Một trong những “hiện tượng” bí ẩn và chưa được hiểu rõ nhất chính là bộ não con người. Nhiều câu hỏi xoay quanh cơ quan phức tạp này: tại sao chúng ta lại mơ, cảm xúc ảnh hưởng như thế nào đến việc đưa ra quyết định, tế bào thần kinh nào chịu trách nhiệm nhận biết ánh sáng và âm thanh, tại sao một số người lại thích nước bọt trong khi những người khác lại thích ô liu? Tất cả những câu hỏi này đều liên quan đến bộ não, bởi vì nó là bộ xử lý trung tâm của cơ thể con người. Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã đặc biệt chú ý đến bộ não của những người bằng cách nào đó nổi bật giữa đám đông (từ những thiên tài tự học đến những kẻ tâm thần tính toán). Nhưng có một loại người có hành vi bất thường gắn liền với tuổi tác của họ - thanh thiếu niên. Nhiều thanh thiếu niên có ý thức mâu thuẫn cao độ, tinh thần phiêu lưu và mong muốn không thể cưỡng lại được là tìm kiếm cuộc phiêu lưu có lợi cho mình. Các nhà khoa học từ Đại học Pennsylvania quyết định xem xét kỹ hơn bộ não bí ẩn của thanh thiếu niên và các quá trình diễn ra trong đó. Chúng tôi tìm hiểu về những gì họ đã tìm ra được từ báo cáo của họ. Đi.
Cơ sở nghiên cứu
Bất kỳ thiết bị công nghệ nào và bất kỳ cơ quan nào trong cơ thể đều có cấu trúc riêng cho phép chúng hoạt động hiệu quả. Vỏ não của con người được tổ chức theo một hệ thống phân cấp chức năng, từ đơn phương thức đến vỏ não cảm giác* và kết thúc bằng chuyển đổi vỏ não liên kết*.
Vỏ não cảm giác* là một phần của vỏ não chịu trách nhiệm thu thập và xử lý thông tin nhận được từ các giác quan (mắt, lưỡi, mũi, tai, da và hệ thống tiền đình).
Vỏ não liên kết* là một phần của vỏ não đỉnh liên quan đến việc thực hiện các chuyển động có kế hoạch. Khi chúng ta chuẩn bị thực hiện bất kỳ chuyển động nào, não của chúng ta phải biết cơ thể và các bộ phận sẽ chuyển động của nó nằm ở đâu vào thời điểm đó, cũng như vị trí của các vật thể của môi trường bên ngoài mà chúng ta dự định tương tác. Ví dụ, bạn muốn cầm một chiếc cốc lên, và não của bạn đã biết bàn tay và chiếc cốc nằm ở đâu.
Hệ thống phân cấp chức năng này được xác định bởi giải phẫu của các con đường chất trắng*, phối hợp hoạt động thần kinh đồng bộ và nhận thức*.
Chất trắng* - nếu chất xám bao gồm các tế bào thần kinh, thì chất trắng bao gồm các sợi trục được bao bọc bởi myelin, dọc theo đó các xung động được truyền từ cơ thể tế bào đến các tế bào và cơ quan khác.
Nhận thức* (nhận thức) - một tập hợp các quá trình liên quan đến việc tiếp thu kiến thức mới về thế giới xung quanh chúng ta.
Sự tiến hóa của vỏ não ở loài linh trưởng và sự phát triển của não người được đặc trưng bởi sự mở rộng và tái cấu trúc theo mục tiêu của các khu vực liên kết xuyên phương thức, là cơ sở của các quá trình biểu diễn thông tin theo giác quan và các quy tắc trừu tượng để đạt được mục tiêu.
Quá trình phát triển trí não mất rất nhiều thời gian, trong đó xảy ra nhiều quá trình cải thiện bộ não như một hệ thống: myelin hóa*, cắt tỉa khớp thần kinh* vv
Myelin hóa* - oligodendrocytes (một loại tế bào phụ trợ của hệ thần kinh) bao bọc một hoặc một phần khác của sợi trục, do đó một oligodendrocytes giao tiếp với một số tế bào thần kinh cùng một lúc. Sợi trục càng hoạt động thì càng có nhiều myelin, vì điều này làm tăng hiệu quả của nó.
Cắt tỉa synap* — giảm số lượng khớp thần kinh/tế bào thần kinh để tăng hiệu quả của hệ thống thần kinh, tức là. loại bỏ các kết nối không cần thiết. Nói cách khác, đây là việc thực hiện nguyên tắc “không phải theo số lượng mà bằng chất lượng”.
Trong quá trình phát triển của não, đặc điểm chức năng được hình thành trong vỏ não liên kết chuyển đổi mô thức, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của các chức năng điều hành bậc cao hơn, chẳng hạn như bộ nhớ làm việc*, tính linh hoạt về nhận thức* и kiểm soát ức chế*.
Bộ nhớ làm việc* - một hệ thống nhận thức để lưu trữ thông tin tạm thời. Loại trí nhớ này được kích hoạt trong quá trình suy nghĩ đang diễn ra và liên quan đến việc ra quyết định cũng như hình thành các phản ứng hành vi.
Tính linh hoạt về nhận thức* - khả năng chuyển từ ý nghĩ này sang ý nghĩ khác và/hoặc nghĩ về nhiều việc cùng một lúc.
Kiểm soát ức chế* (phản ứng ức chế) là chức năng điều hành giám sát khả năng ngăn chặn các phản ứng hành vi bốc đồng (tự nhiên, theo thói quen hoặc chi phối) của một người đối với các kích thích nhằm thực hiện phản ứng phù hợp hơn với một tình huống cụ thể (kích thích bên ngoài).
Nghiên cứu về các kết nối cấu trúc-chức năng của não đã bắt đầu từ khá lâu. Với sự ra đời của lý thuyết mạng, người ta có thể hình dung các kết nối cấu trúc-chức năng trong các hệ thống sinh học thần kinh và chia chúng thành các loại. Về cốt lõi, kết nối cấu trúc-chức năng là mức độ phân bổ các kết nối giải phẫu trong vùng não hỗ trợ hoạt động thần kinh đồng bộ.
Một mối quan hệ mạnh mẽ đã được tìm thấy giữa các biện pháp kết nối cấu trúc và chức năng ở các quy mô không gian và thời gian khác nhau. Nói cách khác, các phương pháp nghiên cứu hiện đại hơn đã giúp người ta có thể phân loại các vùng nhất định của não theo đặc điểm chức năng của chúng liên quan đến tuổi của vùng đó và kích thước của nó.
Tuy nhiên, các nhà khoa học cho biết hiện tại có rất ít bằng chứng cho thấy những thay đổi trong cấu trúc chất trắng trong quá trình phát triển não bộ của con người hỗ trợ những biến động phối hợp trong hoạt động thần kinh như thế nào.
Kết nối chức năng-cấu trúc là cơ sở cho giao tiếp chức năng và xảy ra khi hồ sơ kết nối chất trắng giữa các vùng của vùng vỏ não dự đoán cường độ của kết nối chức năng giữa các vùng. Tức là hoạt động của chất trắng sẽ được phản ánh qua việc kích hoạt các chức năng điều hành của não, từ đó có thể đánh giá được mức độ bền chặt của mối liên kết cấu trúc - chức năng.
Để mô tả mối quan hệ cấu trúc-chức năng, các nhà khoa học đưa ra ba giả thuyết đã được thử nghiệm trong quá trình nghiên cứu.
Giả thuyết đầu tiên cho rằng kết nối cấu trúc-chức năng sẽ phản ánh sự chuyên môn hóa chức năng của vùng vỏ não. Nghĩa là, sự kết nối cấu trúc-chức năng sẽ mạnh mẽ ở vỏ não cảm giác thân thể, do các quá trình quyết định sự phát triển ban đầu của hệ thống phân cấp cảm giác chuyên biệt. Ngược lại, khả năng kết nối chức năng-cấu trúc sẽ thấp ở vỏ não liên kết chuyển đổi phương thức, nơi giao tiếp chức năng có thể bị suy yếu do các hạn chế về di truyền và giải phẫu do sự mở rộng tiến hóa nhanh chóng.
Giả thuyết thứ hai dựa trên quá trình myel hóa phụ thuộc vào hoạt động lâu dài trong quá trình phát triển và tuyên bố rằng sự phát triển của các kết nối chức năng-cấu trúc sẽ tập trung ở vỏ não liên kết chuyển đổi mô thức.
Giả thuyết thứ ba: mối liên hệ giữa cấu trúc và chức năng phản ánh sự chuyên môn hóa chức năng của vùng vỏ não. Do đó, có thể giả định rằng mối liên hệ cấu trúc-chức năng mạnh mẽ hơn trong vỏ não liên kết phía trước đỉnh sẽ tham gia vào các tính toán chuyên biệt cần thiết cho việc thực hiện các chức năng điều hành.
Kết quả nghiên cứu
Để mô tả sự phát triển của kết nối cấu trúc-chức năng ở thanh thiếu niên, các nhà khoa học đã định lượng mức độ kết nối cấu trúc giữa các vùng não khác nhau hỗ trợ các biến động phối hợp trong hoạt động thần kinh.
Sử dụng dữ liệu hình ảnh thần kinh đa phương thức từ 727 người tham gia từ 8 đến 23 tuổi, phương pháp đo đường khuếch tán xác suất đã được thực hiện và đánh giá khả năng kết nối chức năng giữa từng cặp vùng vỏ não trong quá trình thực hiện. nhiệm vụ n-back*liên quan đến hoạt động trí nhớ làm việc.
Vấn đề n-back* - một kỹ thuật kích thích hoạt động của một số vùng não và kiểm tra trí nhớ làm việc. Đối tượng được cung cấp một số kích thích (hình ảnh, âm thanh, v.v.). Anh ta phải xác định và cho biết liệu kích thích này hay kích thích kia đã xuất hiện ở n vị trí trước đó hay chưa. Ví dụ: T L H C H S C C Q L C K L H C Q T R H K C H R (bài toán 3 mặt sau, trong đó một chữ cái nhất định xuất hiện ở 3 vị trí trước đó).
Kết nối chức năng ở trạng thái nghỉ phản ánh những biến động tự phát trong hoạt động thần kinh. Nhưng trong quá trình thực hiện nhiệm vụ trí nhớ làm việc, kết nối chức năng có thể tăng cường các kết nối thần kinh cụ thể hoặc các quần thể liên quan đến chức năng điều hành.
Hình ảnh #1: Đo lường khả năng kết nối cấu trúc-chức năng của não người.
Các nút trong mạng lưới cấu trúc và chức năng của não được xác định bằng cách sử dụng phân chia vỏ não 400 vùng dựa trên tính đồng nhất về chức năng trong dữ liệu MRI của những người tham gia nghiên cứu. Đối với mỗi người tham gia nghiên cứu, các cấu hình kết nối khu vực được trích xuất từ mỗi hàng của ma trận kết nối cấu trúc hoặc chức năng và được biểu diễn dưới dạng vectơ cường độ kết nối từ một nút mạng thần kinh đến tất cả các nút khác.
Để bắt đầu, các nhà khoa học đã kiểm tra xem liệu sự phân bố không gian của các kết nối cấu trúc-chức năng có trùng khớp với các đặc tính cơ bản của tổ chức vỏ não hay không.
Hình ảnh số 2
Điều đáng chú ý là mối quan hệ giữa các cấu hình kết nối chức năng và cấu trúc khu vực rất khác nhau trên vỏ não (2A). Các kết nối mạnh mẽ hơn đã được quan sát thấy ở vỏ não trước trán cảm giác và trung gian. Nhưng ở các vùng bên, thái dương và phía trước, sự kết nối khá yếu.
Để đánh giá dễ hiểu hơn về mối quan hệ giữa kết nối cấu trúc-chức năng và chuyên môn hóa chức năng, hệ số “tham gia” đã được tính toán, là biểu diễn đồ họa của việc xác định định lượng kết nối giữa các vùng chức năng chuyên biệt của não. Mỗi vùng não được gán cho bảy mạng lưới thần kinh chức năng cổ điển. Các nút thần kinh của não có hệ số tham gia cao thể hiện các kết nối đa mô đun khác nhau (kết nối giữa các vùng não) và do đó, có thể ảnh hưởng đến quá trình truyền thông tin giữa các vùng, cũng như động lực của chúng. Nhưng các nút có tỷ lệ tham gia thấp cho thấy nhiều kết nối cục bộ hơn trong chính vùng não, thay vì giữa một số vùng. Nói một cách đơn giản, nếu hệ số cao, các vùng khác nhau của não sẽ tích cực tương tác với nhau; nếu hệ số này thấp, hoạt động diễn ra trong khu vực đó mà không có mối liên hệ nào với các vùng lân cận (2C).
Tiếp theo, mối quan hệ giữa tính biến đổi của kết nối cấu trúc-chức năng và hệ thống phân cấp chức năng ở quy mô vĩ mô đã được đánh giá. Kết nối cấu trúc-chức năng phần lớn trùng khớp với độ dốc cơ bản của kết nối chức năng: các khu vực cảm giác đơn phương thức cho thấy kết nối chức năng-cấu trúc tương đối mạnh mẽ, trong khi các khu vực chuyển đổi phương thức ở trên cùng của hệ thống phân cấp chức năng cho thấy khả năng kết nối yếu hơn (2D).
Người ta cũng phát hiện ra rằng có mối tương quan chặt chẽ giữa mối quan hệ cấu trúc-chức năng và sự mở rộng tiến hóa của diện tích bề mặt vỏ não (2E). Các vùng cảm giác được bảo tồn cao có khả năng kết nối chức năng-cấu trúc tương đối mạnh, trong khi các vùng chuyển hóa được mở rộng cao có khả năng kết nối yếu hơn. Những quan sát như vậy hoàn toàn ủng hộ giả thuyết rằng kết nối cấu trúc-chức năng là sự phản ánh của hệ thống phân cấp vỏ não của chuyên môn hóa chức năng và mở rộng tiến hóa.
Hình ảnh số 3
Các nhà khoa học một lần nữa nhắc nhở rằng nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung vào nghiên cứu sự kết nối cấu trúc-chức năng trong não người trưởng thành. Trong cùng một tác phẩm, người ta nhấn mạnh vào việc nghiên cứu bộ não, bộ não vẫn đang trong quá trình phát triển, tức là. về việc nghiên cứu não bộ của thanh thiếu niên.
Người ta phát hiện ra rằng trong não của thanh thiếu niên, sự khác biệt liên quan đến tuổi tác trong các kết nối cấu trúc-chức năng được phân bố rộng khắp các vỏ não thái dương bên, đỉnh dưới và vỏ não trước trán (3А). Các cải tiến về kết nối được phân bổ không cân xứng trên các vùng vỏ não, ví dụ: đã có mặt trong một tập hợp con duy nhất của các vùng vỏ não được phân tách chức năng (3V), điều này không được quan sát thấy ở não người trưởng thành.
Mức độ chênh lệch tuổi tác trong kết nối cấu trúc-chức năng có mối tương quan chặt chẽ với tỷ lệ tham gia chức năng (3S) và độ dốc chức năng (3D).
Sự phân bố không gian của những khác biệt liên quan đến tuổi tác trong các kết nối cấu trúc-chức năng cũng phù hợp với sự mở rộng tiến hóa của vỏ não. Sự gia tăng kết nối liên quan đến tuổi tác đã được quan sát thấy ở vỏ não liên kết mở rộng, trong khi sự giảm kết nối liên quan đến tuổi tác được quan sát thấy ở vỏ não cảm biến được bảo tồn cao (3E).
Trong giai đoạn tiếp theo của nghiên cứu, 294 người tham gia đã trải qua cuộc kiểm tra não lần thứ hai sau lần đầu tiên 1.7 năm. Bằng cách này, có thể xác định mối quan hệ giữa những thay đổi liên quan đến tuổi tác trong kết nối chức năng-cấu trúc và những thay đổi phát triển bên trong mỗi cá nhân. Vì mục đích này, những thay đổi theo chiều dọc trong kết nối cấu trúc-chức năng đã được đánh giá.
Hình ảnh số 4
Có sự tương ứng đáng kể giữa những thay đổi theo chiều ngang và chiều dọc liên quan đến tuổi tác trong kết nối chức năng-cấu trúc (4А).
Để kiểm tra mối quan hệ giữa những thay đổi theo chiều dọc trong kết nối cấu trúc và chức năng (4B) và những thay đổi theo chiều dọc về tỷ lệ tham gia chức năng (4S) hồi quy tuyến tính đã được sử dụng. Những thay đổi theo chiều dọc trong kết nối đã được tìm thấy tương ứng với những thay đổi theo chiều dọc trong tỷ lệ tham gia chức năng ở các khu vực liên kết bậc cao phân tán, bao gồm vỏ não trước trán và vỏ não phía trong, vỏ não dưới và vỏ não thái dương bên (4D).
Hình ảnh số 5
Sau đó, các nhà khoa học tìm cách tìm hiểu hậu quả của những khác biệt cá nhân trong kết nối cấu trúc-chức năng đối với hành vi. Cụ thể, liệu kết nối cấu trúc-chức năng trong một tác vụ bộ nhớ làm việc có thể giải thích hiệu suất điều hành hay không. Những cải thiện trong chức năng điều hành được phát hiện có liên quan đến sự kết nối chức năng-cấu trúc mạnh mẽ hơn ở vỏ não trước trán bên, vỏ não sau và vỏ não chẩm giữa (5A).
Tổng thể các quan sát được mô tả ở trên dẫn đến một số kết luận chính. Đầu tiên, những thay đổi theo vùng trong kết nối cấu trúc-chức năng tỷ lệ nghịch với độ phức tạp của chức năng mà một vùng não cụ thể chịu trách nhiệm. Kết nối chức năng-cấu trúc mạnh mẽ hơn được tìm thấy ở các phần não chuyên xử lý thông tin cảm giác đơn giản (chẳng hạn như tín hiệu thị giác). Và các vùng não liên quan đến các quá trình phức tạp hơn (chức năng điều hành và kiểm soát ức chế) có khả năng kết nối cấu trúc-chức năng thấp hơn.
Kết nối cấu trúc-chức năng cũng được phát hiện là phù hợp với sự mở rộng tiến hóa của não được quan sát thấy ở loài linh trưởng. Các nghiên cứu so sánh trước đây về bộ não của con người, linh trưởng và khỉ đã chỉ ra rằng các vùng cảm giác (như hệ thống thị giác) được bảo tồn cao ở các loài linh trưởng và không mở rộng nhiều trong quá trình tiến hóa gần đây. Nhưng các vùng liên kết của não (ví dụ, vỏ não trước trán) đã trải qua quá trình mở rộng đáng kể. Có lẽ sự mở rộng này đã ảnh hưởng trực tiếp đến sự xuất hiện của những khả năng nhận thức phức tạp ở con người. Người ta phát hiện ra rằng các vùng não mở rộng nhanh chóng trong quá trình tiến hóa có khả năng kết nối về cấu trúc và chức năng yếu hơn, trong khi các vùng cảm giác đơn giản có khả năng kết nối mạnh hơn.
Ở trẻ em và thanh thiếu niên, kết nối cấu trúc-chức năng tăng khá tích cực ở vùng trán của não, nơi chịu trách nhiệm thực hiện chức năng ức chế (tức là tự kiểm soát). Do đó, sự phát triển lâu dài của kết nối cấu trúc-chức năng trong các lĩnh vực này có thể cải thiện chức năng điều hành và khả năng tự kiểm soát, một quá trình sẽ tiếp tục đến tuổi trưởng thành.
Để có cái nhìn chi tiết hơn về các sắc thái của nghiên cứu, tôi khuyên bạn nên xem qua и cho anh ta.
Phần kết
Bộ não con người đã và sẽ luôn là một trong những bí ẩn lớn nhất của nhân loại. Đây là một cơ chế cực kỳ phức tạp, phải thực hiện nhiều chức năng, kiểm soát nhiều quy trình và lưu trữ lượng thông tin khổng lồ. Đối với nhiều bậc cha mẹ, không có gì bí ẩn hơn bộ não của con cái họ. Hành vi của họ đôi khi khó gọi là hợp lý hay mang tính xây dựng, nhưng điều này được giải thích là do quá trình phát triển sinh học và hình thành xã hội của họ.
Tất nhiên, những thay đổi trong mối liên hệ về cấu trúc và chức năng của một số vùng não nhất định và ảnh hưởng của sự thay đổi nội tiết tố có thể là cơ sở khoa học biện minh cho hành vi kỳ dị của những người trẻ tuổi, nhưng điều này không có nghĩa là họ không cần phải được chỉ đạo. Con người về bản chất không phải là một sinh vật phi xã hội. Nếu ai đó tránh mặt người khác, chắc chắn đó không phải là do khuynh hướng sinh học của chúng ta. Vì vậy, sự tham gia tích cực của cha mẹ vào cuộc sống của con cái là một khía cạnh cực kỳ quan trọng trong sự phát triển của chúng.
Cũng cần hiểu rằng ngay từ khi mới ba tuổi, một đứa trẻ đã là một cá thể có tính cách riêng, mong muốn riêng và quan điểm riêng về thế giới xung quanh. Cha mẹ không nên trở nên vô hình với con mình, để con tự do đi lại, nhưng cũng không nên biến thành bức tường bê tông cốt thép, bảo vệ con khỏi kiến thức về thế giới. Ở đâu đó bạn cần thúc đẩy, ở đâu đó bạn cần phải kìm lại, ở đâu đó bạn cần hoàn toàn tự do, và ở đâu đó, thể hiện uy quyền của cha mẹ, bạn cần phải nói “không” một cách kiên quyết, ngay cả khi trẻ không hài lòng với điều này.
Làm cha mẹ đã khó, làm cha mẹ tốt còn khó hơn. Nhưng là một thiếu niên không phải là dễ dàng như vậy. Cơ thể thay đổi bên ngoài, bộ não thay đổi, môi trường thay đổi (trước đây là trường học, và bây giờ là đại học), nhịp sống thay đổi. Ngày nay, cuộc sống thường giống Công thức 1, không có chỗ cho sự chậm rãi. Nhưng tốc độ cao đi kèm với rủi ro lớn nên người lái thiếu kinh nghiệm có thể bị thương. Nhiệm vụ của cha mẹ là trở thành huấn luyện viên cho con mình để bình tĩnh đưa con bước ra thế giới trong tương lai mà không lo sợ cho tương lai của con.
Một số cha mẹ cho rằng mình thông minh hơn những người khác, một số sẵn sàng thực hiện bất kỳ lời khuyên nào họ nghe được trên Internet hoặc từ hàng xóm, và một số chỉ đơn giản là “tím” trước tất cả những điều phức tạp của việc nuôi dạy con cái. Mọi người đều khác nhau, nhưng cũng giống như giao tiếp giữa các bộ phận của nó rất quan trọng trong não con người, giao tiếp giữa cha mẹ và con cái họ đóng một trong những vai trò quan trọng nhất trong giáo dục.
Cảm ơn đã đọc, hãy tò mò và chúc các bạn cuối tuần vui vẻ! 🙂
Một số quảng cáo 🙂
Cảm ơn bạn đã ở với chúng tôi. Bạn có thích bài viết của chúng tôi? Bạn muốn xem nội dung thú vị hơn? Hỗ trợ chúng tôi bằng cách đặt hàng hoặc giới thiệu cho bạn bè, , một dạng tương tự duy nhất của các máy chủ cấp đầu vào do chúng tôi phát minh ra dành cho bạn: (có sẵn với RAID1 và RAID10, tối đa 24 lõi và tối đa 40GB DDR4).
Dell R730xd rẻ hơn gấp 2 lần tại trung tâm dữ liệu Equinix Tier IV ở Amsterdam? Chỉ ở đây ở Hà Lan! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - từ $99! Đọc về
Nguồn: www.habr.com