Noorte maksimaalsus ja vastandlik vaim noorukite seas neuroloogilisest vaatenurgast

Üks kõige mõistatuslikumaid ja veel täielikult lahendamata „nähtusi“ on inimese aju. Ümber seda keerleb arvukalt küsimusi: miks me näeme unenägusid, kuidas emotsioonid mõjutavad otsuste tegemist, millised närvirakud vastutavad valguse ja helide tajumise eest, miks ühele meeldib heeringas, teisele aga oliivid? Kõik need küsimused puudutavad aju, kuna see on inimese organismi keskus. Aastakümneid on teadlased pühendunud tähelepanu nendele inimestele, kes mingil moel paistsid silma (geniaalsetest iseõppijatest kuni kalkude psühhopaatideni). Kuid on olemas inimeste kategooria, kelle eriskummalist käitumist seostatakse nende vanusega — teismelised. Paljud teismelised tunnevad teravat vastuolu, seiklusvaimu ja ületamatut soovi leida oma viiendat punkti seiklustesse. Pennsylvania ülikooli teadlased otsustasid põhjalikult uurida teismeliste salapäraseid ajusid ja protsesse, mis neis toimuvad. Milliseid järeldusi nad on teinud, saame teada nende raportist. Alustame.

Uuringu alus

Igal seadmel tehnikas ja igal organil organismis on oma arhitektuur, mis võimaldab neil tõhusalt töötada. Inimese ajukoore organiseeritus järgib funktsionaalset hierarhiat, alustades unimodaalsest sensoorne koor* ja lõpetades transmodaalse assotsiatiivse koore*.

Sensorne koor* — osa ajukoorest, mis vastutab teabe kogumise ja töötlemise eest, mis saadakse meeleorganitest (silmad, keel, nina, kõrvad, nahk ja tasakaalupunkt).

Assotsiatiivne koor* — osa ajukoorest, mis osaleb kavandatud liikumiste realiseerimises. Kui me kavatseme teostada mingit liikumist, peab meie aju teadma, kus antud hetkel asub keha ja need kehaosad, mis liiguvad, samuti kus asuvad ümbritsevad objektid, millega on plaanis suhelda. Näiteks, kui soovite haarata tassi, peab teie aju juba teadma, kus on teie käsi ja tass.

Selline funktsionaalne hierarhia on tingitud valge aine* anatoomiast, mis koordineerib sünkroniseeritud neuronaalset aktiivsust jakognitsiooni*. Valge aine*.

Белое вещество* — kui hall aine koosneb neuronitest, siis valge aine koosneb müeliiniga kaetud aksonitest, mille kaudu impulsid edastatakse rakukeha ja teiste rakkude ning elundite vahel.

Kognitiivsus* (kognitsioon) — protsesside kogum, millel on seos uute teadmiste omandamisega ümbritseva maailma kohta.

Primaatide ajukoore evolutsioon ja inimese aju areng iseloomustavad sihipärane laienemine ja transmodaalsete assotsiatiivsete piirkondade ümberkujundamine, mis on teabe sensoorsete esituste ja abstraktsete eesmärgistamise reeglite protsesside aluseks.

Aju arenguprotsess võtab aega, mille jooksul toimub mitmeid aju täiustamise protsesse süsteemina: müelinisatsioon*, sünaptiline pruunimine* jne.

Müelinisatsioon* — oligodendrotsüüdid (närvisüsteemi toetavate rakkude tüüp) katavad aksoni teatud osa, mille tulemusena seondub üks oligodendrotsüüt korraga mitme neuroniga. Mida aktiivsem on akson, seda tugevam on tema müelinisatsioon, kuna see suurendab tema efektiivsust.

Sünaptiline pruunimine* — sünapside/neuronite arvu vähendamine neuro-süsteemi efektiivsuse suurendamiseks, st üleliigsete seoste kõrvaldamine. Teisisõnu, see on põhimõtte „mitte kvantiteedis, vaid kvaliteedis“ elluviimine.

Aju arenguperioodil vormub funktsionaalne spetsifikatsioon transmodaalses assotsiatiivses koores, mis mõjutab otseselt kõrgema taseme täidesaatvate funktsioonide arengut, näiteks töömälu*, kognitiivne paindlikkus* ja inhibeeriv kontroll*.

Töömälu* — kognitiivne süsteem ajutiseks teabe hoidmiseks. See mälu tüüp aktiveerub praeguste mõtlemisprotsesside hetkel ja osaleb otsuste tegemises ning käitumisvastuste kujundamises.

Kognitiivne paindlikkus* — võime liikuda ühe mõtte juurest teise juurde ja/või kaaluda mitmeid asju korraga.

Inhibeeriv kontroll* (reaktsiooni pärssimine) — täidesaatva funktsiooni toimetamine, mis reguleerib inimese võimet pärssida oma impulsiivne (loomulikud, harjumuspärased või domineerivad) käitumisreaktsioone stiimulitele, et rakendada sobivamat vastust konkreetsele olukorrale (väline stiimul).

Ajalo on aju struktuuri ja funktsiooni seoste uurimine alguse saanud juba suhteliselt ammu. Võrgu teooria ilmumisega tekkis võimalus visualiseerida struktuuri-funktsionaalseid seoseid neurobioloogilistes süsteemides ja jaotada need kategooriatesse. Oma olemuselt on struktuuri-funktsionaalne seos määr, mil määral aju piirkonna anatoomiliste seoste jaotumine toetab sünkroniseeritud neuronite aktiivsust.

On tõestatud, et struktuuri ja funktsionaalsuse näitajate vahel on tugev seos erinevates ruumi- ja ajaskaalades. Teisisõnu, kaasaegsemad uurimismeetodid on võimaldanud liigitada aju teatud osi nende funktsionaalsete omaduste põhjal, mis on seotud piirkonna vanuse ja suurusega.

Siiski, nagu teadlased väidavad, on praeguseks praktiliselt puuduvad andmed selle kohta, kuidas valge aine arhitektuuri muutused inimese aju arengus toetavad kooskõlastatud neuronite aktiivsuse kõikumisi.

Struktuuri-funktsionaalne seos on aluseks funktsionaalsetele kommunikatsioonidele ja toimub, kui valge aine piirkondadevahelise seose profiil ajukoore piirkonnas ennustab piirkondadevahelist funktsionaalset seost. See tähendab, et valge aine aktiivsus kajastub aju täidesaatvates funktsioonides, mis võimaldab hinnata struktuuri-funktsionaalse seose tugevuse määr.

Struktuuri-funktsionaalse seose kirjeldamiseks on teadlased esitanud kolm hüpoteesi, mida uurimise käigus on testitud.

Esimene hüpotees väidab, et struktuuri-funktsionaalne seos kajastab ajukoore piirkonna funktsionaalset eristavust. Seega, struktuuri-funktsionaalne seos on tugev somatosensoorse koore piirkonnas, tänu protsessidele, mis määravad varase arengu spetsialiseeritud sensoorsete hierarhiate jaoks. Vastupidiselt sellele on struktuuri-funktsionaalne seos madal transmodaalses assotsiatiivses koores, kus funktsionaalne kommunikatsioon võib olla nõrgenenud geneetiliste ja anatoomiliste piirangute tõttu, mis tulenevad kiirest evolutsioonilisest laienemisest.

Teine hüpotees põhineb pikaajalisel aktiivsuse sõltuval müeliniseerimisel arengujärgus ja väidab, et struktuurifunktsionaalsete seoste areng keskendub transmodaalses assotsiatiivses koores.

Kolmas hüpotees: struktuurifunktsionaalne seos peegeldab kortikaalse ala funktsionaalset spetsialiseerumist. Seetõttu võib eeldada, et tugevam struktuurifunktsionaalne seos otsmikus-ajalises assotsiatiivses koores osaleb spetsialiseeritud arvutustes, mis on vajalikud täidesaatvate funktsioonide rakendamiseks.

Uuringu tulemused

Noorukite struktuurifunktsionaalse interaktsiooni arendamise iseloomustamiseks viisid teadlased läbi kvantitatiivse hindamise, et määrata, kui palju erinevate ajupiirkondade struktuursed seosed toetavad koordineeritud neuronite aktiivsuse võnkumisi.

Kasutades multimodaalseid neurovisualiseerimise andmeid 727 osaleja vanuses 8–23 aastat, viidi läbi tõenäosuslik difusioonitraktograafia ja funktsionaalse seose hindamine iga paari kortikaalsete alade vahel ülesande täitmise ajal. n-tagasi ülesanne*, mis on seotud töömälu aktiivsusega.

n-tagasi ülesanne* — meetod, mis stimuleerib teatud aju piirkondade aktiivsust ja hindab töömälu. Katsealusele esitatakse rida stiimuleid (visuaalseid, helilisi jne). Ta peab määrama ja näitama, kas konkreetne stiimul ilmus n positsiooni tagasi. Näiteks: T L H C H S C C Q L C K L H C Q T R H K C H R (3-tagasi ülesanne, kus kindel täht ilmus 3 positsiooni varem).

Puhkeoleku funktsionaalne seos peegeldab spontaalseid neuronite aktiivsuse võnkumisi. Kuid töömälu ülesande täitmise ajal võib funktsionaalne seos tugevdada konkreetseid närviühendusi või populatsioonide tegevust, mis osalevad täidesaatvates funktsioonides.

Pilt nr 1: inimese aju struktuurifunktsionaalse seose mõõtmine.

Ajukud struktuursetes ja funktsionaalsetes ajudeksustes määrati 400-tsoonilise kortikaalse parselatsiooniga (jaotamine tsoonideks), mis põhines osalejate MRT andmete funktsionaalsel ühtsusel. Iga osalise kohta eristati piirkondlikud sidemete profiilid igast struktuurilisest või funktsionaalsest sidemete maatriksist ja esitati sidemete tugevuse vektoritena ühest närvivõrgu sõlmest kõigile teistele sõlmedele.

Kuna see, kas ruumiline jaotus struktuursete ja funktsionaalsete sidemete vahel vastab kortikaalse organisatsiooni põhijoontele, kontrolliti teadlaste poolt.

Pilt nr 2

Oluline on märkida, et struktuurse ja funktsionaalse sidemete piirkondlike profiilide vaheline seos varieerus oluliselt kogu koores (2A). Tugevamat seost täheldati esmase sensoorses ja mediaalses prefrontaalses koores. Seevastu lateraalses, temporaalses ja frontaaltüübis olid sidemed suhteliselt nõrgad.

Selgema hindamise eesmärgil arvutati struktuursete ja funktsionaalsete sidemete vahelise seose ja funktsionaalse spetsialiseerumise vahel osaluskoefitsient, mis esindab kvantitatiivse seose graafilist esitusviisi funktsionaalselt spetsialiseeritud aju alade vahel. Iga aju piirkond liigitati seitsmesse klassikalisse funktsionaalsesse närvivõrku. Aju sõlmed kõrge osaluskoefitsiendiga näitavad erinevat intermodulaarset sidet (seoseid aju alade vahel) ja seega võivad mõjutada teabe edastamise protsesse alade vahel, samuti nende dünaamikat. Seevastu madala osaluskoefitsiendiga sõlmed näitavad rohkem lokaalseid seoseid omas piirkonnas, mitte erinevate piirkondade vahel. Ütledes lihtsamalt, kui koefitsient on kõrge – erinevad ajupiirkonnad suhtlevad aktiivselt üksteisega, kui see on madal – tegevus toimub piirkonna sees ilma, et see oleks seotud naabritega.2C).

Järgmiseks viidi läbi variatiivsete struktuurifunktsionaalsete seoste ja makromastaapsete funktsionaalsete hierarhiate hindamine. Struktuurifunktsionaalne seos langeneb suuresti kokku peamise funktsionaalse seose gradientiga: unimodaalsed sensorilised alad näitavad suhteliselt tugevat struktuurifunktsionaalset seost, samas kui transmodaalsete alade funktsionaalse hierarhia tipus on seos nõrgem (2D).

Samuti selgus, et struktuurifunktsionaalsete seoste ja ajukoorte pinnaala evolutsioonilise laienemise vahel on tugev korrelatsioon (2E). Kõrgekonservatiivsed sensorilised alad omasid suhteliselt tugevat struktuurifunktsionaalset seost, samas kui tugevalt laienenud transmodaalsed alad näitasid nõrgemat seost. Sellised tähelepanekud kinnitavad täielikult hüpoteesi, et struktuurifunktsionaalne seos peegeldab ajukoore funktsionaalset spetsialiseerumise hierarhiat ja evolutsioonilist laienemist.

Pilt nr 3

Teadlased meenutavad taas, et varasemad uuringud keskendusid peamiselt täiskasvanu ajus esinevate struktuurifunktsionaalsete seoste uurimisele. Käesolevas töös oli keskendutud areneva aju, st noorukite aju uurimisele.

Leiti, et noorukite ajust on vanuse erinevused struktuurifunktsionaalsetes seostes laialdaselt jaotunud lateraalses ajalises, alumises parietaalses ja prefrontaalses koores (3A). Seoste tugevdamine oli mitteproportsionaalselt jaotunud koore alade vahel, st esines ainulaadses funktsionaalselt jagatud alade alamkogumis (3B), mida ei täheldatud täiskasvanu ajus.

Vanuse erinevuste suurus struktuurifunktsionaalsetes seostes korreleerus tugevalt funktsionaalse osaluse koefitsiendiga (3C) ja funktsionaalse gradientiga (3D).

Vanuse erinevuste ruumiline jaotumine struktuurifunktsionaalsetes ühendustes vastas ka ajukoorme evolutsioonilisele laienemisele. Vanusega suurenes sidusus laienenud assotsiatiivses ajukoores, samas kui vanusega vähenes sidusus väga konserveerivas sensoorses-motoorses ajukoores (3E).

Uuringu järgmises etapis läbisid 294 osalejat ajutombi uurimise uuesti 1,7 aastat pärast esimest. Seeläbi oli võimalik määrata seose vanusest tingitud struktuurifunktsionaalsuse muutuste ja individuaarsete arengumuutuste vahel. Selleks viidi läbi struktuurifunktsionaalsuse pikkade muutuste hindamine.

Pilt nr 4

Leiti märkimisväärne vastavus rist- ja pikkade vanuse muutuste vahel struktuurifunktsionaalses seoses (4A).

Pikemate struktuurifunktsionaalsuse muutuste seose kontrollimiseks (4B) ja pikemate funktsionaalse osalemise koefitsiendi muutuste (4C) vahel kasutati lineaarset regressiooni. Leiti, et pikad muutused siduses vastasid pikam perioodiaegade muutustele funktsionaalse osalemise koefitsiendis kõrge järgu jaotunud assotsiatiivsetes piirkondades, sealhulgas dorsaal- ja mediaalse prefrontaalse koore, alumise parietaalse koore ja lateraalse temporaalse koore (4D).

Pilt nr 5

Seejärel püüdsid teadlased mõista individuaalsete erinevuste tagajärgi struktuurifunktsionaalsetes seostes käitumise jaoks. Eelkõige, kas struktuuri-funktsionaalne seos töömälu ülesande täitmisel suudab selgitada sooritusvõimet. Leiti, et soorituslik tegevus on seotud tugevama struktuurifunktsionaalsusega dorsolateraalsetes prefrontalsetes koortes, tagumises cingulaarses gyrus ja mediaalses occipitaalses koores (5A).

Ülevaade eelnimetatud tähelepanekutest viib mitmete peamiste järeldusteni. Esiteks, piirkondlikud muutused struktuuri-funktsionaalses seoses on pöördvõrdelised funktsiooni keerukuse tasemega, mille eest vastutab konkreetne ajupiirkond. Tugevam struktuuri-funktsionaalne seos avastati aju osades, mis spetsialiseeruvad lihtsa sensoorse teabe töötlemisele (näiteks visuaalsed signaalid). Samas ajupiirkondades, mis osalevad keerukamates protsessides (täitevfunktsioon ja inhibeeriv kontroll), oli struktuuri-funktsionaalne seos madalam.

Samuti on leitud, et struktuuri-funktsionaalne seos on kooskõlas aju evolutsioonilise laienemisega, mida täheldatakse primaatide seas. Varasemad võrrelnud uuringud inimese, primaatide ja ahvide ajust on näidanud, et sensoorne ajupiirkond (nt visuaalsüsteem) on liikide lõikes väga konservatiivne ja ei ole hiljutise evolutsiooni käigus märkimisväärselt laienenud. Kui aga assotsiatiivsed ajupiirkonnad (nt eesmine koor) on kogenud märkimisväärset laienemist. Tõenäoliselt on see laienemine otseselt mõjutanud inimese keeruliste kognitiivsete võimete kujunemist. On leitud, et ajupiirkonnad, mis laienesid kiiresti evolutsiooni käigus, omasid nõrgemat struktuuri-funktsionaalset seost, samas kui lihtsad sensoorne alad - tugevamat.

Lastel ja noorukitel suureneb struktuuri-funktsionaalne seos aktiivselt eesajupiirkondades, mis vastutavad inhibeerimise funktsiooni (st enesekontrolli) eest. Seega võib neis piirkondades pikaajaline struktuuri-funktsionaalse seose areng parandada täitevfunktsiooni ja enesekontrolli, mille areng jätkub ka täiskasvanueas.

Süvitsi minekuks uurimise nüanssidega soovitan tutvuda teadlaste raportiga ja täiendavate materjalidega selle juurde.

Epilog

Inimese aju on alati olnud ja jääb veel pikaks ajaks üheks inimkonna suurimaks müsteeriumiks. See on uskumatult keeruline mehhanism, mis peab täitma palju funktsioone, kontrollima mitmeid protsesse ja hoidma tohutul hulgal teavet. Paljudele vanematele pole midagi salapärasemat kui nende teismeeas laste aju. Nende käitumine on vahel raske määratleda loogilisena või konstruktiivsena, kuid see on seletatav nende bioloogilise arengu ja sotsiaalse kujunemise protsessiga.

Loomulikult võivad ajukoorte struktuuri ja funktsionaalsete seoste muutused ning hormoonide ümberkorralduste mõju olla teaduslik kaalutlus noorte inimeste omapärase käitumise selgitamiseks, kuid see ei tähenda, et neid ei peaks suunama. Inimene ei ole oma loomult antisotsiaalne olend. Kui keegi tõukab eemale teistest inimestest, siis kindlasti mitte meie bioloogilise eelsoodumise tõttu. Seetõttu on vanemate aktiivne osalemine oma laste elus äärmiselt oluline arengu aspekt.

Samuti on oluline mõista, et isegi kolme-aastane laps on juba isiksus, kellel on oma karakter, soovid ja maailmavaade. Vanem ei peaks muutuma oma lapse jaoks nähtamatuks, lastes tal vabadusse, kuid ei tohi ka muutuda raudbetoonseinale, mis piirab teda maailma avastamisest. Seal, kus on vaja, tuleb last julgelt suunata, mõnikord ka toetada, anda täielik vabadus ja kusagil, tõestades vanema autoriteeti, öelda tugev "ei", isegi kui laps on selle vastu.

Vanemaks olemine on keeruline, veelgi keerulisem on olla hea vanem. Kuid teismeline olemine ei ole ka lihtne. Välimus muutub, aju muutub, keskkond muutub (oli kool, nüüd on ülikool), elutempo muutub. Praegusel ajal meenutab elu sageli vormel-1, kus aeglusele pole kohta. Kuid suurem kiirus toob endaga kaasa suuremad riskid, kuna kogenematu sõitja võib kannatada. Vanema ülesanne on olla oma lapse treener, et hiljem saaks teda rahulikult maailma saata, kartmata tema tuleviku pärast.

Mõned vanemad arvavad end teistest targemad, teised on valmis järgima iga nõuannet, mida nad internetis või naabritelt kuulevad, ja mõned on lihtsalt suhteliselt ükskikud kogu kasvatamise nüansside suhtes. Inimesed on erinevad, kuid nagu inimese ajus on oluline kommunikatsioon selle osade vahel, nii mängib ka kasvatamises üks tähtsamaid rolle kommunikatsioon vanemate ja nende laste vahel.

Tänan tähelepanu eest, jääge uudishimu juurde ja soovin kõigile toredat nädalavahetust, sõbrad! 🙂

Veidi reklaami 🙂

Aitäh, et olete meiega. Kas teile meeldivad meie artiklid? Kas soovite näha rohkem huvitavat sisu? Toetage meid, tellides teenuse või soovitades meid tuttavatele. Pilve VPS arendajatele alates $4.99, ainulaadne entry-level serverite analoog, mille oleme teie jaoks välja mõelnud: Kogu tõde VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps alates $19 või kuidas jagada serverit õigesti? (saadaval RAID1 ja RAID10 variandid, kuni 24 tuuma ja kuni 40GB DDR4).

Dell R730xd on Equinixi Tier IV andmekeskuses Amsterdamis kaks korda odavam? Ainult meie juures 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TB alates $199 Hollandis! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — alates $99! Lugege sellest Kuidas luua ettevõtte tasemel infrastruktuuri, kasutades Dell R730xd E5-2650 v4 servereid, mille hind on 9000 eurot, taskukohase hinna eest?

Allikas: habr.com