Ең жұмбақ және толық түсінілмеген «құбылыстардың» бірі - адам миы. Осы күрделі органның айналасында көптеген сұрақтар туындайды: біз неге армандаймыз, эмоциялар шешім қабылдауға қалай әсер етеді, жарық пен дыбысты қабылдауға қандай жүйке жасушалары жауап береді, неге кейбір адамдар шпратты ұнатады, ал басқалары зәйтүнді жақсы көреді? Бұл сұрақтардың барлығы миға қатысты, өйткені ол адам ағзасының орталық процессоры болып табылады. Ғалымдар жылдар бойы көпшіліктің арасынан (өзін-өзі үйреткен данышпандардан бастап есептегіш психопаттарға дейін) ерекше көзге түскен адамдардың миына ерекше назар аударды. Бірақ әдеттен тыс мінез-құлқы олардың жасына байланысты адамдар санаты бар - жасөспірімдер. Көптеген жасөспірімдерде қарама-қайшылық сезімі, авантюризм рухы және шытырман оқиғаны өз пайдасына табуға деген құлшынысы жоғары. Пенсильвания университетінің ғалымдары жасөспірімдердің жұмбақ миын және оларда болып жатқан процестерді мұқият қарастыруды ұйғарды. Біз олардың баяндамасынан нені анықтағанын білеміз. Бар.
Зерттеу негізі
Технологиядағы кез келген құрылғы және денедегі кез келген орган тиімді жұмыс істеуге мүмкіндік беретін өз архитектурасына ие. Адамның ми қыртысы бірмодальдыдан бастап функционалды иерархияға сәйкес ұйымдастырылған сенсорлық кортекс* және трансмодальды аяқталады Ассоциация қыртысы*.
Сезімтал қыртыс* — ми қыртысының сезім мүшелерінен (көз, тіл, мұрын, құлақ, тері және вестибулярлық жүйе) алынған ақпаратты жинауға және өңдеуге жауапты бөлігі.
Ассоциация қыртысы* — жоспарланған қозғалыстарды жүзеге асыруға қатысатын мидың қабырғалық қыртысының бөлігі. Біз кез келген қозғалысты орындағалы жатқанда, миымыз сол секундта дененің және оның қозғалатын бөліктерінің қайда орналасқанын, сондай-ақ біз өзара әрекеттесуді жоспарлап отырған сыртқы орта объектілерінің қайда орналасқанын білуі керек. Мысалы, сіз шыныаяқты алғыңыз келеді, ал сіздің миыңыз қол мен шыныаяқтың қайда орналасқанын біледі.
Бұл функционалдық иерархия жолдардың анатомиясымен анықталады ақ зат*, синхрондалған жүйке әрекетін үйлестіретін және таным*.
Ақ зат* — егер сұр зат нейрондардан тұрса, ақ зат миелинмен қапталған аксондардан тұрады, олардың бойымен импульстар жасуша денесінен басқа жасушалар мен мүшелерге беріледі.
Таным* (таным) – бізді қоршаған дүние туралы жаңа білімдерді меңгерумен байланысты процестердің жиынтығы.
Приматтардағы ми қыртысының эволюциясы және адам миының дамуы ақпаратты сенсорлық бейнелеу процестерінің және мақсаттарға жетудің абстрактілі ережелерінің негізі болып табылатын трансмодальды ассоциативті аймақтардың мақсатқа бағытталған кеңеюімен және қайта құрылуымен сипатталады.
Мидың даму процесі көп уақытты алады, оның барысында миды жүйе ретінде жетілдірудің көптеген процестері жүреді: миелинизация*, синаптикалық кесу* және т.б.
Миелинизация* - олигодендроциттер (жүйке жүйесінің көмекші жасушаларының бір түрі) аксонның бір немесе басқа бөлігін қаптайды, нәтижесінде бір олигодендроцит бірден бірнеше нейрондармен байланысады. Аксон неғұрлым белсенді болса, соғұрлым ол миелинді болады, өйткені бұл оның тиімділігін арттырады.
Синаптикалық кесу* — нейрожүйенің тиімділігін арттыру үшін синапстардың/нейрондардың санын азайту, яғни. қажетсіз байланыстардан құтылу. Басқаша айтқанда, бұл «санға емес, сапаға» деген қағиданы жүзеге асыру.
Мидың дамуы кезінде трансмодальды ассоциацияның қыртысында функционалдық спецификация қалыптасады, ол жоғары сатыдағы атқарушы функциялардың дамуына тікелей әсер етеді, мысалы. жұмыс жады*, когнитивті икемділік* и ингибиторлық бақылау*.
Жұмыс жады* - ақпаратты уақытша сақтауға арналған когнитивті жүйе. Жадтың бұл түрі үздіксіз ойлау процестері кезінде белсендіріледі және шешім қабылдауға және мінез-құлық реакцияларын қалыптастыруға қатысады.
Когнитивті икемділік* - бір ойдан екінші ойға ауысу және/немесе бір уақытта бірнеше нәрсені ойлау мүмкіндігі.
Тежегіш бақылау* (тежеу реакциясы) – белгілі бір жағдайға (сыртқы ынталандыру) неғұрлым лайықты реакцияны жүзеге асыру үшін адамның тітіркендіргіштерге импульсивті (табиғи, үйреншікті немесе басым) мінез-құлық реакцияларын басу қабілетін қадағалайтын атқарушы функция.
Мидың құрылымдық-функционалдық байланыстарын зерттеу өте ұзақ уақыт бұрын басталды. Желі теориясының пайда болуымен нейробиологиялық жүйелердегі құрылымдық-функционалдық байланыстарды визуализациялау және оларды категорияларға бөлу мүмкін болды. Негізінде құрылым-функция байланысы ми аймағындағы анатомиялық байланыстардың таралуы синхрондалған нейрондық белсенділікті қолдау дәрежесі болып табылады.
Әртүрлі кеңістіктік-уақыттық масштабтағы құрылымдық және функционалдық байланыстың өлшемдері арасында күшті байланыс табылды. Басқаша айтқанда, қазіргі заманғы зерттеу әдістері мидың белгілі бір аймақтарын аймақтың жасына және оның мөлшеріне байланысты функционалдық сипаттамаларына сәйкес жіктеуге мүмкіндік берді.
Дегенмен, ғалымдардың айтуынша, қазіргі уақытта адам миының дамуы кезінде ақ заттар архитектурасындағы өзгерістер жүйке белсенділігінің үйлестірілген ауытқуларын қалай қолдайтыны туралы аз дәлелдер бар.
Құрылымдық-функционалдық байланыс функционалдық байланыстың негізі болып табылады және кортикальды аймақтың аймақаралық ақ заттың қосылу профилі аймақаралық функционалдық байланыстың күшін болжаған кезде пайда болады. Яғни, ақ заттың белсенділігі мидың атқарушы функцияларын белсендіруде көрініс табады, сол арқылы құрылымдық-функционалдық байланыстың беріктік дәрежесін бағалауға болады.
Құрылымдық-функционалдық қатынасты сипаттау үшін ғалымдар зерттеу барысында тексерілген үш гипотезаны алға тартты.
Бірінші гипотеза құрылым-функция байланысы кортикальды аймақтың функционалдық мамандануын көрсететінін айтады. Яғни, арнайы сенсорлық иерархияның ерте дамуын анықтайтын процестерге байланысты соматосенсорлық кортексте құрылым-функция байланысы күшті болады. Керісінше, трансмодальды ассоциация кортексінде құрылым-функция байланысы төмен болады, мұнда функционалдық байланыс жылдам эволюциялық кеңеюге байланысты генетикалық және анатомиялық шектеулермен әлсіреуі мүмкін.
Екінші гипотеза даму кезіндегі ұзақ мерзімді белсенділікке тәуелді миелинизацияға негізделген және құрылым-функция байланыстарының дамуы трансмодальды ассоциацияның қыртысында шоғырланатынын айтады.
Үшінші гипотеза: құрылымдық-функционалдық байланыс кортикальды аймақтың функционалдық мамандануын көрсетеді. Сондықтан, фронтопариетальды ассоциацияның қыртысындағы күшті құрылымдық-функционалдық байланыс атқарушы функцияларды жүзеге асыру үшін қажетті мамандандырылған есептеулерге қатысады деп болжауға болады.
Зерттеу нәтижелері
Жасөспірімдердегі құрылым-функция байланысының дамуын сипаттау үшін ғалымдар мидың әртүрлі аймақтарындағы құрылымдық байланыстардың жүйке белсенділігінің үйлестірілген ауытқуларын қаншалықты қолдайтынын сандық түрде анықтады.
727 бен 8 жас аралығындағы 23 қатысушының мультимодальды нейробейнелеу деректерін пайдалана отырып, ықтималдық диффузиялық трактография орындалды және өнімділік кезінде кортикальды аймақтардың әрбір жұбы арасындағы функционалдық байланысты бағалады. кері тапсырмалар*жұмыстық жады қызметімен байланысты.
n-арқа проблемасы* - мидың белгілі бір аймақтарының қызметін ынталандыру және жұмыс жадысын тексеру әдістемесі. Зерттелуші бірқатар ынталандырулармен қамтамасыз етіледі (көрнекі, дыбыстық және т.б.). Ол осы немесе басқа ынталандырудың n позиция бұрын болғанын анықтауы және көрсетуі керек. Мысалы: TLHCHSCCQLCKLHCQTRHKC HR (3-артқы мәселе, белгілі бір әріп бұрын 3-позицияда пайда болған).
Тыныштық күйіндегі функционалдық байланыс жүйке белсенділігінің стихиялық ауытқуларын көрсетеді. Бірақ жұмыс жады тапсырмасы кезінде функционалдық байланыс нақты нейрондық байланыстарды немесе атқарушы функцияларға қатысатын популяцияларды күшейтуі мүмкін.
Сурет №1: Адам миының құрылымдық-функционалдық байланысын өлшеу.
Мидың құрылымдық және функционалдық желілеріндегі түйіндер зерттеуге қатысушылардың МРТ деректеріндегі функционалды біртектілікке негізделген 400 аймақтық кортикальды парцелляция арқылы анықталды. Әрбір зерттеуге қатысушы үшін құрылымдық немесе функционалдық қосылым матрицасының әрбір жолынан аймақтық қосылым профильдері шығарылды және бір нейрондық желі түйінінен барлық басқа түйіндерге қосылу күші векторлары ретінде ұсынылды.
Алдымен ғалымдар құрылымдық-функционалдық байланыстардың кеңістікте таралуы кортикальды ұйымның іргелі қасиеттерімен сәйкес келетінін тексерді.
№2 сурет
Аймақтық құрылымдық және функционалдық байланыс профильдері арасындағы байланыс кортексте айтарлықтай өзгеретінін атап өткен жөн (2A). Бастапқы сенсорлық және медиальды префронтальды қыртыстарда күшті байланыстар байқалды. Бірақ бүйірлік, уақытша және фронтопариетальды аймақтарда байланыс айтарлықтай әлсіз болды.
Құрылымдық-функционалдық байланыс пен функционалдық мамандану арасындағы байланысты неғұрлым түсінікті бағалау үшін мидың функционалдық мамандандырылған аймақтары арасындағы байланыстың сандық анықтауының графикалық көрінісі болып табылатын «қатысу» коэффициенті есептелді. Ми аймақтарының әрқайсысы жеті классикалық функционалды нейрондық желілерге тағайындалды. Қатысу коэффициенті жоғары мидың нейрондық түйіндері әртүрлі модульаралық байланыстарды көрсетеді (ми аймақтары арасындағы байланыстар) және, демек, аймақтар арасындағы ақпарат алмасу процестеріне, сондай-ақ олардың динамикасына әсер ете алады. Бірақ қатысу деңгейі төмен түйіндер бірнеше аймақтар арасында емес, ми аймағындағы жергілікті байланыстарды көрсетеді. Қарапайым сөзбен айтқанда, егер коэффициент жоғары болса, мидың әртүрлі аймақтары бір-бірімен белсенді әрекеттеседі, егер ол төмен болса, белсенділік көрші аймақтармен байланыссыз аймақта жүреді (2C).
Әрі қарай құрылымдық-функционалдық байланыстың өзгермелілігі мен макро масштабты функционалдық иерархия арасындағы байланыс бағаланды. Құрылымдық-функционалдық байланыс негізінен функционалдық байланыстың негізгі градиентімен сәйкес келеді: унимодальдық сенсорлық аймақтар салыстырмалы түрде күшті құрылымдық-функционалдық байланысты көрсетеді, ал функционалдық иерархияның жоғарғы жағындағы трансмодальды аймақтар әлсіз байланысты көрсетеді (2D).
Сондай-ақ, құрылымдық-функционалдық байланыс пен кортекс бетінің эволюциялық кеңеюі арасында күшті корреляция бар екені анықталды (2E). Жоғары сақталған сенсорлық аймақтар салыстырмалы түрде күшті құрылым-функция байланысына ие болды, ал жоғары кеңейтілген трансмодальды аймақтар әлсіз байланысқа ие болды. Мұндай бақылаулар құрылым-функция байланысы функционалдық маманданудың және эволюциялық кеңеюдің кортикальды иерархиясының көрінісі болып табылатын гипотезаны толығымен қолдайды.
№3 сурет
Ғалымдар бұған дейінгі зерттеулер негізінен ересек мидағы құрылымдық-функционалдық байланысты зерттеуге бағытталғанын тағы бір рет еске салады. Сол еңбекте миды зерттеуге баса назар аударылды, ол әлі де даму үстінде, т.б. жасөспірім миын зерттеу туралы.
Жасөспірім миында құрылымдық-функционалдық байланыстардағы жасқа байланысты айырмашылықтар бүйірлік уақытша, төменгі париетальды және префронтальды қыртыстарда кеңінен таралғаны анықталды (3A). Байланысты жақсартулар кортикальды аймақтарға пропорционалды емес таратылды, мысалы. функционалды түрде бөлінген кортикальды аймақтардың бірегей жиынында болды (3B), бұл ересек адамның миында байқалмаған.
Құрылымдық-функционалдық байланыстағы жас айырмашылықтарының шамасы функционалдық қатысу коэффициентімен жоғары дәрежеде корреляцияланды (3С) және функционалдық градиент (3D).
Құрылымдық-функционалдық байланыстардағы жасқа байланысты айырмашылықтардың кеңістікте таралуы да кортекстің эволюциялық кеңеюіне сәйкес болды. Кеңейтілген ассоциациялық кортексте байланыстың жасқа байланысты ұлғаюы байқалды, ал жоғары сақталған сенсомоторлы кортексте байланыстың жасқа байланысты төмендеуі байқалды (3E).
Зерттеудің келесі кезеңінде 294 қатысушы біріншіден 1.7 жылдан кейін екінші рет ми тексеруінен өтті. Осылайша құрылымдық-функционалдық байланыстың жасқа байланысты өзгерістері мен жеке тұлға ішілік даму өзгерістері арасындағы байланысты анықтауға мүмкіндік туды. Осы мақсатта құрылымдық-функционалдық байланыстың бойлық өзгерістері бағаланды.
№4 сурет
Құрылымдық-функционалдық байланыстың жасына байланысты көлденең қимасы мен бойлық өзгерістері арасында айтарлықтай сәйкестік болды (4A).
Құрылымдық және функционалдық байланыстағы бойлық өзгерістер арасындағы байланысты тексеру үшін (4B) және функционалдық қатысу коэффициентінің бойлық өзгерістері (4С) сызықтық регрессия қолданылды. Байланыстағы бойлық өзгерістер бөлінген жоғары ретті ассоциация аймақтарында, соның ішінде дорсальды және медиальды префронтальды қыртыстарды, төменгі қабырғалық қыртыстарды және бүйірлік уақытша кортексті қоса алғанда, функционалдық қатысу коэффициентінің бойлық өзгерістеріне сәйкес келетіні анықталды (4D).
№5 сурет
Содан кейін ғалымдар мінез-құлық үшін құрылымдық-функционалдық байланыстағы жеке айырмашылықтардың салдарын түсінуге тырысты. Атап айтқанда, жұмыс жады тапсырмасы кезінде құрылымдық-функционалдық қосылым атқарушы өнімділікті түсіндіре алады ма. Атқарушы функцияның жақсаруы ростролатеральды префронтальды қыртыстың, артқы цингулярлы қыртыстың және медиальды желке қыртысының күшті құрылымдық-функционалдық байланысымен байланысты екені анықталды (5A).
Жоғарыда сипатталған бақылаулардың жиынтығы бірнеше негізгі қорытындыларға әкеледі. Біріншіден, құрылымдық-функционалдық байланыстың аймақтық өзгерістері белгілі бір ми аймағы жауап беретін функцияның күрделілігіне кері пропорционалды. Күшті құрылым-функция байланысы мидың қарапайым сенсорлық ақпаратты (мысалы, көрнекі сигналдар) өңдеуге маманданған бөліктерінде табылды. Ал күрделі процестерге қатысатын ми аймақтары (атқарушы функция және ингибиторлық бақылау) құрылымдық-функционалдық байланысы төмен болды.
Құрылымдық-функционалдық байланыс приматтарда байқалған мидың эволюциялық кеңеюіне сәйкес келетіні де анықталды. Адамның, приматтардың және маймылдардың миының алдыңғы салыстырмалы зерттеулері сенсорлық аймақтардың (мысалы, көру жүйесі) примат түрлерінің арасында жоғары деңгейде сақталғанын және соңғы эволюция кезінде онша кеңеймегенін көрсетті. Бірақ мидың ассоциация аймақтары (мысалы, префронтальды қыртыс) айтарлықтай кеңеюге ұшырады. Мүмкін, бұл кеңею адамдарда күрделі когнитивтік қабілеттердің пайда болуына тікелей әсер етті. Эволюция барысында жылдам кеңейген мидың аймақтарының құрылымдық және функционалдық байланысы әлсіз, ал қарапайым сенсорлық аймақтардың байланысы күштірек екендігі анықталды.
Балалар мен жасөспірімдерде құрылымдық-функционалдық байланыс мидың тежелу функциясына жауап беретін фронтальды аймақтарында белсенді түрде артады (яғни, өзін-өзі бақылау). Осылайша, осы салалардағы құрылымдық-функционалдық байланыстың ұзақ мерзімді дамуы атқарушы функция мен өзін-өзі бақылауды жақсартуы мүмкін, бұл процесс ересек жаста жалғасады.
Зерттеудің нюанстарын егжей-тегжейлі қарау үшін мен қарауды ұсынамын и оған.
Эпилогия
Адамның миы әрқашан адамзаттың ең үлкен құпияларының бірі болды және солай бола бермек. Бұл көптеген функцияларды орындауы, көптеген процестерді басқаруы және үлкен көлемдегі ақпаратты сақтауы керек керемет күрделі механизм. Көптеген ата-аналар үшін жасөспірім балаларының миынан асқан жұмбақ ештеңе жоқ. Олардың мінез-құлқын логикалық немесе конструктивті деп атау кейде қиын, бірақ бұл олардың биологиялық дамуы мен әлеуметтік қалыптасу процесімен түсіндіріледі.
Әрине, мидың белгілі бір аймақтарының құрылымдық және функционалдық байланыстарының өзгеруі және гормондық өзгерістердің әсері жастардың ерекше мінез-құлқына ғылыми негіздеме бола алады, бірақ бұл оларға бағыт берудің қажеті жоқ дегенді білдірмейді. Адам табиғатынан асоциалды тіршілік иесі емес. Егер біреу басқа адамдардан аулақ болса, бұл біздің биологиялық бейімділігімізге байланысты емес. Сондықтан ата-аналардың балаларының өміріне белсенді қатысуы олардың дамуының аса маңызды аспектісі болып табылады.
Сондай-ақ, үш жаста болса да, баланың өз мінезі, өз қалауы және қоршаған әлемге деген көзқарасы бар жеке тұлға екенін түсіну керек. Ата-ана баласын емін-еркін жіберіп, көзге көрінбейтін болып қалмауы керек, бірақ ол оны дүниетанудан қорғайтын темірбетон қабырғаға айналмауы керек. Бір жерде итеру керек, бір жерде ұстап тұру керек, бір жерде толық еркіндік беру керек, ал бір жерде ата-аналық билікті көрсете отырып, бала бұған риза болмаса да, қатты «жоқ» деп айту керек.
Ата-ана болу қиын, жақсы ата-ана болу одан да қиын. Бірақ жасөспірім болу оңай емес. Дене сырттай өзгереді, ми өзгереді, қоршаған орта өзгереді (мектеп болды, қазір университет), өмір ырғағы өзгереді. Қазіргі уақытта өмір жиі Формула 1-ге ұқсайды, онда баяу жүруге орын жоқ. Бірақ жоғары жылдамдық үлкен қауіп төндіреді, сондықтан тәжірибесіз шабандоз жарақат алуы мүмкін. Ата-ананың міндеті - баласының болашағынан қорықпай, болашақта әлемге тыныштықпен босату үшін оның жаттықтырушысы болу.
Кейбір ата-аналар өздерін басқаларға қарағанда ақылды деп санайды, кейбіреулері Интернеттен немесе көршілерінен естіген кез келген кеңесті орындауға дайын, ал кейбіреулер ата-ана тәрбиесінің барлық қыр-сырында жай ғана «күлгін». Адамдар әртүрлі, бірақ оның бөліктері арасындағы байланыс адам миында маңызды болғаны сияқты, ата-аналар мен олардың балалары арасындағы қарым-қатынас тәрбиеде маңызды рөлдердің бірін атқарады.
Қарағаныңызға рахмет, қызықты болыңыз және баршаңызға демалыс күндеріңіз жақсы өтсін! 🙂
Кейбір жарнамалар 🙂
Бізбен бірге болғандарыңызға рахмет. Сізге біздің мақалалар ұнайды ма? Қызықты мазмұнды көргіңіз келе ме? Тапсырыс беру немесе достарыңызға ұсыну арқылы бізге қолдау көрсетіңіз, , Сіз үшін біз ойлап тапқан бастапқы деңгейдегі серверлердің бірегей аналогы: (RAID1 және RAID10, 24 ядроға дейін және 40 ГБ DDR4 дейін қол жетімді).
Dell R730xd Амстердамдағы Equinix Tier IV деректер орталығында 2 есе арзан ба? Тек осында Нидерландыда! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2 ГГц 6C 128 ГБ DDR3 2x960 ГБ SSD 1 Гбит/с 100 ТБ - 99 доллардан бастап! туралы оқыңыз
Ақпарат көзі: www.habr.com