Salah sahiji "fenomena" anu paling misterius sareng henteu kahartos nyaéta otak manusa. Loba patarosan revolve sabudeureun organ kompléks ieu: naha urang ngimpi, kumaha émosi pangaruh-pembuatan kaputusan, nu sél saraf jawab persepsi cahaya jeung sora, naha sababaraha urang resep sprats bari batur adore olives? Sadaya patarosan ieu aya hubunganana sareng otak, sabab éta mangrupikeun prosésor sentral awak manusa. Mangtaun-taun, para ilmuwan parantos nengetan khusus kana otak jalma-jalma anu kumaha waé nangtung kaluar tina balaréa (tina jenius anu diajarkeun diri pikeun ngitung psychopaths). Tapi aya kategori jalma anu kabiasaan mahiwal pakait sareng umur maranéhanana - rumaja. Loba rumaja boga rasa heightened kontradiksi, sumanget adventurism jeung kahayang irresistible pikeun manggihan petualangan pikeun kaunggulan maranéhanana. Élmuwan ti University of Pennsylvania mutuskeun nyandak katingal ngadeukeutan di brains misterius rumaja jeung prosés nu lumangsung di aranjeunna. Urang diajar ngeunaan naon maranéhna junun manggihan tina laporan maranéhanana. indit.
Dasar panalungtikan
Alat naon waé dina téknologi sareng organ naon waé dina awak gaduh arsitéktur sorangan anu ngamungkinkeun aranjeunna tiasa dianggo sacara efektif. Korteks cerebral manusa diatur dumasar kana hirarki fungsional, mimitian ti unimodal cortex indrawi* sareng ditungtungan ku transmodal korteks asosiasi*.
Korteks indrawi* nyaéta bagian tina korteks cerebral anu tanggung jawab pikeun ngumpulkeun sareng ngolah inpormasi anu ditampi tina indra (panon, létah, irung, ceuli, kulit sareng sistem vestibular).
Korteks asosiasi * mangrupikeun bagian tina korteks parietal otak aub dina palaksanaan gerakan anu direncanakeun. Nalika urang badé ngalakukeun gerakan naon waé, uteuk urang kedah terang dimana awak sareng bagian-bagianna anu bakal gerak aya dina detik éta, ogé dimana objék-objék lingkungan luar anu urang rencanakeun pikeun berinteraksi. Contona, rék nyokot cangkir, sarta otak anjeun geus nyaho dimana leungeun jeung cangkir sorangan.
Hierarki fungsional ieu ditangtukeun ku anatomi jalur bahan bodas*, nu koordinat aktivitas neural nyingkronkeun jeung kognisi*.
Materi bodas* - lamun zat abu diwangun ku neuron, mangka zat bodas diwangun ku axons myelin-katutupan, sapanjang nu impulses dikirimkeun ti awak sél ka sél jeung organ séjén.
Kognisi* (kognisi) - sakumpulan prosés pakait sareng akuisisi pangaweruh anyar ngeunaan dunya sabudeureun urang.
Évolusi cortex cerebral di primata jeung ngembangkeun otak manusa dicirikeun ku ékspansi tujuan-diarahkeun sarta remodeling wewengkon associative transmodal, nu jadi dadasar prosés ngagambarkeun indrawi informasi jeung aturan abstrak pikeun ngahontal tujuan.
Prosés ngembangkeun otak butuh loba waktu, salila loba prosés ngaronjatkeun otak salaku sistem lumangsung: mielinisasi*, pruning sinaptik* jeung sajabana
Mielinisasi* - oligodendrocytes (tipe sél bantu tina sistim saraf) envelop salah sahiji atawa bagian séjén tina axon, salaku hasil tina hiji oligodendrocyte komunikasi sareng sababaraha neuron sakaligus. Beuki aktip axon, beuki myelinated éta, sabab ieu ngaronjatkeun efisiensi na.
Pemangkasan sinaptik* - ngurangan jumlah synapses / neuron pikeun ngaronjatkeun efisiensi tina neuro-sistem, i.e. nyingkirkeun sambungan anu teu perlu. Dina basa sejen, ieu palaksanaan prinsip "teu ku kuantitas, tapi ku kualitas".
Salila pamekaran otak, spésifikasi fungsional kabentuk dina korteks asosiasi transmodal, anu langsung mangaruhan pangembangan fungsi eksekutif tingkat luhur, sapertos mémori dianggo*, kalenturan kognitif* и kontrol inhibisi*.
Mémori dianggo * - sistem kognitif pikeun neundeun samentara inpormasi. Mémori jenis ieu diaktipkeun salila prosés pamikiran lumangsung sarta kalibet dina pembuatan kaputusan sarta formasi réspon behavioral.
Kalenturan kognitif* - kamampuhan pikeun pindah tina hiji pamikiran ka nu sejen tur / atawa mikir ngeunaan sababaraha hal dina hiji waktu.
Kontrol inhibisi* (réspon inhibisi) nyaéta fungsi éksékutif anu ngawasan kamampuh hiji jalma pikeun nahan réaksi paripolah impulsif (alami, biasa atawa dominan) kana rangsangan pikeun ngalaksanakeun réspon anu leuwih luyu kana situasi husus (stimulus éksternal).
Ulikan ngeunaan sambungan struktural-fungsi otak dimimitian rada lila. Kalayan munculna téori jaringan, janten mungkin pikeun ngabayangkeun sambungan struktural-fungsi dina sistem neurobiologis sareng ngabagi kana kategori. Dina inti na, konektipitas struktur-fungsi nyaéta darajat distribusi sambungan anatomis dina daérah otak ngadukung kagiatan saraf anu disingkronkeun.
Hubungan anu kuat kapanggih antara ukuran konektipitas struktural sareng fungsional dina skala spatiotemporal anu béda. Dina basa sejen, métode panalungtikan leuwih modern geus ngamungkinkeun pikeun ngagolongkeun wewengkon nu tangtu otak nurutkeun ciri fungsional maranéhanana pakait sareng umur wewengkon sarta ukuranana.
Sanajan kitu, para ilmuwan nyebutkeun aya ayeuna saeutik bukti kumaha parobahan dina arsitektur materi bodas salila ngembangkeun otak manusa ngarojong fluctuations ngagabung dina aktivitas neural.
Konektipitas struktural-fungsional mangrupikeun dasar pikeun komunikasi fungsional sareng lumangsung nalika profil konektipitas masalah bodas antar daérah daérah kortikal ngaramalkeun kakuatan konektipitas fungsional antarrégional. Nyaéta, kagiatan zat bodas bakal ditingalikeun dina aktivasina fungsi eksekutif otak, ku kituna tiasa ditaksir tingkat kakuatan sambungan struktural-fungsi.
Pikeun ngajelaskeun hubungan struktural-fungsional, para ilmuwan nempatkeun tilu hipotesis anu diuji nalika diajar.
Hipotesis kahiji nyatakeun yén konektipitas struktur-fungsi bakal ngagambarkeun spésialisasi fungsional daérah kortikal. Hartina, konektipitas struktur-fungsi bakal kuat dina cortex somatosensori, alatan prosés nu nangtukeun mimiti ngembangkeun hirarki indrawi husus. Kontras, konektipitas struktur-fungsi bakal low dina cortex asosiasi transmodal, dimana komunikasi fungsional bisa jadi ngaruksak ku konstrain genetik jeung anatomis alatan ékspansi évolusionér gancang.
Hipotesis kadua dumasar kana mielinasi anu gumantung kana kagiatan jangka panjang nalika pangwangunan sareng nyatakeun yén pamekaran sambungan struktur-fungsi bakal museur dina korteks asosiasi transmodal.
Hipotesis katilu: sambungan struktural-fungsi ngagambarkeun spésialisasi fungsional daérah kortikal. Ku alatan éta, bisa dianggap yén sambungan struktural-fungsi kuat dina cortex pakaitna frontoparietal bakal kalibet dina itungan husus dipikabutuh pikeun palaksanaan fungsi eksekutif.
Hasil panilitian
Pikeun ciri ngembangkeun konektipitas struktur-fungsi di rumaja, élmuwan ngitung extent nu sambungan struktural sakuliah wewengkon otak béda ngarojong fluctuations ngagabung dina aktivitas neural.
Ngagunakeun data neuroimaging multimodal ti pamilon 727 yuswa 8 mun 23 taun, tractography difusi probabilistik dipigawé sarta ditaksir konektipitas fungsional antara unggal pasangan wewengkon cortical salila pagelaran. tugas n-balik*pakait sareng aktivitas memori kerja.
Masalah n-balik* - Téhnik pikeun merangsang kagiatan daérah otak anu tangtu sareng nguji mémori damel. Subjek disadiakeun kalawan sababaraha rangsangan (visual, audio, jsb). Anjeunna kudu nangtukeun tur nunjukkeun naha ieu atawa éta stimulus hadir n posisi tukang. Contona: TLHCHSCCQLCKLHCQTRHKC HR (3-balik masalah, dimana hurup tangtu mucunghul dina posisi 3 saméméhna).
Konektipitas fungsional kaayaan istirahat ngagambarkeun fluktuasi spontan dina kagiatan saraf. Tapi dina mangsa tugas memori digawé, konektipitas fungsional bisa ningkatkeun sambungan neural husus atawa populasi kalibet dina fungsi eksekutif.
Gambar #1: Ngukur konektipitas struktural-fungsi otak manusa.
Titik dina jaringan otak struktural sareng fungsional diidentifikasi nganggo parcellation cortical 400-aréa dumasar kana homogénitas fungsional dina data MRI pamilon ulikan. Pikeun unggal pamilon ulikan, profil konektipitas régional sasari tina unggal baris matriks konektipitas struktural atanapi fungsional sareng digambarkeun salaku véktor kakuatan konektipitas ti hiji titik jaringan saraf ka sadaya titik anu sanés.
Pikeun mimitian ku, para ilmuwan pariksa naha distribusi spasial sambungan struktural-fungsi coincides jeung sipat dasar organisasi cortical.
Gambar #2
Perhatos yén hubungan antara propil konektipitas struktural sareng fungsional régional béda-béda pisan dina cortex (2A). Sambungan anu langkung kuat dititénan dina cortices prefrontal indrawi sareng medial primér. Tapi di daérah gurat, temporal sareng frontoparietal sambunganna rada lemah.
Pikeun assessment leuwih kaharti tina hubungan antara konektipitas struktural-fungsi jeung Spésialisasi fungsional, koefisien "partisipasi" diitung, nu ngagambarkeun grafis tina tekad kuantitatif konektipitas antara wewengkon fungsional husus tina uteuk. Masing-masing daérah otak ditugaskeun ka tujuh jaringan saraf fungsional klasik. Titik neuronal otak kalayan koefisien partisipasi anu luhur nunjukkeun sambungan intermodular anu béda (sambungan antara daérah otak) sareng, ku kituna, tiasa mangaruhan prosés transfer inpormasi antara daérah, ogé dinamikana. Tapi titik kalayan tingkat partisipasi low nembongkeun sambungan lokal leuwih dina wewengkon otak sorangan, tinimbang antara sababaraha wewengkon. Kantun nempatkeun, upami koefisienna luhur, daérah otak anu béda-béda aktip saling berinteraksi; upami rendah, kagiatan lumangsung dina daérah éta tanpa aya hubunganana sareng tatanggana (2C).
Salajengna, hubungan antara variabilitas konektipitas struktural-fungsi sareng hirarki fungsional skala makro ditaksir. Konektipitas struktural-fungsional sabagéan ageung pas sareng gradién dasar tina konektipitas fungsional: daérah indrawi unimodal nunjukkeun konektipitas struktural-fungsi anu kawilang kuat, sedengkeun daérah transmodal di luhur hierarki fungsional nunjukkeun konektipitas anu langkung lemah (2D).
Éta ogé kapanggih yén aya korelasi kuat antara hubungan struktural-fungsi jeung perluasan évolusionér wewengkon permukaan cortex (2E). Wewengkon indrawi anu kacida dilestarikan miboga konektipitas struktur-fungsi anu kawilang kuat, sedengkeun wewengkon transmodal anu dimekarkeun kacida miboga konektipitas anu leuwih lemah. Observasi sapertos sapinuhna ngadukung hipotésis yén konektipitas struktur-fungsi mangrupikeun cerminan tina hirarki kortikal spésialisasi fungsional sareng ékspansi évolusionér.
Gambar #3
Élmuwan sakali deui ngingetkeun yén panalungtikan saméméhna ieu sakitu legana fokus kana diajar konektipitas struktural-fungsi dina otak sawawa. Dina karya anu sarua, tekenan ieu disimpen dina ulikan ngeunaan otak, nu masih dina prosés ngembangkeun, i.e. dina diajar otak rumaja.
Kapanggih yén dina otak rumaja, bédana anu aya hubunganana sareng umur dina sambungan struktural-fungsional disebarkeun sacara lega dina cortices temporal gurat, parietal inferior, sareng prefrontal (3A). Perbaikan konektipitas disebarkeun sacara teu proporsional di daérah kortikal, sapertos. hadir dina sawaréh unik tina daérah kortikal anu dipisahkeun sacara fungsional (3V), nu teu katalungtik dina uteuk sawawa.
Gedéna bédana umur dina konektipitas struktural-fungsi pisan pakait sareng tingkat partisipasi fungsional (3S) jeung gradién fungsional (3D).
Distribusi spasial béda nu patali umur dina sambungan struktural-fungsi oge konsisten jeung perluasan évolusionér cortex. Paningkatan anu aya hubunganana sareng umur dina konektipitas dititénan dina cortex asosiasi anu diperpanjang, sedengkeun panurunan anu aya hubunganana sareng umur dina konektipitas dititénan dina korteks sensorimotor anu dijaga pisan (3E).
Dina fase saterusna pangajaran, 294 pamilon underwent pamariksaan otak kadua 1.7 taun sanggeus kahiji. Ku cara kieu, éta mungkin pikeun nangtukeun hubungan antara parobahan nu patali umur dina konektipitas struktural-fungsi jeung parobahan developmental intra-individu. Pikeun tujuan ieu, parobahan longitudinal dina konektipitas struktural-fungsi ditaksir.
Gambar #4
Aya korespondensi anu signifikan antara cross-sectional jeung longitudinal parobahan umur patali konektipitas struktural-fungsi (4A).
Pikeun nguji hubungan antara parobahan longitudinal dina konektipitas struktural jeung fungsional (4B) jeung parobahan longitudinal dina laju partisipasi fungsional (4S) régrési liniér dipaké. Parobihan longitudinal dina konektipitas kapanggih pakait sareng parobahan longitudinal dina rasio partisipasi fungsional dina daérah asosiasi orde-tinggi anu disebarkeun, kalebet dorsal sareng korteks prefrontal medial, korteks parietal inferior, sareng korteks temporal gurat (4D).
Gambar #5
Élmuwan teras milarian ngartos konsékuansi tina béda individu dina konektipitas struktural-fungsi pikeun kabiasaan. Sacara husus, naha konektipitas struktural-fungsi salila tugas memori digawé bisa ngajelaskeun kinerja eksekutif. Perbaikan dina fungsi eksekutif kapanggih aya hubunganana sareng konektipitas struktural-fungsi anu langkung kuat dina cortex prefrontal rostrolateral, cortex cingulate posterior, sareng cortex occipital medial (5A).
Totalitas observasi ditétélakeun di luhur ngabalukarkeun sababaraha conclusions utama. Kahiji, parobahan régional dina konektipitas struktural-fungsi sabanding tibalik jeung pajeulitna fungsi nu tanggung jawab wewengkon otak tangtu. Konektipitas struktur-fungsi anu langkung kuat kapanggih dina bagian otak anu khusus ngolah inpormasi indrawi sederhana (sapertos sinyal visual). Jeung wewengkon otak aub dina prosés nu leuwih kompleks (fungsi eksekutif jeung kontrol inhibitory) miboga konektipitas struktural-fungsi handap.
Konektipitas struktural-fungsi ogé kapanggih konsisten sareng ékspansi évolusionér otak anu dititénan dina primata. Studi komparatif saméméhna ngeunaan otak manusa, primata, sareng monyét parantos nunjukkeun yén daérah indrawi (sapertos sistem visual) dilestarikan pisan diantara spésiés primata sareng henteu ngalegaan seueur nalika évolusi panganyarna. Tapi wewengkon pakaitna otak (contona, cortex prefrontal) geus undergone ékspansi signifikan. Sugan ékspansi ieu langsung dipangaruhan mecenghulna abilities kognitif kompléks di manusa. Kapanggih yén daérah otak anu ngembang gancang nalika évolusi ngagaduhan konektipitas struktural sareng fungsional anu langkung lemah, sedengkeun daérah indrawi anu sederhana ngagaduhan konektipitas anu langkung kuat.
Dina barudak jeung rumaja, sambungan struktural-fungsi naek rada aktip di wewengkon frontal otak, nu jawab fungsi inhibisi (ie, kontrol diri). Ku kituna, ngembangkeun jangka panjang konektipitas struktural-fungsi di wewengkon ieu bisa ngaronjatkeun fungsi eksekutif jeung kontrol diri, hiji prosés nu terus nepi ka dewasa.
Pikeun katingal langkung lengkep ihwal nuances ulikan, abdi nyarankeun nyandak katingal di и ka anjeunna.
epilog
Otak manusa salamina sareng bakal lami janten salah sahiji misteri anu paling hébat umat manusa. Ieu mékanisme incredibly kompléks nu kudu ngalakukeun loba fungsi, ngadalikeun loba prosés jeung nyimpen jumlah badag informasi. Pikeun seueur kolot, teu aya anu langkung misterius tibatan otak budak rumaja. Paripolahna kadang hese disebut logis atanapi konstruktif, tapi ieu dijelaskeun ku prosés pangembangan biologis sareng formasi sosial.
Tangtu, parobahan dina sambungan struktural jeung fungsional wewengkon nu tangtu otak sarta pangaruh parobahan hormonal tiasa leresan ilmiah pikeun kabiasaan aneh jalma ngora, tapi ieu teu hartosna yén maranéhna teu kudu diarahkeun. Manusa teu ku alam mahluk asosial. Upami aya anu ngajauhan jalma sanés, éta sanés kusabab predisposisi biologis urang. Ku alatan éta, partisipasi aktif kolotna dina kahirupan barudak maranéhanana mangrupa aspék penting pisan tina ngembangkeun maranéhanana.
Éta ogé patut ngarti yén sanajan dina yuswa tilu, murangkalih téh geus individu kalawan karakter sorangan, kahayang sorangan jeung view sorangan tina dunya sabudeureun anjeunna. Indungna henteu kedah katingali ku budakna, ngantepkeun anjeunna bebas, tapi anjeunna henteu kedah janten témbok beton bertulang, ngajagi anjeunna tina pangaweruh dunya. Di mana waé anjeun kedah nyorong, dimana waé anjeun kedah nahan, dimana waé anjeun kedah masihan kabébasan lengkep, sareng dimana waé, nunjukkeun otoritas parental, anjeun kedah nyarios teguh "henteu", sanaos budakna henteu resep ieu.
Nu jadi kolot mah hésé, jadi kolot nu hadé téh leuwih hésé. Tapi keur rumaja teu jadi gampang. Awak robah externally, otak robah, lingkungan robah (aya sakola, jeung ayeuna universitas), wirahma hirup robah. Kiwari, kahirupan mindeng nyarupaan Formula 1, nu euweuh tempat pikeun slowness. Tapi speed tinggi hadir kalawan resiko gede, jadi hiji rider inexperienced bisa cilaka. Tugas indungna nyaéta janten palatih pikeun murangkalih pikeun ngabebaskeun anjeunna ka dunya ka hareup, tanpa sieun pikeun masa depanna.
Sababaraha kolot nganggap dirina smarter ti batur, sababaraha siap pikeun nerapkeun sagala nasehat aranjeunna ngadangu di Internet atawa ti tatangga, sarta sababaraha saukur "violet" dina sagala intricacies of parenting. Jalma-jalma béda-béda, tapi sakumaha pentingna komunikasi antara bagian-bagianna dina otak manusa, komunikasi antara kolot sareng budakna maénkeun salah sahiji peran anu paling penting dina pendidikan.
Hatur nuhun pikeun nonton, tetep panasaran sarta boga sabtu minggu hébat dulur! 🙂
Sababaraha iklan 🙂
Hatur nuhun pikeun tetep sareng kami. Naha anjeun resep artikel kami? Hoyong ningali eusi anu langkung narik? Dukung kami ku cara nempatkeun pesenan atanapi nyarankeun ka babaturan, , analog unik tina server tingkat éntri, anu diciptakeun ku kami pikeun anjeun: (sadia kalawan RAID1 na RAID10, nepi ka 24 cores sarta nepi ka 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 kali langkung mirah dina puseur data Equinix nagara golongan IV di Amsterdam? Ngan di dieu di Walanda! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - ti $99! Baca ngeunaan
sumber: www.habr.com