Põhiline Kasvaja

Mälu on aju peamine funktsioon

Akadeemik Mihhail Piradov

Toimetuse küsimustele vastab Vene Teaduste Akadeemia neuroloogia teaduskeskuse direktor akadeemik Mihhail Piradov. Vestlust viib läbi Natalia Leskova.

- Mihhail Aleksandrovitš, me kõik kurdame mälu pärast. Kuid vähesed arvavad, et unustamine ja tähelepanu kõrvalejuhtimine võivad olla tõsiste terviseprobleemide, dementsuse tunnused... Kuidas mitte jätta esimesi sümptomeid tähelepanuta?

- Dementsus on kognitiivse funktsiooni häire. Sõna "dementsus" ise pärineb ladina keelest "hullumeelsus" ja seda iseloomustab varem omandatud teadmiste ja oskuste erineval määral kaotus, samuti raskused või suutmatus omandada uusi.

Esiteks on tegemist lühiajalise mälu rikkumisega: kohtumiste kuupäevad, plaanid unustatakse, lubadusi ei peeta, tekivad olukorrad, kui nad midagi panevad ja unustavad kuhu. Kui sellised nähtused on süsteemse iseloomuga, on vaja helisignaali anda. Mälu on üks peamisi, kui mitte aju põhifunktsioone. Kui see on märkimisväärselt halvenenud, on inimene haige. Lisaks võivad dementsuse esimesteks tunnusteks olla peavalud, unehäired, emotsionaalne labiilsus, afektiivsed häired depressiivsete kogemuste kujul, isiksuseomaduste süvenemine.

Dementsust iseloomustab abstraktse mõtlemise, kohas ja ajas orienteerumise rikkumine, võimetus teha teistele tõelisi plaane, raskused sõprade ja sugulaste äratundmisel, abitus mitmete lihtsate toimingute tegemisel - hammaste harjamine, riietumine jne. See kõik viib sotsiaalne halb kohanemine.

- Miks areneb dementsus??

- Põhjuseid on palju. Dementsus ei ole kaasasündinud, vaid alati omandatud seisund, milleks on selliste funktsioonide lagunemine nagu mälu, mõtlemine, mõistmine, kõne, lugemine, sündmuste analüüs ja mitmed teised. Kõige sagedamini areneb dementsus 60 aasta pärast ja on pidevalt progresseeruv. Dementsust on mitut tüüpi: kortikaalne, subkortikaalne, segatud ja multifokaalne. See on esimene dementsuse vorm, mis hõlmab eriti Alzheimeri tõbe. Alzheimeri tõbi moodustab kogu dementsusest kuni 65–70%, teisel kohal on vaskulaarne dementsus, umbes 10–12%. Lisaks võivad dementsusega kaasneda ka muud haigused - näiteks alkohoolne entsefalopaatia, Parkinsoni tõbi, koljusisese mahu protsessid. Kuid see on palju vähem levinud kui kaks esimest osariiki.

Maailma elanikkonna oodatava eluea pikenemise tõttu, eriti arenenud riikides, kasvab peamist tüüpi dementsust põdevate inimeste arv pidevalt. WHO andmetel oli 2015. aastal kogu maailmas rohkem kui 46 miljonit dementsusega inimest. 2017. aastal kasvas nende arv 50 miljonini. Aastas registreeritakse umbes 8 miljonit uut juhtumit, millest igaüks muutub perele ja tervishoiusüsteemile raskeks koormaks. Eeldatavasti suureneb see arv 2050. aastaks 131 miljonini..

- Kas on tõsi, et dementsus “nooreneb”?

"Me ei saa seda öelda." Sellist statistikat pole. Mis tahes haiguse epidemioloogia nõuab suuri organisatsioonilisi ja rahalisi ressursse, seega pole vaja rääkida täpsetest arvudest. Isegi Ameerika Ühendriikides, kus epidemioloogia on väga hästi paika pandud - peaaegu kogu maailm viitab nende kogemustele selles küsimuses -, on sellised arvud väga ligikaudsed.

- Ja teie isiklikud tähelepanekud?

"Ma ei saa öelda, et dementsus muutub nooremaks." Jah, on vanemaid dementsusega inimesi, kes põevad alkoholismi või on kannatanud raskete haiguste käes, millel on ajukahjustus. Kuid võrreldes kahe peamise dementsuse tüübiga on nende arv väike. Nüüd saavad paljud inimesed juba aru, et arteriaalne hüpertensioon on otsene tee südameatakkide ja insultide, teiste ajuhaiguste, sealhulgas vaskulaarse dementsuse, juurde. Inimesed teavad, mis on aspiriin ja miks see on ette nähtud aju veresoonte patoloogia ennetamiseks, eriti pärast 45 aastat. Samuti on teada, et kodade virvendusarütmiaga on vaja võtta antikoagulante - ravimeid, mis aitavad kaasa ka vere voolavate omaduste parandamisele. Me näeme, et viimase kümne aasta jooksul on üha enam inimesi muutunud meie ümber palju vanemaks kui 80-aastaseks, kes on üsna adekvaatsed, elavad aktiivset eluviisi, mängivad sporti, reisivad. Olen kindel, et see protsess jätkub. Üldsuse teadlikkuse parandamine, arstiabi, farmakoloogia, tervisliku eluviisi edendamine - kõik see viib tõsiasjani, et inimeste aktiivne vanus suureneb kogu aeg.

Mälu tuleb treenida noorelt. Ammu on märgatud, et näitlejad jätkavad sageli aktiivset tööd kuni oma auväärsete aastateni. Sama võib öelda ka teadlaste kohta. Mis neid fakte seletab? Aktiivse mälu koolitus. Mida rohkem inimene oma mälu treenib, seda intensiivsemalt talitlevad tema neuronid ja kuna aju domineerib kõigi teiste meie organite üle, aitab see tõenäoliselt inimestel, kes jätavad meelde suuri tekste, palju lugeda, loenguid ette valmistada ja aktiivselt mõelda, elada kaua ning säilitada hea füüsiline ja vaimne vorm. Seetõttu on soovitused võõrkeelte õppimiseks, luuletused, telefoninumbrid, isegi kui need kõik on salvestatud teie nutitelefoni, äärmiselt olulised.

- Kellel on oht dementsuse tekkeks?

- Vaskulaarse dementsuse päritolu ei ole täielikult teada. Võime sama öelda hüpertensiooni ja ateroskleroosi kohta, mis sageli viib selle patoloogiani. Nagu varem, on kahel viimasel juhul peamised surmapõhjused maailmas, peamiselt arenenud riikides, samas kui teistes on nakkushaigused endiselt esikohal. Lisaks on ateroskleroosi ja hüpertensiooni ennetamise meetmed hästi teada. Seoses ateroskleroosiga on need statiinid, mis, kuigi nad toimivad teatud määral maksas, vähendavad märkimisväärselt veresooni ahendavate aterosklerootiliste naastude teket. Mis puudutab arteriaalset hüpertensiooni, siis on tohutult palju ravimeid, mis normaliseerivad vererõhku. Nüüd on peaaegu igas majas tonomeetrid ja probleem on üks - inimese soov või tahtmatus oma tervise eest hoolitseda. Muidugi on oluline ka tervislik eluviis, mugav olukord perekonnas ja tööl, sport, positiivne suhtumine.

Alzheimeri tõbi mõjutab statistika kohaselt iga kolmas, üle 85-aastane inimene. Selle päritolu kohta on palju teooriaid, kuid kuni selle lõpuni pole selle patoloogia põhjused selged. Ja hoolimata uute hüpoteeside ja avastuste regulaarsest ilmnemisest selles valdkonnas, pole läbimurre veel olemas, kuna puuduvad tõhusad meetodid selle seisundi ennetamiseks ja raviks..

- Millised on dementsuse ennetamise abinõud lisaks mälutreeningule??

- Koos mälutreeninguga on ka füüsilised harjutused kasulikud, kuna need parandavad aju verevarustust ja aitavad säilitada meie neuroneid töökorras. Muidugi on stimulante, mis tõesti suurendavad mõneks ajaks aju teatud funktsioone. Mõnel juhul on soovitatav võtta foolhapet. Kui te farmakoloogiat ei puuduta, on olemas lihtsad, kuid väga tõhusad meetodid. Näiteks proovige kõike teha vasaku käega, kui olete paremakäelised, ja vastupidi. See on võimas aju värisemine. Mul on üks tuttav vanaproua, kes mälu halvenemise ajal hakkas Puškini luuletusi vasaku käega kirjutama. Ta mitte ainult ei saavutanud absoluutselt kalligraafilist käekirja, vaid sai ka unustusest üle.

Võite proovida majast ringi kõndida suletud või silmadega. Võite proovida navigeerida pimedas ilma valgust valgustamata. Nägemine on meie peamine sensoororgan, mille abiga tajume 90% ümbritseva maailma informatsioonist ja jätame endale ajutiselt sellise võimaluse ära, aitame kaasa teiste sensoorsete organite süvenemisele, aidates sellega aju tööd. See mõjutab ka mälu ja muid olulisi aju funktsioone..

Idapoolsetest tavadest teatakse, kui kõige arenenumad joogid istuvad nädalaid koobastes, kus valgus ei tungi peaaegu ilma vee ja toiduta, ning mediteerivad. Ma arvan, et meie kristlased taaselustasid seda vaimset kogemust mingil määral. Selline toidu füüsilise ja päikesevalguseta äravõtmine halvendab keha - eriti aju - võimekust. Märgitakse, et pärast sõna otseses mõttes väljaminekut mõtlevad sellised inimesed palju selgemalt ja demonstreerivad võimeid, mis on tavainimesele täiesti hämmastavad. Ma ei soovita tungivalt nende kogemust korrata. Me räägime sellest, et inimese aju võimalused on kolossaalsed ja me kasutame neid kaugeltki mitte täielikult.

- Kas on olemas meditsiinitehnoloogiaid, mis parandavad mälu??

- Oma hiljutistes uuringutes, kasutades navigatsiooni transkraniaalset magnetilist stimulatsiooni, õnnestus meil suurendada vabatahtlike mälumahtu umbes 20%. Arvan, et neid võimalusi saab veelgi paremaks muuta. Nüüd on selles suunas aktiivne otsing. Need uuringud on kasulikud tervetele inimestele, kes soovivad parandada mälu, samuti patsientidele, kellel on olnud insult ja muud ajuhaigused. Teaduslik ja tehnoloogiline revolutsioon muudab maailma meie silme all. Kui varem ei saanud tõsise insuldi käes kannatanud inimene enam loota motoorsete võimete olulisele paranemisele hilisemas elus, siis nüüdisaegsete robotiseeritud, arvutiseadmete abil on liikumiste oluline taastamine võimalik mitte ainult esimese aasta jooksul, vaid isegi kahe kuni kolme aasta jooksul. Kui varasemat kõnet saaks esimese insuldi järgselt parandada esimese kolme aasta jooksul, siis nüüd on selle edasine taastumine võimalik. Ilmunud on palju tehnoloogiaid, mis motiveerivad patsienti tugevalt jätkama keerulisi ja pikki treeninguid ning annavad käegakatsutava tulemuse. Meie keskus tegeleb sellega pidevalt. Lisandunud on sellised meetodid nagu virtuaalne reaalsus, mis aitab haigetel inimestel kohaneda, kiiremini suhelda, navigeerivat magnetilist stimulatsiooni, aju teatud piirkondade elektrilist stimulatsiooni ning see annab ka suurepärase efekti. Tegime esimest korda maailmas mitmeid uuringuid, eriti insuldiga patsientidel, kellel on sclerosis multiplex, motoorse funktsiooni taastamiseks ja spastilisuse vähendamiseks ning saavutasime häid tulemusi.

- Kas teie mälu parandamise meetodid on ohtlikud??

- Aju stimuleerimisel on kõige ohtlikum epipricepside teke. Seetõttu antakse enne sellise stimulatsiooni alustamist inimesele elektroentsefalograafia koos provokatiivsete testidega - hüperventilatsioon, fotostimulatsioon. Kui kõik on hästi, läheb inimene sellist protseduuri tegema..

Siiani ei saa me öelda, kui palju seda või teist efekti saab parandada, kas mälu suurendamise võime säilitamiseks on piisavalt stimulatsioonikursust. Stimuleerimise abil saate mitte ainult teatud ajuosa aktiveerida, vaid ka alla suruda. See on oluline ka seetõttu, et tegeleme närvisüsteemi struktuuriliste häiretega. Keskus viis läbi umbes kolm tuhat sellist protseduuri, kus osales umbes poolteist tuhat patsienti ja vabatahtlikku ning me näeme selgelt selle tehnoloogia mõju. Kuid teha on veel palju tööd..

Statiinid on suur ravimite klass, mis alandavad vere kolesteroolisisaldust väga tõhusalt. Nad pärsivad ensüümi aktiivsust, mis osaleb kolesterooli sünteesis; selle tulemusel sekreteerib maks vähem verre oma kolesterooli ja hakkab samal ajal verest võtma madala tihedusega lipoproteiine, mis suurendab veresoontes aterosklerootiliste naastude riski. Ateroskleroosi vastu töötades parandavad statiinid kudede verevarustust, muutes südame, aju ja teiste elundite paremaks. Kuid statiinid on tuntud mitte ainult efektiivse vere kõrge kolesteroolitaseme vastase võitluse, vaid ka erineva raskusastmega kõrvaltoimete poolest. Statiinide võtmisel võivad pea, liigesed ja lihased haiget teha; lihasvalu näitab mõnikord rabdomüolüüsi algust, see tähendab lihasrakkude hävimist. Isegi statiinide võtmisel võivad tekkida seedeprobleemid; mõned patsiendid kurdavad üldist valulikku seisundit. Maks ja pankreas võivad kannatada ka statiinide käes. Ja lõpuks, üks kõige tõsisemaid kõrvaltoimeid, mida seoses statiinidega mainitakse, on kõrgenenud veresuhkur ja suurenenud diabeedirisk. Siiani pole statiinide ja diabeedi vahelist seost ühemõtteliselt kinnitatud ja paljude ekspertide sõnul kaaluvad statiinide kardiovaskulaarsed eelised mitte eriti selgeid diabeediriske. Üldiselt ei kinnita meditsiiniline statistika usaldusväärselt kõiki statiini kõrvaltoimeid. Arvestades aga seda, et statiinitundlikkus võib erinevatel inimestel erineda, peaks statiinravi toimuma ainult arsti järelevalve all, kes saab hinnata, kas kõrge vere kolesteroolitase vajab statiinravimeid.

Aspiriin pärsib trombotsüütide aktiivsust ja vähendab seeläbi veresoontes verehüüvete tekkimise tõenäosust. Seetõttu nimetatakse seda sageli südame-veresoonkonna haiguste profülaktikaks. Korraga tehtud meditsiinilised statistilised uuringud näitasid, et aspiriin sobib kardiovaskulaarse profülaktikaks. Viimastel aastatel on aga olnud töid, mis väidavad, et aspiriini ennetav tõhusus on liialdatud ja selle eelised ei kaalu alati üles kahju, mis tuleneb selle enda kõrvalmõjudest. Probleem on selles, et aspiriin võib põhjustada sisemist verejooksu. Ühe, kaks aastat tagasi New England Journal of Medicine'is avaldatud teose autorid leidsid, et tuhande diabeediga patsiendi tuhande kohta, kes võtsid aspiriini ennetamiseks, on üksteist inimest, kes on aidanud aspiriinil vältida insulte, mikrolööke, südameinfarkti jne. D., - sama tuhande diabeetiku seas on aga üheksa inimest, kes kas läksid haiglasse sisemise verejooksu tõttu või surid selle tõttu isegi ära. Veel kaks aastat tagasi ajakirjas Lancet avaldatud teos ütleb, et aspiriini profülaktiline kasutamine ei vähendanud üldse südame- ja veresoonkonnaprobleemide tõenäosust enam kui 12 500 inimesel, kellel on kõrge vere kolesteroolitase ja kõrge vererõhk, ehkki neid jälgiti viis aastat. Üldiselt taanduvad aspiriiniga ravimite profülaktilise kasutamise soovitused tõsiasjale, et neid peaksid võtma ainult need, kellel juba olid südameprobleemid või kes hakkavad seda tegema. Ja muidugi peaks sellised ravimid määrama arst, kes peab arvestama, kuidas magu ja sooled reageerivad sellisele profülaktikale - nemad kannatavad ennekõike aspiriini käes. Tervislike inimeste jaoks võib aspiriini profülaktilisel kasutamisel olla ainult üks probleem, millest pole mingit kasu.

Sama kehtib ka antikoagulantide kohta - ravimid, mis suruvad maha vere hüübimissüsteemi ja vähendavad seeläbi verehüüvete tekke tõenäosust; antikoagulantide amatöörvastuvõtt võib põhjustada peaaju hemorraagiat, mis võib põhjustada halvatust, koomat ja surma.

Koljusisesteks mahulisteks protsessideks nimetatakse kõike, mis mõjutab ajuosade ruumalasuhteid - kasvajad, hemorraagiad, mädased põletikud, parasiitide kuhjumised.

Transkraniaalne magnetiline stimulatsioon ja transkraniaalne elektriline stimulatsioon on mõju kolju naha ja luude kaudu ajule magnetvälja või nõrga elektrivooluga ilma kirurgilise sekkumiseta. Ajukoore teatud osadesse ja subkortikaalsetesse struktuuridesse suunatakse magnetväli või elektrilahendused, nii et neuraalne aktiivsus neis tugevneb või vastupidi nõrgeneb. Transkraniaalne stimulatsioon võib mõjutada emotsioone, mälu, assotsiatiivset mõtlemist ja muid aju funktsioone..

Aju ja mälu

Kohanda font
    Suuruse stiil
  • Lugemisrežiim

Aju on kesknärvisüsteemi peamine organ, mille abiga kontrollitakse inimese kõiki vabatahtlikke ja tahtmatuid tegevusi, aga ka tema põhilisi füüsilisi ja kognitiivseid funktsioone: liikumist, kõnet, mõtlemist, taju, emotsioone ja mälu. Aju koosneb miljarditest ajurakkudest, mida nimetatakse neuroniteks.

Nad salvestavad meelte saadetud sõnumeid. Neuronid on omavahel ühendatud ja suhtlevad omavahel elektriliste impulsside kaudu. Ajus on umbes kümme miljonit ühendust, mis ühendavad kõiki neuroneid..

Seljaaju on ajukoe sammas, mis kulgeb selgroo keskele - see on peamine viis, kuidas sõnumid kehast või kehasse jõuavad.

Enamik tänapäevaseid teadlasi eristab aju kolme peamist osa: obulaga medulla, väikeaju ja väikeaju. Seljaaju ja aju vahel paiknev medulla vastutab impulsside edastamise eest seljaajust suurele. Lisaks reguleerib see südame ja veresoonte, hingamisteede ja seedeelundite tegevust. Väikeaju funktsioonide hulka kuulub tasakaalu hoidmine ja liigutuste koordineerimine.

Suur aju, imetajate ja eriti inimeste keha kõige keerulisem osa, vastutab kõigi kõrgemate funktsioonide ja kõige olulisemate ülesannete eest, mis on seotud nii vabatahtliku teadliku tegevuse kui ka automaatse tegevusega, alustades toimimisest väliskeskkonnas ja lõpetades kognitiivsete või kognitiivsete protsessidega. Suur aju teeb nii lihaseid kui ka mõtteid.

Aju jaguneb kaheks peaaegu sümmeetriliseks osaks, mida nimetatakse poolkeradeks (parem ja vasak). Nad teostavad teadlikku intellektuaalset tegevust.

Mälu, samuti kõne ja loominguline tegevus on inimese aju kõige olulisemad ja keerukamad funktsioonid. Nende hukkamine toimub aju põhiosas - suures ajus.

Mäluprotsessis osalevad erinevad ajuosad, kuid hiljutised uuringud on märkinud, et näiteks mälestusi ei salvestata ühes või mitmes neist, vaid hajutatakse neuraalsete ühenduste süsteemi kaudu. Peatükis „Kus mälestused elavad” käsitleme seda küsimust üksikasjalikumalt.

Mälu on aju üks olulisemaid funktsioone. Ilma mäluta ei saaks me kahjuks midagi õppida ega oma kogemusi kasutada.

Aju limbilisel süsteemil on mäluprotsessis võtmeroll. See asub ajaliste lohude sisepinnal. Siin asub ka hüpotalamus - oluline mälu konsolideerimise struktuur. Selle ala suurus on koos lapse pöidlaga.

Milline aju osa vastutab mälu eest

inimese aju on 1,3-1,4 kg kaaluv organ, mis asub koljus. Inimese aju koosneb enam kui sajast miljardist närvirakust, mis moodustavad halli aine või peaajukoore - selle tohutu välimise kihi. Neuronite protsessid (midagi juhtmete sarnast) on aksonid, mis moodustavad aju valgeaine. Aksonid seovad neuroneid dendriitide kaudu üksteisega.
Täiskasvanud aju tarbib umbes 20% kogu keha vajalikust energiast, imiku aju aga umbes 50%.

Kuidas inimese aju teavet töötleb?

Tänapäeval peetakse tõestatuks, et inimese aju suudab samaaegselt töödelda keskmiselt umbes 7 bitti teavet [2]. See võib olla eraldi helid või visuaalsed signaalid, mida eristavad emotsioonide või mõtete teadvusvarjundid. Minimaalne aeg, mis on vajalik ühe signaali eristamiseks teisest, on 1/18 sekundit.
Seega on tajumispiir 126 bitti sekundis.
Tavapäraselt võib hinnata, et 70 aasta jooksul töötleb inimene 185 miljardit bitti teavet, sealhulgas iga mõte, mälu, tegevus.
Teave kirjutatakse ajju närvivõrkude moodustumise kaudu (omamoodi marsruudid).

Aju parema ja vasaku poolkera funktsioonid

.

Nagu pildilt näha, teeb kõiki operatsioone turul vasakpoolne poolkera. Loomulikult tekib turult kasumi saamiseks küsimus vasaku poolkera funktsioneerimise maksimaalse jõudluse saavutamiseks.
Poolkerade arendamiseks on mitu lihtsat viisi. Neist lihtsaim on poolkera orienteeritud töö suurenemine. Loogika arendamiseks peate näiteks lahendama matemaatilisi probleeme, arvama ristsõnu ja kujutlusvõime arendamiseks külastama kunstigaleriid jne..
Niipea, kui vajutasite parema käega hiirt, tähendab see, et signaal jõudis teile vasakust poolkerast. [6]

Emotsionaalse teabe töötlemine toimub paremas poolkeras.

Emotsioonid

Kõigi patuste tegude taga on neurotransmitter Dopamiin, mille töö sõltub meile pakutavast naudingust. [4]. Petmine, kirg, iha, põnevus, halvad harjumused, hasartmängud, alkoholism, motivatsioon - kõik see on kuidagi seotud aju dopamiini tööga. Dopamiin kannab teavet neuronitest neuronitesse.

Dopamiin mõjutab paljusid meie elu valdkondi: motivatsiooni, mälu, tunnetust, und, meeleolu jne..

Kummalisel kombel tõuseb dopamiin stressi ajal.

Inimesed, kelle striaumalas ja prefrontaalses ajukoores on vähendatud dopamiini, on vähem motiveeritud kui inimesed, kellel on kõrgem dopamiin. Seda tõestavad katsed rottidega [5].

Inimese aju struktuur

aju kolmainsus

valge ja hall aine

prefrontaalne ajukoore

Seda ajuosa nimetatakse ka frontaalsagarateks..
Just prefrontaalse ajukoore areng eristab inimest loomast.
Inimese aju prefrontaalne ajukoore vastutab loogika, enesekontrolli, määramise ja keskendumise eest.
Peaaegu kogu inimese evolutsiooniajaloo vältel vastutas see ajuosa füüsiliste toimingute eest: kõndimine, jooksmine, haaramine jne. (esmane enesekontroll). Kuid evolutsiooniprotsessis suurenes prefrontaalse ajukoore suurus ja ühendused teiste ajuosadega kasvasid.
Nüüd kallutab koorik inimest tegema seda, mis on raskem, lahkuma mugavustsoonist. Kui sunnite end maiustustest loobuma, tõusete diivanilt üles ja minge jooksma - see on eesmise lobe töö tulemus. Te jooksete ja ei söö maiustusi, sest teil on selleks aju selles osas töödeldavad loogilised põhjused.

Tahtejõud ajus:

Prefrontaalse ajukoore kahjustus põhjustab tahtejõu kaotust. Psühholoogias on teada Phineas Gage (1848) juhtum, kelle isiksus muutus pärast ajukahjustusi dramaatiliselt. Ta hakkas kiruma, ta muutus impulsiivseks, hakkas lugupidamatult tundma sõpru, hakkas vastu võtma piiranguid ja nõuandeid, tal on palju plaane ja ta kaotab nende vastu koheselt huvi..

vasak esiosa - vastutab positiivsete emotsioonide eest

"Vasakukäelised lapsed", s.t. need, kelle algselt vasakpoolne külg on aktiivsem kui parem, on positiivsemad, sagedamini naeratavad jne. Sellised beebid uurivad aktiivselt ümbritsevat maailma..
Huvitav on ka see, et ajukoore vasak pool vastutab näiteks “ma teen” ülesannete eest, see paneb mind diivanilt tõusma ja jooksma minema.

parem esikülg - vastutab negatiivsete emotsioonide eest. Parema poolkera kahjustus (parema lobe väljalülitamine) võib põhjustada eufooriat.

Katse: meeldivate piltide vaatamisel lööb pulseeritud tomograaf aju glükoositarbimise muutused ja registreerib need aju vasaku külje fotodel heledate laikudena.
Ajukoore parem külg vastutab näiteks ülesannete “Ma ei hakka” eest, mis võimaldab teil toime tulla sooviga sigaretti suitsetada, kooki süüa jne..

prefrontaalse koore keskpunkt - “jälgib” inimese eesmärke ja püüdlusi. Otsustab, mida sa tegelikult tahad.


väikeaju mandlid - kaitsvad emotsionaalsed reaktsioonid (sealhulgas "egobarjäär"). Asub aju tagaosas. MM inimene ei erine MM-i madalamatest imetajatest liiga palju ja töötab alateadlikult.

Sisaldab juhtimiskeskust, mis mobiliseerib keha vastuseks hirmule.

põhituum - heidutab harjumustest, millele igapäevaelus tugineme.

keskmine ajaline lobe - vastutab kognitiivsete lobade eest.

hipokampus

hipokampus on aju mediaalses ajalises lobas paiknev struktuur, mis sarnaneb hobuseraua paariga. Hipokampus võimaldab teil uut teavet vastu võtta ja meelde jätta. Teadlaste uuringud on näidanud, et hipokampuse suurus on otseselt seotud inimese enesehinnangu taseme ja tundega, kuidas kontrollida oma elu.

hipokampuse kahjustus võib põhjustada krampe

muusika kuulamine hõlmab: ajukoore kuulmisala, taalamust, ajukoore parietaalosa eesmist osa.

saare Raudtee

Rayleigh 'saar - üks aju võtmepiirkondi, mis analüüsib keha füsioloogilist seisundit ja muudab selle analüüsi tulemused subjektiivseteks aistinguteks, mis panevad meid tegutsema, näiteks rääkima või autot pesema. Rayleighi saare esiosa muudab keha signaalid emotsioonideks. MRI aju-uuringud on näidanud, et lõhnad, maitse, kombatavad aistingud, valu ja väsimus erutavad Rayleighi saart [7].

Brocki piirkond

Broca piirkond on piirkond, mis kontrollib kõneorganeid. Paremakäeliste inimeste jaoks asub Broca tsoon vasakus poolkeras, vasakukäeliste puhul - paremas.

Aju premeerimise süsteem

Erinevus meeste ja naiste aju vahel

Mehe ja naise aju on erinevad [3]:

Meestel on parem motoorne ja ruumiline funktsioon, nad keskenduvad paremini ühele mõttele, töötlevad visuaalseid stiimuleid paremini.
Naistel on parem mälu, nad on sotsiaalselt kohanenud ja saavad mitme asjaga korraga hakkama. Naised tunnevad paremini ära teiste inimeste meeleolu ja näitavad üles rohkem empaatiat..
Need erinevused tulenevad aju ühenduste erinevast paigutusest (vt pilti)

Inimese aju vananemine

Aastatega halveneb aju töö. Mõtlemine aeglustub ja mälu halveneb. See on tingitud asjaolust, et neuronid suhtlevad üksteisega mitte nii kiiresti. Vähendatakse neurotransmitterite kontsentratsiooni ja dendriitide arvu ning seetõttu hõivavad närvirakud halvemini naabrite signaale. Pika aja jooksul teabe säilitamine on muutumas üha raskemaks. Vanemad inimesed töötlevad teavet kauem kui noored.

Aju saab siiski treenida. Uuringud on näidanud, et kümme õppetundi tunnis nädalas, mille jooksul inimesed treenivad mälu või harjutavad mõtlemist, parandavad märkimisväärselt kognitiivseid võimeid [7]..

Samal ajal, perioodil 35-50 aastat, on aju eriti elastsed. Inimene korraldab paljude eluaastate jooksul kogunenud teavet. Selleks ajaks kasvavad ajus gliaalrakud (aju liim), see on valge aine, mis katab aksone, mis loob sideme rakkude vahel. Valgeaine kogus on maksimaalselt 45-50 aastat. See seletab, miks selles vanuses mõtlevad inimesed paremini kui nooremad või vanemad..

Ajumälu saladus

Teadvuse ökoloogia. Teadus ja avastused: kui meiega juhtub midagi, fikseerib meie aju selle, luues mälestusi. Ajus toimuvaid muutusi nimetatakse tavaliselt mälu gravüürideks või jälgedeks..

Ajumälu saladus. Mälu jäljed

Kui meiega juhtub midagi, fikseerib meie aju selle, luues mälestusi. Ajus toimuvaid muutusi nimetatakse tavaliselt mälu gravüürideks või jälgedeks..

On täiesti loomulik, et aju uurimisel on peamine küsimus mõista, kuidas mälu jäljed välja näevad. Ilma selleta pole võimatu ehitada ühtegi oma töö bioloogiliselt usaldusväärset mudelit. Mälu struktuuri mõistmine on otseselt seotud mõistmisega, kuidas aju teavet kodeerib ja kuidas see sellel töötab. See kõik on praegu lahendamata mõistatus.

Mälestuste lokaliseerimise uuringud lisavad mälu mõistatusele veelgi intrigeerimist. Kahekümnenda sajandi esimesel poolel korraldas Carl Lashley väga huvitavaid katseid. Esiteks koolitas ta rotte labürindis väljapääsu leidmiseks, seejärel eemaldas ta erinevad ajuosad ja ajas selle tagasi samasse labürinti. Nii püüdis ta leida ajuosa, mis vastutab omandatud oskuste mälu eest. Kuid selgus, et mälu salvestati iga kord, hoolimata mõnikord motoorsete oskuste olulistest rikkumistest. Rotid mäletasid alati, kust väljapääsu otsida, ja otsisid teda kangekaelselt.

Need katsed inspireerisid Karl Pribramit populaarse holograafilise mäluteooria sõnastama. Selle kohaselt, nagu ka optilise hologrammiga, ei paikne iga konkreetne mälu ajukoore ühes kohas, vaid asub selle igas kohas ja vastavalt sellele salvestab iga ajukoore koht kõik mälud korraga.

Korraga seostati sünaptilise plastilisusega väga suuri lootusi gravüüride otsimisel. Sünapside võime muuta nende tundlikkust andis lootust, et selle kaudu saab kõiki mälumehhanisme kirjeldada. Sünapside plastilisuse mõiste viis kunstlike närvivõrkude loomiseni. Need võrgud näitasid, kuidas neuron saab õppida midagi ühist mälukomplektiga. Kuid üldise teadasaamine pole sama, mis eraldi mälestuste hoidmine..

Kui te pole otseselt neuroteadustega seotud, siis on teil tõenäoliselt tunne, et neuroteadlastel on mälu kohta palju teooriaid, kuid ilmselt pole kindlust, kumb neist on õige. Ja kuna suure tõenäosusega on need teooriad väga keerulised, siis populaarses kirjanduses neist eriti ei räägita. Nii et hoolimata sellest, kui üllatav see kõlab, pole siiski ühtegi mäluteooriat. St, et mäluga võib seostada erinevaid eeldusi. Kuid pole ühtegi mudelit, mis vähemalt kuidagi seletaks, kuidas grammid välja näevad ja kuidas need töötavad.

Samal ajal on kogunenud tohutult teadmisi neuronite bioloogiast, mälu ilmingutest, mälestuste kujunemisega kaasnevatest molekulaarsetest protsessidest jms. Kuid teadmiste süvendamine ei lihtsusta olukorda, vaid ainult raskendab seda. Kuigi uurimisteema kohta pole palju teada, on seda mugav fantaseerida. Fantaasialendu ei piira teadmised eriti. Kuid üha enam uute faktide teadasaamisel kaovad paljud hüpoteesid iseenesest. Üha keerukam on välja töötada uusi, mis on faktidega kooskõlas..

Kui teaduses selline olukord ilmneb, on see kindel märk, et kuskil arutluskäigu alguses tekkis saatuslik viga. Korraga sõnastas Aristoteles liikumisseadused. Ta lähtus sellest, mida ta enda ees nägi. Aristoteles ütles, et liikumist on kahte tüüpi: loomulik liikumine ja sunnitud liikumine. Aristotelese sõnul on loomulik liikumine omane ainult taevalisele ainele ja ainult taevakehad saavad liikuda ilma jõudu rakendamata. Kõik muud liikumiseks vajalikud "maised" kehad vajavad jõu rakendamist, vastasel juhul peab liikumine varem või hiljem lakkama. Ligi kaks tuhat aastat peeti seda ilmselgeks tõeks, kuna kõik teised nägid nende ees sama asja. Kuid samal ajal pole kellelgi kõigi nende kahe aastatuhande vältel mingil põhjusel õnnestunud üles ehitada ühte toimivat teooriat, mis ulatuks Aristotelese väidetest kaugemale. Ja alles siis, kui Galileo ja Newton osutasid Aristotelese tüütule veale, et tema sõnul unustas hõõrdejõud, sai võimalikuks sõnastada meile teadaolevad mehaanika seadused. Siis aga oli seal Einstein, aga see on juba teine ​​lugu.

Mulle tundub, et selline “sunnitud liikumine” on nüüd neuroteaduses “vanaema neuron”. Tegelikult on kõik peamised mäluteooria konstrueerimisega seotud raskused seotud asjaoluga, et konkreetse neuroni sidumiseks osutub väga keeruliseks ülesandeks, kui me omistame sellele mingi omaduse detektori ja mälu funktsioonid, mida ei tohiks paljudel põhjustel kindla neuroni külge kinnitada..

Järgmisena näitan, kuidas grammid võivad otsida juhtumit, kui neuronid kaotavad oma "vanaema" kalduvused.

Eelmistes osades kirjeldati homogeensetest elementidest koosnevat rakuautomaati. Kui selle automaadi ükskõik millisesse kohta luuakse mingi tegevusmuster, siis laine frond lahkub sellest kohast. Selle rinde igas kohas kerkib esile ainulaadne spetsiifika, ainult selle laineharjumuse jaoks.

Kui mäletate, millist mustrit laine loob mis tahes kohast läbi minnes, siis saate sama mustri samas kohas korrata ja sellest kohast uue laine alustada. Igas kohas, kus see uus laine oma rada läbib, kordab see algse laine mustrit.

Kui koostate sõnastiku, mis koosneb piiratud hulgast mõistetest, saab iga mõiste seostada oma unikaalse lainega. Siis on automaadi suvalises kohas mööduva laine mustri järgi võimalik kindlaks teha, millist kontseptsiooni see laine levitab. Ja suvalisest kohast on võimalik käivitada mis tahes kontseptsiooni laine, kui me reprodutseerime selles kohas vajaliku laine mustri fragmendi.

Lamedale avatomile võib anda mahu.

Laine läbipääs väikeses silindrilises ruumis näeb välja nagu näidatud alloleval joonisel.

Kui käivitate masinas infolaine ja käivitate seejärel identifikaatori laine. Võib mäletada nende lainete tingimusliku „sekkumise“ mustrit. Selleks on vaja igas automaadi kohas, mille elemendid mööda infolainet edasi liikusid, meeles pidada neid ümbritsevat identifikaatori lainekuju. See protseduur võimaldab teil meeles pidada paari "võtmeväärtust". Kui hiljem käivitada mällu identifikaatori laine automaati, siis reprodutseerivad masina elemendid mälu infolaine mustri.

Võtmeväärtuste teabepaari on võimalik meeles pidada, nii valikuliselt masina suvalisel väikesel alal kui ka kogu masina ruumis. Globaalse salvestuse korral dubleeritakse teave mitu korda kogu masina piirkonnas.

Kui informatiivne kirjeldus ei koosne ühest kontseptsioonist, vaid mitmest, on sellist kirjeldust võimalik edastada automaatselt, levitades järjestikku nende mõistete teabelaineid.

Igas automatiseeritud fikseeritud ruumalas põhjustab rea lainete läbimine mustrites muudatusi, millest igaüks saab kirjutada kahendvektorina. Kui mõistete jada on kirjelduses ebaoluline, siis saab automaadi ühe koha jaoks erinevate lainete poolt loodud binaarseid vektoreid loogiliselt bititi kombineerida ja saada kogu kirjeldusvektor. See piisava bitisügavusega totaalne vektor säilitab kogu teabe selles sisalduvate mõistete kohta..

Koguvektor on suure mahutavusega ja sisaldab suurt hulka ühikuid. Selle räsifunktsiooni arvutamise teel on võimalik vähendada ühikute arvu ja koguvektori bitisügavust.

Mälustunnus, nagu kirjeldus ise, võib koosneda mitmest kontseptsioonist. Siis on tema jaoks võimalik vastav räsi arvutada. Salvestamisel ei saa kasutada mitte lähtekoode, vaid vastuvõetud räsi.

Varem näidati, et tõelise aju jaoks võivad rakuautomaadi elementide võimalikud harud olla neuronite dendriitiliste puude harud.

Dendriitsignaalide räsifunktsiooni neoonarvutus

Dendriitilised oksad moodustavad dendriitilise puu (joonis allpool). Oksad on ainult ühendatud oksad ja ei moodusta suletud tsüklit.

Pärisneuronite mudelid (projekt EyeWire)

Neuroni teravik tekib siis, kui tema keha membraani depolarisatsioon aksonikolli piirkonnas saavutab kriitilise väärtuse. Soma, see tähendab neuroni keha, depolarisatsioon toimub peamiselt dendriitiliste harude signaalide tõttu. Potentsiaalselt võivad sellised signaalid olla voolud, mis tekivad dendriitilistes harudes ja dendriitilistes adhesioonides.

Tulenevalt asjaolust, et teel sägasse hargnevate harude erinevate harude signaalid interakteeruvad üksteisega, osutuvad neuroni kehadesse jõudvad signaalid dendriitiliste harude signaalide teatud funktsioonideks. Neuroni keha membraanipotentsiaal ise on selle dendriitpuu kõigi harude signaalide funktsioon. See, muide, ei ole eriti vastuolus formaalse neuroni klassikalise ideega. Ettevaatusega, et klassikaline formaalne neuron on sünapsides signaalide lihtne läviväärtus ja me räägime dendriitiliste harude signaalide üsna keerulisest funktsioonist.

Kirjeldatud tõlgenduses võib ühe neuroni tippu ohutult nimetada räsi teisenduse binaarseks tulemuseks selle dendriitiliste harude signaalide kohal. Seega võime öelda, et neuronite aktiivsuse tervikpilti saab tõlgendada dendriitiliste segmentide aktiivsuse räsi muundumise tagajärjel.

Neuroni aktiveerimiseks peab kogu dendriitpuul toimuv tegevus mahtuma mitme millisekundi pikkusesse väikesesse ajavahemikku. Kui eeldada, et sellise intervalli jooksul moodustub dendriitilise aktiivsuse täielik muster, mis tekib pärast kõigi keeruka kirjelduse lainete möödumist, siis sobivad närvirakud ideaalselt räsi rolli jaoks, mis on seotud dendriitilistel segmentidel tekkinud mustriga..

Mustrite meeldejätmiseks häirete kaudu on vaja kahte lainet: identifikaatori laine ja väärtuse laine, see tähendab salvestatud teave. Päris maakoores võivad need lained levida üheaegselt. Samas võib identifikaator ise olla üsna keeruline kirjeldus. Võib eeldada, et ajukoores võivad samaaegselt moodustuda teabe räsi ja identifikaatori räsi, kuid erinevad neuronid. Põhimõtteliselt võivad need neuronid olla erinevat tüüpi neuronid. Kõige tavalisemad kortikaalsed neuronid on püramiidsed ja tähekujulised neuronid. Võib selguda, et näiteks kodeerib püramiidneuronite aktiivsus teabe räsifunktsiooni ja stellaat-räsifunktsiooni aktiivsus mälu identifikaatorite jaoks.

Valitud dendriitilised punktid

Oleme jõudnud järeldusele, et igas ajukoores saab praegust teavet kodeerida selles kohas asuvate neuronite aktiivsuse kombinatsioon. Nende naelu kogupilti võib tajuda neile neuronitele vastava dendriitilise aktiivsuse räsifunktsioonina.

Rakulises automaadis oli meeldejätmiseks nõutav, et iga automaadi element näeks ja suudaks meelde jätta piisava pikkusega räsikoodi fragmendi. Identifikaatorlaine näitas, milliseid elemente tuleks meeles pidada, ja infolainete jada moodustasid tervikpildi nende elementide aktiivsusest, millest saadi sama räsi kood, mida nad peaksid mäletama.

Analoogiliselt ajuga tähendab see, et iga dendriitne haru peaks nägema ümbritsevate neuronite aktiivsust ja suutma seda valikuliselt meeles pidada.

Kui arvestame sellega, et tahame, et üks haru suudaks meeles pidada mitte ühte või mitte kahte, vaid tuhandeid või miljoneid erinevaid neuronite aktiivsuse kombinatsioone, siis muutub ülesanne väga huvitavaks.

Kui seni rääkisime peamiselt neuronite dendriitilistest puudest, siis vaatame nüüd nende aksoneid. Niisiis langeb kortikaalsete neuronite peamine protsent püramiidi- ja stellaatneuronitele. Nende neuronite aksonitele on iseloomulikud tugevalt hargnevad kollaažid. Enamik aksoni sünaptilisi kontakte langeb mahule, mille mõõtmed on võrreldavad dendriitpuu suurusega (joonis allpool). See aksoni geomeetria tagab, et signaal neuroni aktiivsuse kohta on kättesaadav peaaegu kõigile selle neuroni dendriitilistele harudele ja teistele neuronitele, mis asuvad teatud naabruses (raadiusega suurusjärgus 50-70 μm)..

Stellaatneuroni struktuur, joonlaud - 0,1 mm (Braitenberg, 1978)

Signaali kättesaadavust tuleks mõista selles mõttes, et iga selle lähedal asuva dendriitilise haru jaoks on neuroniks koht, kus selle neuroni akson möödub selle lähedal. Vastavalt sellele levib neuroni aktiivsuse hetkel teravik piki oma aksoni ja neurotransmitterid vabastatakse kõigist aksoni moodustatud sünapsidest. Osa neist neurotransmitteritest võib levimise tõttu, st vabastades sünapsist kaugemale, jõuda nõutavasse dendriitilisse harusse.

Üldiselt võivad aksonid levida ajukoores kaugele või kaugemale. Kuid peamine aksoni hargnemine langeb enamikul juhtudel neuroni enda ümbritsevasse ruumi. Keskmine vahemaa sünapside vahel dendritil on 0,5 μm. Keskmine sünapside vahekaugus aksonil on 5 mikroni. Kontaktide arv dendritel võrdub kontaktide arvuga sünapsides. Vastavalt sellele on aksoni kogupikkus 10 korda suurem kui dendriidi kogupikkus. Lähim ümbritsev neuroniruum moodustab umbes 6000 selle sünapsist. See vastab aksoni pikkusele 3 sentimeetrit. Kujutage nüüd ette, et need 3 sentimeetrit on asetatud sfääri, mille raadius on alla ühe kümnendiku millimeetri, ja saate ettekujutuse aksoni hargnemise olemusest. Dendriidi ükskõik millise segmendi lähedal on palju naaberneuronite aksoneid, pealegi mõned lähenevad sellele mitu korda.

Nii sisemiselt kui ka lihtsalt läheduses asuvad dendriitharu ümbritsevad sünapsid on selle haru ekstrasünaptiliste neurotransmitterite allikad. Kujutame nende allikate asukohta tingliku dendriidi segmendis (joonis allpool). Selleks on allikad ühilduvad dendriidiga, jälgides umbes nende asukohta dendriidi pikkuses. Me nummerdame ümbritsevaid dendriitseid neuroneid. Seejärel saate selle haru iga allika jaoks täpsustada ümbritseva kosmose neuroni arvu, mis seda allikat kontrollib. Igal keskkonna neuronil võib olla mitu allikat, mida see kontrollib korraga, jaotatud juhuslikult üle dendriidi. Tähistage dendriitharu neuronite ja allikate korrelatsiooni vektori D ja elementidega di, kus iga element on allikat juhtiva neuroni arv.

Ümbritsevate neuronite korrelatsioon ja nende kontaktid dendritil

Tähistame Nneuron - keskkonna neuronite ja N arvallikas - ühe segmendi dendriitallikate arv.

Kui me küsime endalt, millist kaugust neurotransmitterid pärast pritsimist ulatuvad, saame kindlaks teha, millised sünapsid võivad mõjutada dendriidi valitud asukohta. Tähistab Nsaaki allikate arv, mis võivad dendriidi valitud asukohta mõjutada. Nende allikate jaoks võib seda kohta nimetada "lõksuks".

Oletame nüüd, et mitmed dendriidi keskkonnast pärit neuronid andsid tõrkeid. Seda võib tõlgendada signaalina, mis on meie dendriitilise segmendi jaoks vaatluseks saadaval. Tähistame Nsig - infosignaali loovate aktiivsete neuronite arv. Kirjutame selle signaali mõõtme N binaarse vektoriga Sallikas.

Kõigi dendriidi positsioonide jaoks, välja arvatud kõige äärmuslikumad, saate valemi abil määrata lõksu langevate aktiivsete allikate arvu (signaali tihedus)

Näiteks joonisel näidatud signaali korral on märgitud sünaptilises lõksus signaali tihedus 2 (1. ja 4. neuroni signaalide summa).

Kahe keskkonna neuroni aktiivsuse kaardistamine dendriitilise segmendiga (näidatud on ainult osa ühendustest ja numeratsioonist)

Mis tahes suvalise signaali korral saate arvutada, millise tiheduse jaotuse see dendriidil loob. See tihedus jääb vahemikku 0 kuni Nsaaki. Maksimaalne väärtus saavutatakse siis, kui kõik vastava lõksu moodustavad allikad on aktiivsed..

Kasutame tegelikule roti ajukoorele iseloomulikke väärtusi (Braitenberg V., Schuz A., 1998) ja nende põhjal valime mudeli ligikaudsed parameetrid:

Sektsiooni pikkus = 150 μm (300 sünapsit, sünapside vaheline keskmine 0,5 μm)

Dendriidi tiheda hargnemise raadius = 70 μm

Neuronite tihedus ajukoores = 9x10 4 / mm 3

Dendriidiga ümbritsetud neuronite arv (Nneuron) = 100

Dendriitilise segmendi allikate arv (Nallikas) = 3000

Lõksu mõõdud (Nsaaki) = 15

Eeldame, et signaali kodeerib aktiivsus, näiteks 10% neuronitest, siis Nsig = 10

Saame arvutada tõenäosuse, et suvalise signaali korral, mis koosneb N-stsig ühikut, on dendriitsel segmendil vähemalt üks koht, kus signaali tihedus on täpselt K ühikut. Antud parameetrite puhul võetakse tõenäosuse järgmised väärtused:

Vähemalt ühe antud tihedusega mõrra leidmise tõenäosustabel. Esimene veerg on nõutav arv lõksu kuuluvaid aktiivseid allikaid. Teine on tõenäosus leida vähemalt üks koht dendriitilt, kus täpselt selline arv aktiivseid allikaid leidub

Tabel näitab, et tõenäosusega, et lähedane mis tahes dendriitilisele segmendile on mis tahes valitud ruumilise signaali lähedal 1, on koht, kus vähemalt 5 aktiivsete neuronite aksonit koonduvad. Seda dendriidisaiti võib pidada valitud signaaliks valitud. Kui selles kohas mäletate täpselt, millised aksonid (sünapsid) olid aktiivsed, võimaldab see hiljem suure täpsusega tuvastada sama signaali korduse.

Avastamise täpsus määratakse kindlaks kokkupõrgete tõenäosusega, see tähendab tõenäosusega, et samad neuronid, kelle aksonid koonduvad valitud kohas, on mõnes muus ruumalasignaalis aktiivsed. See tähendab, et kui signaali määrab näiteks 10 neuroni aktiivsus 100-st ja nende 10 neuroni 5 kombinatsioon registreeriti valitud kohas, siis piisab põrkumiseks, kui need 5 neuroni on aktiivsed ka mõnes muus signaalis.

Me tähistame lõksu "kinni jäänud" neuronite arvu, see tähendab, mille aktiivsus langes valitud kohas, K. Teisele signaalile, mis koosneb Nsig aktiivsed neuronid, põhjustatud ekslikku äratundmist, on vajalik, et selle neuronite K langeb kokku lõksunuronitega.

Selliste sobivate signaalide arv on.

Võimalike signaalide koguarv -, vea tõenäosus


Meie mudeli puhul, mille K = 5, on avastamisvea tõenäosus 3,34x10 -6, vastavalt K = 6, siis on tõenäosus väiksem - 1,76x10 -7.

Signaali kodeerimine valitud kohas neurotransmitterite kombinatsiooni abil

Iga dendriitiline koht on ümbritsetud sünapsidega, nii enda kui ka naaberdendritega. Need sünapsid on ekstrasünaptiliste neurotransmitterite allikad. Need sünapsid, mis on võimelised mõjutama dendriidi valitud kohta, moodustavad lõksu. Selliste sünapside arv on suvalise dendriidikoha korral keskmiselt Nsaaki. Seadkem K väärtus, mis määrab, kui palju sünapsid peaksid olema aktiivsed, et arvestada valitud kohta ruumilise signaali suhtes. On näha, et igas dendriidi kohas on palju signaale, mis loovad selles kohas vähemalt K ristmikud. Nii, et saaksime täpselt jälgida soovitud signaali kordumist, on vaja mitte ainult fikseerida asjaolu, et K-allikad töötasid selle signaali suhtes valitud kohas, vaid peame ka veenduma, et need on signaalile vastavad allikad. See tähendab, et neurotransmitterite vabastamise kaudu on vaja mõista mitte ainult seda, mitu sünapsit aktiveeriti, vaid tuleb kindlaks teha, millised sünapsid seekord töötasid..

Nagu me juba ütlesime, vabaneb enamiku sünapsite korral aktiivsuse ajal üks “peamine” neurotransmitter ja lisaks sellele üks või mitu neuropeptiidi (Lundberg, JM 1996. Pharmacol. Rev. 48: 113-178.) (Bondy, CA, et al., 1989. Cell. Mol. Neurobiol. 9: 427-446). Aju neuronites suure hulga neurotransmitterite ja neuromodulaatorite olemasolu fakt viitab sellele, et sellise sordi põhifunktsioon on ainulaadsete mediaatorite ja modulaatorite kombinatsioonide loomine ruumis igas kohas neuronite sünkroonse aktiivsuse ajal. Võib eeldada, et sünaptilistes vesiikulites paiknevad täiendavad ained jaotatakse sünapsides viisil, mis tagab maksimaalse jaotuse mitmekesisuse igas ruumi kohas. Kui jah, siis sünapsi aktiivsuse konkreetse kombinatsiooni tuvastamine taandub neile sünapsidele vastava ainulaadse eraldunud ainete kogumi kindlaksmääramiseks.

Seega, kui sellele signaalile iseloomulike ainete kombinatsiooni suhtes tundlik detektor paigutatakse dendriidikohta, mis on valitud teatud signaali suhtes, siis näitab selle detektori töötamine suure tõenäosusega algsignaali kordumist.

Nüüd teame, et igal dendriitilisel harul on alati koht, mis osutub valitud ümbritsevate neuronite mis tahes signaali suhtes. Jääb üle mõista, kuidas dendriitiline haru suudab meeles pidada, et see on tema valitud koht, mis peaks reageerima neurotransmitterite teatud kombinatsioonile.

Neuroni retseptorid kui mälu elemendid

Kirjeldades neuroni tööd, ütlesime, et ümbritsevad ained mõjutavad neuroni tööd selle retseptorite kaudu. Retseptorid on ionotroopsed ja metabotroopsed. Ionotropiilsed retseptorid seostuvad sünapsil vabanenud neurotransmitteritega, mis põhjustab muutust nende kehaehituses. Molekuli konformatsioon on selle ruumilise struktuuri muutus, muutmata molekuli koostist.

Ionotropiilsed retseptorid on samaaegselt ioonkanalid. Konformatsiooni muutus avab retseptori ioonikanali, mis viib ioonide liikumiseni ja vastavalt ka membraanipotentsiaali muutumiseni.

Metabotroopsetel retseptoritel pole ioonkanaleid ja nad toimivad erinevalt. See osa, mis asub neuronis, on seotud niinimetatud G-valkudega. Kui need retseptorid interakteeruvad nende signalisaatoritega, muutub nende konformatsioon ja G-valk vabaneb. See toob kaasa mitmesuguseid võimalikke tagajärgi. Üks võimalikest tagajärgedest on naaberioonide kanalite avastamine G-valkude poolt, mis muudavad piisavalt kiiresti neuroni lokaalse membraani potentsiaali. Mis omakorda põhjustab dendritis voolusid ja võib põhjustada dendriitilise adhesiooni.

Metabotroopne retseptor, neuronimembraan ja G-valk

Metabotropiilsed retseptorid asuvad peamiselt väljaspool sünapsit ja on suunatud ekstrasünaptiliste neurotransmitterite jaoks. Retseptorid on peamiselt koondunud ja tegutsevad koos. Metabotroopsete retseptorite klastrid on tegelikult mitmesugused detektorid, mis on häälestatud neurotransmitterite teatud kombinatsioonidele.

Metabotroopsete retseptorite klastrid sobivad väga hästi meie mudeli jaoks grammielementide rolli. Iga sünapsi kõrval võib asuda sadu selliseid kobaraid. Nendes koostatakse juhuslikult eelnevalt retseptori kombinatsioonid, mis on selles kohas potentsiaalselt tundlikud ekstrasünaptiliste neurotransmitterite paljude võimalike kombinatsioonide suhtes, see tähendab, et sellised neurotransmitterid, mis võivad väliskeskkonnas naabersünapsidest eristuda, on juhuslikud.

See tähendab, et dendriidi igas kohas arvukalt paiknevad metabotroopsed retseptorid võivad olla tulevaste graveeringute jaoks toorikud. "Tühjade" üleminekut gravüüridele saab kirjeldada järgmiselt. Oletame, et dendriitilisse harusse kuuluvad retseptori klastrid on esialgu passiivsed ega mõjuta selle toimimist. Kui see haru vajab meeldejätmist, teeb see kõik metabotroopsed retseptorid sellest teadlikuks. Selline signaal võib näiteks olla selle haru membraani väike täielik depolarisatsioon. Nagu me eespool ütlesime, on kuskil sellel oksal kindlasti lemmikkoht. St koht, kus selle haru kõrval toimub korraga mitu aktiivset sünapsit. Kui selle haru kohas on retseptoritega klaster, mille tundlikkus langeb kokku neurotransmitterite kokteiliga, siis peab see klaster minema aktiivsesse olekusse ja reageerima seejärel alati oma kokteili väljanägemisele. Kui enne ei mõjutanud klaster dendriidiharu toimimist, siis nüüd peab see kokteili ilmumisel looma põneva postsünaptilise potentsiaali..

Selgub, et metabotroopsed retseptorid teavad tõesti, kuidas sel viisil käituda. Teatud asjaolud võivad retseptori välise ja sisemise osa sukeldada membraani, muutes retseptori tundlikkuse. Või vastupidi, võib retseptori tundlikud osad membraanist välja lükata. Selles tundlikus olekus võib retseptor mõnda aega püsida, siis võib see naasta oma algsesse olekusse - see vastab lühiajalisele mälule. Retseptor suudab sellist tundlikku seisundit pikka aega fikseerida. Sobivate tingimuste moodustumisel algavad adhesiooni- ja polümerisatsiooniprotsessid, mis võivad retseptori jätta tundlikuks olekuks päevadeks ja nädalateks. Kui fikseerimisprotsess, mis eeldatavalt kestab, ei peatu umbes kuu, siis fikseeritakse retseptori seisund igavesti või, õigemini, kogu eluks. Kõik see vastab mälu pikaajalise konsolideerimise eri etappidele..

Metabotroopsete retseptorite sellist käitumist kontrollivaid mehhanisme uuris ja kirjeldas üksikasjalikult A. N. Radchenko (aju informaalsed mehhanismid, 2007). Muide, Radchenko pakkus esimesena välja, et just metabotroopsete retseptorite klastrid koos nende konformatsiooniliste üleminekutega on grammide elemendid.

Sünapside plastilisusel põhineva mälu jaoks peetakse mahtu üsna lihtsaks. Sellise arvutuse näide on esitatud pealkirja pildil. Pange tähele, et meie mudelis on dendriitide mälumaht kuskil 1000 korda suurem. Ja see pole veel kõik.

Ruumilises struktuuris, mis tekib aksonite ja dendriitide põimimisel, töötab “valitud kohtade” ideoloogia. See tähendab, et selleks, et retseptorid saaksid tegutseda, ei pea nad olema seotud dendriidiga, kuhu sünaps kuulub, mille kaudu signaal edastatakse. Kuna neurotransmitterid levivad rakkudevahelises ruumis, võivad kõik läheduses paiknevad geomeetriliselt paiknevad retseptorid olla töös. Pealegi ei pea see üldiselt olema retseptorid, mis kuuluvad konkreetselt neuronitesse.

Gliaalkortikaalsetel rakkudel, plasma astrotsüütidel (joonis allpool), on samade retseptorite komplektid kui neuronitel ja seetõttu võivad nad osaleda mälumehhanismides.

Ajukoores ületab astrotsüütide arv neuronite arvu. Ajukoore astrotsüütidel on lühikesed hargnemisprotsessid. Nende protsessidega katavad nad läheduses olevad sünapsid (joonis allpool).

Kolmepoolne sünaps (R. D. Fields, B. Stevens-Graham, 2002)

Astrotsüüdid on võimelised nii sünapsireaktsiooni tugevdamiseks vastava vahendaja vabanemise tõttu kui ka nõrgendama neurotransmitterit siduvate valkude imendumise või vabanemise tõttu. Lisaks on astrotsüüdid võimelised eritama signaalmolekule, mis reguleerivad neurotransmitteri vabanemist aksoniga. Neuronite vahelise signaaliülekande kontseptsiooni, võttes arvesse astrotsüütide mõju, nimetatakse kolmepoolseks sünapsiks (R. D. Fields, B. Stevens-Graham, 2002). Võimalik, et kolmepoolne sünaps on peamine element, mis rakendab erinevate mälusüsteemide vastastikuse toimimise mehhanisme..

Hipokampuse roll. Teave identifikaatorites. Helina identifikaatorid

Kirjeldatud mälumudelis tuleks mälude moodustamiseks ajukoore mis tahes tsoonis lisaks informatiivsele pildile sellele saata mälustunnuste signaalid. Kuna ajukoore tsoonid täidavad erinevaid funktsioone, on asjakohane eeldada, et mälude identifikaatorid erinevad eri tsoonide või tsoonide rühmade jaoks.

Mõned tuntud ajuosad sobivad oma spetsiifilisuse tõttu hästi identifikaatorite allika rolli. Niisiis, neljakordse ülaosa tuberkulid võivad olla visuaalsete tsoonide identifikaatoriteks. Nelinurga alumised tuberkulid sobivad ajukoore kuulmistsoonide identifikaatorite generaatorite rolli täitmiseks. Kõige olulisem mäluga seotud elund on hipokampus, mis sobib hästi prefrontaalse koore tsoonide mälestuste võtmegeneraatoriks..

1953. aastal kutsus patsient nimega H.M. (Henry Molaison), eesmärgiga ravida epilepsiat, teostati hipokampuse kahepoolne eemaldamine (W. Scoviille, B. Milner, 1957). Selle tulemusel sündis H.M. võime midagi täielikult mäletada kadus. Ta mäletas kõike, mis oli temaga enne operatsiooni juhtunud, kuid midagi uut lendas peast välja kohe, kui tema tähelepanu hajus. Need, kes vaatasid Christopher Nolani filmi “Memento”, saavad hästi aru, millest see vestlus räägib..

Juhtum H.M. üsna ainulaadne. Muudel hipokampuse eemaldamisega seotud juhtudel, kus sellist täielikku kahepoolset hävimist nagu H. M. ei olnud, polnud mälukahjustus nii ilmne või puudus see üldse (W. Scoviille, B. Milner, 1957).

Hipokampuse täielik eemaldamine muudab uute mälestuste moodustamise võimatuks. Hipokampuse toimimise kõrvalekalded võivad põhjustada Korsakovi sündroomi, mis vähendab ka võimetust jooksvaid sündmusi salvestada, säilitades samal ajal vana mälu.

Üsna levinud idee hipokampuse rollist on see, et hipokampus on koht praeguste mälestuste talletamiseks, mis seejärel jaotatakse kogu ajukoore ruumis. Kirjeldatud mudelis on hipokampuse roll erinev, see loob unikaalsed mälestuste võtmed.

Hipokampuse loodud võtmed jaotatakse projektsioonisüsteemi kaudu ajukoore vastavatesse tsoonidesse. Hipokampuse identifikaatorite ja infokirjelduste sekkumine loob mälu. Sel juhul moodustub mälu kohe "paigas" ja ei liigu hipokampuse ja ajukoore vahel. See kujutis on eksperimentaalsete andmetega hästi kooskõlas. Tõepoolest, hipokampuse eemaldamine muudab uue meeldejätmise võimatuks, kuna mälestuste võtmegeneraator kaob. Vanad mälestused jäävad puutumatuks, kuna need ei sõltu enam hipokampusest. Nende tunnuseid saab kaevandada ja kasutada ilma hipokampuseta..

Kuid peamised argumendid hipokampuse kavandatud rolli kasuks on seotud funktsioonidega, mis on hipokampuses leitud ja esmapilgul ei ole otseselt seotud mälumehhanismiga.

1971. aastal avastas John O'Keefe saidirakud hipokampuses (O’Keefe J., Dostrovsky J., 1971). Need rakud reageerivad nagu sisemine navigaator. Kui rott asetatakse pikas koridoris, siis on teatud rakkude toimel võimalik täpselt öelda, kus ta asub. Pealegi ei sõltu nende rakkude reaktsioon sellest, kuidas ta sellesse kohta jõudis.

2005. aastal leiti hipokampusest kosmoses positsiooni kodeerivad neuronid, mis moodustasid midagi koordinaatide ruudustikku (Hafting T., Fyhn M., Molden S., Moser M.B., Moser E.I., 2005).

2011. aastal selgus, et hipokampuses on rakud, mis kodeerivad teatud ajavahemikel teatud ajavahemikke. Nende tegevus moodustab rütmilisi mustreid, isegi kui ümberringi ei toimu midagi muud (Christopher J. MacDonald, Kyle Q. Lepage, Uri T. Eden, Howard Eichenbaum, 2011).

Andmete salvestamine võtme-väärtuse paaridena loob assotsiatiivse massiivi. Assotsiatiivses massiivis on võtmel topeltfunktsioon. Ühelt poolt on see ainulaadne identifikaator, mis võimaldab teil eristada ühte paari teisest, teisest küljest võib võti ise kanda teavet, mis hõlbustab otsimist. Näiteks võib arvuti failisüsteemi mõelda assotsiatiivse massiivina. Väärtus on failis talletatud teave, peamine on teave faili kohta. Teave faili kohta on tee, mis näitab salvestuskohta, faili nime, loomise kuupäeva. Fotode jaoks lisateave - geokoodid, pildi tegemise koha koordinaadid. Muusikafailide puhul albumi nimi ja esitaja nimi. Kõik need failide andmed moodustavad liitkompleksvõtmed, mis mitte ainult ei identifitseeri faile, vaid võimaldavad teil otsida ka mõne võtmevälja või nende kombinatsiooni järgi. Mida rohkem võtit kompileeritakse, seda paindlikumad on otsinguvõimalused.

Kuna aju rakendab samu teabeülesandeid nagu arvutisüsteemid, on loogiline eeldada, et aju poolt andmete salvestamisega võtme-väärtuse paaride kujul kaasneb võtmete loomine, mida on otsida kõige mugavam. Inimese mälestuste hulka peaks mõistlik põhikirjeldus sisaldama järgmist:

Tegevuskoha märge;

Ruumis asuva asendi märkimine;

Sündmuse aja märkimine;

Mõistete kogum, mis soovitab toimuva peamist tähendust. Artikli sisu kirjeldavate märksõnade analoog.


On väga tõenäoline, et hipokampus ei tööta ainult koha, positsiooni ruumis ja ajas, vaid kasutab neid andmeid täpselt mälestuste keerukate infoklahvide koostamiseks. Vähemalt see seletab väga hästi, miks sellised mitmekesised funktsioonid ühes kohas kokku said. Lisaks mälu kujunemise eest otseselt vastutav koht.

Eriti huvitav on ajutine kodeerimine. Inimese mälu võimaldab mitte ainult staatilisi pilte meelde tuletada, vaid suudab reprodutseerida stseenide jada, säilitades nende kronoloogia. Järelikult tuleks selline võimalus lisada mälu kodeerimissüsteemi. On tõestatud, et hipokampuses on ajarakke, mis loovad rütmilisi mustreid (Christopher J. MacDonald, Kyle Q. Lepage, Uri T. Eden, Howard Eichenbaum, 2011). Mustrite tsüklilisus lubab oletada, et hipokampus saab sündmuste identifikaatorite ajaväljade loomiseks kasutada samu tehnikaid, mida inimesed kasutavad aja mõõtmiseks..

Aja möödumise kirjeldamiseks kasutame kella ja kalendrit. Mõlemad põhinevad rõnga identifikaatoritel. Minut koosneb 60 sekundist. See tähendab, et 60 identifikaatorit asendavad üksteist järjest ja 60 sekundi pärast järgneb esimene uuesti. Samamoodi: minutitega tunnis, tundides päevades, päevades kuudes, päevades nädalates, kuudes aastatel, aastatel sajandites. See tähendab, et mitu erineva perioodilisusega rõnga identifikaatorit võimaldavad teil tuvastada mis tahes ajahetke.

Näib, et hipokampuses kasutatakse sarnast ajutiste rõnga identifikaatorite süsteemi, mida katsetes tegelikult täheldati. Mis aga on eriti huvitav, võimaldab selline süsteem mitte ainult mälestusi tuvastada, vaid ka nende järjestust reprodutseerida. Kui teame identifikaatorite üksteise järgimise reegleid, siis omades ühe sündmuse identifikaatorit, saame hõlpsasti selle sündmuse identifikaatori, mis järgneb kronoloogiliselt selle taga jne..

Tuleb märkida, et rõnga identifikaatorid on mugavad mitte ainult aja kirjeldamiseks, vaid ka paljudes teistes olukordades.

See, mida me selles osas kirjeldasime, on aju toimimise mõistmiseks väga oluline, kuid ei sisalda veel „maagiat“. Jah, see näitab, kus mälu olla saab ja mis vormis seda saab salvestada, kuid see ei ütle midagi selle kohta, kuidas aju lahendab hõlpsalt ülesandeid, mis pole arvuti võimuses. Arvutit võib muidugi pidada inimesest kiiremaks, kuid inimene on võimeline aru saama toimuva tähendusest.

Kui teil on selle teema kohta küsimusi, küsige neid meie projekti spetsialistidelt ja lugejatelt siin..

Autor: Aleksei Redozubov

P.S. Ja pidage meeles, lihtsalt muutes oma teadvust - muudame koos maailma! © ökonet

Kas teile artikkel meeldib? Kirjuta oma arvamus kommentaaridesse.
Telli meie FB:

Loe Pearinglus