Eitt af dularfullustu og ekki fullkomlega skildu „fyrirbærum“ er mannsheilinn. Margar spurningar snúast um þetta flókna líffæri: hvers vegna dreymir okkur, hvernig hafa tilfinningar áhrif á ákvarðanatöku, hvaða taugafrumur eru ábyrgar fyrir skynjun ljóss og hljóðs, af hverju líkar sumt fólk við skreið en aðrir dýrka ólífur? Allar þessar spurningar varða heilann, vegna þess að hann er aðal örgjörvi mannslíkamans. Í mörg ár hafa vísindamenn lagt sérstaka áherslu á heila fólks sem á einhvern hátt stóð upp úr hópnum (frá sjálflærðum snillingum til reiknandi geðsjúklinga). En það er flokkur fólks sem hefur óvenjulega hegðun sem tengist aldri þeirra - unglingar. Margir unglingar hafa aukna mótsögn, anda ævintýrahyggju og ómótstæðilega löngun til að finna ævintýri sér til gagns. Vísindamenn frá háskólanum í Pennsylvaníu ákváðu að skoða dularfullan heila unglinga og ferla sem eiga sér stað í þeim nánar. Við lærum um það sem þeim tókst að finna út úr skýrslu sinni. Farðu.
Rannsóknargrundvöllur
Öll tæki í tækni og hvaða líffæri í líkamanum hafa sinn eigin arkitektúr sem gerir þeim kleift að vinna á áhrifaríkan hátt. Heilaberki mannsins er skipulagður í samræmi við starfrænt stigveldi, allt frá unimodal skynberki* og endar á transmodal félagsberki*.
Skynberki* er sá hluti heilaberkins sem ber ábyrgð á að safna og vinna úr upplýsingum sem berast frá skynfærunum (augu, tungu, nef, eyru, húð og vestibular system).
Félagsberki* er hluti af hliðarberki heilans sem tekur þátt í framkvæmd fyrirhugaðra hreyfinga. Þegar við erum að fara að framkvæma einhverja hreyfingu verður heilinn okkar að vita hvar líkaminn og hlutar hans sem munu hreyfast eru staðsettir á þeirri sekúndu, sem og hvar hlutir ytra umhverfisins sem við ætlum að hafa samskipti við eru staðsettir. Til dæmis, þú vilt taka upp bolla og heilinn þinn veit nú þegar hvar höndin og bollinn sjálfur eru staðsettar.
Þetta starfræna stigveldi er ákvarðað af líffærafræði brautanna hvítt efni*, sem samræma samstillta taugavirkni og vitsmuni*.
Hvítt efni* — ef gráa efnið samanstendur af taugafrumum, þá samanstendur hvíta efnið af mýelínhúðuðum öxum, sem hvatir berast frá frumulíkamanum til annarra frumna og líffæra.
Vitneskja* (vitund) - mengi ferla sem tengjast öflun nýrrar þekkingar um heiminn í kringum okkur.
Þróun heilaberkis í prímötum og þroski mannsheilans einkennist af markmiðsstýrðri stækkun og endurmótun á samskiptasvæðum, sem eru undirstaða skynrænnar framsetningar upplýsinga og óhlutbundinna reglna til að ná markmiðum.
Ferlið við þróun heilans tekur mikinn tíma, þar sem mörg ferli til að bæta heilann sem kerfi eiga sér stað: mergleysi*, synaptic pruning* o.fl.
Merghreinsun* - oligodendrocytes (tegund hjálparfrumna í taugakerfinu) umvefja einn eða annan hluta axonsins, sem leiðir af því að ein oligodendrocyte hefur samskipti við nokkrar taugafrumur í einu. Því virkari sem axonið er, því meira mergbundið er það, þar sem það eykur skilvirkni þess.
Synaptic pruning* — fækkun taugamóta/taugafruma til að auka skilvirkni taugakerfisins, þ.e. losna við óþarfa tengingar. Með öðrum orðum, þetta er útfærsla á meginreglunni „ekki eftir magni, heldur gæðum.
Við þróun heilans myndast starfræn forskrift í transmodal association cortex, sem hefur bein áhrif á þróun æðra stjórnunaraðgerða, ss. vinnsluminni*, vitrænni sveigjanleiki* и hamlandi stjórn*.
Vinnuminni* - vitsmunalegt kerfi fyrir tímabundna geymslu upplýsinga. Þessi tegund af minni er virkjuð við áframhaldandi hugsunarferli og tekur þátt í ákvarðanatöku og myndun hegðunarviðbragða.
Vitsmunalegur sveigjanleiki* - hæfni til að skipta úr einni hugsun yfir í aðra og/eða hugsa um nokkra hluti í einu.
Hindrunarstýring* (hömlunarsvörun) er framkvæmdahlutverk sem hefur umsjón með getu einstaklings til að bæla niður hvatvís (náttúruleg, vanaleg eða ríkjandi) hegðunarviðbrögð sín við áreiti til að útfæra viðeigandi viðbrögð við tilteknum aðstæðum (ytra áreiti).
Rannsóknir á uppbyggingu og starfrænum tengingum heilans hófust fyrir nokkuð löngu síðan. Með tilkomu netfræðinnar varð mögulegt að sjá fyrir sér kerfisbundin-virk tengsl í taugalíffræðilegum kerfum og skipta þeim í flokka. Í kjarna þess er tenging við uppbyggingu og starfsemi að hve miklu leyti dreifing líffærafræðilegra tenginga innan heilasvæðis styður samstillta taugavirkni.
Sterk tengsl fundust á milli mælinga á uppbyggingu og starfrænni tengingu á mismunandi tímabundnum mælikvarða. Með öðrum orðum, nútímalegri rannsóknaraðferðir hafa gert það mögulegt að flokka ákveðin svæði heilans eftir virknieiginleikum þeirra sem tengjast aldri svæðisins og stærð þess.
Vísindamennirnir segja hins vegar að litlar vísbendingar séu um það hvernig breytingar á arkitektúr hvíta efnisins við þróun heilans styðja samræmdar sveiflur í taugavirkni.
Byggingarvirk tengsl eru grundvöllur hagnýtra samskipta og eiga sér stað þegar tengingarsnið hvíta efnisins á milli svæðis á heilaberki spáir fyrir um styrk virkni tengsla milli svæða. Það er að segja að virkni hvíta efnisins mun endurspeglast í virkjun framkvæmdaaðgerða heilans, þar með verður hægt að meta styrkleika kerfis- og hagnýtra tengsla.
Til að lýsa burðarvirki og virkni sambandi settu vísindamenn fram þrjár tilgátur sem voru prófaðar meðan á rannsókninni stóð.
Fyrsta tilgátan segir að tengsl við uppbyggingu og virkni muni endurspegla starfræna sérhæfingu barkasvæðisins. Það er að segja að tengsl við uppbyggingu og virkni verða sterk í heilaskynjunarberki, vegna ferla sem ákvarða snemma þróun sérhæfðra skynjunarstigvelda. Aftur á móti verður tenging við uppbyggingu og virkni lítil í heilaberki samtaka, þar sem hagnýt samskipti geta veikst af erfðafræðilegum og líffærafræðilegum takmörkunum vegna hraðrar þróunarþenslu.
Önnur tilgátan byggir á langvarandi virkniháðri mergmyndun meðan á þroska stendur og segir að þróun bygginga-virkni tenginga muni einbeita sér í transmodal association cortex.
Þriðja tilgátan: burðarvirki og starfræn tenging endurspeglar starfræna sérhæfingu barkarsvæðisins. Því má gera ráð fyrir að sterkari strúktúrfræðileg-virk tengsl í framhryggjarliðssamtökberki komi við sögu í sérhæfðum útreikningum sem nauðsynlegir eru fyrir framkvæmd framkvæmdaaðgerða.
Niðurstöður rannsókna
Til að einkenna þróun tengsla milli bygginga og virkni hjá unglingum, töluðu vísindamenn að hve miklu leyti byggingatengsl milli mismunandi heilasvæða styðja samræmdar sveiflur í taugavirkni.
Með því að nota fjölþættar taugamyndgreiningargögn frá 727 þátttakendum á aldrinum 8 til 23 ára, var gerð líkindadreifingarmyndataka og metin starfræn tengsl milli hvers pars af heilaberkisvæðunum meðan á frammistöðu stóð. n-bak verkefni*tengist virkni minni í vinnsluminni.
Vandamál n-bak* - tækni til að örva virkni ákveðinna svæða heilans og prófa vinnsluminni. Viðfangsefnið er veitt fjölda áreita (sjónrænt, hljóð, osfrv.). Hann verður að ákvarða og gefa til kynna hvort þetta eða hitt áreitið hafi verið til staðar fyrir n stöðum síðan. Til dæmis: T L H C H S C C Q L C K L H C Q T R H K C H R (3-baksvandamál, þar sem ákveðinn stafur birtist 3 stöður áðan).
Virk tengsl í hvíldarástandi endurspegla sjálfkrafa sveiflur í taugavirkni. En meðan á vinnsluminni stendur getur starfræn tenging aukið sérstakar taugatengingar eða hópa sem taka þátt í framkvæmdastörfum.
Mynd #1: Mæling á burðarvirkum og virkum tengslum mannsheilans.
Hnútar í uppbyggingar- og starfrænum heilanetum voru auðkenndir með því að nota 400 svæði cortical skiptingu byggt á starfrænni einsleitni í MRI gögnum þátttakenda í rannsókninni. Fyrir hvern þátttakanda í rannsókninni voru svæðisbundin tengslasnið dregin út úr hverri röð af byggingar- eða hagnýtri tengingarfylki og táknuð sem vektorar á styrkleika tenginga frá einum tauganethnút til allra annarra hnúta.
Til að byrja með athugaðu vísindamennirnir hvort staðbundin dreifing bygginga- og starfrænna tenginga falli saman við grundvallareiginleika heilaberkisskipulags.
Mynd #2
Það er athyglisvert að sambandið milli svæðisbundinna burðarvirkja og hagnýtra tengslasniðs var mjög mismunandi eftir heilaberki (2A). Sterkari tengingar sáust í frumskynjunar- og miðlægum forfrontal cortices. En í hliðar-, tíma- og framhliðarsvæðunum var tengingin frekar veik.
Til skiljanlegra mats á tengslunum á milli burðarvirkrar-virkrar tengingar og starfrænnar sérhæfingar var „þátttöku“-stuðullinn reiknaður út, sem er myndræn framsetning á magnbundinni ákvörðun tengsla milli virknisérhæfðra svæða heilans. Hvert heilasvæði var úthlutað til sjö klassískra starfrænna tauganeta. Taugahnútar heilans með háan þátttökustuðul sýna fram á mismunandi millieiningatengingar (tengingar milli heilasvæða) og geta því haft áhrif á ferla upplýsingaflutnings milli svæða, sem og gangverki þeirra. En hnútar með lágt þátttökuhlutfall sýna fleiri staðbundnar tengingar innan heilasvæðisins sjálfs, frekar en á milli nokkurra svæða. Einfaldlega sagt, ef stuðullinn er hár, hafa mismunandi svæði heilans virkan samskipti sín á milli; ef hann er lítill á sér stað virkni innan svæðisins án tengsla við nágrannasvæðin (2C).
Því næst var tengslin milli breytileika kerfisvirkrar tengingar og virknistigveldis á stórum kvarða metin. Skipulagsvirk tengsl falla að mestu leyti saman við undirliggjandi halla starfrænnar tengingar: Unimodal skynsvæði sýna tiltölulega sterka burðarvirka virkni tengsl, en transmodal svæði efst í virkni stigveldinu sýna veikari tengsl (2D).
Það kom einnig í ljós að það er sterk fylgni á milli burðarvirks og starfræns sambands og þróunarstækkunar á yfirborði heilaberkisins (2E). Mjög varðveitt skynsvæði höfðu tiltölulega sterka uppbyggingu-virkni tengingu, en mjög stækkuð transmodal svæði höfðu veikari tengsl. Slíkar athuganir styðja að fullu þá tilgátu að tengsl við uppbyggingu og virkni sé endurspeglun á barkarstigveldi starfrænnar sérhæfingar og þróunarstækkunar.
Mynd #3
Vísindamenn minna enn og aftur á að fyrri rannsóknir beindust að mestu leyti að því að rannsaka uppbyggingu og starfræna tengingu í heila fullorðinna. Í sama verki var lögð áhersla á rannsókn á heilanum sem enn er í þróun, þ.e. um að rannsaka unglingsheilann.
Það kom í ljós að í unglingsheilanum dreifðist aldurstengdur munur á burðarvirkum og starfrænum tengingum víða um lateral temporal, inferior parietal og prefrontal cortices (3A). Aukning á tengingum dreifðist óhóflega yfir heilaberkissvæði, t.d. voru til staðar í einstöku undirmengi af virkni aðskildum heilaberkissvæðum (3V), sem ekki sást í fullorðinsheila.
Umfang aldursmunar í tengslamyndun og virkni var í mikilli fylgni við starfræna þátttökuhlutfallið (3S) og hagnýtur halli (3D).
Staðbundin dreifing aldurstengdrar munar á bygginga- og starfrænum tengingum var einnig í samræmi við þróunarstækkun heilaberkisins. Aldurstengd aukning á tengingu kom fram í útbreiddum tengslaberki, en aldurstengd lækkun á tengingu kom fram í mjög varðveittum skynhreyfiberki (3E).
Í næsta áfanga rannsóknarinnar fóru 294 þátttakendur í aðra heilaskoðun 1.7 árum eftir þá fyrstu. Þannig var hægt að ákvarða tengslin milli aldurstengdra breytinga á burðarvirki-virkri tengingu og þroskabreytinga innan einstaklings. Í þessu skyni voru lengdarbreytingar á burðarvirki-virkum tengingum metnar.
Mynd #4
Það var marktækt samsvörun á milli þversniðs og lengdartengdra aldurstengdra breytinga á burðarvirkum og hagnýtum tengingum (4A).
Til að prófa sambandið milli lengdarbreytinga á burðarvirki og hagnýtri tengingu (4B) og lengdarbreytingar á starfrænni þátttökuhlutfalli (4S) notuð var línuleg aðhvarf. Lengdarbreytingar á tengingu reyndust samsvara lengdarbreytingum á starfrænu þátttökuhlutfalli á dreifðum háum tengslasvæðum, þar með talið bak- og miðlæga framhliðarberki, neðri parietal cortex og lateral temporal cortex (4D).
Mynd #5
Vísindamenn reyndu síðan að skilja afleiðingar einstakra mismuna í uppbyggingu og virkni á hegðun. Nánar tiltekið hvort kerfisbundin-virk tenging meðan á vinnsluminni stendur geti útskýrt frammistöðu stjórnenda. Framfarir í framkvæmdastarfsemi reyndust tengjast sterkari burðarvirkum og starfrænum tengingum í rostrolateral prefrontal cortex, posterior cingulate cortex og mediaal occipital cortex (5A).
Allar athuganir sem lýst er hér að ofan leiðir til nokkurra meginniðurstaða. Í fyrsta lagi eru svæðisbundnar breytingar á kerfisbundinni virkni tengingu í öfugu hlutfalli við flókið hlutverk sem tiltekið heilasvæði er ábyrgt fyrir. Sterkari uppbyggingu-virkni tengsl fundust í hlutum heilans sem sérhæfa sig í að vinna úr einföldum skynupplýsingum (svo sem sjónmerki). Og heilasvæði sem taka þátt í flóknari ferlum (framkvæmdavirkni og hamlandi stjórn) höfðu lægri kerfisbundin virkni.
Byggingarvirk tengsl reyndust einnig vera í samræmi við þróunarstækkun heilans sem sést í prímötum. Fyrri samanburðarrannsóknir á heila manna, prímata og apa hafa sýnt að skynsvæði (eins og sjónkerfið) eru mjög varðveitt meðal prímatategunda og hafa ekki stækkað mikið í nýlegri þróun. En tengslasvæði heilans (til dæmis forfrontal cortex) hafa gengist undir verulega stækkun. Kannski hafði þessi stækkun bein áhrif á tilkomu flókinna vitræna hæfileika hjá mönnum. Í ljós kom að svæði heilans sem stækkuðu hratt í þróuninni höfðu veikari uppbyggingu og starfræna tengingu, en einföld skynsvæði höfðu sterkari tengsl.
Hjá börnum og unglingum eykst tengslin milli burðarvirkja og virkni nokkuð virkan á framhliðum heilans, sem bera ábyrgð á hömlunarvirkninni (þ.e. sjálfstjórn). Þannig getur langtímaþróun kerfisbundinna og hagnýtra tengsla á þessum sviðum bætt framkvæmdastarfsemi og sjálfsstjórn, ferli sem heldur áfram til fullorðinsára.
Fyrir frekari upplýsingar um blæbrigði rannsóknarinnar mæli ég með að skoða и til hans.
Eftirmáli
Mannsheilinn hefur alltaf verið og mun lengi verða einn mesti leyndardómur mannkyns. Þetta er ótrúlega flókið kerfi sem þarf að framkvæma margar aðgerðir, stjórna mörgum ferlum og geyma mikið magn upplýsinga. Fyrir marga foreldra er ekkert dularfyllra en heili unglingsbarna þeirra. Hegðun þeirra er stundum erfitt að kalla rökrétt eða uppbyggilegt, en það skýrist af ferli líffræðilegs þroska og félagslegrar mótunar.
Auðvitað geta breytingar á uppbyggingu og starfrænum tengslum ákveðinna heilasvæða og áhrif hormónabreytinga verið vísindaleg rök fyrir sérkennilegri hegðun ungs fólks, en það þýðir ekki að ekki þurfi að beina þeim. Maðurinn er ekki í eðli sínu ófélagsleg vera. Ef einhver forðast annað fólk er það vissulega ekki vegna líffræðilegrar tilhneigingar okkar. Því er virk þátttaka foreldra í lífi barna sinna afar mikilvægur þáttur í þroska þeirra.
Það er líka þess virði að skilja að jafnvel við þriggja ára aldur er barn nú þegar einstaklingur með eigin persónu, eigin langanir og sína eigin sýn á heiminn í kringum sig. Foreldri ætti ekki að verða ósýnilegt barni sínu, sleppa því frjálst, en það ætti ekki að breytast í járnbentan steinsteypuvegg sem vernda það fyrir þekkingu á heiminum. Einhvers staðar þarftu að ýta, einhvers staðar þarftu að halda aftur af þér, einhvers staðar þarftu að gefa algjört frelsi og einhvers staðar, með því að sýna foreldravald, þarftu að segja ákveðið „nei“, jafnvel þótt barnið sé óánægt með þetta.
Að vera foreldri er erfitt, að vera gott foreldri er jafnvel erfiðara. En það er ekki svo auðvelt að vera unglingur. Líkaminn breytist ytra, heilinn breytist, umhverfið breytist (það var skóli, og nú háskóli), taktur lífsins breytist. Nú á dögum líkist lífið oft Formúlu 1, þar sem ekki er hægt að hægja á sér. En miklum hraða fylgir mikil áhætta, svo óreyndur knapi getur slasast. Verkefni foreldris er að verða þjálfari fyrir barnið sitt til að sleppa því rólega út í heiminn í framtíðinni, án þess að óttast um framtíð þess.
Sumir foreldrar telja sig gáfaðari en aðrir, sumir eru tilbúnir til að hrinda öllum ráðum í framkvæmd sem þeir heyra á netinu eða frá náunga, og sumir eru einfaldlega „fjólubláir“ á öllum ranghalum uppeldis. Fólk er ólíkt en rétt eins og samskipti milli hluta þess eru mikilvæg í mannsheilanum gegna samskipti foreldra og barna þeirra eitt mikilvægasta hlutverkið í menntun.
Takk fyrir að horfa, vertu forvitin og eigið frábæra helgi allir! 🙂
Nokkrar auglýsingar 🙂
Þakka þér fyrir að vera hjá okkur. Líkar þér við greinarnar okkar? Viltu sjá meira áhugavert efni? Styðjið okkur með því að leggja inn pöntun eða mæla með því við vini, , einstök hliðstæða upphafsþjóna, sem var fundið upp af okkur fyrir þig: (fáanlegt með RAID1 og RAID10, allt að 24 kjarna og allt að 40GB DDR4).
Dell R730xd 2x ódýrari í Equinix Tier IV gagnaveri í Amsterdam? Aðeins hér í Hollandi! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - frá $99! Lestu um
Heimild: www.habr.com