Een van die mees geheimsinnige en nie ten volle verstaande "verskynsels" is die menslike brein. Baie vrae draai om hierdie komplekse orgaan: hoekom droom ons, hoe beïnvloed emosies besluitneming, watter senuweeselle is verantwoordelik vir die persepsie van lig en klank, hoekom hou sommige mense van sprot, terwyl ander van olywe hou? Al hierdie vrae het betrekking op die brein, want dit is die sentrale verwerker van die menslike liggaam. Vir jare het wetenskaplikes spesiale aandag gegee aan die brein van mense wat op een of ander manier uit die skare uitstaan (van selfopgeleide genieë tot berekenende psigopate). Maar daar is 'n kategorie mense wie se ongewone gedrag met hul ouderdom geassosieer word - tieners. Baie tieners het 'n groter gevoel van teenstrydigheid, 'n avontuurlustige gees en 'n onweerstaanbare begeerte om avontuur op hul gat te vind. Wetenskaplikes van die Universiteit van Pennsilvanië het besluit om die geheimsinnige breine van adolessente en die prosesse wat daarin plaasvind, van nader te bekyk. Wat hulle reggekry het om uit te vind, sal ons uit hul verslag leer. Gaan.
Navorsingsbasis
Enige toestel in tegnologie en 'n orgaan in die liggaam het hul eie argitektuur wat hulle in staat stel om doeltreffend te werk. Die menslike serebrale korteks is georganiseer volgens funksionele hiërargieë wat wissel van unimodale sensoriese korteks* en eindig met transmodaal assosiasie korteks*.
Sensoriese korteks * - deel van die serebrale korteks wat verantwoordelik is vir die insameling en verwerking van inligting wat van die sintuie ontvang word (oë, tong, neus, ore, vel en vestibulêre apparaat).
Die assosiasiekorteks* is die deel van die pariëtale korteks wat betrokke is by die implementering van beplande bewegings. Wanneer ons enige beweging gaan uitvoer, moet ons brein weet waar die liggaam en sy dele wat sal beweeg op daardie sekonde geleë is, asook waar die voorwerpe van die eksterne omgewing geleë is waarmee die interaksie beplan word. Byvoorbeeld, jy wil 'n koppie optel, en jou brein weet reeds waar die hand en die koppie self geleë is.
Hierdie funksionele hiërargie is te danke aan die anatomie van die paaie witstof*, wat gesinchroniseerde neurale aktiwiteit koördineer en kognisie*.
Witstof* - as die grysstof uit neurone bestaan, dan bestaan die wit uit aksone wat met miëlien bedek is, waarlangs impulse van die selliggaam na ander selle en organe oorgedra word.
Kognisie* (kognisie) - 'n stel prosesse wat verband hou met die verkryging van nuwe kennis rakende die wêreld rondom.
Die evolusie van die serebrale korteks by primate en die ontwikkeling van die menslike brein word gekenmerk deur die geteikende uitbreiding en hermodellering van transmodale assosiasiegebiede, wat die basis is van sensoriese voorstelling van inligting en abstrakte reëls vir die bereiking van doelwitte.
Die proses van breinontwikkeling neem baie tyd in beslag, waartydens daar baie prosesse is om die brein as 'n sisteem te verbeter: miëlinering*, sinaptiese snoei* ens.
Miëlisering* - oligodendrosiete ('n tipe hulpselle van die senuweestelsel) omhul een of ander deel van die akson, waardeur een oligodendrosiet verskeie neurone gelyktydig kontak. Hoe meer aktief die akson is, hoe sterker is die myelinering daarvan, aangesien dit die doeltreffendheid daarvan verhoog.
Sinaptiese snoei* — die vermindering van die aantal sinapse/neurone om die doeltreffendheid van die neuro-stelsel te verhoog, d.w.s. ontslae te raak van onnodige verbindings. Met ander woorde, dit is die implementering van die beginsel “nie kwantiteit nie, maar kwaliteit”.
Tydens die vorming van die brein word 'n funksionele spesifikasie in die transmodale assosiatiewe korteks gevorm, wat die ontwikkeling van hoër-orde uitvoerende funksies direk beïnvloed, soos bv. werkende geheue*, kognitiewe buigsaamheid* и inhiberende beheer*.
Werkende geheue* - kognitiewe stelsel van tydelike inligtingberging. Hierdie tipe geheue word geaktiveer op die oomblik van huidige denkprosesse en is betrokke by besluitneming en by die vorming van gedragsreaksies.
Kognitiewe buigsaamheid* - die vermoë om van een gedagte na 'n ander oor te skakel en/of oor verskeie dinge op een oomblik te dink.
Inhiberende beheer* (inhibisiereaksie) - 'n uitvoerende funksie wat toesig hou oor 'n persoon se vermoë om sy impulsiewe (natuurlike, gewoonte- of dominante) gedragsreaksies op stimuli te onderdruk ten einde 'n meer gepaste reaksie op 'n bepaalde situasie te implementeer (eksterne stimulus).
Die studie van die struktureel-funksionele verbindings van die brein het redelik lank gelede begin. Met die koms van netwerkteorie het dit moontlik geword om struktureel-funksionele verwantskappe in neurobiologiese sisteme te visualiseer en in kategorieë te verdeel. In sy kern is struktureel-funksionele konnektiwiteit die mate waarin die verspreiding van anatomiese verbindings in 'n streek van die brein gesinchroniseerde neurale aktiwiteit handhaaf.
Daar is gevind dat daar 'n sterk verband is tussen aanwysers van strukturele en funksionele konnektiwiteit op verskillende tydruimtelike skale. Met ander woorde, meer moderne metodes van studie het dit moontlik gemaak om sekere areas van die brein te kategoriseer volgens hul funksionele kenmerke wat verband hou met die ouderdom van die area en sy grootte.
Wetenskaplikes sê egter daar is tans min bewyse van hoe veranderinge in witstof-argitektuur tydens menslike breinontwikkeling gekoördineerde fluktuasies in neuronale aktiwiteit handhaaf.
Struktureel-funksionele konnektiwiteit is die basis vir funksionele kommunikasie en vind plaas wanneer die witstof interregionale verbindingsprofiel in 'n kortikale streek die sterkte van interregionale funksionele konnektiwiteit voorspel. Dit wil sê, die aktiwiteit van die wit materie sal weerspieël word in die aktivering van die uitvoerende funksies van die brein, waardeur dit moontlik sal wees om die mate van sterkte van die struktureel-funksionele verband te bepaal.
Om die struktureel-funksionele verhouding te beskryf, het wetenskaplikes drie hipoteses voorgehou wat tydens die studie getoets is.
Die eerste hipotese stel dat die struktureel-funksionele verhouding die funksionele spesialisering van die kortikale area sal weerspieël. Dit wil sê, die struktureel-funksionele verband sal sterk wees in die somatosensoriese korteks, as gevolg van die prosesse wat die vroeë ontwikkeling van gespesialiseerde sensoriese hiërargieë bepaal. Daarteenoor sal struktureel-funksionele konnektiwiteit laag wees in die transmodale assosiasiekorteks, waar funksionele kommunikasie verswak kan word as gevolg van genetiese en anatomiese beperkings as gevolg van vinnige evolusionêre uitbreiding.
Die tweede hipotese is gebaseer op langtermyn-aktiwiteitsafhanklike miëlinering tydens ontwikkeling en stel dat die ontwikkeling van struktureel-funksionele verbindings gekonsentreer sal word in die transmodale assosiasiekorteks.
Die derde hipotese: die strukturele-funksionele verhouding weerspieël die funksionele spesialisering van die kortikale streek. Daarom kan aanvaar word dat 'n sterker struktureel-funksionele verband in die fronto-pariëtale assosiatiewe korteks betrokke sal wees by gespesialiseerde berekeninge wat nodig is vir die implementering van uitvoerende funksies.
Navorsingsresultate
Om die ontwikkeling van struktureel-funksionele interaksies by adolessente te karakteriseer, het die navorsers die mate gekwantifiseer waartoe strukturele verbindings oor breinstreke gekoördineerde fluktuasies in neurale aktiwiteit ondersteun.
Deur gebruik te maak van multimodale neurobeeldingdata van 727 deelnemers tussen die ouderdomme van 8 tot 23 jaar, is 'n probabilistiese diffusie-traktografie uitgevoer en die funksionele konnektiwiteit tussen elke paar kortikale streke is tydens looptyd beoordeel. take n-terug*geassosieer met werkgeheue-aktiwiteit.
Taak n-terug* - 'n tegniek om die aktiwiteit van sekere areas van die brein te stimuleer en werkende geheue te toets. Die onderwerp word aangebied met 'n reeks stimuli (visueel, ouditief, ens.). Hy moet bepaal en aandui of hierdie of daardie stimulus n posisies gelede was. Byvoorbeeld: TLHCHSCCQLCKLHCQTRHKC HR (probleem 3-agteruit, waar 'n sekere letter 3 posisies vroeër voorgekom het).
Funksionele konnektiwiteit in rus weerspieël spontane fluktuasies in neurale aktiwiteit. In teenstelling hiermee, tydens 'n werkgeheue-taak, kan funksionele konnektiwiteit sekere neurale verbindings of populasies wat by uitvoerende funksies betrokke is, verbeter.
Beeld nr. 1: meet die struktureel-funksionele verbinding van die menslike brein.
Die nodusse in die strukturele en funksionele netwerke van die brein is geïdentifiseer met behulp van 'n 400-sone kortikale parsellasie gebaseer op funksionele homogeniteit in die MRI-data van die studiedeelnemers. Vir elke studiedeelnemer is streeksverbindingsprofiele uit elke ry van die strukturele of funksionele konnektiwiteitsmatriks onttrek en as konnektiwiteitssterktevektore van een neurale netwerknodus na alle ander nodusse aangebied.
Om mee te begin, het die wetenskaplikes nagegaan of die ruimtelike verspreiding van struktureel-funksionele verhoudings saamval met die fundamentele eienskappe van kortikale organisasie.
Prent #2
Dit is opmerklik dat die verhouding tussen streeksprofiele van strukturele en funksionele konnektiwiteit baie oor die korteks heen gewissel het (2A). 'n Sterker verband is waargeneem in die primêre sensoriese en mediale prefrontale korteks. Maar in die laterale, temporale en fronto-pariëtale areas was die verband taamlik swak.
Vir 'n meer verstaanbare assessering van die verband tussen struktureel-funksionele konnektiwiteit en funksionele spesialisasie, is die "deelname"-koëffisiënt bereken, wat 'n grafiese voorstelling is van die kwantitatiewe definisie van konnektiwiteit tussen funksioneel gespesialiseerde areas van die brein. Elkeen van die breinstreke is aan die sewe klassieke funksionele neurale netwerke toegewys. Neuronale knope van die brein met 'n hoë koëffisiënt van deelname demonstreer verskillende intermodulêre kommunikasie (verbinding tussen breinstreke) en kan dus die prosesse van inligtingoordrag tussen streke, sowel as hul dinamika beïnvloed. Maar nodusse met lae deelnamekoerse toon meer plaaslike verbindings binne die breinstreek self, eerder as tussen verskeie streke. Eenvoudig gestel, as die koëffisiënt hoog is, werk verskillende dele van die brein aktief met mekaar in wisselwerking; as dit laag is, vind aktiwiteit binne die area plaas sonder kommunikasie met naburiges (2C).
Vervolgens is 'n assessering gemaak van die verband tussen die veranderlikheid van struktureel-funksionele konnektiwiteit en die makroskaal funksionele hiërargie. Struktureel-funksionele konnektiwiteit val grootliks saam met die hoofgradiënt van funksionele konnektiwiteit: unimodale sensoriese areas toon relatief sterk struktureel-funksionele konnektiwiteit, terwyl transmodale streke aan die bokant van die funksionele hiërargie swakker konnektiwiteit toon (2D).
Daar is ook gevind dat daar 'n sterk korrelasie is tussen die struktureel-funksionele verhouding en die evolusionêre uitbreiding van die kortikale oppervlakte (2E). Hoogs bewaarde sensoriese gebiede het relatief sterk struktureel-funksionele konnektiwiteit gehad, terwyl hoogs uitgebreide transmodale gebiede swakker konnektiwiteit gehad het. Sulke waarnemings ondersteun ten volle die hipotese dat die struktureel-funksionele verhouding 'n weerspieëling is van die kortikale hiërargie van funksionele spesialisasie en evolusionêre uitbreiding.
Prent #3
Die wetenskaplikes herinner weer daaraan dat vorige studies grootliks gefokus het op die studie van struktureel-funksionele konnektiwiteit in die volwasse brein. In dieselfde werk is die klem gelê op die studie van die brein, wat nog in die proses van ontwikkeling is, m.a.w. oor die studie van die adolessente brein.
Daar is gevind dat ouderdomsverwante verskille in struktureel-funksionele verhoudings in die adolessente brein wyd versprei is in die laterale temporale, inferior pariëtale en prefrontale korteks (3A). Verbindingswinste is buite verhouding oor kortikale streke versprei, d.w.s. was teenwoordig in 'n unieke subset van funksioneel geskeide kortikale streke (3V), wat nie in die volwasse brein waargeneem is nie.
Die waarde van ouderdomsverskille in strukturele en funksionele verhoudings het sterk gekorreleer met die koëffisiënt van funksionele deelname (3S) en funksionele gradiënt (3D).
Die ruimtelike verspreiding van ouderdomsverskille in strukturele en funksionele verhoudings het ook ooreengestem met die evolusionêre uitbreiding van die korteks. 'n Ouderdomsverwante toename in konnektiwiteit is in die uitgebreide assosiasiekorteks waargeneem, terwyl 'n ouderdomsverwante afname in konnektiwiteit in die hoogs bewaarde sensorimotoriese korteks waargeneem is (3E).
In die volgende fase van die studie het 294 deelnemers 'n tweede breinondersoek 1.7 jaar na die eerste ondergaan. Dit was dus moontlik om die verband tussen ouderdomsverwante veranderinge in struktureel-funksionele konnektiwiteit en intra-individuele veranderinge in ontwikkeling te bepaal. Om dit te doen, is 'n assessering van longitudinale veranderinge in die struktureel-funksionele konnektiwiteit uitgevoer.
Prent #4
'n Beduidende ooreenstemming is gevind tussen die transversale en longitudinale ouderdomsverwante veranderinge in die struktureel-funksionele verhouding (4A).
Om die verwantskap van longitudinale veranderinge in die struktureel-funksionele konnektiwiteit te toets (4B) en longitudinale veranderinge in die koëffisiënt van funksionele deelname (4S) lineêre regressie is gebruik. Daar is gevind dat longitudinale veranderinge in konnektiwiteit ooreenstem met longitudinale veranderinge in die koëffisiënt van funksionele deelname in hoë-orde verspreide assosiasie areas, insluitend dié in die dorsale en mediale prefrontale korteks, inferior pariëtale korteks en laterale temporale korteks (4D).
Prent #5
Die wetenskaplikes het toe probeer om die gevolge van individuele verskille in struktureel-funksionele verhoudings vir gedrag te verstaan. In die besonder, of struktureel-funksionele konnektiwiteit tydens taakuitvoering met werkgeheue uitvoerende prestasie kan verklaar. Daar is gevind dat verbetering in uitvoerende prestasie geassosieer word met sterker struktureel-funksionele konnektiwiteit in die rostrolaterale prefrontale korteks, posterior cingulate gyrus en mediale oksipitale korteks (5A).
Die totaliteit van bogenoemde waarnemings lei tot verskeie hoofgevolgtrekkings. Eerstens is streeksveranderinge in struktureel-funksionele konnektiwiteit omgekeerd eweredig aan die kompleksiteit van die funksie waarvoor een of ander area van die brein verantwoordelik is. ’n Sterker struktureel-funksionele verhouding is gevind in dele van die brein wat spesialiseer in die verwerking van eenvoudige sensoriese inligting (soos visuele leidrade). En in die areas van die brein betrokke by meer komplekse prosesse (uitvoerende funksie en inhiberende beheer) was daar 'n laer struktureel-funksionele konnektiwiteit.
Daar is ook gevind dat struktureel-funksionele konnektiwiteit ooreenstem met die evolusionêre breinuitbreiding wat by primate gesien word. Vergelykende studies van die brein van mense, primate en ape het voorheen getoon dat sensoriese areas (soos die visuele sisteem) baie bewaar is onder primaatspesies en nie veel uitgebrei het in onlangse evolusie nie. Maar die assosiatiewe areas van die brein (byvoorbeeld die prefrontale korteks) het 'n aansienlike uitbreiding ondergaan. Miskien het hierdie uitbreiding die ontstaan van komplekse kognitiewe vermoëns by mense direk beïnvloed. Daar is gevind dat areas van die brein wat vinnig uitgebrei het tydens evolusie swakker struktureel-funksionele konnektiwiteit gehad het, terwyl eenvoudige sensoriese areas sterkers gehad het.
By kinders en adolessente neem die struktureel-funksionele verband redelik aktief toe in die frontale areas van die brein, wat verantwoordelik is vir die funksie van inhibisie (d.w.s. selfbeheersing). Dus, langtermyn ontwikkeling van struktureel-funksionele konnektiwiteit in hierdie gebiede kan uitvoerende funksie en selfbeheersing verbeter, 'n proses wat voortduur tot in volwassenheid.
Vir meer gedetailleerde inligting oor die nuanses van die studie, beveel ek aan om na te kyk и aan hom.
Epiloog
Die menslike brein was nog altyd en sal steeds een van die grootste raaisels van die mensdom wees. Dit is 'n ongelooflike komplekse meganisme wat baie funksies moet verrig, baie prosesse moet beheer en groot hoeveelhede inligting moet stoor. Vir baie ouers is niks meer geheimsinnig as die brein van hul tienerkinders nie. Hulle gedrag is soms moeilik om logies of konstruktief te noem, maar dit is as gevolg van die proses van hul biologiese ontwikkeling en sosiale vorming.
Natuurlik kan veranderinge in die strukturele en funksionele verbindings van sekere dele van die brein en die invloed van hormonale veranderinge 'n wetenskaplike regverdiging wees vir die eienaardige gedrag van jongmense, maar dit beteken nie dat dit nie gerig hoef te word nie. Die mens is nie van nature 'n asosiale wese nie. As iemand ander mense vermy, is dit beslis nie te wyte aan ons biologiese aanleg nie. Daarom is die aktiewe deelname van ouers aan die lewens van hul kinders 'n uiters belangrike aspek van hul ontwikkeling.
Dit moet ook verstaan word dat selfs op die ouderdom van drie, 'n kind reeds 'n persoon is met sy eie karakter, sy begeertes en sy eie siening van die wêreld om hom. ’n Ouer moet nie vir sy kind onsigbaar word en hom vrylik laat sweef nie, maar hy moet nie in ’n gewapende betonmuur verander wat hom daarvan beskerm om die wêreld te ken nie. Iewers moet jy druk, iewers om vas te hou, iewers om volkome vryheid te gee, en iewers, nadat jy ouerlike gesag getoon het, om 'n ferm “nee” te sê, al is die kind nie tevrede hiermee nie.
Om 'n ouer te wees is moeilik, selfs moeiliker om 'n goeie ouer te wees. Maar om 'n tiener te wees is ook nie maklik nie. Die liggaam verander uiterlik, die brein verander, die omgewing verander (daar was 'n skool, en nou die universiteit), die lewensritme verander. In ons tyd lyk die lewe dikwels soos 'n formule-1, waarop daar geen plek vir traagheid is nie. Maar hoë spoed hou baie risiko in, so 'n onervare ruiter kan seerkry. Die taak van 'n ouer is om 'n afrigter van sy kind te word, om hom in die toekoms rustig die wêreld in te laat gaan, sonder vrees vir sy toekoms.
Sommige ouers beskou hulself as slimmer as ander, sommige is gereed om enige raad wat hulle op die internet of van 'n buurman hoor, te implementeer, en sommige is bloot "violet" vir al die subtiliteite van onderwys. Mense verskil, maar net soos kommunikasie tussen sy departemente belangrik is in die menslike brein, speel kommunikasie tussen ouers en hul kinders een van die belangrikste rolle in die onderwys.
Dankie vir die kyk, bly nuuskierig en lekker naweek vir almal! 🙂
Sommige advertensies 🙂
Dankie dat jy by ons gebly het. Hou jy van ons artikels? Wil jy meer interessante inhoud sien? Ondersteun ons deur 'n bestelling te plaas of by vriende aan te beveel, , 'n unieke analoog van intreevlakbedieners, wat deur ons vir jou uitgevind is: (beskikbaar met RAID1 en RAID10, tot 24 kerne en tot 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2x goedkoper in Equinix Tier IV-datasentrum in Amsterdam? Net hier in Nederland! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - vanaf $99! Lees van
Bron: will.com