يعتبر الدماغ البشري من أكثر "الظواهر" غموضًا وغير مفهومة تمامًا. تدور العديد من الأسئلة حول هذا العضو المعقد: لماذا نحلم ، وكيف تؤثر العواطف على اتخاذ القرار ، وما هي الخلايا العصبية المسؤولة عن إدراك الضوء والصوت ، ولماذا يحب بعض الناس الإسبرط ، بينما يحب البعض الآخر الزيتون؟ كل هذه الأسئلة تهم الدماغ ، لأنه المعالج المركزي لجسم الإنسان. لسنوات ، أولى العلماء اهتمامًا خاصًا لأدمغة الأشخاص الذين تميزوا بطريقة ما عن الآخرين (من العباقرة العصاميين إلى حساب السيكوباتيين). ولكن هناك فئة من الأشخاص يرتبط سلوكهم غير العادي بعمرهم - المراهقون. لدى العديد من المراهقين إحساس متزايد بالتناقض ، وروح المغامرة ، ورغبة لا تُقاوم في إيجاد مغامرة في مؤخرتهم. قرر علماء من جامعة بنسلفانيا إلقاء نظرة فاحصة على أدمغة المراهقين الغامضة والعمليات التي تحدث فيهم. ما تمكنوا من اكتشافه ، سوف نتعلم من تقريرهم. يذهب.
أساس البحث
أي جهاز في التكنولوجيا وعضو في الجسم لهيكل خاص به يسمح لهما بالعمل بكفاءة. يتم تنظيم القشرة المخية البشرية على طول تسلسلات هرمية وظيفية تتراوح من أحادي النسق القشرة الحسية* وتنتهي بـ ترانسودال قشرة الارتباط *.
القشرة الحسية * - جزء من القشرة الدماغية المسؤولة عن جمع ومعالجة المعلومات الواردة من الحواس (العيون واللسان والأنف والأذنان والجلد والجهاز الدهليزي).
قشرة الترابط * هي جزء من القشرة الجدارية تشارك في تنفيذ الحركات المخططة. عندما نقوم بأي حركة ، يجب أن يعرف دماغنا مكان وجود الجسم وأجزائه التي ستتحرك في تلك الثانية ، وكذلك مكان وجود كائنات البيئة الخارجية التي يتم التخطيط للتفاعل معها. على سبيل المثال ، تريد أن تلتقط كوبًا ، ويعرف عقلك بالفعل مكان اليد والكوب نفسه.
يرجع هذا التسلسل الهرمي الوظيفي إلى تشريح المسارات مادة بيضاء *، والتي تنسق النشاط العصبي المتزامن و معرفة*.
المادة البيضاء * - إذا كانت المادة الرمادية تتكون من الخلايا العصبية ، فإن اللون الأبيض يتكون من محاور مغطاة بالمايلين ، والتي تنتقل على طولها النبضات من جسم الخلية إلى الخلايا والأعضاء الأخرى.
معرفة* (الإدراك) - مجموعة من العمليات المرتبطة باكتساب معرفة جديدة فيما يتعلق بالعالم المحيط.
يتميز تطور القشرة الدماغية في الرئيسيات وتطور الدماغ البشري بالتوسع المستهدف وإعادة تشكيل مناطق الارتباط عبر النسق ، والتي تشكل أساس التمثيل الحسي للمعلومات والقواعد المجردة لتحقيق الأهداف.
تستغرق عملية نمو الدماغ الكثير من الوقت ، حيث توجد العديد من العمليات لتحسين الدماغ كنظام: الميالين *, تشذيب متشابك * إلخ
الميالين * - تغلف الخلايا قليلة التغصن (نوع من الخلايا المساعدة للجهاز العصبي) جزءًا أو آخر من المحور العصبي ، ونتيجة لذلك يتصل أحد الخلايا قليلة التغصن بعدة عصبونات في وقت واحد. كلما زاد نشاط المحور العصبي ، زادت قوة تكوّن النخاع ، لأن هذا يزيد من كفاءته.
تشذيب متشابك * - تقليل عدد نقاط الاشتباك العصبي / الخلايا العصبية لزيادة كفاءة الجهاز العصبي ، أي التخلص من التوصيلات غير الضرورية. وبعبارة أخرى ، هذا هو تنفيذ مبدأ "ليس الكمية ، ولكن الجودة".
أثناء تكوين الدماغ ، يتم تشكيل مواصفات وظيفية في القشرة الترابطية العابرة ، والتي تؤثر بشكل مباشر على تطوير الوظائف التنفيذية العليا ، مثل الذاكرة العاملة*, المرونة المعرفية * и السيطرة المثبطة*.
الذاكرة العاملة* - نظام معرفي لتخزين المعلومات المؤقتة. يتم تنشيط هذا النوع من الذاكرة في لحظة عمليات التفكير الحالية ويشارك في صنع القرار وفي تكوين الاستجابات السلوكية.
المرونة المعرفية * - القدرة على التحول من فكرة إلى أخرى و / أو التفكير في عدة أشياء في لحظة واحدة.
السيطرة المثبطة* (استجابة التثبيط) - وظيفة تنفيذية تشرف على قدرة الشخص على قمع استجاباته السلوكية الاندفاعية (الطبيعية أو المعتادة أو المهيمنة) للمثيرات من أجل تنفيذ استجابة أكثر ملاءمة لحالة معينة (الحافز الخارجي).
بدأت دراسة الروابط الهيكلية والوظيفية للدماغ منذ زمن بعيد. مع ظهور نظرية الشبكة ، أصبح من الممكن تصور العلاقات الهيكلية والوظيفية في الأنظمة العصبية الحيوية وتقسيمها إلى فئات. في جوهره ، الاتصال الهيكلي الوظيفي هو المدى الذي يحافظ فيه توزيع الوصلات التشريحية في منطقة من الدماغ على النشاط العصبي المتزامن.
لقد وجد أن هناك علاقة قوية بين مؤشرات التوصيلية الهيكلية والوظيفية في مختلف المقاييس المكانية والزمانية. بمعنى آخر ، أتاحت طرق الدراسة الأكثر حداثة تصنيف مناطق معينة من الدماغ وفقًا لسماتها الوظيفية المرتبطة بعمر المنطقة وحجمها.
ومع ذلك ، يقول العلماء أنه لا يوجد حاليًا سوى القليل من الأدلة على كيف أن التغييرات في بنية المادة البيضاء أثناء نمو الدماغ البشري تحافظ على تقلبات منسقة في نشاط الخلايا العصبية.
الاتصال الهيكلي الوظيفي هو أساس الاتصال الوظيفي ويحدث عندما يتنبأ ملف تعريف الاتصال بين الأقاليم للمادة البيضاء في منطقة قشرية بقوة الاتصال الوظيفي بين الأقاليم. أي أن نشاط المادة البيضاء سينعكس في تنشيط الوظائف التنفيذية للدماغ ، وبالتالي سيكون من الممكن تقييم درجة قوة الاتصال الهيكلي الوظيفي.
لوصف العلاقة الهيكلية والوظيفية ، طرح العلماء ثلاث فرضيات تم اختبارها أثناء الدراسة.
تنص الفرضية الأولى على أن العلاقة الهيكلية والوظيفية ستعكس التخصص الوظيفي للمنطقة القشرية. أي أن الاتصال الهيكلي - الوظيفي سيكون قوياً في القشرة الحسية الجسدية ، بسبب العمليات التي تحدد التطور المبكر للتسلسلات الهرمية الحسية المتخصصة. في المقابل ، سيكون الاتصال الهيكلي الوظيفي منخفضًا في قشرة الترابط عبر الوسائط ، حيث قد يضعف الاتصال الوظيفي بسبب القيود الجينية والتشريحية بسبب التوسع التطوري السريع.
تستند الفرضية الثانية على الميالين طويل المدى الذي يعتمد على النشاط أثناء التطور وينص على أن تطوير الاتصالات الهيكلية والوظيفية سيتركز في قشرة الارتباط عبر الوسائط.
الفرضية الثالثة: العلاقة الهيكلية الوظيفية تعكس التخصص الوظيفي للمنطقة القشرية. لذلك ، يمكن الافتراض أن الاتصال الهيكلي والوظيفي الأقوى في القشرة الترابطية الأمامية-الجدارية سوف يشارك في الحسابات المتخصصة اللازمة لتنفيذ الوظائف التنفيذية.
نتائج الدراسة
لتوصيف تطور التفاعلات الهيكلية والوظيفية لدى المراهقين ، حدد الباحثون كمًا إلى أي مدى تدعم الوصلات الهيكلية عبر مناطق الدماغ التقلبات المنسقة في النشاط العصبي.
باستخدام بيانات التصوير العصبي متعدد الوسائط من 727 مشاركًا تتراوح أعمارهم بين 8 و 23 عامًا ، تم إجراء تصوير احتمالي لانتشار المسالك وتم تقييم الاتصال الوظيفي بين كل زوج من المناطق القشرية في وقت التشغيل. المهام ن العودة *المرتبطة بنشاط الذاكرة العاملة.
مهمة n العودة * - تقنية لتحفيز نشاط مناطق معينة من الدماغ واختبار الذاكرة العاملة. يتم تقديم الموضوع بسلسلة من المحفزات (بصرية ، سمعية ، إلخ). يجب أن يحدد ويوضح ما إذا كان هذا الحافز أو ذاك كان n من المواقف منذ. على سبيل المثال: TLHCHSCCQLCKLHCQTRHKC HR (مشكلة 3-backward ، حيث حدث حرف معين 3 وظائف في وقت سابق).
يعكس الاتصال الوظيفي أثناء الراحة تقلبات تلقائية في النشاط العصبي. في المقابل ، أثناء مهمة الذاكرة العاملة ، قد يعزز الاتصال الوظيفي بعض الاتصالات العصبية أو المجموعات السكانية المشاركة في الوظائف التنفيذية.
الصورة رقم 1: قياس الارتباط البنيوي الوظيفي للدماغ البشري.
تم تحديد العقد في الشبكات الهيكلية والوظيفية للدماغ باستخدام تجزئة قشرية من 400 منطقة بناءً على التجانس الوظيفي في بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي للمشاركين في الدراسة. لكل مشارك في الدراسة ، تم استخراج ملفات تعريف الاتصال الإقليمية من كل صف من مصفوفة الاتصال الهيكلي أو الوظيفي وتم تقديمها كمتجهات قوة اتصال من عقدة شبكة عصبية واحدة إلى جميع العقد الأخرى.
بادئ ذي بدء ، فحص العلماء ما إذا كان التوزيع المكاني للعلاقات الهيكلية والوظيفية يتطابق مع الخصائص الأساسية للتنظيم القشري.
الصورة رقم 2
من الجدير بالذكر أن العلاقة بين الملامح الإقليمية للتوصيل الهيكلي والوظيفي اختلفت بشكل كبير عبر القشرة (2A). ولوحظ وجود اتصال أقوى في قشرة الفص الجبهي الحسية الأولية والوسطى. ولكن في المناطق الجانبية والزمانية والجبهة الجدارية ، كان الاتصال ضعيفًا نوعًا ما.
من أجل تقييم أكثر قابلية للفهم للعلاقة بين الاتصال الهيكلي الوظيفي والتخصص الوظيفي ، تم حساب معامل "المشاركة" ، وهو تمثيل رسومي للتعريف الكمي للتواصل بين المناطق المتخصصة وظيفيًا في الدماغ. تم تخصيص كل منطقة من مناطق الدماغ إلى سبع شبكات عصبية وظيفية كلاسيكية. تُظهر العقد العصبية للدماغ ذات معامل المشاركة العالي اتصالًا مختلفًا بين الوحدات (اتصال بين مناطق الدماغ) ، وبالتالي ، يمكن أن تؤثر على عمليات نقل المعلومات بين المناطق ، بالإضافة إلى ديناميكياتها. لكن العقد ذات معدلات المشاركة المنخفضة تُظهر المزيد من الاتصالات المحلية داخل منطقة الدماغ نفسها ، وليس عبر مناطق متعددة. ببساطة ، إذا كان المعامل مرتفعًا ، تتفاعل أجزاء مختلفة من الدماغ بنشاط مع بعضها البعض ؛ إذا كان منخفضًا ، يحدث النشاط داخل المنطقة دون الاتصال بالأجزاء المجاورة (2C).
بعد ذلك ، تم إجراء تقييم للعلاقة بين تباين الاتصال الهيكلي الوظيفي والتسلسل الهرمي الوظيفي الكلي. يتزامن الاتصال الهيكلي الوظيفي إلى حد كبير مع التدرج الرئيسي للتوصيل الوظيفي: تُظهر المناطق الحسية أحادية الوسائط اتصالًا بنيويًا وظيفيًا قويًا نسبيًا ، بينما تُظهر المناطق العابرة للنماذج الموجودة في الجزء العلوي من التسلسل الهرمي الوظيفي اتصالًا ضعيفًا (2D).
وجد أيضًا أن هناك علاقة قوية بين العلاقة الهيكلية والوظيفية والتوسع التطوري لمساحة السطح القشري (2E). تتمتع المناطق الحسية المحفوظة بدرجة عالية بتوصيلية هيكلية وظيفية قوية نسبيًا ، في حين أن المناطق العابرة الممتدة للغاية لديها اتصال أضعف. تدعم هذه الملاحظات تمامًا الفرضية القائلة بأن العلاقة الهيكلية الوظيفية هي انعكاس للتسلسل الهرمي القشري للتخصص الوظيفي والتوسع التطوري.
الصورة رقم 3
يذكر العلماء مرة أخرى أن الدراسات السابقة ركزت إلى حد كبير على دراسة التوصيلية الهيكلية والوظيفية في دماغ البالغين. في نفس العمل ، تم التركيز على دراسة الدماغ ، والتي لا تزال في طور التطور ، أي على دراسة دماغ المراهق.
لقد وجد أن الاختلافات المرتبطة بالعمر في الوصلات الهيكلية الوظيفية في دماغ المراهق كانت موزعة على نطاق واسع في القشرة الجانبية الصدغية ، والجدارية السفلية ، والقشرة الجبهية (3А). تم توزيع مكاسب الاتصال بشكل غير متناسب عبر المناطق القشرية ، أي كانت موجودة في مجموعة فرعية فريدة من المناطق القشرية المنفصلة وظيفيًا (3V) ، والتي لم يتم ملاحظتها في دماغ البالغين.
ترتبط قيمة الفروق العمرية في العلاقات الهيكلية والوظيفية ارتباطًا وثيقًا بمعامل المشاركة الوظيفية (3S) والتدرج الوظيفي (3D).
كما يتوافق التوزيع المكاني للاختلافات العمرية في العلاقات الهيكلية والوظيفية مع التوسع التطوري للقشرة. لوحظت زيادة في الاتصال مرتبطة بالعمر في قشرة الارتباط الموسعة ، بينما لوحظ انخفاض مرتبط بالعمر في الاتصال في القشرة الحسية الحركية المحفوظة للغاية (3E).
في المرحلة التالية من الدراسة ، خضع 294 مشاركًا لفحص دماغ ثانٍ بعد 1.7 سنة من الأول. وبالتالي ، كان من الممكن تحديد العلاقة بين التغييرات المرتبطة بالعمر في الاتصال الهيكلي والوظيفي والتغيرات داخل الفرد في التنمية. للقيام بذلك ، تم إجراء تقييم للتغيرات الطولية في الاتصال الهيكلي الوظيفي.
الصورة رقم 4
تم العثور على تطابق كبير بين التغييرات العرضية والطولية المرتبطة بالعمر في العلاقة الهيكلية والوظيفية (4А).
لاختبار علاقة التغيرات الطولية في الاتصال الهيكلي الوظيفي (4B) والتغيرات الطولية في معامل المشاركة الوظيفية (4S) تم استخدام الانحدار الخطي. تم العثور على التغييرات الطولية في الاتصال لتتوافق مع التغيرات الطولية في معامل المشاركة الوظيفية في مناطق الارتباط الموزعة عالية الترتيب ، بما في ذلك تلك الموجودة في قشرة الفص الجبهي الظهرية والوسطى ، والقشرة الجدارية السفلية ، والقشرة الصدغية الجانبية (4D).
الصورة رقم 5
ثم حاول العلماء فهم عواقب الفروق الفردية في العلاقات الهيكلية والوظيفية للسلوك. على وجه الخصوص ، ما إذا كان الاتصال الهيكلي الوظيفي أثناء تنفيذ المهمة مع الذاكرة العاملة يمكن أن يفسر الأداء التنفيذي. تم العثور على تحسن في الأداء التنفيذي مرتبطًا باتصال هيكلي وظيفي أقوى في قشرة الفص الجبهي المنقار ، والقشرة الحزامية الخلفية ، والقشرة القذالية الإنسي (5A).
مجموع الملاحظات المذكورة أعلاه يؤدي إلى عدة استنتاجات رئيسية. أولاً ، التغييرات الإقليمية في التوصيلية الهيكلية الوظيفية تتناسب عكسياً مع تعقيد الوظيفة التي تكون منطقة أو أخرى من الدماغ مسؤولة عنها. تم العثور على علاقة هيكلية وظيفية أقوى في أجزاء من الدماغ متخصصة في معالجة المعلومات الحسية البسيطة (مثل الإشارات البصرية). وفي مناطق الدماغ التي تشارك في عمليات أكثر تعقيدًا (الوظيفة التنفيذية والتحكم المثبط) كان هناك اتصال هيكلي وظيفي أقل.
تم العثور أيضًا على الاتصال الهيكلي الوظيفي ليكون متسقًا مع التوسع الدماغي التطوري الذي شوهد في الرئيسيات. أظهرت الدراسات المقارنة لأدمغة البشر والرئيسيات والقرود سابقًا أن المناطق الحسية (مثل النظام البصري) محفوظة بشكل كبير بين أنواع الرئيسيات ولم تتوسع كثيرًا في التطور الحديث. لكن المناطق الترابطية في الدماغ (على سبيل المثال ، قشرة الفص الجبهي) خضعت لتوسع كبير. ربما أثر هذا التوسع بشكل مباشر على ظهور القدرات المعرفية المعقدة لدى البشر. لقد وجد أن مناطق الدماغ التي توسعت بسرعة أثناء التطور كان لها اتصال بنيوي-وظيفي أضعف ، في حين أن المناطق الحسية البسيطة لديها مناطق أقوى.
في الأطفال والمراهقين ، يزداد الاتصال الهيكلي الوظيفي بنشاط كبير في المناطق الأمامية من الدماغ ، المسؤولة عن وظيفة التثبيط (أي ضبط النفس). وبالتالي ، فإن التطوير طويل الأمد للربط الهيكلي الوظيفي في هذه المناطق قد يحسن الوظيفة التنفيذية وضبط النفس ، وهي عملية تستمر حتى مرحلة البلوغ.
لمزيد من المعلومات التفصيلية حول الفروق الدقيقة في الدراسة ، أوصي بالنظر في и له.
خاتمة
لطالما كان العقل البشري وسيظل أحد أعظم ألغاز البشرية. هذه آلية معقدة بشكل لا يصدق يجب أن تؤدي العديد من الوظائف ، وتتحكم في العديد من العمليات وتخزن كميات هائلة من المعلومات. بالنسبة للعديد من الآباء ، لا يوجد شيء أكثر غموضًا من أدمغة أطفالهم المراهقين. يصعب أحيانًا وصف سلوكهم بأنه منطقي أو بناء ، ولكن هذا يرجع إلى عملية تطورهم البيولوجي وتكوينهم الاجتماعي.
بالطبع ، يمكن أن تكون التغييرات في الروابط الهيكلية والوظيفية لأجزاء معينة من الدماغ وتأثير التغيرات الهرمونية مبررًا علميًا للسلوك الغريب للشباب ، لكن هذا لا يعني أنهم ليسوا بحاجة إلى التوجيه. الإنسان ليس بطبيعته كائنًا اجتماعيًا. إذا كان شخص ما يتجنب الآخرين ، فهذا بالتأكيد ليس بسبب استعدادنا البيولوجي. لذلك ، فإن المشاركة الفعالة للوالدين في حياة أطفالهم هي جانب مهم للغاية في نموهم.
يجب أن يُفهم أيضًا أنه حتى في سن الثالثة ، يكون الطفل بالفعل شخصًا له طابعه الخاص ورغباته ونظرته الخاصة للعالم من حوله. لا يجب أن يصبح الوالد غير مرئي لطفله ، وأن يتركه يطفو بحرية ، ولكن لا يجب أن يتحول إلى جدار خرساني مقوى يحميه من معرفة العالم. في مكان ما تحتاج إلى الدفع ، في مكان ما للاحتفاظ به ، في مكان ما لإعطاء الحرية الكاملة ، وفي مكان ما ، بعد إظهار السلطة الأبوية ، لتقول "لا" حازمة ، حتى لو لم يكن الطفل سعيدًا بذلك.
أن تكون والدًا أمرًا صعبًا ، بل إنه أصعب أن تكون أبًا صالحًا. لكن أن تكون مراهقًا ليس بالأمر السهل أيضًا. الجسد يتغير ظاهريًا ، الدماغ يتغير ، البيئة تتغير (كانت هناك مدرسة ، والآن الجامعة) ، إيقاع الحياة يتغير. غالبًا ما تشبه الحياة في عصرنا الصيغة -1 ، التي لا مكان فيها للبطء. لكن السرعة العالية تنطوي على الكثير من المخاطر ، لذلك يمكن أن يتأذى راكب عديم الخبرة. مهمة الوالد هي أن يصبح مدربًا لطفله ، من أجل السماح له بهدوء بالخروج إلى العالم في المستقبل ، دون خوف على مستقبله.
يعتبر بعض الآباء أنفسهم أذكى من غيرهم ، والبعض الآخر مستعد لتنفيذ أي نصيحة يسمعونها على الإنترنت أو من أحد الجيران ، والبعض الآخر ببساطة "بنفسجي" لجميع التفاصيل الدقيقة للتعليم. الناس مختلفون ، ولكن كما أن التواصل بين أقسامها مهم في الدماغ البشري ، فإن التواصل بين الآباء وأطفالهم يلعب أحد أهم الأدوار في التعليم.
شكرًا على المشاهدة ، ابق فضوليًا واستمتع بعطلة نهاية أسبوع رائعة للجميع! 🙂
بعض الاعلانات 🙂
أشكركم على البقاء معنا. هل تحب مقالاتنا؟ تريد أن ترى المزيد من المحتوى المثير للاهتمام؟ ادعمنا عن طريق تقديم طلب أو التوصية للأصدقاء ، , تناظرية فريدة من خوادم المستوى المبتدئ ، اخترعناها من أجلك: (متوفر مع RAID1 و RAID10 ، حتى 24 مركزًا وحتى 40 جيجا بايت DDR4).
Dell R730xd أرخص مرتين في مركز بيانات Equinix Tier IV في أمستردام؟ هنا فقط في هولندا! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2 جيجا هرتز 6C 128 جيجا بايت DDR3 2x960 جيجا بايت SSD 1 جيجا بايت في الثانية 100 تيرا بايت - من 99 دولارًا! أقرأ عن
المصدر: www.habr.com