Az egyik legtitokzatosabb és nem teljesen megértett „jelenség” az emberi agy. Sok kérdés kering e körül az összetett szerv körül: miért álmodunk, hogyan befolyásolják az érzelmek a döntéshozatalt, mely idegsejtek felelősek a fény- és hangérzékelésért, miért szeretik egyesek a sprattot, míg mások az olajbogyót? Mindezek a kérdések az agyat érintik, mivel ez az emberi test központi feldolgozója. A tudósok évek óta különös figyelmet fordítottak azoknak az embereknek az agyára, akik valamilyen módon kitűntek a tömegből (az autodidakta zseniktől a számító pszichopatákig). De van egy kategória az embereknek, akiknek szokatlan viselkedése az életkorukhoz kapcsolódik - a tizenévesek. Sok tinédzserben megnövekedett az ellentmondás érzése, a kalandvágy és ellenállhatatlan vágy, hogy kalandot találjon a maga javára. A Pennsylvaniai Egyetem tudósai úgy döntöttek, hogy közelebbről is megvizsgálják a tinédzserek titokzatos agyát és a benne zajló folyamatokat. A beszámolójukból megtudjuk, mit sikerült megtudniuk. Megy.
Kutatási alap
A technológia minden eszközének és a test bármely szervének saját felépítése van, amely lehetővé teszi a hatékony működést. Az emberi agykéreg funkcionális hierarchia szerint szerveződik, az unimodálistól kezdve szenzoros kéreg* és a transzmodálisra végződő asszociációs kéreg*.
A szenzoros kéreg* az agykéreg azon része, amely az érzékszervekből (szemek, nyelv, orr, fülek, bőr és vesztibuláris rendszer) származó információk összegyűjtéséért és feldolgozásáért felelős.
Az asszociációs kéreg* az agy parietális kéregének része, amely részt vesz a tervezett mozgások végrehajtásában. Amikor bármilyen mozdulatot készülünk végrehajtani, agyunknak tudnia kell, hogy hol helyezkednek el az adott pillanatban a test és a mozgásra kerülő részei, valamint hol helyezkednek el azok a külső környezet tárgyai, amelyekkel kölcsönhatást tervezünk. Például fel akarsz venni egy csészét, és az agyad már tudja, hol található a kéz és maga a csésze.
Ezt a funkcionális hierarchiát a pályák anatómiája határozza meg fehér anyag*, amelyek összehangolják a szinkronizált idegi tevékenységet és megismerés*.
Fehér anyag* — ha a szürkeállomány neuronokból áll, akkor a fehérállomány mielinnel borított axonokból áll, amelyek mentén impulzusok jutnak el a sejttestből más sejtekhez, szervekhez.
Megismerés* (kogníció) - a körülöttünk lévő világról szóló új ismeretek megszerzéséhez kapcsolódó folyamatok összessége.
A főemlősök agykéregének evolúcióját és az emberi agy fejlődését a transzmodális asszociatív területek célirányos terjeszkedése és átépülése jellemzi, amelyek az információ szenzoros reprezentációjának folyamatainak és a célok elérését szolgáló elvont szabályoknak az alapjai.
Az agy fejlődésének folyamata sok időt vesz igénybe, amely során számos folyamat megy végbe az agy, mint rendszer javítására: myelinizáció*, szinaptikus metszés* stb
Myelinizáció* - oligodendrociták (az idegrendszer segédsejtjeinek egy fajtája) beburkolják az axon egyik vagy másik részét, aminek következtében egy oligodendrocita egyszerre több neuronnal kommunikál. Minél aktívabb az axon, annál inkább myelinizált, mivel ez növeli a hatékonyságát.
Szinaptikus metszés* — a szinapszisok/neuronok számának csökkentése az idegrendszer hatékonyságának növelése érdekében, pl. megszabadulni a felesleges kapcsolatoktól. Más szóval, ez a „nem mennyiség, hanem minőség szerint” elv megvalósítása.
Az agy fejlődése során a transzmodális asszociációs kéregben funkcionális specifikáció alakul ki, amely közvetlenül befolyásolja a magasabb rendű végrehajtó funkciók fejlődését, mint pl. munkamemória*, kognitív rugalmasság* и gátló kontroll*.
Munkamemória* - kognitív rendszer az információk ideiglenes tárolására. Ez a fajta memória a folyamatban lévő gondolkodási folyamatok során aktiválódik, és részt vesz a döntéshozatalban és a viselkedési válaszok kialakításában.
Kognitív rugalmasság* - képes átváltani egyik gondolatról a másikra és/vagy egyszerre több dologról is gondolkodni.
Gátlás ellenőrzése* (gátlási válasz) egy olyan végrehajtó funkció, amely felügyeli a személy azon képességét, hogy elnyomja impulzív (természetes, megszokott vagy domináns) viselkedési reakcióit az ingerekre annak érdekében, hogy egy adott helyzetre (külső inger) megfelelőbb választ adjon.
Az agy szerkezeti-funkcionális kapcsolatainak tanulmányozása meglehetősen régen kezdődött. A hálózatelmélet megjelenésével lehetővé vált a neurobiológiai rendszerek szerkezeti-funkcionális összefüggéseinek megjelenítése és kategóriákra bontása. Lényegében a struktúra-funkció összekapcsolhatóság az a mértéke, hogy az anatómiai kapcsolatok eloszlása az agyi régión belül milyen mértékben támogatja a szinkronizált idegi aktivitást.
Erős kapcsolatot találtak a strukturális és funkcionális konnektivitás mérőszámai között különböző spatiotemporális skálákon. Vagyis a korszerűbb kutatási módszerek lehetővé tették az agy egyes területeinek kategorizálását a terület korához és méretéhez kapcsolódó funkcionális jellemzőik szerint.
A tudósok szerint azonban jelenleg kevés bizonyíték áll rendelkezésre arra vonatkozóan, hogy az emberi agy fejlődése során a fehérállomány szerkezetében bekövetkező változások hogyan támogatják az idegi aktivitás összehangolt ingadozásait.
A strukturális-funkcionális kapcsolódás a funkcionális kommunikáció alapja, és akkor következik be, amikor egy kérgi régió interregionális fehérállományi kapcsolati profilja előrevetíti a régiók közötti funkcionális kapcsolat erősségét. Vagyis a fehérállomány aktivitása az agy végrehajtó funkcióinak aktiválásában fog tükröződni, ezáltal felmérhető lesz a szerkezeti-funkcionális kapcsolat erőssége.
A szerkezeti-funkcionális kapcsolat leírására a tudósok három hipotézist állítottak fel, amelyeket a vizsgálat során teszteltek.
Az első hipotézis szerint a struktúra-funkció kapcsolat a kérgi régió funkcionális specializálódását tükrözi. Vagyis a struktúra-funkció kapcsolat erős lesz a szomatoszenzoros kéregben, a speciális szenzoros hierarchiák korai kialakulását meghatározó folyamatok miatt. Ezzel szemben a struktúra-funkció kapcsolat alacsony lesz a transzmodális asszociációs kéregben, ahol a funkcionális kommunikációt a gyors evolúciós terjeszkedés miatt genetikai és anatómiai korlátok gyengíthetik.
A második hipotézis a fejlődés alatti hosszú távú aktivitásfüggő mielinizáción alapul, és azt állítja, hogy a szerkezet-funkció kapcsolatok kialakulása a transzmodális asszociációs kéregben fog koncentrálódni.
Harmadik hipotézis: a strukturális-funkcionális kapcsolat a kérgi régió funkcionális specializálódását tükrözi. Feltételezhető tehát, hogy a frontoparietális asszociációs kéregben erősebb szerkezeti-funkcionális kapcsolat lesz bevonva a végrehajtó funkciók megvalósításához szükséges speciális számításokba.
Kutatási eredmények
A serdülők szerkezet-funkció kapcsolatának fejlődésének jellemzésére a tudósok számszerűsítették, hogy a különböző agyi régiókban lévő strukturális kapcsolatok milyen mértékben támogatják az idegi aktivitás összehangolt ingadozásait.
727, 8 és 23 év közötti résztvevő multimodális neuroimaging adatait felhasználva valószínűségi diffúziós traktográfiát végeztek, és felmérték a funkcionális összeköttetést az egyes agykérgi régiópárok között az előadás során. n-back feladatok*munkamemória tevékenységgel kapcsolatos.
Probléma n-back* - az agy bizonyos területeinek aktivitásának serkentésére és a munkamemória tesztelésére szolgáló technika. Az alany számos ingerrel van ellátva (vizuális, hang stb.). Meg kell határoznia és jeleznie kell, hogy ez vagy az az inger jelen volt-e n pozícióval ezelőtt. Például: TLHCHSCCQLCKLHCQTRHKC HR (3-back probléma, ahol korábban egy bizonyos betű jelent meg a 3. helyen).
A nyugalmi állapot funkcionális összeköttetése az idegi aktivitás spontán ingadozásait tükrözi. Egy munkamemória-feladat során azonban a funkcionális kapcsolódás fokozhatja a végrehajtó funkciókban részt vevő specifikus idegi kapcsolatokat vagy populációkat.
1. kép: Az emberi agy szerkezeti-funkcionális kapcsolatának mérése.
A strukturális és funkcionális agyi hálózatok csomópontjait a vizsgálatban résztvevők MRI-adataiban szereplő funkcionális homogenitás alapján 400 területű corticalis parcelláció segítségével azonosították. Minden egyes vizsgálati résztvevő esetében a regionális kapcsolódási profilokat kinyertük a strukturális vagy funkcionális kapcsolódási mátrix minden sorából, és a kapcsolat erősségének vektoraiként ábrázoltuk az egyik neurális hálózati csomóponttól az összes többi csomópontig.
A tudósok először azt ellenőrizték, hogy a szerkezeti-funkcionális kapcsolatok térbeli eloszlása egybeesik-e a kérgi szerveződés alapvető tulajdonságaival.
2. kép
Érdemes megjegyezni, hogy a regionális strukturális és funkcionális kapcsolódási profilok közötti kapcsolat nagymértékben változott a kéregben (2A). Erősebb kapcsolatokat figyeltek meg az elsődleges szenzoros és mediális prefrontális kéregben. De a laterális, temporális és frontoparietális régiókban a kapcsolat meglehetősen gyenge volt.
A strukturális-funkcionális konnektivitás és a funkcionális specializáció kapcsolatának érthetőbb értékelése érdekében kiszámítottuk a „részvételi” együtthatót, amely az agy funkcionálisan specializált területei közötti konnektivitás kvantitatív meghatározásának grafikus ábrázolása. Mindegyik agyi régió hét klasszikus funkcionális neurális hálózathoz volt hozzárendelve. Az agy magas részvételi együtthatóval rendelkező neuronális csomópontjai különböző intermoduláris kapcsolatokat (az agyi régiók közötti kapcsolatokat) mutatnak, így befolyásolhatják a régiók közötti információátvitel folyamatait, valamint azok dinamikáját. Az alacsony részvételi arányú csomópontok azonban több helyi kapcsolatot mutatnak magán az agyi régión belül, nem pedig több régió között. Egyszerűen fogalmazva, ha az együttható magas, az agy különböző területei aktívan kölcsönhatásba lépnek egymással; ha alacsony, akkor az aktivitás azon belül történik, anélkül, hogy a szomszédos területekkel lenne kapcsolat.2C).
Ezt követően felmértük a strukturális-funkcionális kapcsolódás változékonysága és a makroléptékű funkcionális hierarchia közötti kapcsolatot. A strukturális-funkcionális kapcsolódás nagyrészt egybeesik a funkcionális kapcsolódás mögöttes gradiensével: az unimodális szenzoros területek viszonylag erős strukturális-funkcionális kapcsolódást mutatnak, míg a funkcionális hierarchia tetején lévő transzmodális területek gyengébb kapcsolatot mutatnak (2D).
Azt is megállapították, hogy szoros összefüggés van a szerkezeti-funkcionális kapcsolat és a kéreg felületének evolúciós bővülése között.2E). Az erősen konzervált szenzoros területek viszonylag erős szerkezet-funkció kapcsolattal rendelkeztek, míg a nagymértékben kiterjedt transzmodális területek gyengébbek voltak. Az ilyen megfigyelések teljes mértékben alátámasztják azt a hipotézist, hogy a struktúra-funkció kapcsolat a funkcionális specializáció és az evolúciós terjeszkedés agykérgi hierarchiáját tükrözi.
3. kép
A tudósok ismét emlékeztetnek arra, hogy a korábbi kutatások nagyrészt a felnőtt agy strukturális-funkcionális összekapcsolódásának vizsgálatára irányultak. Ugyanebben a munkában a hangsúlyt a még fejlesztés alatt álló agy vizsgálatára helyezték, i. a serdülők agyának tanulmányozásáról.
Megállapítást nyert, hogy a serdülőkorú agyban a strukturális-funkcionális kapcsolatok életkorral összefüggő különbségei széles körben elterjedtek a laterális temporális, inferior parietális és prefrontális kéregben.3А). A kapcsolati fejlesztések aránytalanul oszlottak meg a kérgi régiókban, pl. funkcionálisan elkülönült kérgi területek egyedülálló részhalmazában voltak jelen (3V), amelyet nem figyeltek meg a felnőtt agyban.
A strukturális-funkcionális kapcsolódásban mutatkozó életkori különbségek nagysága erősen korrelált a funkcionális részvételi aránnyal (3S) és funkcionális gradiens (3D).
A strukturális-funkcionális kapcsolatok életkori különbségeinek térbeli eloszlása is összhangban volt a kéreg evolúciós expanziójával. A kapcsolat életkorral összefüggő növekedését figyelték meg a kiterjesztett asszociációs kéregben, míg az életkorral összefüggő konnektivitás csökkenést az erősen konzervált szenzomotoros kéregben (3E).
A vizsgálat következő szakaszában 294 résztvevőn esett át egy második agyvizsgálat 1.7 évvel az első után. Ezáltal sikerült meghatározni a kapcsolatot a strukturális-funkcionális kapcsolódásban bekövetkezett életkorral összefüggő változások és az egyénen belüli fejlődési változások között. Ebből a célból a szerkezeti-funkcionális összekapcsolhatóság longitudinális változásait értékeltük.
4. kép
Szignifikáns egyezés mutatkozott a keresztmetszeti és a longitudinális életkorral összefüggő változások között a szerkezeti-funkcionális kapcsolódásban (4А).
A strukturális és a funkcionális összekapcsolhatóság longitudinális változásai közötti kapcsolat tesztelése (4B) és a funkcionális részvételi arány longitudinális változásai (4S) lineáris regressziót alkalmaztunk. A konnektivitás longitudinális változásai megfelelnek a funkcionális részvételi arány longitudinális változásainak az elosztott magasrendű asszociációs területeken, beleértve a dorsalis és a mediális prefrontális kéregeket, az inferior parietális kérget és a laterális temporális kéreget.4D).
5. kép
A tudósok ezután arra törekedtek, hogy megértsék a strukturális-funkcionális kapcsolódásban mutatkozó egyéni különbségek viselkedésre gyakorolt következményeit. Pontosabban, hogy a munkamemória-feladat során a szerkezeti-funkcionális kapcsolat megmagyarázhatja-e a végrehajtó teljesítményt. Megállapították, hogy a végrehajtói funkciók javulása a rostrolateralis prefrontális kéreg, a hátsó cinguláris kéreg és a mediális occipitalis kéreg erősebb szerkezeti-funkcionális összekapcsolódásával függ össze.5A).
A fent leírt megfigyelések összessége több fő következtetéshez vezet. Először is, a strukturális-funkcionális kapcsolódásban bekövetkezett regionális változások fordítottan arányosak annak a funkciónak a bonyolultságával, amelyért egy adott agyrégió felelős. Erősebb szerkezet-funkció kapcsolatot találtak az agy azon részein, amelyek egyszerű szenzoros információk (például vizuális jelek) feldolgozására specializálódtak. A bonyolultabb folyamatokban (végrehajtó funkció és gátló kontroll) részt vevő agyi régiók pedig alacsonyabb szerkezeti-funkcionális kapcsolódási képességgel rendelkeztek.
A szerkezeti-funkcionális kapcsolódásról azt is megállapították, hogy összhangban van az agy főemlősöknél megfigyelt evolúciós tágulásával. Az ember, a főemlősök és a majmok agyával kapcsolatos korábbi összehasonlító vizsgálatok kimutatták, hogy az érzékszervi területek (például a látórendszer) erősen konzerváltak a főemlősfajok körében, és nemigen bővültek a legutóbbi evolúció során. De az agy asszociációs területei (például a prefrontális kéreg) jelentősen bővültek. Talán ez a terjeszkedés közvetlenül befolyásolta az összetett kognitív képességek megjelenését az emberekben. Azt találták, hogy az evolúció során gyorsan bővülő agyterületek szerkezeti és funkcionális kapcsolata gyengébb, míg az egyszerű szenzoros területek erősebbek.
Gyermekeknél és serdülőknél a szerkezeti-funkcionális kapcsolat meglehetősen aktívan fokozódik az agy frontális területein, amelyek a gátlási funkcióért (azaz az önkontrollért) felelősek. Így a strukturális-funkcionális kapcsolódás hosszú távú fejlesztése ezeken a területeken javíthatja a végrehajtó funkciót és az önkontrollt, amely folyamat felnőttkorban is folytatódik.
A tanulmány árnyalatainak részletesebb áttekintéséhez javaslom, hogy tekintsenek át и neki.
Epilógus
Az emberi agy mindig is az emberiség egyik legnagyobb titka volt, és sokáig az is marad. Ez egy hihetetlenül összetett mechanizmus, amelynek számos funkciót kell ellátnia, számos folyamatot kell irányítania és hatalmas mennyiségű információt kell tárolnia. Sok szülő számára nincs titokzatosabb, mint tizenéves gyermekeik agya. Viselkedésüket néha nehéz logikusnak vagy konstruktívnak nevezni, de ez biológiai fejlődésük és társadalmi formációjuk folyamatával magyarázható.
Természetesen az agy egyes területeinek szerkezeti és funkcionális kapcsolatainak megváltozása, illetve a hormonális változások hatása tudományos igazolása lehet a fiatalok sajátos viselkedésének, de ez nem jelenti azt, hogy ezeket ne kelljen irányítani. Az ember természeténél fogva nem aszociális lény. Ha valaki kerüli a többi embert, az biztosan nem a biológiai hajlamunk miatt van. Ezért a szülők aktív részvétele gyermekeik életében rendkívül fontos szempont a fejlődésükben.
Azt is érdemes megérteni, hogy a gyerek már három évesen is egyéniség, akinek saját jelleme, saját vágyai és saját nézetei vannak az őt körülvevő világról. A szülő ne váljon láthatatlanná gyermeke számára, engedje el szabadon, de ne váljon vasbetonfallá, megvédje a világ megismerésétől. Hol nyomni kell, hol vissza kell tartani, valahol teljes szabadságot kell adni, valahol pedig a szülői tekintélyt felmutatva határozott „nem”-et kell mondani, még akkor is, ha a gyerek ezzel nem elégedett.
Szülőnek lenni nehéz, jó szülőnek lenni még nehezebb. De tinédzsernek lenni nem olyan egyszerű. Változik a test külsőleg, változik az agy, változik a környezet (volt iskola, most egyetem), változik az életritmus. Manapság az élet gyakran hasonlít a Forma-1-hez, amelyben nincs helye a lassúságnak. A nagy sebesség azonban nagy kockázattal jár, így egy tapasztalatlan versenyző megsérülhet. A szülő feladata, hogy gyermeke edzőjévé váljon, hogy a jövőben nyugodtan, a jövőjéért való félelem nélkül engedje ki a világba.
Egyes szülők okosabbnak tartják magukat, mint mások, vannak, akik készek minden, az interneten vagy a szomszédtól hallott tanácsot végrehajtani, és vannak, akik egyszerűen „ibolyaszínűek” a szülői nevelés minden bonyodalmában. Az emberek különbözőek, de ahogy az emberi agyban fontos a részei közötti kommunikáció, úgy a szülők és gyermekeik közötti kommunikáció az egyik legfontosabb szerepet tölti be az oktatásban.
Köszönöm, hogy megnézted, maradj kíváncsi és szép hétvégét mindenkinek! 🙂
Néhány hirdetés 🙂
Köszönjük, hogy velünk tartott. Tetszenek cikkeink? További érdekes tartalmakat szeretne látni? Támogass minket rendeléssel vagy ajánlj ismerőseidnek, , a belépő szintű szerverek egyedülálló analógja, amelyet mi találtunk ki Önnek: (RAID1 és RAID10, akár 24 maggal és akár 40 GB DDR4-gyel is elérhető).
A Dell R730xd kétszer olcsóbb az amszterdami Equinix Tier IV adatközpontban? Csak itt Hollandiában! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2 Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - 99 dollártól! Olvasni valamiről
Forrás: will.com