Un dos "fenómenos" máis misteriosos e non completamente entendidos é o cerebro humano. En torno a este órgano complexo xiran moitas preguntas: por que soñamos, como inflúen as emocións na toma de decisións, que células nerviosas son as responsables da percepción da luz e do son, por que a unhas lles gustan os espadíns e a outras as olivas? Todas estas preguntas afectan ao cerebro, porque é o procesador central do corpo humano. Durante anos, os científicos prestaron especial atención ao cerebro das persoas que dalgunha maneira se destacaban entre a multitude (desde xenios autodidactas ata psicópatas calculadores). Pero hai unha categoría de persoas cuxo comportamento inusual está asociado coa súa idade: os adolescentes. Moitos adolescentes teñen un maior sentido de contradición, un espírito aventureiro e un desexo irresistible de atopar aventuras ao seu favor. Científicos da Universidade de Pensilvania decidiron mirar máis de cerca os misteriosos cerebros dos adolescentes e os procesos que neles teñen lugar. Coñecemos o que conseguiron descubrir co seu informe. Vaia.
Base de investigación
Calquera dispositivo en tecnoloxía e calquera órgano do corpo teñen a súa propia arquitectura que lles permite traballar de forma eficiente. A cortiza cerebral humana organízase segundo unha xerarquía funcional, que vai dende unimodal corteza sensorial* e rematando en transmodal corteza de asociación*.
A cortiza sensorial* é a parte da cortiza cerebral encargada de recoller e procesar a información recibida dos sentidos (ollos, lingua, nariz, oídos, pel e sistema vestibular).
O córtex de asociación* é unha parte do córtex parietal do cerebro implicado na implementación de movementos planificados. Cando estamos a piques de realizar calquera movemento, o noso cerebro debe saber onde se sitúan nese segundo o corpo e as súas partes que se moverán, así como onde se sitúan os obxectos do medio externo cos que pensamos interactuar. Por exemplo, queres coller unha cunca e o teu cerebro xa sabe onde están a man e a propia cunca.
Esta xerarquía funcional está determinada pola anatomía das vías materia branca*, que coordinan a actividade neuronal sincronizada e coñecemento*.
Materia branca* - se a materia gris está formada por neuronas, entón a substancia branca está formada por axóns cubertos de mielina, ao longo dos cales se transmiten os impulsos do corpo celular a outras células e órganos.
Cognición* (cognición) - un conxunto de procesos asociados á adquisición de novos coñecementos sobre o mundo que nos rodea.
A evolución da cortiza cerebral nos primates e o desenvolvemento do cerebro humano caracterízanse pola expansión e a remodelación dirixidas a obxectivos das áreas asociativas transmodais, que son a base dos procesos de representación sensorial da información e das regras abstractas para a consecución de obxectivos.
O proceso de desenvolvemento do cerebro leva moito tempo, durante o cal ocorren moitos procesos de mellora do cerebro como sistema: mielinización*, poda sináptica* etc
Mielinización* - os oligodendrocitos (un tipo de células auxiliares do sistema nervioso) envolven unha ou outra parte do axón, polo que un oligodendrocito se comunica con varias neuronas á vez. Canto máis activo é o axón, máis mielinizado está, xa que aumenta a súa eficiencia.
Poda sináptica* — reducir o número de sinapses/neuronas para aumentar a eficiencia do neurosistema, é dicir. desfacerse de conexións innecesarias. Noutras palabras, esta é a implementación do principio "non por cantidade, senón por calidade".
Durante o desenvolvemento do cerebro, a especificación funcional fórmase no córtex de asociación transmodal, que afecta directamente o desenvolvemento das funcións executivas de orde superior, como memoria de traballo*, flexibilidade cognitiva* и control inhibitorio*.
Memoria de traballo* - un sistema cognitivo para o almacenamento temporal de información. Este tipo de memoria actívase durante os procesos de pensamento en curso e está implicada na toma de decisións e na formación de respostas de comportamento.
Flexibilidade cognitiva* - a capacidade de cambiar dun pensamento a outro e/ou pensar en varias cousas á vez.
Control inhibitorio* (resposta de inhibición) é unha función executiva que supervisa a capacidade dunha persoa para suprimir as súas reaccións condutuais impulsivas (naturais, habituais ou dominantes) ante os estímulos co fin de implementar unha resposta máis adecuada a unha situación específica (estímulo externo).
O estudo das conexións estruturais-funcionais do cerebro comezou hai moito tempo. Coa chegada da teoría de redes, fíxose posible visualizar conexións estruturais-funcionais en sistemas neurobiolóxicos e dividilos en categorías. Na súa esencia, a conectividade estrutura-función é o grao en que a distribución de conexións anatómicas dentro dunha rexión cerebral admite a actividade neuronal sincronizada.
Atopouse unha forte relación entre as medidas de conectividade estrutural e funcional a diferentes escalas espazo-temporais. Noutras palabras, métodos de investigación máis modernos permitiron categorizar determinadas áreas do cerebro segundo as súas características funcionais asociadas á idade da zona e ao seu tamaño.
Non obstante, os científicos din que actualmente hai poucas evidencias de como os cambios na arquitectura da materia branca durante o desenvolvemento do cerebro humano apoian as flutuacións coordinadas na actividade neuronal.
A conectividade estrutural-funcional é a base para a comunicación funcional e prodúcese cando o perfil de conectividade interrexional da materia branca dunha rexión cortical predice a forza da conectividade funcional interrexional. É dicir, a actividade da materia branca reflectirase na activación das funcións executivas do cerebro, polo que será posible avaliar o grao de forza da conexión estrutural-funcional.
Para describir a relación estrutural-funcional, os científicos presentaron tres hipóteses que se probaron durante o estudo.
A primeira hipótese afirma que a conectividade estrutura-función reflectirá a especialización funcional da rexión cortical. É dicir, a conectividade estrutura-función será forte no córtex somatosensorial, debido a procesos que determinan o desenvolvemento temperán de xerarquías sensoriais especializadas. Pola contra, a conectividade estrutura-función será baixa no córtex de asociación transmodal, onde a comunicación funcional pode verse debilitada por restricións xenéticas e anatómicas debido á rápida expansión evolutiva.
A segunda hipótese baséase na mielinización dependente da actividade a longo prazo durante o desenvolvemento e afirma que o desenvolvemento das conexións estrutura-función concentrarase no córtex de asociación transmodal.
Terceira hipótese: a conexión estrutural-funcional reflicte a especialización funcional da rexión cortical. Polo tanto, pódese supoñer que unha conexión estrutural-funcional máis forte no córtex de asociación frontoparietal estará implicada nos cálculos especializados necesarios para a implementación das funcións executivas.
Resultados da investigación
Para caracterizar o desenvolvemento da conectividade estrutura-función nos adolescentes, os científicos cuantificaron ata que punto as conexións estruturais en diferentes rexións do cerebro admiten flutuacións coordinadas na actividade neuronal.
Usando datos de neuroimaxes multimodais de 727 participantes de 8 a 23 anos, realizouse a tractografía de difusión probabilística e avaliouse a conectividade funcional entre cada par de rexións corticais durante a actuación. tarefas n-back*asociado coa actividade da memoria de traballo.
Problema n-back* - unha técnica para estimular a actividade de determinadas áreas do cerebro e probar a memoria de traballo. O suxeito recibe unha serie de estímulos (visuais, sonoros, etc.). Debe determinar e indicar se este ou aquel estímulo estaba presente hai n posicións. Por exemplo: TLHCHSCCQLCKLHCQTRHKC HR (problema de 3-backs, onde unha determinada letra apareceu antes na 3a posición).
A conectividade funcional en estado de repouso reflicte flutuacións espontáneas na actividade neuronal. Pero durante unha tarefa de memoria de traballo, a conectividade funcional pode mellorar as conexións neuronais específicas ou as poboacións implicadas nas funcións executivas.
Imaxe #1: medición da conectividade estrutural-funcional do cerebro humano.
Identificáronse os nós nas redes estruturais e funcionais do cerebro mediante unha parcelación cortical de 400 áreas baseada na homoxeneidade funcional nos datos de resonancia magnética dos participantes no estudo. Para cada participante do estudo, extraéronse perfís de conectividade rexional de cada fila da matriz de conectividade estrutural ou funcional e representáronse como vectores de forza de conectividade desde un nodo da rede neuronal ata todos os outros nodos.
Para comezar, os científicos comprobaron se a distribución espacial das conexións estruturais-funcionais coincide coas propiedades fundamentais da organización cortical.
Imaxe #2
Paga a pena sinalar que a relación entre os perfís de conectividade estrutural e funcional rexional variou moito entre o córtex.2A). Observáronse conexións máis fortes na corteza prefrontal sensorial primaria e medial. Pero nas rexións lateral, temporal e frontoparietal a conexión era bastante débil.
Para unha valoración máis comprensible da relación entre a conectividade estrutural-funcional e a especialización funcional, calculouse o coeficiente de “participación”, que é unha representación gráfica da determinación cuantitativa da conectividade entre áreas funcionalmente especializadas do cerebro. Cada unha das rexións do cerebro asignouse a sete redes neuronais funcionais clásicas. Os nodos neuronais do cerebro cun alto coeficiente de participación demostran diferentes conexións intermodulares (conexións entre rexións cerebrais) e, polo tanto, poden influír nos procesos de transferencia de información entre rexións, así como na súa dinámica. Pero os nodos con baixas taxas de participación mostran máis conexións locais dentro da propia rexión do cerebro, en lugar de entre varias rexións. En pocas palabras, se o coeficiente é alto, diferentes áreas do cerebro interactúan activamente entre si; se é baixa, a actividade ocorre dentro da área sen conexión coas veciñas.2C).
A continuación, avaliouse a relación entre a variabilidade da conectividade estrutural-funcional e a xerarquía funcional a macroescala. A conectividade estrutural-funcional coincide en gran medida co gradiente subxacente da conectividade funcional: as áreas sensoriais unimodais mostran unha conectividade estrutural-funcional relativamente forte, mentres que as áreas transmodais na parte superior da xerarquía funcional mostran unha conectividade máis débil.2D).
Tamén se comprobou que existe unha forte correlación entre a relación estrutural-funcional e a expansión evolutiva da superficie do córtex.2E). As áreas sensoriais moi conservadas tiñan unha conectividade estrutura-función relativamente forte, mentres que as áreas transmodais moi expandidas tiñan unha conectividade máis débil. Tales observacións apoian plenamente a hipótese de que a conectividade estrutura-función é un reflexo da xerarquía cortical da especialización funcional e da expansión evolutiva.
Imaxe #3
Os científicos lembran unha vez máis que as investigacións anteriores centráronse en gran medida no estudo da conectividade estrutural-funcional no cerebro adulto. No mesmo traballo fíxose fincapé no estudo do cerebro, que aínda está en proceso de desenvolvemento, é dicir. sobre o estudo do cerebro adolescente.
Descubriuse que no cerebro adolescente, as diferenzas relacionadas coa idade nas conexións estruturais-funcionais estaban amplamente distribuídas polas cortezas temporal lateral, parietal inferior e prefrontal.3A). As melloras de conectividade distribuíronse de forma desproporcionada entre as rexións corticais, por exemplo. estaban presentes nun subconxunto único de áreas corticais funcionalmente separadas (3V), que non se observou no cerebro adulto.
A magnitude das diferenzas de idade na conectividade estrutural-funcional estivo altamente correlacionada coa taxa de participación funcional (3S) e gradiente funcional (3D).
A distribución espacial das diferenzas relacionadas coa idade nas conexións estruturais-funcionais tamén foi consistente coa expansión evolutiva do córtex. Observouse un aumento da conectividade relacionado coa idade no córtex de asociación estendido, mentres que se observou unha diminución da conectividade relacionada coa idade no córtex sensoriomotor altamente conservado.3E).
Na seguinte fase do estudo, 294 participantes sometéronse a un segundo exame cerebral 1.7 anos despois do primeiro. Deste xeito, foi posible determinar a relación entre os cambios relacionados coa idade na conectividade estrutural-funcional e os cambios no desenvolvemento intraindividual. Para este fin, avaliáronse os cambios lonxitudinais na conectividade estrutural-funcional.
Imaxe #4
Houbo unha correspondencia significativa entre os cambios transversais e lonxitudinais relacionados coa idade na conectividade estrutural-funcional (4A).
Probar a relación entre os cambios lonxitudinais na conectividade estrutural e funcional (4B) e cambios lonxitudinais na taxa de participación funcional (4S) utilizouse a regresión lineal. Atopouse que os cambios lonxitudinais na conectividade corresponden a cambios lonxitudinais na proporción de participación funcional en áreas de asociación de orde alta distribuídas, incluíndo a corteza prefrontal dorsal e medial, a cortiza parietal inferior e a cortiza temporal lateral.4D).
Imaxe #5
Os científicos buscaron entón comprender as consecuencias das diferenzas individuais na conectividade estrutural-funcional para o comportamento. En concreto, se a conectividade estrutural-funcional durante unha tarefa de memoria de traballo pode explicar o rendemento executivo. As melloras no funcionamento executivo foron asociadas cunha conectividade estrutural-funcional máis forte no córtex prefrontal rostrolateral, córtex cingulado posterior e córtex occipital medial.5A).
A totalidade das observacións descritas anteriormente conduce a varias conclusións principais. En primeiro lugar, os cambios rexionais na conectividade estrutural-funcional son inversamente proporcionais á complexidade da función da que é responsable unha determinada rexión cerebral. Atopouse unha conectividade estrutura-función máis forte en partes do cerebro especializadas en procesar información sensorial sinxela (como sinais visuais). E as rexións cerebrais implicadas en procesos máis complexos (función executiva e control inhibitorio) tiñan unha menor conectividade estrutural-funcional.
Tamén se atopou que a conectividade estrutural-funcional era consistente coa expansión evolutiva do cerebro observada nos primates. Estudos comparativos anteriores de cerebros humanos, primates e monos demostraron que as áreas sensoriais (como o sistema visual) están moi conservadas entre as especies de primates e non se expandiron moito durante a evolución recente. Pero as áreas de asociación do cerebro (por exemplo, o córtex prefrontal) sufriron unha expansión significativa. Quizais esta expansión influíu directamente na aparición de capacidades cognitivas complexas nos humanos. Descubriuse que as áreas do cerebro que se expandían rapidamente durante a evolución tiñan unha conectividade estrutural e funcional máis débil, mentres que as áreas sensoriais simples tiñan unha conectividade máis forte.
En nenos e adolescentes, a conexión estrutural-funcional aumenta de forma bastante activa nas áreas frontales do cerebro, que son responsables da función de inhibición (é dicir, o autocontrol). Así, o desenvolvemento a longo prazo da conectividade estrutural-funcional nestas áreas pode mellorar a función executiva e o autocontrol, un proceso que continúa na idade adulta.
Para unha ollada máis detallada aos matices do estudo, recoméndolle botarlle unha ollada и a el.
Epílogo
O cerebro humano sempre foi e será durante moito tempo un dos maiores misterios da humanidade. Este é un mecanismo incriblemente complexo que debe realizar moitas funcións, controlar moitos procesos e almacenar enormes cantidades de información. Para moitos pais, non hai nada máis misterioso que o cerebro dos seus fillos adolescentes. O seu comportamento ás veces é difícil de chamar lóxico ou construtivo, pero isto explícase polo proceso do seu desenvolvemento biolóxico e formación social.
Por suposto, os cambios nas conexións estruturais e funcionais de certas áreas do cerebro e a influencia dos cambios hormonais poden ser unha xustificación científica para o comportamento peculiar dos mozos, pero isto non significa que non teñan que ser dirixidos. O home non é por natureza un ser asocial. Se alguén evita a outras persoas, certamente non é pola nosa predisposición biolóxica. Polo tanto, a participación activa dos pais na vida dos seus fillos é un aspecto moi importante do seu desenvolvemento.
Tamén vale a pena entender que, mesmo aos tres anos, un neno xa é un individuo co seu propio carácter, os seus propios desexos e a súa propia visión do mundo que o rodea. Un pai non debe facerse invisible para o seu fillo, deixándoo ir libremente, pero non debe converterse nun muro de formigón armado que o protexa do coñecemento do mundo. Algún lugar no que cómpre empuxar, nalgún lugar no que cómpre conterse, nalgún lugar no que cómpre dar total liberdade e nalgún lugar, mostrando a autoridade parental, cómpre dicir un "non" firme, aínda que o neno non estea satisfeito con isto.
Ser pai é difícil, ser bo pai é aínda máis difícil. Pero ser adolescente non é tan fácil. O corpo cambia externamente, o cerebro cambia, o ambiente cambia (había escola, e agora a universidade), o ritmo da vida cambia. Hoxe en día, a vida adoita parecerse á Fórmula 1, na que non hai lugar para a lentitude. Pero a alta velocidade supón un gran risco, polo que un piloto inexperto pode resultar ferido. A tarefa dun pai é converterse nun adestrador do seu fillo para liberalo tranquilamente ao mundo no futuro, sen medo polo seu futuro.
Algúns pais considéranse máis intelixentes que outros, algúns están preparados para aplicar calquera consello que escoiten en Internet ou dun veciño, e algúns son simplemente "violetas" en todas as complejidades da crianza. As persoas son diferentes, pero do mesmo xeito que a comunicación entre as súas partes é importante no cerebro humano, a comunicación entre os pais e os seus fillos xoga un dos papeis máis importantes na educación.
Grazas por ver, quédate con curiosidade e teñades unha boa fin de semana a todos! 🙂
Algúns anuncios 🙂
Grazas por estar connosco. Gústanche os nosos artigos? Queres ver máis contido interesante? Apóyanos facendo un pedido ou recomendando a amigos, , un análogo único de servidores de nivel de entrada, que inventamos nós para ti: (dispoñible con RAID1 e RAID10, ata 24 núcleos e ata 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2 veces máis barato no centro de datos Equinix Tier IV en Amsterdam? Só aquí nos Países Baixos! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - desde $ 99! Ler sobre
Fonte: www.habr.com