human projektis aju struktuuri ja nende funktsionaalsete ühenduste kaardistamisel. Uuring hõlmas teavet ajukoorme paksuse, aju funktsioonide, piirkondade vaheliste aksoniteühenduste, rakkude topograafilise korralduse ja müeliini sisalduse kohta - aine, mis vastutab aksonite elektriisolatsiooni eest.

Glasser tsoneeris ajukoorme põhimõttel, et olulised muutused toimusid kahe või enama omaduse juures, mida ta kasutas kaardile piiride seadmiseks. Andmetöötlus viidi läbi masinõppe algoritmide abil.

„Kui te liigute aeglaselt üle ajukoore pinna, siis mingil hetkel leiad koha, kus omadused hakkavad muutuma, või isegi koht, kus samas kohas toimub mitu sõltumatut muudatust”,

See meetod kinnitas 83 varem tuntud aju piirkonna olemasolu ja näitas 97 uut. Teadlased kontrollisid kaarti, jälgides nende piirkondade tööd 210 inimesel. Nad leidsid, et kaart on üsna täpne, kuid selle tsoonide suurus varieerub mõnevõrra inimeselt. Need erinevused aitavad mõista kognitiivsete võimete uut individuaalset varieeruvust ning tuvastada haiguste tekkimise riske.

Saavutatav piir

„Hoolimata sellest, et selle töö keskmes oli ilusa ja keskmise aju mudeli loomine, avab see tõepoolest võimaluse täiendavate uuringute tegemiseks individuaalsete omaduste unikaalsete kombinatsioonide kohta intellektuaalse ja loomingulise võimekusega, mis teeb igaüks meist ainulaadseks.”

- ütleb Rex Jung (Rex Jung), neuropühholoog New Mexico ülikoolist Albuquerque'is.

Kuid kõik ilmsed eelised on ka puudused: kaart on mitmetes olulistes aspektides piiratud. Kõige tähtsam on, et ta ütleb väga vähe aju biokeemilisest alusest või üksikute neuronite, nende väikeste rühmade aktiivsusest.

"See on nagu fantastiline Google Earth kaart, mis võib isegi teie linna ala või isegi teie kodu tagahoovis näidata." Siiski ei saa te näha, kuidas teie naabrid liiguvad, kuhu nad liiguvad ja milline on nende töö. "

Glasser soovitab ka, et see projekt muutub versiooniks 1.0.

"See ei tähenda, et see valik oleks lõplik, kuid see, mida me nüüd saime, on palju parem kui enne,"

- teadlane märgib mõistlikult.

Inimese ajukoorme multimodaalne maatükk

Matthew F. Glasser, Timothy S. Coalson, Emma C. Robinson, David C. Van Essen jt.

Nature (2016) doi: 10,1038 / nature18933

  • Kommentaare jätmiseks logige sisse
  • Kommentaare jätmiseks logige sisse
  • Kommentaare jätmiseks logige sisse
  • Kommentaare jätmiseks logige sisse
  • Kommentaare jätmiseks logige sisse

Uus struktuur-funktsionaalne kaart jagab ajukooret 180 piirkonda.

Ajukoor on paigutatud äärmiselt raskeks - selle erinevad osad erinevad üksteisest nii funktsiooni kui ka raku struktuuris. Loomulikult vajasid aju õpinguid hakanud inimesed peagi peapiirkonna jaoks "piirkonna kaarti" ja Saksa neuroloog Corbinian Brodmanni poolt avaldatud tsütoarhitektooniliste väljade süsteem sai 1909.

Need väljad erinevad rakkude morfoloogiast ja sellest, kuidas neis olevad rakud üksteise suhtes virnastatud (st raku tsütoarhitektuuris). Brodmani väljad olid ebatavaliselt kasulikud, kuid neil ei olnud veel olulisi puudusi.

Esiteks ehitas Brodman ise oma kaardi vaid ühe aju kohta, mis võeti surnud isikult. Järgnevalt selgitati kortexi väljade struktuuri mitmekesisema materjaliga ning puhtale morfoloogilisele parameetrile lisati funktsioone: milline üks ala vastutab, teine, mille eest jne. Kuid mida rohkem neuroteadlased aju kohta teada said, seda selgem oli see ajus vajadus uuesti kaardistada, kasutades samal ajal mitmeid märke.

Seda tööd alustasid Matthew F. Glasser ja tema kolleegid Washingtoni Ülikoolis St. Louis'is, Oxfordis, Minnesota ülikoolis ja Nijmegeni ülikoolis. Nad võtsid hulga magnetresonantstomograafia (MRI) andmeid, mis kogunesid Human Connecti projekti raames (tuletage meelde, et projekti Human Human Connecti projekti eesmärk on kirjeldada täielikult meie aju ühenduste struktuuri).

Teadlased olid huvitatud struktuurilise MRI tulemustest, mis võimaldab teil määrata näiteks ajukoore teatud piirkondade ja muude sarnaste omaduste paksust ning funktsionaalset MRI-d, millega näete konkreetse ajuala funktsiooni. Samal ajal võivad aju skaneerimise ajal lõõgastuda ja siis me eristame selle põhilist funktsionaalset topograafiat või täidame mõningast ülesannet - ja siis näeme, millised valdkonnad töötavad konkreetse protseduuriga. Kooriku uue kaardi loomiseks kasutasime seitsmest ülesandest saadud fMRI andmeid, alates audio testidest kuni matemaatiliste ülesanneteni.

Seega pidi algoritm, mis otsis funktsionaalseid väljad ajukoores, toimima korraga mitme parameetriga, struktuuri ja funktsionaalsusega. Selle tulemusena õnnestus meil leida mõlemast poolkerast kuni 180 väljad, millest 83 olid varem kirjanduses kirjeldatud, kuid 97 olid varem teadmata.

Algoritm töötas koos Connect Mani 210 projekti vabatahtliku MRI-skaneerimise tulemustega ja tekkis kohe küsimus, kas teised inimesed võiksid samu tsoone tuvastada. Kas võib olla see, et 180 väljade kaart on mõttekas ainult neile kahesajale inimesele, kes olid koolitatud ülalmainitud algoritmis?

Aga kui nad püüdsid analüüsida MRI-andmete kogumit „väljastpoolt”, määrati nende koorimisalad peaaegu samaks. Lisaks võisid teose autorid tuvastada individuaalsed erinevused nende või teiste saitide vahel. (Selleks, et olla turvalisel poolel, selgitame, et individuaalsed erinevused ei tähenda, et aju on paigutatud ühel viisil ja teisiti, muidu võivad tsoonid töötada erineva tõhususega ja olla haavatud ja arenenud; sarnaselt, kui näeme inimest me ei ütle, et neil on teistsugune ehitusplaan.)

Loomulikult on uus kaart (mida kirjeldatakse looduse artiklis) kasulik nii põhiteaduses kui ka meditsiinis. Tõsi, sellel on ka puudused, mis on seotud peamiselt sellega, et MRI ei ole ikka veel piisavalt ruumiline, see tähendab, et ajukooret saab tegelikult jagada veelgi suuremaks arvuks väljadeks.

Teisest küljest on veel näha, kuidas uued 180 tsooni on paigutatud rakkude, sünapsi ja nende molekulaarsete omaduste tasemele. Ja lõpuks, ärgem unustagem hiljutist tööd, mis on seadnud kahtluse alla tuhandeid MRI skaneerimise tulemusi - loodame, et uus koore kaart ei avalda sellest avalikustamisest suurt mõju.

Vaadake ka:

Miks näeb fMRI seda, mis ei ole

Aju tomograafia annab sageli oma tarkvara olemuse tõttu valepositiivseid tulemusi, mis näeb aju erinevate osade vahel olematut sarnasust.