Unu el la plej misteraj kaj ne plene komprenataj "fenomenoj" estas la homa cerbo. Multaj demandoj rondiras ĉirkaŭ ĉi tiu kompleksa organo: kial ni revas, kiel emocioj influas decidon, kiuj nervaj ĉeloj respondecas pri la percepto de lumo kaj sono, kial iuj homoj ŝatas spratojn, dum aliaj amas olivojn? Ĉiuj ĉi tiuj demandoj koncernas la cerbon, ĉar ĝi estas la centra procesoro de la homa korpo. Dum jaroj, sciencistoj atentis la cerbon de homoj, kiuj iel elstaras el la amaso (de memlernitaj geniuloj ĝis kalkulaj psikopatoj). Sed ekzistas kategorio da homoj, kies nekutima konduto estas rilata al ilia aĝo - adoleskantoj. Multaj adoleskantoj havas plifortigitan senton de kontraŭdiro, aventuran spiriton kaj nerezisteblan deziron trovi aventuron sur sia pugo. Sciencistoj de la Universitato de Pensilvanio decidis rigardi pli proksime al la misteraj cerboj de adoleskantoj kaj la procezoj kiuj okazas en ili. Kion ili sukcesis ekscii, ni lernos el ilia raporto. Iru.
Esplorbazo
Ajna aparato en teknologio kaj organo en la korpo havas sian propran arkitekturon, kiu permesas al ili labori efike. La homa cerba kortekso estas organizita laŭ funkciaj hierarkioj intervalantaj de unumodala sensa kortekso* kaj finiĝanta per transmodala asocia kortekso*.
Sensa kortekso * - parto de la cerba kortekso respondeca por kolekti kaj prilabori informojn ricevitajn de la sentoj (okuloj, lango, nazo, oreloj, haŭto kaj vestibula aparato).
La asocia kortekso* estas la parto de la parietala kortekso implikita en la efektivigo de planitaj movoj. Kiam ni faros iun ajn movon, nia cerbo devas scii kie troviĝas la korpo kaj ĝiaj partoj, kiuj moviĝos en tiu sekundo, same kiel kie troviĝas la objektoj de la ekstera medio, kun kiuj la interago estas planita. Ekzemple, vi volas preni tason, kaj via cerbo jam scias, kie troviĝas la mano kaj la taso mem.
Ĉi tiu funkcia hierarkio ŝuldiĝas al la anatomio de la vojoj blanka substanco*, kiuj kunordigas sinkronigitan neŭralan agadon kaj ekkono*.
Blanka substanco* - se la griza substanco konsistas el neŭronoj, tiam la blanko konsistas el aksonoj kovritaj per mjelino, laŭ kiuj impulsoj estas transdonitaj de la ĉela korpo al aliaj ĉeloj kaj organoj.
Kogno* (kono) - aro de procezoj asociitaj kun la akiro de nova scio koncerne la mondon ĉirkaŭe.
La evoluo de la kortekso en primatoj kaj la evoluo de la homa cerbo estas karakterizitaj per la laŭcela ekspansio kaj restrukturado de transmodalaj asociaj areoj, kiuj estas la bazo de sensa reprezentado de informoj kaj abstraktaj reguloj por atingi celojn.
La procezo de cerba disvolviĝo prenas multan tempon, dum kiu ekzistas multaj procezoj por plibonigi la cerbon kiel sistemon: mjelinigo*, sinapta tondado* kaj tiel plu.
Mielinigo* - oligodendrocitoj (speco de helpĉeloj de la nerva sistemo) envolvas unu aŭ alian parton de la aksono, rezulte de kio unu oligodendrocito kontaktas plurajn neŭronojn samtempe. Ju pli aktiva la aksono, des pli forta ĝia mjelinigo, ĉar tio pliigas ĝian efikecon.
Sinapta tondado* — redukti la nombron da sinapsoj/neŭronoj por pliigi la efikecon de la neŭrosistemo, t.e. forigi nenecesajn rilatojn. Alivorte, ĉi tio estas la efektivigo de la principo "ne kvanto, sed kvalito".
Dum la formado de la cerbo, funkcia specifo estas formita en la transmodala asocieca kortekso, kiu rekte influas la evoluon de pli alta ordo plenumaj funkcioj, kiel ekzemple labormemoro*, kogna fleksebleco* и inhibicia kontrolo*.
Labormemoro* — kogna sistemo de provizora konservado de informoj. Ĉi tiu speco de memoro estas aktivigita en la momento de nunaj pensprocezoj kaj estas implikita en decidiĝo kaj en la formado de kondutismaj respondoj.
Kogna Fleksebleco* - la kapablo ŝanĝi de unu penso al alia kaj/aŭ pensi pri pluraj aferoj samtempe.
Inhiba kontrolo* (inhibicia respondo) - administra funkcio kiu kontrolas la kapablon de persono subpremi liajn impulsemajn (naturajn, kutimajn aŭ dominajn) kondutismajn respondojn al stimuloj por efektivigi pli konvenan respondon al speciala situacio (ekstera stimulo).
La studo de la struktur-funkciaj ligoj de la cerbo komenciĝis antaŭ sufiĉe longa tempo. Kun la apero de retoteorio, iĝis eble bildigi struktur-funkciajn rilatojn en neŭrobiologiaj sistemoj kaj dividi ilin en kategoriojn. Ĉe ĝia kerno, struktur-funkcia konektebleco estas la grado al kiu la distribuado de anatomiaj ligoj en regiono de la cerbo konservas sinkronigitan neŭralan agadon.
Estis trovite ke ekzistas forta rilato inter indikiloj de struktura kaj funkcia konektebleco ĉe malsamaj spac-tempaj skaloj. Alivorte, pli modernaj studmetodoj ebligis klasifiki iujn areojn de la cerbo laŭ iliaj funkciaj trajtoj asociitaj kun la aĝo de la areo kaj ĝia grandeco.
Tamen, sciencistoj diras, ke nuntempe ekzistas malmulte da evidenteco pri kiel ŝanĝoj en la arkitekturo de blanka substanco dum homa cerba evoluo konservas kunordigitajn fluktuojn en neŭrona agado.
Struktur-funkcia konektebleco estas la bazo por funkcia komunikado kaj okazas kiam la blanka substanca interregiona konekteblecprofilo en kortikala regiono antaŭdiras la forton de interregiona funkcia konektebleco. Tio estas, la aktiveco de la blanka substanco reflektiĝos en la aktivigo de la plenumaj funkcioj de la cerbo, tiel eblos taksi la gradon de forto de la struktur-funkcia ligo.
Por priskribi la struktur-funkcian rilaton, sciencistoj prezentis tri hipotezojn kiuj estis provitaj dum la studo.
La unua hipotezo deklaras ke la struktur-funkcia rilato reflektos la funkcian specialiĝon de la kortikala regiono. Tio estas, la struktur-funkcia ligo estos forta en la somatosensa kortekso, pro la procezoj kiuj determinas la fruan evoluon de specialecaj sensaj hierarkioj. En kontrasto, struktur-funkcia konektebleco estos malalta en la transmodala asocia kortekso, kie funkcia komunikado povas esti malfortigita pro genetikaj kaj anatomiaj limigoj pro rapida evolua vastiĝo.
La dua hipotezo estas bazita sur longperspektiva agad-dependa mjelinigo dum evoluo kaj deklaras ke la evoluo de struktur-funkciaj ligoj estos koncentrita en la transmodala asocia kortekso.
La tria hipotezo: la struktur-funkcia rilato reflektas la funkcian specialiĝon de la kortikala regiono. Tial, povas esti supozite ke pli forta struktur-funkcia ligo en la fronto-parieta asocieca kortekso estos implikita en specialecaj kalkuloj necesaj por la efektivigo de administraj funkcioj.
Esplorrezultoj
Por karakterizi la evoluon de struktur-funkciaj interagoj en adoleskantoj, la esploristoj kvantigis kiomgrade strukturaj ligoj tra cerbaj regionoj subtenas kunordigitajn fluktuojn en neŭrala agado.
Uzante multmodalajn neŭrobildigajn datumojn de 727 partoprenantoj en aĝo de 8 ĝis 23 jaroj, probableca difuztraktografio estis farita kaj la funkcia konektebleco inter ĉiu paro de kortikalaj regionoj estis taksita ĉe rultempo. taskoj n-dorso*asociita kun labormemoraktiveco.
Tasko n-malantaŭa* - tekniko por stimuli la agadon de certaj areoj de la cerbo kaj testi labormemoron. La subjekto estas prezentita kun serio de stimuloj (vidaj, aŭdaj, ktp.). Li devas determini kaj indiki ĉu tiu aŭ alia stimulo estis antaŭ n pozicioj. Ekzemple: TLHCHSCCQLCKLHCQTRHKC HR (problemo 3-malantaŭen, kie certa litero okazis 3 pozicioj pli frue).
Funkcia konektebleco ĉe ripozo reflektas spontaneajn fluktuojn en neŭrala agado. En kontrasto, dum labormemortasko, funkcia konektebleco povas plibonigi certajn neŭralajn ligojn aŭ populaciojn implikitajn en administraj funkcioj.
Bildo n-ro 1: mezurado de la struktur-funkcia ligo de la homa cerbo.
La nodoj en la strukturaj kaj funkciaj retoj de la cerbo estis identigitaj per 400-zona kortikala parcelado bazita sur funkcia homogeneco en la MRI-datumoj de la studaj partoprenantoj. Por ĉiu studpartoprenanto, regionaj konekteblecaj profiloj estis ĉerpitaj de ĉiu vico de la struktura aŭ funkcia konektebla matrico kaj prezentitaj kiel konekteblecaj fortaj vektoroj de unu neŭrala reto nodo ĝis ĉiuj aliaj nodoj.
Komence, la sciencistoj kontrolis ĉu la spaca distribuado de struktur-funkciaj rilatoj koincidas kun la fundamentaj ecoj de kortikala organizo.
Bildo #2
Estas notinde, ke la rilato inter regionaj profiloj de struktura kaj funkcia konektebleco multe variis trans la kortekso (2A). Pli forta ligo estis observita en la primara sensa kaj mediala antaŭalfronta kortekso. Sed en la flankaj, tempaj kaj fronto-parietalaj areoj, la ligo estis sufiĉe malforta.
Por pli komprenebla takso de la rilato inter struktur-funkcia konektebleco kaj funkcia specialiĝo, la "partopreno-" koeficiento estis kalkulita, kio estas grafika reprezentado de la kvanta difino de konektebleco inter funkcie specialecaj areoj de la cerbo. Ĉiu el la cerbaj regionoj estis asignita al la sep klasikaj funkciaj neŭralaj retoj. Neŭronaj nodoj de la cerbo kun alta koeficiento de partopreno montras malsaman intermodulan komunikadon (konekto inter cerbaj regionoj) kaj, tial, povas influi la procezojn de informa translokigo inter regionoj, same kiel ilian dinamikon. Sed nodoj kun malaltaj partoprenprocentoj montras pli lokajn ligojn ene de la cerba regiono mem, prefere ol trans pluraj regionoj. Simple dirite, se la koeficiento estas alta, malsamaj partoj de la cerbo aktive interagas unu kun la alia; se ĝi estas malalta, agado okazas ene de la areo sen komunikado kun najbaroj (2C).
Poste, takso estis farita de la rilato inter la ŝanĝebleco de struktur-funkcia konektebleco kaj la makroskala funkcia hierarkio. Struktur-funkcia konektebleco plejparte koincidas kun la ĉefgradiento de funkcia konektebleco: unumodaj sensaj areoj montras relative fortan struktur-funkcian konekteblecon, dum transmodalaj regionoj ĉe la pinto de la funkcia hierarkio montras pli malfortan konekteblecon (2D).
Estis ankaŭ trovite ke ekzistas forta korelacio inter la struktur-funkcia rilato kaj la evolua vastiĝo de la kortikala surfacareo (2E). Tre konservitaj sensaj areoj havis relative fortan struktur-funkcian konekteblecon, dum tre etenditaj transmodaj areoj havis pli malfortan konekteblecon. Tiaj observaĵoj plene apogas la hipotezon ke la struktur-funkcia rilato estas reflektado de la kortikala hierarkio de funkcia specialiĝo kaj evolua vastiĝo.
Bildo #3
La sciencistoj denove memorigas, ke antaŭaj studoj plejparte koncentriĝis pri la studo de struktur-funkcia konektebleco en la plenkreska cerbo. En la sama verko oni emfazis la studon de la cerbo, kiu ankoraŭ estas en evoluprocezo, t.e. pri la studo de la adoleska cerbo.
Estis trovite ke aĝ-rilataj diferencoj en struktur-funkciaj rilatoj en la adoleska cerbo estis vaste distribuitaj en la laterala temporala, malsupera parietala, kaj antaŭalfronta kortekso (3A). Konektecgajnoj estis misproporcie distribuitaj tra kortikalaj regionoj, t.e. ĉeestis en unika subaro de funkcie separitaj kortikalaj regionoj (3B), kiu ne estis observita en la plenkreska cerbo.
La valoro de aĝdiferencoj en strukturaj kaj funkciaj rilatoj forte korelaciis kun la koeficiento de funkcia partopreno (3С) kaj funkcia gradiento (3D).
La spaca distribuado de aĝdiferencoj en strukturaj kaj funkciaj rilatoj ankaŭ egalrilatis al la evolua vastiĝo de la kortekso. Aĝ-rilata pliiĝo en konektebleco estis observita en la vastigita asocia kortekso, dum aĝ-rilata malkresko en konektebleco estis observita en la tre konservita sensmotorkortekso (3E).
En la sekva fazo de la studo, 294 partoprenantoj spertis duan cerban ekzamenon 1.7 jarojn post la unua. Tiel, estis eble determini la rilaton inter aĝo-rilataj ŝanĝoj en struktur-funkcia konektebleco kaj intra-individuaj ŝanĝoj en evoluo. Por fari tion, takso de longitudaj ŝanĝoj en la struktur-funkcia konektebleco estis farita.
Bildo #4
Signifa korespondado estis trovita inter la transversaj kaj longitudaj aĝ-rilataj ŝanĝoj en la struktur-funkcia rilato (4A).
Testi la rilaton de longitudaj ŝanĝoj en la struktur-funkcia konektebleco (4B) kaj longitudaj ŝanĝoj en la koeficiento de funkcia partopreno (4С) linia regreso estis uzata. Longitudaj ŝanĝoj en konektebleco estis trovitaj respondi al longitudaj ŝanĝoj en la koeficiento de funkcia partopreno en alt-ordaj distribuitaj asociaj areoj, inkluzive de tiuj en la dorsa kaj mediala prealfronta kortekso, malsupera parietala kortekso kaj laterala temporala kortekso.4D).
Bildo #5
La sciencistoj tiam provis kompreni la sekvojn de individuaj diferencoj en struktur-funkciaj rilatoj por konduto. Aparte, ĉu struktur-funkcia konektebleco dum tasko-ekzekuto kun labormemoro povas klarigi administran efikecon. Pliboniĝo en administra efikeco estis trovita esti rilata al pli forta struktur-funkcia konektebleco en la rostrolaterala antaŭalfronta kortekso, malantaŭa cingulkortekso, kaj mediala okcipita kortekso (5A).
La tutaĵo de ĉi-supraj observoj kondukas al pluraj ĉefaj konkludoj. Unue, regionaj ŝanĝoj en struktur-funkcia konektebleco estas inverse proporciaj al la komplekseco de la funkcio, pri kiu respondecas unu aŭ alia areo de la cerbo. Pli forta struktur-funkcia rilato estis trovita en partoj de la cerbo kiuj specialiĝas pri prilaborado de simplaj sensaj informoj (kiel ekzemple vidaj signalvortoj). Kaj en la areoj de la cerbo implikitaj en pli kompleksaj procezoj (administra funkcio kaj inhibicia kontrolo) estis pli malalta struktur-funkcia konektebleco.
Struktur-funkcia konektebleco ankaŭ estis trovita esti kongrua kun la evolua cerba vastiĝo vidita en primatoj. Komparaj studoj de la cerboj de homoj, primatoj, kaj simioj antaŭe montris ke sensaj areoj (kiel ekzemple la vida sistemo) estas tre konservitaj inter primatspecioj kaj ne disetendiĝis multe en lastatempa evoluo. Sed la asociaj areoj de la cerbo (ekzemple, la antaŭfronta kortekso) spertis signifan ekspansion. Eble ĉi tiu ekspansio rekte influis la aperon de kompleksaj kognaj kapabloj en homoj. Estis trovite ke areoj de la cerbo kiuj disetendiĝis rapide dum evolucio havis pli malfortan struktur-funkcian konekteblecon, dum simplaj sensaj areoj havis pli fortajn.
En infanoj kaj adoleskantoj, la struktura-funkcia rilato pliiĝas sufiĉe aktive en la frontaj areoj de la cerbo, kiuj respondecas pri la funkcio de inhibicio (t.e. memregado). Tiel, longperspektiva evoluo de struktur-funkcia konektebleco en tiuj lokoj povas plibonigi administran funkcion kaj memregadon, procezon kiu daŭras en plenaĝecon.
Por pli detalaj informoj pri la nuancoj de la studo, mi rekomendas rigardi и al li.
Epilogo
La homa cerbo ĉiam estis kaj daŭre estos unu el la plej grandaj misteroj de la homaro. Ĉi tio estas nekredeble kompleksa mekanismo, kiu devas plenumi multajn funkciojn, kontroli multajn procezojn kaj stoki grandegajn kvantojn da informoj. Por multaj gepatroj, nenio estas pli mistera ol la cerboj de iliaj adoleskaj infanoj. Ilia konduto estas foje malfacile nomi logika aŭ konstrua, sed tio estas pro la procezo de ilia biologia evoluo kaj socia formado.
Kompreneble, ŝanĝoj en la strukturaj kaj funkciaj ligoj de iuj partoj de la cerbo kaj la influo de hormonaj ŝanĝoj povas esti scienca pravigo por la stranga konduto de junuloj, sed tio ne signifas, ke ili ne bezonas esti direktitaj. Homo ne estas nature asocia estaĵo. Se iu evitas aliajn homojn, tio certe ne estas pro nia biologia dispozicio. Tial la aktiva partopreno de gepatroj en la vivo de siaj infanoj estas ekstreme grava aspekto de ilia evoluo.
Oni ankaŭ komprenu, ke eĉ en la aĝo de tri jaroj, infano jam estas homo kun sia propra karaktero, siaj deziroj kaj sia propra vidpunkto de la mondo ĉirkaŭ li. Gepatro ne faru nevidebla por sia infano, lasante lin flosi libere, sed li ne faru murbeton, kiu protektas lin de konado de la mondo. Ien vi devas puŝi, ien teni, ie por doni kompletan liberecon, kaj ie, montrinte gepatran aŭtoritaton, diri firman "ne", eĉ se la infano ne estas feliĉa pri tio.
Esti gepatro estas malfacila, kaj eĉ pli malfacile esti bona gepatro. Sed esti adoleskanto ankaŭ ne estas facila. La korpo ŝanĝiĝas ekstere, la cerbo ŝanĝiĝas, la medio ŝanĝiĝas (estis lernejo, kaj nun la universitato), la ritmo de vivo ŝanĝiĝas. En nia tempo, la vivo ofte similas al formulo-1, sur kiu ne estas loko por malrapideco. Sed alta rapideco venas kun multe da risko, do nesperta rajdanto povas vundiĝi. La tasko de gepatro estas fariĝi trejnisto de sia infano, por trankvile lasi lin iri en la mondon estonte, sen timo pri sia estonteco.
Iuj gepatroj konsideras sin pli inteligentaj ol aliaj, iuj pretas efektivigi ajnajn konsilojn, kiujn ili aŭdas en Interreto aŭ de najbaro, kaj iuj estas simple "violaj" por ĉiuj subtilecoj de edukado. Homoj estas malsamaj, sed same kiel komunikado inter ĝiaj fakoj estas grava en la homa cerbo, komunikado inter gepatroj kaj iliaj infanoj ludas unu el la plej gravaj roloj en edukado.
Dankon pro spektado, restu scivolemaj kaj havu bonegan semajnfinon al ĉiuj! 🙂
Kelkaj reklamoj 🙂
Dankon pro restado ĉe ni. Ĉu vi ŝatas niajn artikolojn? Ĉu vi volas vidi pli interesan enhavon? Subtenu nin farante mendon aŭ rekomendante al amikoj, , unika analogo de enirnivelaj serviloj, kiu estis inventita de ni por vi: (havebla kun RAID1 kaj RAID10, ĝis 24 kernoj kaj ĝis 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 fojojn pli malmultekosta en Equinix Tier IV datumcentro en Amsterdamo? Nur ĉi tie en Nederlando! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - ekde $99! Legu pri
fonto: www.habr.com