Beyin insanı kandırır. Koku analizörünün çekirdeği

Bir şehir olarak beden, bir şehir olarak beden, bir şehir içinde beden Beden sağlığının şehrin sağlığını nasıl yansıtabileceğini keşfedelim. Bu anlamda, bütünleştirici tıbbı göstermek için kullanılan model (T.W.H. Brown, 1989) üç ana durumu temsil eder: hastalık, işlev bozukluğu ve

3. Koku analizörünün çekirdeği serebral korteksin filogenetik olarak eski kısmında, koku alma beyninin tabanında yer alır - unkus, kısmen hipokampus (alan 11).

4. Tat Analiz Cihazı Çekirdeği Bazı verilere göre, postcentral girusun alt kısmında, ağız ve dil kaslarının merkezlerine yakın, diğerlerine göre - uncus'ta, koku analizörünün kortikal ucunun hemen yakınında bulunur. Bu, koku alma ve tat alma duyuları arasındaki yakın bağlantıyı açıklıyor. Alan 43 etkilendiğinde tat bozukluğunun ortaya çıktığı tespit edilmiştir.

Koku, tat ve işitme analizörleri Her yarım küre, vücudun her iki tarafındaki ilgili organların reseptörlerine bağlanır.

5. Çekirdek cilt analizörü(dokunma, ağrı ve sıcaklık hassasiyeti) postcentral girusta (alan 1, 2, 3) ve superior parietal bölgenin korteksinde (alan 5 ve 7) bulunur. Bu durumda, vücut postcentral girusta baş aşağı yansıtılır, böylece üst kısmında alt ekstremite reseptörlerinin bir çıkıntısı vardır ve alt kısımda kafanın reseptörlerinin bir çıkıntısı vardır. Hayvanlarda genel hassasiyete ilişkin reseptörler özellikle vücudun baş ucunda, gıdanın yakalanmasında büyük rol oynayan ağız bölgesinde geliştirildiğinden, insanlarda ağız reseptörleri güçlü bir şekilde gelişmiştir.

Bu bağlamda, ikincisinin alanı, merkezi girusun korteksinde aşırı miktarda yer kaplar. geniş alan. Aynı zamanda elin bir emek organı olarak gelişmesiyle bağlantılı olarak insanlarda el derisindeki dokunma reseptörleri de keskin bir şekilde arttı ve bu da bir dokunma organı haline geldi. Buna göre korteksin reseptörlere karşılık gelen alanları üst uzuv onlardan çok daha fazlası var alt ekstremite. Bu nedenle, postcentral girusta baş aşağı (kafatasının tabanına doğru) ve ayaklar yukarı (yarımkürenin üst kenarına kadar) bir insan figürü çizerseniz, o zaman uyumsuz derecede büyük bir ağza sahip kocaman bir yüz çizmeniz gerekir; büyük bir el, özellikle başparmağı diğerlerinden çok daha büyük olan bir el, küçük bir gövde ve küçük bir bacak. Her biri merkez sonrası girus ile ilişkili vücudun karşı kısmı omurilikteki ve kısmen medulla oblongatadaki duyu iletkenlerinin kesişmesinden dolayı.

« Analizör dış algı aparatıyla başlayıp beyinde biten karmaşık bir sinir mekanizması var” (I. P. Pavlov). Bakış açısından IP Pavlova, düşünce kuruluşu veya analizörün kortikal ucu kesin olarak tanımlanmış sınırlara sahip değildir, ancak nükleer ve dağınık parçalardan oluşur - çekirdekler ve dağınık elementler teorisi. "Çekirdek" periferik reseptörün tüm elemanlarının korteksinde ayrıntılı ve doğru bir projeksiyonu temsil eder ve daha yüksek analiz ve sentezin uygulanması için gereklidir. "Dağınık elemanlar" çekirdeğin çevresinde bulunur ve ondan uzağa dağılabilir; daha basit ve daha temel analiz ve sentezler gerçekleştirirler. Nükleer kısım hasar görürse, dağınık unsurlar bir dereceye kadar kayıpları telafi edebilir. çekirdek işlevi Bu fonksiyonun geri kazanılması için büyük klinik öneme sahip olan.

IP Pavlov'dan önce motor bölgesi kortekste farklıydı veya motor merkezleri, precentral girus ve hassas bölge, veya hassas merkezler arkasında bulunan sulkus merkezi. IP Pavlov sözde motor alanının karşılık geldiğini gösterdi merkezi girus Serebral korteksin diğer bölgeleri gibi algısal bir alan (motor analizörünün kortikal ucu) vardır. “Motor alanı reseptör alanıdır. Bu, tüm serebral korteksin birliğini sağlar” (I.P. Pavlov).

Bütün giruslar ve oluklar İnsan beyni uzun zamandır adlandırılmış ve açıklanmıştır. Nöroanatomik atlaslarda korteksin aynı gri maddesi beyin yarım küreleri farklı renklerde boyanmıştır. Bu renkli harita yüz yıldan daha eskidir. Zihinsel işlevlerin insan serebral korteksinin yüzeyinde farklı yerlerde lokalize olduğu fikri 18. ve 19. yüzyılların başında ortaya çıktı. Alman doktor Franz Gall (1758-1828), beynin sözde frenolojik haritalarını yarattı ve buraya "ruh yetenekleri" adını verdiği psişenin özelliklerini yerleştirdi. Modern bilim açısından bakıldığında Gall'in şaşırtıcı haritaları, deneysel verilere değil, yalnızca kendi gözlemlerine dayanan sonuçların meyvesidir. Ancak bilim insanları iki yüzyıldır bu fikrini hayata geçirmek için çabalıyor.

19. yüzyılın sonunda Alman fizyologlar, köpek ve kedilerin beyin korteksinde, elektrik uyarımı vücudun karşı tarafındaki kasların istemsiz kasılmasına neden olan bir bölge keşfettiler. Bu bölgenin hangi kısımlarında olduğunu doğru bir şekilde tespit edebildiler. farklı gruplar kaslar. Daha sonra insan beyninde bu bölge (motor olarak adlandırıldı) tanımlandı, serebral korteksi enine yönde en derin şekilde bölen merkezi (Rolandik) sulkusun önünde bulunur. Burada gırtlak, ağız, yüz, kol, gövde ve bacak kaslarının temsilleri sırayla yerleştirilmiştir ve korteks alanı vücut parçalarının boyutuna hiç uymamaktadır. Kanadalı nörolog Wilder Graves Penfield ve E. Baldry, her ikisini de karşılaştırarak bu yerde komik, küçük bir adam çizdiler: bir homunculus. Kocaman bir dili, dudakları, başparmakları var ve kolları, bacakları ve gövdesi çok küçük. Simetrik homunculus da merkezi sulkusun arkasında yaşar, ancak motor değil duyusaldır. Serebral korteksin bu bölgesinin bazı kısımları, vücudun çeşitli yerlerindeki cilt hassasiyeti ile ilişkilidir. Motor ve duyusal alanlar birbiriyle yakın etkileşim içinde olduğundan genellikle tek bir duyu-motor korteks olarak kabul edilirler. Daha sonra her şeyin biraz daha karmaşık olduğu ortaya çıktı: fizyologlar, duruşun ve diğer bazı karmaşık yavaş hareketlerin korunmasından sorumlu olan daha küçük bir vücudun başka bir tam motor temsilini buldular.

Tüm duyu organlarının aynı zamanda serebral kortekste de yetkili temsilleri vardır. Örneğin, insan beyninin oksipital bölgesinde görsel bir korteks vardır, temporal lobda işitsel bir korteks vardır ve koku temsili beynin çeşitli bölgelerine dağılmıştır. Kortekste, duyu organlarının birincil alanlarından gelen bilgilerin analizinin ve sentezinin gerçekleştiği çağrışımsal alanlar da vardır. İlişkisel alanlar insanlarda, özellikle de ön lobda bulunanlarda en güçlü şekilde gelişmiştir; fizyologlar, ruhun en yüksek tezahürlerini - düşünme, zeka - onlarla ilişkilendirir. 19. yüzyılın ortalarında, Fransız bilim adamı Paul Broca ve Alman psikiyatrist Carl Wernicke, insan beyninin sol yarıküresinde konuşmayla ilgili iki alan keşfettiler: Broca alanı hasar görmüşse - alt kısmın arka üçte birinde. frontal girus, hastanın konuşması bozulur, ancak Wernicke bölgesi etkilenirse - superior temporal girusun arka üçte birinde hasta konuşabilir, ancak konuşması anlamsız hale gelir.

Yani bugün fizyologlar beynin yapısı ve işlevleri hakkında çok şey biliyorlar. Ama ne kadar çok öğrenirlerse, o kadar çok gizem kalır. Ve modern araştırmacıların hiçbiri beynin nasıl çalıştığını bildiğini iddia edemez. Bilgi içeriği düzeyi açısından, bugün var olan beyin haritaları muhtemelen, kıtaların ana hatlarının yalnızca belirsiz bir şekilde gerçek olanlara benzediği ve beyaz noktaların alan olarak her şeyden daha büyük olduğu Orta Çağ'ın coğrafi haritalarıyla karşılaştırılabilir. başka. "Ve en önemlisi, coğrafyayı bildiğimiz için farklı "ülkelerde" neler olduğu hakkında hiçbir fikrimiz yok. Ne yapıyorlar, nasıl yaşıyorlar” yorumunu yapıyor Rusya Bilimler Akademisi İnsan Beyni Enstitüsü müdürü, Rusya Bilimler Akademisi'nin ilgili üyesi Svyatoslav Vsevolodovich Medvedev.

Beyin haritasındaki boş noktaları kaldırıp çözünürlüğünü artırmak, coğrafyadaki boş noktaları doldurmaktan çok daha zordur. Özellikle insan beyninden ve insan ruhunun en yüksek tezahürlerinden bahsederken. İnsani duyguları, düşünce gerilimini, yaratıcılığın sancılarını beyin yüzeyine yansıtmak gerçekten mümkün mü? Acaba şunu söylemek mümkün olacak mı: Bu bölge karar vermekten sorumludur, bu hücre grubu güzellik duygusundan sorumludur, burası kıskançlığın yuvalandığı yerdir, burası da aşk bölgesinin başladığı yerdir?

S.V., "Beynin haritalandırılmasından değil, beyin fonksiyonlarının haritalandırılmasından bahsetmek daha doğru olur" diye açıklıyor. Medvedev. - Buradaki zorluk, belirli bir görevi çözmede rol oynayan nöronların nerede bulunduğunu belirlemek ve beynin bu bölümlerinin birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğini anlamaktır. Son olarak, bir nörofizyolog için nihai görev -ki bu hedefe hâlâ çok uzaktayız- beyinde meydana gelen olayları kişinin düşünceleriyle ilişkilendirmek, daha yüksek sinirsel aktivitenin kodlarını çözmektir."

Beyin elektrik dilini konuşur

Yüksek beyin fonksiyonlarının lokalizasyonuna ilişkin ilk veriler “klinik ve anatomik karşılaştırmalar”, yani beynin bazı bölgelerine zarar veren hastaların gözlemleri çağında elde edildi. Daha sonra 1920'lerin sonlarında elektrofizyolojik araştırmaların hakim olduğu dönem başladı. Fizyologlar, kafa derisine yerleştirilen elektrotlar aracılığıyla bir kişinin beyninin elektriksel aktivitesini (elektroensefalogramı (EEG)) kaydetmeyi öğrendiler (bu ilk kez 1929'da Avusturyalı psikiyatrist Hans Berger tarafından yapıldı). Bu yöntem, beynin işleyişi ve hastalıklarının araştırılmasında ana yöntem haline geldi - ilk elektrofizyologlar, EEG'nin yardımıyla her şeyi bilmenin mümkün olduğuna inanıyorlardı. Aslında EEG beyinde meydana gelen çeşitli süreçleri yansıtır, ancak buradaki zorluk, toplam elektriksel aktiviteyi kaydetmesi, çok sayıda kişinin çalışmasını özetlemesi ve ortalamasını almasıdır. sinir hücreleri- nöronlar. Ve bu onun metodolojik sınırlamasıdır.

Daha sonra beynin elektriksel aktivitesini incelemek için başka yöntemler ortaya çıktı, örneğin uyarılmış potansiyeller yöntemi - bunlar, belirli uyarıma yanıt olarak serebral korteksin belirli bölgelerinde ortaya çıkan elektrik dalgalarıdır. Görsel kortekste bir ışık parlamasına yanıt olarak, işitsel kortekste - sese vb. yanıt olarak ortaya çıkarlar. Bu yöntem, serebral korteks alanlarındaki fonksiyonların lokalizasyonunun incelenmesine çok şey kazandırdı ve beyin haritasının önemli ölçüde iyileştirilmesine yardımcı oldu. Ancak özellikle insan beyni üzerinde çalışırken sınırlamaları da var.

Mikroelektrot teknolojisinin gelişmesiyle bireysel nöronların elektrik deşarjlarını kaydetmek mümkün hale geldi. Bu, doğal olarak, esas olarak laboratuvar hayvanları üzerinde yapılan deneylerde yapılır. İnsan beyni araştırmalarında bir atılım, implante edilen subkortikal elektrotlar kullanılarak insan nöronlarının elektriksel aktivitesinin doğrudan beyinden kaydedilmesinin mümkün hale gelmesiyle gerçekleşti. Akademisyen Natalya Petrovna Bekhtereva bu yöntemi 60'lı yılların başında kullanmaya başladı. Hastanın beynine ince elektrotlar yerleştirildi. tıbbi amaçlar- onların yardımıyla beynin belirli bölgelerini etkilemek mümkün oldu. Ancak hastanın beynine elektrot yerleştirildiği için bu fırsatı değerlendirip ondan maksimum bilgi almamız gerekiyor. Böyle bir elektrot çevredeki nöronların aktivitesini kaydeder ve bu, kafanın yüzeyine yerleştirilen bir elektrottan elde edilebilecek olandan tamamen farklı bir çözünürlük seviyesidir.

Nöronlar “okuryazar” ve “yaratıcı”dır

Rusya Bilimler Akademisi İnsan Beyni Enstitüsü'nden fizyologlar, implante edilen subkortikal elektrotların yardımıyla beynin konuşmayla nasıl başa çıktığı hakkında çok şey öğrenmeyi başardılar. Daha önce de belirtildiği gibi Broca ve Wernicke'nin konuşmayla ilgili alanları uzun zamandır bilinmektedir. “Konuşma bölgesi” ifadesini kullanmak yerine kendimizi “konuşmayla ilgili” tanımıyla sınırlamak daha doğrudur, diye vurguluyor S.V. Medvedev. - "Bacaklarında kulakları" olduğu ortaya çıkan hamamböceği hakkındaki şakayı hatırlıyor musunuz? Broca ve Wernicke alanlarının konuşmanın merkezi değil, bir tür arayüz olabileceğinin farkına varmamız gerekiyor."

Araştırmacılar, serebral korteksin tamamen farklı bir yerinde, anlamlı bir cümlenin dilbilgisel doğruluğunu tespit eden bir dedektör buldular. Bir grup nöron, deneğin duyduğu ifadenin dilbilgisi açısından doğru olması durumunda elektriksel aktivitesini artırır, dilbilgisi açısından yanlış olması durumunda ise azaltır. Bir deneğe "mavi kurdele" ve "mavi kurdele" ifadeleri sunulursa, bu "okuryazar" nöronlar farkı hemen fark edeceklerdir. Diğer bir grup nöron ise ana dildeki sözcükleri, fonetik olarak kendilerine benzeyen sözcükleri ve yabancı sözcükleri birbirinden ayırır. “Bu, sinir popülasyonunun kelimenin fonetik yapısını neredeyse anında analiz ettiği ve onu şu türlere sınıflandırdığı anlamına geliyor: “Anlıyorum”, “Anlamıyorum ama tanıdık bir şey” ve “Hiç anlamıyorum, ” diyor S.V. Medvedev. Bu durumda, doğuştan okuryazarlık yeteneği olan ve bu konuda sorun yaşayan kişilerde bu nöronların aynı mı yoksa farklı mı çalıştığı sorusu ortaya çıkıyor. Büyük olasılıkla farklılıklar var, ancak doğru bir cevap verebilmek için oldukça fazla konuyu işe almanız gerekiyor.

Svyatoslav Vsevolodovich ayrıca şunları söylüyor: "Somut ve soyut kelimeleri birbirinden ayıran nöron grupları ve saymaktan sorumlu görünen nöronlar bulduk." - Beynin genelleme ve karar vermeyle ilişkili alanlarını belirledik. Tüm nöron sistemleri çok işlevlilik ile karakterize edilir: bu, aynı hücrelerin farklı işlevlere katılabileceği anlamına gelir. Nöronların uzmanlaşması görecelidir; duruma göre farklı sorumluluklar üstlenebilirler. Mesela bir geminin kaptanı öldüğünde onun yerini bir denizci veya başkası alır. Dolayısıyla beyin oldukça esnek bir sistemdir.” Nöronlar zamanla birbirinin yerine geçme yeteneğini kaybeder ve daha uzmanlaşır. Küçük bir çocuk aynı anda yürüyemez ve konuşamaz; onu çağırırsanız tökezleyip düşecektir. Gerçek şu ki, korteksinin tamamı ya biri ya da diğeri tarafından işgal edilmiş durumda. Öğrencinin ders sırasında dikkati dağılmamalıdır, aksi takdirde materyali öğrenemeyecektir. Zamanla, beyin bölgeleri giderek daha fazla ayrılıyor, böylece bir yetişkin aynı anda hem araba kullanabilir hem de sohbet edebilir, telefonda konuşabilir ve belgelere bakabilir vb.

N.P. Bekhtereva ve meslektaşları beyinde hata dedektörü olarak çalışan nöronlar buldular. Onların rolü nedir? Basmakalıp eylem dizisinin herhangi bir ihlaline tepki verirler. “Evden çıkıyorsunuz ve sokakta şunu hissediyorsunuz: “Bir şeyler ters gidiyor…” diye açıklıyor S.V. Medvedev. "Doğru; banyonun ışığını kapatmayı unutmuşlar." Hata dedektörü nöronları beynin farklı bölgelerinde bulunur - sağ yarıkürenin parietal korteksinde, Rolandik sulkusta, korteksin üstün parietal ve parietotemporal bölgelerinde, singulat girusta.

Ancak implante elektrot yönteminin de sınırlamaları vardır. Elbette elektrotlar fizyologların istediği her yere değil, yalnızca klinik endikasyonların gerekli olduğu yerlere implante ediliyor. Bu, kaybettiğimiz yere değil, ışığın daha parlak olduğu yere baktığımız anlamına gelmiyor mu?

Beyin tarayıcısı pozitronlarla çalışıyor

Geleneksel olarak tıpta beynin resmini elde etmek için kullanılan X-ışınları en iyi yöntem. Manyetik rezonans görüntülemenin (MRI) ortaya çıkışıyla tamamen farklı olasılıklar ortaya çıktı. Rusya Bilimler Akademisi İnsan Beyni Enstitüsü aktif olarak pozitron emisyon tomografisi (PET) yöntemini kullanıyor. Her iki yöntem de beynin görüntülerini sağlar. Onların arasındaki fark ne?

MRI, radyo frekansı aralığındaki enerjiyi emmek ve radyo frekansı sinyaline maruz kalmanın sona ermesinden sonra onu yaymak için manyetik bir alana yerleştirildiğinde, başta hidrojen atomlarının çekirdekleri olmak üzere belirli atom çekirdeklerinin özelliklerine dayanmaktadır. Bu çekirdeklerin bulunduğu “ortama” yani biyolojik dokunun özelliklerine bağlı olarak radyasyon yoğunlukları değişir. Bu nedenle çeşitli beyin yapılarının görüntülerini görmek mümkündür. PET yönteminin özü, radyoaktif ultra kısa ömürlü (yarı ömür - dakika) izotopla etiketlenmiş bir maddenin yok denecek kadar küçük miktarlarını izlemektir. İzotop, elektronlarla yok olan, iki gama kuantumu yayan ve zıt yönlere uçup giden pozitronlar yayar. Bu gama ışınlarını bir dedektörle kaydederseniz etiketlenen maddenin atomlarının konumunu tespit edebilirsiniz. Madde, konsantrasyonu beyin hücrelerinin aktivitesini yansıtacak şekilde seçilir. Örneğin, radyoaktif olarak işaretlenmiş glikozun konsantrasyonu bir yerde artıyorsa, bu, nöronların onu aktif olarak tükettiği ve dolayısıyla aktif olarak çalıştığı anlamına gelir. Eğer konu şu anda herhangi bir görevi yerine getiriyorsa, o zaman bunun uygulanmasına beynin hangi alanlarının dahil olduğunu görürüz. PET yöntemi hastaya çok fazla zararı olmayan kısa ömürlü izotopların (O, N, C, F) kullanılmasına olanak sağlar.

PET kullanarak belirli bir davranış sırasında serebral kan akışındaki değişiklikleri de gözlemleyebilirsiniz. Beynin herhangi bir alanı aktive edildiğinde kan aktif olarak oraya akar. Radyoaktif oksijenle işaretlenmiş su, damara enjekte edilirse beynin damarlarına giriyor ve kayıt edilebiliyor. Daha fazla etiketli oksijenin olduğu yerde daha fazla kan akışı olur, bu da aktivitenin arttığı yer olduğu anlamına gelir.

Dilbilgisi ileri karakollarından yaratıcılığın labirentlerine

PET taramalarını kullanan araştırmacılar, beynin tamamını kullanarak insan konuşmasını incelemeye devam etti. Konuşma bilgilerinin nerede işlendiğini gördüler: tek tek kelimeler, metnin anlamı, nerede ezberlendiği. Medial ekstrastriat korteksin kelimelerin ortografik yapısının işlenmesinde rol oynadığını ve sol üst temporal korteksin (Wernicke alanı) önemli bir bölümünün muhtemelen anlamsal analizde yer aldığını gösterdiler. Kelime sırası anterior superior temporal korteks tarafından analiz edilir. Bir kişiye okuması bile istenmeden tutarlı bir metin gösterildiğinde (sadece bir harfin kaç kez göründüğünü saymaları gerekiyordu), beyin kan akışı artar, bu da beynin dilsel çalışmaya dahil olduğu anlamına gelir. (Kelimelerin rastgele sırayla karıştırılması durumunda beyin bu şekilde tepki vermez.)

"İlahi" yaratıcılık sürecinin bile, en azından N.P.'nin laboratuvarındaki fizyologlar tarafından deşifre edilebildiği ortaya çıktı. Bekhtereva buna yaklaştı. Bir kişiye, örneğin bir dizi kelimeden bir hikaye oluşturmak gibi yaratıcı bir görev verilir ve gerçek zamanlı olarak beynin hangi alanlarının aktif olarak çalışmaya başladığını görür. Yaratıcı aktiviteye esas olarak beynin farklı alanları arasındaki bağlantılardaki değişikliklerin eşlik ettiği ortaya çıktı. Yeni bağlantıların çoğu sol ön temporal bölgede korteksin ön bölgeleriyle, arka bölgelerle ise tam tersine bağlantı zayıflıyor. Parietal ve oksipital yapılar arasındaki bağlantılar kaybolur. Ve tüm bunlar tam olarak yaratıcı bir görev gerçekleştirilirken gerçekleşir, ancak görev yaratıcı unsurlardan yoksunsa böyle bir değişiklik olmaz. Daha yaratıcı bir görev sırasında, daha az yaratıcı bir göreve kıyasla sağ prefrontal kortekste yerel serebral kan akışı artar. Bilim adamları bundan yola çıkarak bu özel alanın doğrudan "yaratıcılık" ile ilgili olduğu sonucuna varıyorlar.

Araştırmacılar aynı zamanda istemsiz dikkat olgusuyla da ilgileniyorlar: örneğin, bir kişi araba kullanıyor, radyo dinliyor, konuşuyor ve aniden motorun vuruşuna anında tepki vererek motorda bir sorun olduğunu gösteriyor. İki laboratuvarda iki farklı yöntem kullanılarak: S.V. PET yöntemini kullanan Medvedev ve Yu.D. Kropotov, implante elektrot yöntemini kullanarak, temporal ve frontal kortekste, bu tür anlarda aktivasyonun meydana geldiği aynı bölgeleri keşfetti. Aktivasyon, beklenen ve gerçek uyaranlar arasındaki uyumsuzluğa tepki olarak meydana gelir; örneğin motordan gelen ses olması gerektiği gibi olmadığında. Diğer bir fenomen ise, bir kokteyl resepsiyonunda sürekli ses mırıltısı içinde bir kişinin, kendisi için ilginç olan bir muhatabın konuşmasını takip etmesine yardımcı olan seçici dikkattir. Görünen o ki, bu durumda prefrontal korteks mekansal dikkati odaklamaktan sorumlu. Hangi kulağın önemli bilgiyi aldığına bağlı olarak sağ veya sol işitsel korteksi ayarlar.

Beyin haritalamasından bahsederken, kesin olarak söylemek gerekirse, beynin, her biri yalnızca kendi işlevinden sorumlu olan, sınırları açıkça belirlenmiş alanlara bölünmediğini anlamak önemlidir. Herhangi bir işlevi yerine getirme sürecinde farklı alanlardaki nöronlar birbirleriyle etkileşime girerek bir sinir ağı oluşturduğundan her şey çok daha karmaşıktır. Bireysel nöronların bir yapı halinde nasıl birleştirildiğini ve yapının bir sistem ve tüm beyin halinde nasıl birleştirildiğini incelemek gelecek için bir görevdir.

S.V. "PET hemen hemen her işlevi incelemek için güçlü bir araçtır ancak tek başına yeterli değildir" diyor. Medvedev. - PET'in amacı “nerede?” sorusuna cevap vermek, “ne oluyor?” sorusuna cevap vermek için PET'in elektrofizyolojik yöntemlerle kombine edilmesi gerekmektedir. İngiliz fizyologlarla birlikte PET ve EEG'nin paralel analizi için birbirini tamamlayan bir sistem oluşturduk. Bu yaklaşım muhtemelen geleceğin yaklaşımıdır.”

Bir yıl önce ( madde 2004'te yayınlandı - P.Z. ) altı ülkeden bir grup bilim insanı, bir kişinin belirli hastalıklara yatkınlığını belirlemek için kullanılabilecek, insan beyninin üç boyutlu bir bilgisayar haritasının oluşturulduğunu duyurdu. Haritanın yaratıcıları Alzheimer hastalığı veya otizm gibi belirli hastalıkları beyin korteksinin farklı bölümleriyle zaten ilişkilendirebileceklerine inanıyorlar. Şimdi ise buluşlarının detaylarını açıklamakla meşguller.

Genin ikinci hipostazı

Geçen yüzyılın 50'li yıllarının başlarında, hafızanın yalnızca elektriksel süreçlerle sınırlandırılamayacağı fikri ortaya çıktı - bilginin beyinde uzun süreli depolanması için kimyasal formda korunması gerekiyor. O zamanlar hücre genomu hakkında hala çok genel fikirler olmasına rağmen, onun yalnızca kalıtsal bilgileri depolamakla kalmayıp aynı zamanda yaşam boyunca edinilen bilgilerin depolanmasına da katıldığı fikri ortaya çıktı.

Bunu test etmek için öğrenmenin beyindeki nükleik asitlerin ve proteinlerin sentezini tetikleyip tetiklemediğini görmemiz gerekiyordu. Genom ilkesi (DNA → RNA → protein) öğrenildikten sonra deneyler daha hedefe yönelik hale geldi. Ve ortaya çıkan da bu oldu. Hayvanlara bir beceri öğretildikten hemen sonra beyinlerinde RNA sentezi artar. (Bunu tespit etmek için onlara radyoaktif olarak etiketlenmiş RNA öncülleri enjekte edildi.) Bu durum, bir ses sinyaline tepki olarak elektrik çarpmasından kaçınmak üzere eğitilmiş farelerde, bir nesne üzerinde iz bırakan tavuklarda ve karınlarına bir sal bağlı olarak yüzmek üzere eğitilmiş Japon balıklarında meydana geldi. Ve eğer RNA sentezi yavaşlarsa hayvanlar birçok hata yapar veya bu beceriyi hiç öğrenemezler.

Aynı zamanda beyinde yeni proteinler de sentezleniyor - bu aynı zamanda radyoaktif izotopların dahil edilmesiyle de belirlendi. Protein sentezi blokerleri kısa süreli belleği etkilemeden uzun süreli belleği bozar. Buradan genlerin nasıl çalıştığı anlaşılıyor: Bir DNA şablonu üzerinde eğitildiğinde RNA sentezlenir ve bu da yeni proteinler üretir. Bu proteinler, bilginin edinilmesinden birkaç saat sonra devreye girerek, bilginin depolanmasını sağlarlar. Ve tüm bu olayların başlatıcıları sinir hücresinin zarında meydana gelen elektriksel süreçlerdir.

Rusya Tıp Bilimleri Akademisi Normal Fizyoloji Enstitüsü Sistemogenez Bölümü'nden bir grup araştırmacı, Dr. Tıp Bilimleri Rusya Tıp Bilimleri Akademisi Sorumlu Üyesi K.V. Anokhina, herhangi bir davranış veya bilişsel aktiviteyle bağlantılı olarak beyindeki sinir hücrelerinin aktivitesini eşzamanlı olarak incelemeyi mümkün kılacak araştırma yöntemleri bulma görevini kendine görevlendirdi. Konstantin Vladimirovich, "Çalışmamıza başladığımızda, sinapslardan gelen bilginin başka, daha derin bir seviyeye aktarıldığına, hücre çekirdeğine nüfuz ettiğine ve bir şekilde genlerin işleyişini değiştirdiğine ikna olduk" diyor ve ekliyor: "Geriye bu genleri bulmak kalıyor."

Beyin hücrelerinde çok sayıda genin çalıştığı söylenmelidir - insanlarda incelenen tüm genlerin yarısı yalnızca orada ifade edilir. Görev, tüm bunların arasından yeni bilgilerin depolanmasında rol oynayan anahtarları bulmaktı. Arama 1980'lerin ortasında K.V. Anokhin ve meslektaşları "hemen erken genler" olarak adlandırılan şeye dikkat çekti. Hücre dışı uyaranlara ilk yanıt veren olma yeteneklerinden dolayı bu ismi aldılar. "Erken" genlerin rolü diğer geç genleri "uyandırmaktır". Ürünleri - düzenleyici proteinler - transkripsiyon faktörleri, DNA molekülünün bölümleri üzerinde etki eder ve transkripsiyon sürecini tetikler - bilgilerin DNA'dan RNA'ya yeniden yazılması. Sonuçta "geç" genler, hücrede gerekli değişikliklere, örneğin yeni nöron bağlantılarının oluşmasına neden olan proteinlerini sentezler.

En meraklı gen

Tüm "erken" gen grubu içinde araştırmacılar en çok genle ilgileniyorlardı c-fos K.V. Anokhin ve meslektaşları 1987'den beri bu genin öğrenmedeki rolünü inceliyorlar; onlara göre bu gen, beyin haritalaması için evrensel bir sonda rolüne uygun. K.V. "Bu genin birçok benzersiz özelliği var" diye açıklıyor. Anokhin - Öncelikle, sakin bir hücre durumunda sessizdir, neredeyse hiçbir "arka plan seviyesi" faaliyetine sahip değildir. İkincisi, hücrede herhangi bir yeni bilgi süreci başlarsa, hücre bunlara çok hızlı yanıt vererek RNA ve proteinler üretir. Üçüncüsü, evrenseldir, yani omurilikten kortekse kadar merkezi sinir sisteminin çeşitli yerlerinde aktive edilir. Dördüncüsü, aktivasyonu öğrenmeyle, yani bireysel deneyimin oluşumuyla ilişkilidir.” Son ifadeyi kanıtlamak için bilim adamları düzinelerce deney gerçekleştirdiler ve hangi spesifik etkiler altında olduklarını kontrol ettiler. c-fos saklandığı yerden çıkacak ve harekete geçecektir. Etkinin yenilik unsurları içermediği durumlarda genin ışık, ses veya ağrı gibi çok güçlü uyarılara yanıt vermediği ortaya çıktı. Ancak durum yeni bilgilerle zenginleştiği anda gen hemen "uyanır".

Örneğin, bir deneyde fareler, bir dizi zayıf ama hoş olmayan elektrodermal uyarıya dayanmaları gereken bir odaya yerleştirildi. Buna yanıt olarak beyinlerinin çeşitli bölgelerinde (korteks, hipokampus ve beyincik) c-fos. Ancak bu prosedür günlük olarak yapılırsa altıncı günde gen artık yanıt vermez. Fareler hala elektrik şokuna tepki veriyor ancak bu onlar için artık yeni bir olay değil, beklenen bir olay. Yeniden etkinleştirebilirsiniz c-fos, fareleri bir kez daha odaya yerleştirirseniz ve onları zaten bilinen prosedüre tabi tutmazsanız. Her iki durumda da gen, dış uyaranların bireysel hafıza matrisiyle tutarlı olmadığı bir olayı işaretler. Böyle bir uyumsuzluk, yeni bilgilerin özümsenmesiyle ortaya çıkar ve bu nedenle c-fos- beyindeki bilişsel süreçlerin kaçınılmaz bir arkadaşı.

Başka bir deney, dört gruba ayrılan yeni doğmuş civcivleri içeriyordu. Birinci gruptaki civcivler karanlıkta yumurtadan çıktı ve hiç ışık görmedi, ikinci grup daha şanslıydı - 12 saatlik normal ışık döngüsü altında tutuldu, üçüncü gruptaki civcivler doğumdan hemen sonra zenginleştirilmiş bir görsel ortama aktarıldı. 4. gruptaki civcivler ise öncelikle normal ortamda tutulmuş, ikinci gün ise zenginleştirilmiş ortama aktarılmıştır. Tüm deney tavuklarında gen ekspresyonu değerlendirildi c-fos yumurtadan çıktıktan sonraki ikinci günde. Ne oldu? İlk üç grup, kısa ömürlerinin iki gününü geçirdikleri bu kadar farklı koşullara rağmen, c-fos kendini göstermedi. Ancak ortamı görsel olarak zenginleştiren dördüncü grupta, c-fos daha aktif hale geldi. Bu onlar için yeni bir şeydi, üçüncü gruptaki tavuklar ise buna çoktan alışmıştı.

İfade c-fos ilgilerini çeken boncuğu gagalayan civcivlerde bunun acı olduğu ortaya çıktı ve civcivler gelecekte bundan kaçınmayı öğrendi. Ancak genel olarak gen aktivasyonunun hiçbir şekilde öğrenme başarısına bağlı olmadığı ve aynı şekilde hatalı eylemlere eşlik ettiği ortaya çıktı. Gen c-fos Aynı zamanda yeni bir nesneye de basitçe tepki verir; onu etkinleştirmek için, yeni bir nesnenin hayvana yalnızca 10 saniye boyunca tek bir sunumu yeterlidir.

Araştırmacılar şunu önerdi c-fos ve diğer erken genler, bir hayvanın bireysel deneyiminin genetik aygıtıyla etkileşime girdiği köprüdür.

Beynin gen haritası size ne anlatıyor?

Gen ifadesi nasıl “yakalanır”? RNA moleküllerinin sentezi ile tespit edilebilir. Bu amaçla, belirli RNA'ların sentezinin meydana geldiği yerleri görmenizi sağlayan bir yöntem olan in situ hibridizasyon adı verilen yöntem kullanılır. Bir genin protein ürünü, onu spesifik antikorlara bağlayarak ve boyayarak görünür hale getirilebilir. Bütün bunlar doğal olarak hayvanın beyni sabitlendikten ve ondan ince kesitler yapıldıktan sonra gerçekleşir. Aynı şey ifadeyi tespit etmek için de yapılır. c-fos. Deneycilerin, hayvanı eğittikten sonra protein konsantrasyonuna ulaşana kadar bir buçuk ila iki saati kaldı. c-fos Beyninde zirvede.

Herhangi bir bilişsel süreç sırasında beyinde farklı alanlardaki birçok nöron eş zamanlı olarak çalışmaya başlar. Gen probu gibi bir araca sahip olarak bu sürece hangi nöronların dahil olduğunu görebilirsiniz. Konstantin Vladimirovich, "Örneğin, bir farenin beyninin işleyişinde, başka bir fareyi gördüğünde ve bir kedi gördüğünde bir fark görebiliyoruz" diyor. - Yani hangi beyin yapılarını sıçan, hangisini kedi olarak gördüğünü öğrenmek. Aynı şekilde kişi ekranda Bill Clinton gibi tanıdık bir yüz gördüğünde beynindeki “Bill Clinton tanıma nöronları” harekete geçiyor. Her ne kadar insan beynini gen probları kullanarak incelemek elbette çok daha zor olsa da. Bugüne kadar bilim insanları beyindeki gen ifadesinin intravital görüntülenmesine yönelik henüz yöntemler geliştirmediler. “Bir çalışmada ifadeyi kaydetmek mümkündü c-fos K.V., biyopsi analizi için alınan beyin dokusunun bir parçasındaki bir kişi, diyor. Anokhin. -Diğer araştırmacılar bunu beyin ölümünden sonra görebildiler. Ama açıkçası bu, yaşayan bir beyindekiyle tam olarak aynı değil.”

Beynin gen haritası oluşturulursa hangi beyin yapılarının sorumlu olduğunu gösterecek farklı şekiller hafıza. Gen haritasına bakıldığında, bir nörofizyolog, nöronların tam olarak nerede incelenmesi gerektiğini, örneğin elektriksel aktivitelerinin kaydedilmesi gerektiğini hemen görecektir. Sistemogenez bölümünden bilim adamları tam olarak yardımla c-fos tavukların beyninin hangi bölgelerinin damgalamadan sorumlu olduğunu buldu. Yöntemin aynı zamanda önemli pratik uygulamaları da vardır: arama yapmak için kullanılabilir. ilaçlar, potansiyel olarak hafızayı geliştirmek (sonuçta, aktivasyonu uyarması gereken tam olarak bu tür maddelerdir) c-fos) veya alkol ve uyuşturucuların beyni nasıl etkilediğini inceleyin.

Araştırmacılar çeşitli öğrenme modelleriyle düzinelerce deney gerçekleştirdi: yiyecek ve savunma, klasik ve enstrümantal, görsel, işitsel, tatsal ve diğer uyaranlarla, tek ve tekrarlı öğrenme. Deneylere fareler, sıçanlar, tavuklar ve diğer hayvanlar katıldı. Farklı öğrenme türlerinin beynin farklı kısımlarını içerdiği bulunmuştur, ancak aynı zamanda her zaman dahil olan yerler de vardır, örneğin singulat korteks.

Şu ana kadar fizyologlar gen aktivasyonunun mekanizmasını ayrıntılı olarak açıklayacak noktaya gelmediler, yani aslında bir sinir hücresinin nasıl çalıştığını tam olarak bilmediklerini itiraf ediyorlar. Belki dışarıdan bir etki alarak onu mevcut modelle karşılaştırır ve uyumsuzluk durumunda genetik mekanizmayı tetikler. Bu bugüne kadarki en ikna edici hipotezdir.

Açıkçası, zamanla gen haritalama için yeni teknik yetenekler ortaya çıkacak, farklı genlerin ifadesini beynin üç boyutlu hacminde incelemek zaten mümkün. Geçen yıl, Microsoft'un kurucularından biri olan Paul Allen, orada çalışan tüm genlerin ifadesini bir fare beyni haritası üzerinde haritalamakla görevli özel bir araştırma merkezi oluşturmak için 100 milyon dolar ayırdı. Bu sorunu çözmek bir yıldan fazla sıkı çalışmayı gerektirecektir, ancak bunu çözmek çok cazip bir hedeftir çünkü bu, insanlar da dahil olmak üzere genlerin beyin işlevini ve davranışını nasıl kontrol ettiğini anlamanın yoludur.

Aday Biyolojik Bilimler N.Markina
"Kimya ve yaşam - XXI. Yüzyıl"

İnsan beyni- organizasyonundaki en karmaşık ve esasen mükemmel organ.

Bir düşünün, hayatımızdaki her şeyi sağlıyor: yürüme, nefes alma, görme, duyma, konuşma, düşünme, yaşama yeteneği!

Beyin, insan vücudunun tüm hayati fonksiyonlarını koordine eder ve düzenler. beyin davranışını kontrol eder.

Beyin çalışmayı durdurursa, insan vücudu, harici veya dahili herhangi bir uyarıya tepki olmadığında pasif bir duruma girer. Kişi bilinçli olarak duyamayacak, göremeyecek, hissedemeyecek, hareket edemeyecek - o, basitçe var olan bir sebze gibidir, ancak dış dünyadan tamamen yalıtılmış, yoksundur.

Hepimiz yüksek memelilerin beyninin iki ana bölüme ayrıldığını biliyoruz: sırt Ve KAFA.

Beynin yapısı simetrik.

• Bir bebek doğduğunda beyni yaklaşık 300 gram ağırlığındadır.
• İnsan büyüdükçe artar ve yetişkin bir insanda ağırlığı yaklaşık 1500 gramdır.
• Erkeklerin beyni kadınlarınkinden biraz daha ağır olma eğilimindedir.

Sağlıklı bir yetişkinde beyin, kişinin toplam ağırlığının yaklaşık %2'sini oluşturur.

Beynin ağırlığı arttıkça kişinin daha akıllı ve daha zeki olduğunu düşünmemelisiniz. Bilim insanları, zeka ve deha seviyesinin beyin ağırlığıyla tamamen alakasız olduğunu uzun zamandır kanıtladılar.

Deha ve zeka şunlara bağlıdır: sinir bağlantılarının sayısı beynin kendisinin yarattığı şey.

İnsan beyni nedir, hangi kısımlardan oluşur?

1) Medullaİnsan vücudunun bitkisel fonksiyonlarını kontrol eden.

O öncelikle sorumludur Solunumun düzenlenmesi, kardiyovasküler aktivite, sindirim refleksleri, metabolizma.

2)Arka beyin: beyincik ve pons.

Sorumlu olan o hareketlerin koordinasyonu

3) Orta beyin -İnsan vücudunun dış uyaranlara karşı birincil yönelim reflekslerinden sorumludur.

Göz hareketi, kafanın ses veya ışık kaynağına doğru çevrilmesi - bu, bizim adı verilen orta beynin işidir. görme merkezi.

4) Diensefalon:

A) talamus Reseptörlerimizden gelen uyarıların çoğunun (koku alma olanlar hariç) işlenmesini sağlayan ve aynı zamanda şunlardan da sorumludur: duygusal boyama bilgi;

B) hipotalamus Vücudun bitkisel fonksiyonlarını düzenleyen

Tokluk, açlık, susuzluk, zevk duygularının merkezlerini içerir ve insan uyku ve uyanıklığının düzenlenmesi.

5) Ön beyin iki yarım küreyi temsil eder: sol ve sağ. Yüzeyi, yüzey alanını artıran ve dolayısıyla daha iyi beyin fonksiyonu sağlayan oluklar ve kıvrımlarla kaplıdır. Yarım küreler tüm beynin kütlesinin %80'ini oluşturur.

Serebral korteks sayesinde daha yüksek zihinsel fonksiyonların çalışması mümkündür.

Buna inanılıyor sol yarımküre düşünce süreçlerinden, sayma ve yazmadan sorumludur, doğru olanı ise dış dünyadan gelen sinyallerin algılanmasından sorumludur. Sol yarıküre soyut-mantıksaldır, Sağ- yaratıcı ve yaratıcı.

Ancak şu anda bilim adamları böyle bir ayrımın oldukça keyfi olduğunu düşünüyor çünkü en yüksek kuralların uygulanmasında zihinsel aktivite Bir kişinin her iki yarım küresi de davranışına eşit derecede dahil olur, ancak elbette algı görüntülerinin oluşumunda farklı roller oynarlar.

Korteks bir takım spesifik işlevlerden sorumludur.

• Temporal lob işitme ve kokudan sorumludur.
• görme için oksipital,
• Dokunma ve tat için parietal,
• konuşma, hareket ve düşünme için ön kısım.

Üstelik eylem ne kadar karmaşıksa korteksin büyük kısmı bundan sorumludur.

Psikoloji ve nöropsikolojide şöyle bir kavram vardır: homunculus.

homunculus– bu bir tür fizyolojik ve psikolojik metafordur.

Ortaçağ simyacıları yapay olarak yaratılabilecek insana benzer bir yaratıktan söz ediyorlardı. Örneğin 16. yüzyılda Paracelsus şu “reçeteyi” önermişti: İnsan spermi özel bir kaba konulmalı, daha sonra onunla uzun süreli işlem süreçleri (belirli manipülasyonlar) yapılmalı ve bir homunculus haline getirilmeli, insan kanıyla “besleniyor”.

17-18. yüzyıllarda homunculus'un insan sperminde bulunduğuna ve vücuda girdiğinde anne adayı sonra insana dönüşür. Homunculus burada, insan vücudunda yaşayan, ahlakını ve değerlerini düzenleyen, insan davranışını kontrol eden belirli bir yaratık olan bir "iletim geni" olarak hareket eder.

Elbette bunlar sadece o zamanın düşünce ve biliminin gelişiminin karakteristik varsayımları ve varsayımlarıdır. Ancak terim kaldı ve insan serebral korteksinin karmaşık çalışmasını tanımlamak için kök saldı.

Görünüşe göre modern bilimde homunculusİnsan motor ve duyu fonksiyonlarının kortikal projeksiyon üzerindeki şematik temsilidir. İnsan vücudunun oranlarını, işlevlerini ve eylemlerini, davranışlarını, bu işlevlerin işleyişinde rol oynayan korteks miktarıyla ilişkili olarak görüyoruz.

Eylem ne kadar karmaşıksa, motor beceriler o kadar iyi, zihinsel işlev o kadar yüksek olur. geniş korteks alanı ondan sorumludur.

O halde özetleyelim:

1) normal operasyon bölümleri tüm organizmanın işleyişini, insan sağlığını, insan faaliyetinin olasılığını, potansiyelini, her türlü uyarana tepkisini, davranışsal tepkilerini sağlar.

2) serebral hemisferlerin çalışması - tüm zihinsel işlevlerini sağlayan serebral korteksin işleyişi: duyum ve algı, dikkat, düşünme ve konuşma, hafızası, hayal gücü vb. - tek kelimeyle her şey zihinsel faaliyetinin özünü, yani bilincini oluşturur.

İnsan bilinci, gerçekliğin en yüksek yansımasıdır; insan beyninin çalışmasıyla yakından bağlantılıdır: konuşma, düşünme (soyut ve mantıksal), hafıza ile. Bilinç beynin bir fonksiyonudur

Birliği ve düzeni sağlayan budur insan aktivitesi ve davranış.

Hayalet uzuvları ve sahte duyuları incelemek, duyguların nasıl doğduğunun izini sürmemize olanak tanır

İnsan beyni benzersizdir: Maddi ve manevi sınırında diyebiliriz. İşleyişinin ilkeleri hala birçok gizemle doludur, ancak duyulardan gelen duyusal bilgilerin işlenmesi ve düşüncelerin doğuşu burada gerçekleştirilir. Beyin, her biri bir ila on bin arasında bağlantı kuran yüz milyarlarca sinir hücresinden veya nörondan oluşur. Nöronlar arasındaki bu temas noktalarına sinaps adı verilir; sinapslar aracılığıyla bir nörondan gelen bilgi diğerlerine iletilir. Fotoğraf (Creative Commons lisansı): Robert Cudmore

Duyularımız aracılığıyla yaşadığımız duyumlar, dış dünya ve kendi bedenimiz hakkında en önemli bilgi kaynağımızdır. Bu akışa yönelik herhangi bir kısıtlama, kişi için zor bir sınavdır. Sonuçta, işitme ve görme iyi olsa bile, sahibi uzak, karanlık bir hücrede oturuyor olsa bile, acının ana kaynağı, bu duyguların pratikte hiçbir uygulama nesnesinin olmaması, tüm yaşamın orada bir yerde, duvarların arkasında olmasıdır. Çocuklarda erken çocukluk döneminden itibaren sağırlık ve körlüğe bağlı olarak bilgiye erişim sınırlı olmakta, zihinsel gelişimde gecikmeler meydana gelmektedir. Eğer onlarla çalışmazsan Erken yaş ve bu kusurları dokunma duyusu ile telafi edecek özel teknikleri öğretmemeleri, zihinsel gelişim imkansız hale gelecektir.

Sinir sisteminin bir uyarana reaksiyonu olarak ortaya çıkan duyumlar, özel sinir aparatı - analizörlerin aktivitesi ile sağlanır. Her biri üç bölümden oluşur: reseptör adı verilen çevresel bir bölüm; sinir merkezlerine uyarıyı ileten afferent veya duyusal sinirler; ve sinir merkezlerinin kendisi - beynin sinir uyarılarının işlenmesinin gerçekleştiği kısımları.

Bununla birlikte, bir kişinin duyumları ona her zaman etrafındaki gerçeklik hakkında doğru bir fikir vermez; tabiri caizse, orijinal tahrişleri bozan veya herhangi bir tahrişin yokluğunda ortaya çıkan "yanlış" duyusal fenomenler vardır. Pratisyen doktorlar çoğu zaman bunlara dikkat etmez ve onları tuhaflık veya anormallik olarak sınıflandırır. Aksine, daha yüksek sinir aktivitesiyle ilgilenen araştırmacılar, son zamanlarda bunlara daha fazla ilgi göstermeye başladı: onların dikkatli çalışmaları, insan beyninin işleyişine dair yeni bilgiler edinmemizi sağlıyor.

Kaliforniya Üniversitesi, San Diego'da Profesör, Direktör Araştırma Merkezi daha yüksek sinir aktivitesi (Beyin ve Biliş Merkezi) Vileyanur Ramachandran(Vilayanur S. Ramachandran), hastaların beyninin küçük bölümlerinde meydana gelen değişikliklerin neden olduğu nörolojik bozuklukları araştırıyor. The Emerging mind kitabında toplanan 2003 Reith Derslerinde "yanlış" duyusal fenomenlere özellikle dikkat etti.

« Bütün zenginliğimiz zihinsel yaşam- ruh hallerimiz, duygularımız, düşüncelerimiz, değerli yaşamlarımız, dini duygularımız ve hatta her birimizin kendi "ben"imiz olarak kabul ettiği şeyler - bunların hepsi kafamızdaki, beynimizdeki küçük jöle benzeri taneciklerin aktivitesidir", diye yazıyor profesör.

Artık var olmayanın anısı

Bu “yanlış” duyumlardan biri hayalet uzuvlar(hayalet uzuv). Hayalet, bir vücut parçasının, genellikle bir uzuvun, kaybından sonra aylarca hatta yıllarca kalıcı olan içsel bir görüntüsü veya kalıcı hafızasıdır. Hayaletler eski çağlardan beri bilinmektedir. Sırasında iç savaş ABD'de bu fenomen Amerikalı nörolog Silas Mitchell (1829-1914) tarafından ayrıntılı olarak tanımlandı; 1871'de bu tür duyumlara ilk kez hayalet uzuvlar adını veren oydu.

Ünlü nörolog ve psikolog Oliver Sacks'ın "Karısını Şapka Sanan Adam" adlı kitabında hayaletlerle ilgili ilginç bir hikaye anlatılıyor:
Kaza sonucu bir denizcinin yolu kesildi işaret parmağı Açık sağ el. Sonraki kırk yıl boyunca, tıpkı olay sırasında olduğu gibi uzamış ve gergin olan bu parmağın rahatsız edici hayaleti tarafından işkence gördü. Denizci, yemek yerken ya da burnunu kaşımak için elini yüzüne her kaldırdığında, gözünün oyulmasından korkuyordu. Bunun fiziksel olarak imkansız olduğunu çok iyi biliyordu ama bu duyguya karşı konulmazdı.

Penfield'ın motor ve duyusal homunculus'u. Beynin belirli bölgelerinde gırtlak, ağız, yüz, kol, gövde ve bacak kaslarının “temsilleri” vardır. İlginçtir ki, korteksin alanı vücut parçalarının boyutuyla hiç orantılı değildir.

Penfield'ın Homunculus'u

Serebral korteks oldukça farklılaşmış bir aparattır; çeşitli alanlarının yapısı farklıdır. Ve belirli bir bölümü oluşturan nöronların genellikle o kadar spesifik olduğu ortaya çıkıyor ki, yalnızca belirli uyaranlara yanıt veriyorlar.

19. yüzyılın sonunda fizyologlar, köpek ve kedilerin serebral korteksinde, elektrik uyarımı üzerine vücudun karşı tarafındaki kaslarda istemsiz bir kasılmanın gözlemlendiği bir bölge buldular. Hatta beynin hangi bölümünün hangi kas grubuna bağlı olduğunu tam olarak belirlemek bile mümkün oldu. Daha sonra insanlarda beynin bu motor alanı tanımlandı. Merkezi (Rolandik) sulkusun önünde yer alır.

Kanadalı nörolog Wilder Graves Penfield (1891-1976) bu yerde komik küçük bir adam çizdi - kocaman bir dili ve dudakları, başparmakları ve küçük kolları, bacakları ve gövdesi olan bir homunculus. Ayrıca merkezi sulkusun arkasında bir homunculus vardır, ancak bu motor değil duyusaldır. Serebral korteksin bu bölgesinin bazı kısımları, vücudun çeşitli yerlerindeki cilt hassasiyeti ile ilişkilidir. Daha sonra, duruşun ve diğer bazı karmaşık yavaş hareketlerin korunmasından sorumlu olan, daha küçük bir bedenin başka bir tam motor "temsili" bulundu.

İnsan gövdesinin sol tarafındaki deri yüzeyinden gelen dokunsal sinyaller, beynin sağ yarıküresinde, postcentral girus (gyrus postcentralis) adı verilen kortikal dokunun dikey bir bölümüne yansıtılır. Ve yüzün beyin yüzeyi haritasındaki izdüşümü, el izdüşümünden hemen sonra yer alır. Görünüşe göre, Ramachandran'ın hastasının geçirdiği ameliyattan sonra, serebral korteksin ampute kolla ilgili kısmı sinyal almayı bırakmış ve duyusal bilgiye açlık duymaya başlamış. Ve yüzün derisinden gelen duyusal veriler bitişikteki boş bölgeyi doldurmaya başladı. Artık yüze dokunmak hasta tarafından kayıp bir ele dokunmak gibi hissediliyordu. Manyetoensefalografi, bu bilim insanının beyin haritasının dönüşümü hakkındaki hipotezini doğruladı; aslında hastanın yüzüne dokunmak, beyindeki sadece yüz bölgesini değil, aynı zamanda Penfield'ın haritasına uygun olarak el bölgesini de aktive etti. Normalde yüze dokunmak yalnızca yüz korteksini harekete geçirir.

Daha sonra Ramachandran ve meslektaşları hayalet uzuvlar sorununu incelerken bacak amputasyonu geçirmiş iki hastayla karşılaştılar. Her ikisi de cinsel organlarından hayalet uzuv hisleri aldı. Bilim adamları bazı küçük çapraz bağlantıların normal şartlarda bile mevcut olduğunu öne sürüyorlar. Bu belki de ayakların neden sıklıkla erojen bir bölge olarak görüldüğünü ve bazıları tarafından bir fetiş olarak algılandığını açıklayabilir.

Bu çalışmalar, yetişkin beyninin muazzam bir esnekliğe ve "plastisiteye" sahip olduğu yönünde çok önemli bir varsayımda bulunmayı mümkün kıldı. Beyindeki bağlantıların embriyonik dönemde veya bebeklik döneminde kurulduğu ve yetişkinlikte değiştirilemeyeceği iddialarının doğru olmaması muhtemeldir. Bilim adamları, yetişkin beyninin şaşırtıcı "plastisitesini" tam olarak nasıl kullanacaklarına dair henüz net bir anlayışa sahip değiller, ancak bazı girişimlerde bulunuluyor.

Çavuş Nicholas Paupore hayalette acı yaşadı sağ bacak Irak'ta kaybetmişti. “Ayna terapisi” sorunun çözülmesine yardımcı oldu. Fotoğraf: Donna Miles/ABD Savunma Bakanlığı

Bu nedenle, Dr. Ramachandran'ın bazı hastaları hayalet ellerinin "uyuşmuş" ve "felçli" olduğundan şikayetçiydi. Oliver Sacks da bunu kitabında yazmış. Çoğu zaman bu tür hastalarda, ampütasyondan önce bile kol alçıdaydı veya felçliydi, yani ampütasyondan sonra hasta kendisini felçli bir hayalet kolla buldu, beyni bu durumu "hatırladı". Daha sonra bilim insanları beyni alt etmeye çalıştı; hastaya, hayaletin beynin komutlarına uyduğuna dair görsel geri bildirim almak zorunda kaldı. Hastanın yan tarafına bir ayna yerleştirildi, böylece ona baktığında sağlıklı uzvunun yansımasını yani iki çalışan kolu görüyordu. Deneyin katılımcılarının ve organizatörlerinin, hasta sadece hayalet eli görmekle kalmayıp aynı zamanda hareketlerini de hissettiğinde ne kadar şaşırdıklarını hayal edin. Bu deney birkaç kez tekrarlandı; görsel geri bildirim hayaletleri gerçekten "canlandırdı" ve ortadan kaldırdı rahatsızlık Felç, kişinin beyni yeni bilgiler aldı - her şey yolundaydı, el hareket ediyordu - ve sertlik hissi ortadan kalktı.

Karışık duygular ya da Luria ve Sh.

Alfred Bester'in (1913-1987) romanında “Kaplan! Kaplan!" Kahramanın alışılmadık durumu şöyle anlatılıyor:
Rengi acıydı, sıcaktı, soğuktu, basınçtı, dayanılmaz yükseklik ve nefes kesen derinlik hissi, devasa hızlanmalar ve ölümcül baskıydı... Koku bir dokunuştu. Sıcak taş yanağı okşayan kadife gibi kokuyordu. Duman ve kül, cildini ekşi, sert bir kadife gibi ovuşturdu...
Foyle kör değildi, sağır değildi, bilinci yerinde değildi. Huzur hissetti. Ama duyumlar filtrelenerek ortaya çıktı gergin sistemçarpık, karışık ve kısa devre. Foyle, duyuların nesnel dünyadan gelen bilgileri algılayıp beyne ilettiği nadir bir durum olan sinestezinin pençesindeydi, ancak orada tüm duyular birbirine karışmış ve karışmıştı.

Sinestezi- varsayılabileceği gibi kesinlikle Bester'ın bir icadı değildir. Bu, bir analizörün tahrişinin etkisi altında, diğer analizörlerin karakteristik hislerinin ortaya çıktığı, başka bir deyişle duyguların karıştığı duyusal bir olgudur.

Ünlü nörofizyolog Alexander Romanovich Luria (1902-1977), olağanüstü bir hafızaya sahip olan Sh. ile birkaç yıl çalıştı. “Büyük Bir Hafızaya Dair Küçük Bir Kitap” adlı eserinde bu eşsiz vakayı detaylı bir şekilde anlattı. Onunla yaptığı görüşmeler sırasında Luria, Sh.'nin olağanüstü derecede sinesteziye sahip olduğunu tespit etti. Bu kişi tüm sesleri renkli olarak algıladı, Ş.'nin görsel duyumlarında çeşitli tonlarda (parlak sarıdan menekşeye) uyandırılan sesler, renkler ise tam tersine "zil" veya "donuk" olarak algılandı.

« Ne kadar sarı ve ufalanan bir sesin var Bir keresinde kendisiyle konuşan L.S.'ye "" demişti. Vygotsky. " Ama çok sesli konuşan, bütün bir kompozisyonu, bir buketi ortaya koyan insanlar da var. Daha sonra şöyle dedi: Rahmetli S.M.’nin böyle bir sesi vardı. Eisenstein, sanki damarlı bir alev bana yaklaşıyormuş gibi». « Benim için 2, 4, 6, 5 sadece sayı değil. Onların bir şekli var. 1 keskin bir sayıdır, grafik gösterimi ne olursa olsun, tam, katı bir şeydir... 5, koni, kule, temel biçiminde tam bütünlüktür, 6, "5"in arkasındaki ilk sayıdır, beyazımsı. 8 - masum, mavimsi sütlü, kireç benzeri».

Psikolojide pek çok insanda, özellikle de müzisyenlerde görülen "renkli işitme" olgusu iyi bilinmektedir. Her nota belirli bir rengi görmelerine neden olur. İllüstrasyon: Oleg Sendyurev / “Dünya Çapında” fotoğrafa dayanmaktadır (SXC lisansı)

California Teknoloji Enstitüsü'nden sinirbilimciler yakın zamanda ilginç bir sinestezi türüyle karşılaştı. Yeni ve benzer bir bağlantı keşfettiler: İnsanlar kısa bir ekran koruyucu izlerken bir uğultu sesi duyuyorlar. Sinir bilimci Melissa Saenz bir grup lisans öğrencisine laboratuvarını gezdiriyordu. Belirli bir merkezi “açmak” için özel olarak tasarlanmış bir monitörün önünde görsel korteks Beyninde öğrencilerden biri aniden sordu: "Garip bir ses duyan var mı?" Genç adam, resme herhangi bir ses efekti eşlik etmese de düdüğe benzer bir ses duydu. Saenz, literatürde bu tür sinestezinin tek bir tanımını bulamadı, ancak enstitüdeki öğrencilerle görüştükten sonra daha da şaşırdı. e-posta, aynı öğrenciden üç tane daha keşfetti.

İsviçreli müzisyen, benzersiz yetenekleriyle Zürih Üniversitesi'ndeki nöropsikologların ilgisini çekti: Müzik duyduğunda farklı tatlar hissediyor. İlginç olan ise nota aralıklarına göre farklı tatlar algılıyor. Uyum onun için acı tatlı, tuzlu, ekşi ya da kremsi olabilir. Araştırmanın yazarlarından Michaela Esslen, "Bu zevkleri hayal etmiyor ama aslında onları deneyimliyor" diyor. Kızın ayrıca daha yaygın bir sinestezi biçimi var; notaları duyduğunda renkleri görüyor. Örneğin "F" notası mor görmesini, "C" notası ise kırmızı görmesini sağlar. Bilim insanları olağanüstü sinestezinin kızın müzik kariyerine katkıda bulunmuş olabileceğine inanıyor.

Beyin kısa devresi

Sinestezi ilk olarak 19. yüzyılda Francis Galton (1822-1911) tarafından tanımlandı ancak nöroloji ve psikolojide pek ilgi görmedi ve uzun süre sadece bir merak konusu olarak kaldı. Bunun gerçekten duyusal bir olay olduğunu ve dikkat çekmek isteyen bir kişinin hayal ürünü olmadığını kanıtlamak için Ramachandran ve meslektaşları bir test geliştirdiler. Bilgisayar ekranında siyah ikililer ve rastgele yerleştirilmiş beşliler belirdi. Sinestezi olmayan birinin ikiliyi oluşturan ana hatları izole etmesi çok zordur. Sinestezi hastası sayıların bir üçgen oluşturduğunu rahatlıkla görebilir çünkü bu sayıları renkli görür. Benzer testleri kullanan Ramachandran ve meslektaşları, sinestezinin önceden düşünülenden çok daha yaygın olduğunu ve yaklaşık iki yüz kişiden birini etkilediğini buldu.

Ramachandran ve öğrencisi Edward Hubbard, temporal lobda fusiformis (BNA) adı verilen bir yapı üzerinde çalıştı. Bu girdap, renk bilgisini işleyen V4 renk alanını (Görsel alan V4) içerir. Ensefalografik çalışmalar, beyinde görsel sayıları temsil eden rakam bölgesinin hemen arkasında, neredeyse renk alanına değdiğini göstermiştir. En yaygın sinestezi türünün “renk sayıları” olduğunu hatırlayalım. Sayı ve renk alanları birbirine çok yakın, aynı beyin yapısındadır. Bilim insanları, sinesteziklerde beyindeki bazı genetik değişikliklerle ilişkili alanların kesişimlerinin, "çapraz aktivasyon"un olduğunu öne sürdüler. Genlerin işin içinde olduğu, sinestezinin kalıtsal olduğu gerçeğiyle kanıtlanıyor.

En yaygın sinestezi türü “renk sayılarıdır”. Sinestezi olan ve olmayan biri aynı resmi farklı görür. İllüstrasyon: Edward Hubbard ve ark.

Daha ileri araştırmalar, haftanın günlerini veya ayları renkli gören sinesteziklerin de olduğunu kanıtladı. Pazartesi onlara kırmızı görünebilir, Aralık ayı sarı görünebilir. Görünüşe göre, bu tür insanlarda beyin bölgelerinin kesişimi de var, ancak yalnızca beynin diğer kısımlarında.

İlginçtir ki, sinestezi yaratıcı insanlar - sanatçılar, yazarlar, şairler - arasında çok daha yaygındır. Hepsi metaforik düşünme yeteneği, farklı şeyler arasındaki bağlantıları görme yeteneği ile birleşiyor. Ramachandran, metaforik düşünmeye yatkın insanlarda "çapraz aktivasyona" neden olan genin daha yaygın olduğunu ve beynin yalnızca iki bölgesinde lokalize olmadığını, bunun yerine "hiper bağlantı" yarattığını öne sürüyor.
Hayalet uzuvlar ve sinestezi, çalışmaları bilim adamlarının insan beyninin nasıl yapılandırıldığı ve işlediğine dair anlayışlarını ilerletmelerine olanak tanıyan duyusal fenomenlerin sadece iki örneğidir. Ancak pek çok benzer nörolojik sendrom var - buna, beyin hasarı nedeniyle kör olan bir kişinin göremediği nesneler arasında ayrım yapmasıyla ortaya çıkan "kör görüş" ve bazı hastaların bu durum nedeniyle kendilerini ölü hissettiği Cotard sendromu da dahildir. duygusal merkezlerin tüm duyulardan kopuk olması ve “görmezden gelme” sendromu ve Farklı türde disestezi ve diğerleri. Bu tür sapmaların incelenmesi, insan beyninin gizemlerine nüfuz etmeye ve bilincimizin gizemlerini anlamaya yardımcı olur.

Wilder Graves Penfield (25 Ocak 1891, Spokane - 5 Nisan 1976, Montreal), Amerika doğumlu Kanadalı bir beyin cerrahıydı.

Biyografi

Washington Spokane'de doğdu.

Başlangıçta Princeton Üniversitesi'nde okudu. Rhodes Bursunu aldıktan sonra çalışmalarına Oxford Üniversitesi Merton College'da devam etti ve burada Sherrington'ın yanında nöropatoloji okudu. Daha sonra Johns Hopkins Üniversitesi'ne transfer oldu ve burada 1918'de mezun oldu ve tıp diploması aldı. Sonraki birkaç yıl Oxford'da okudu ve çalıştı. 1924 yılında İspanya'ya yaptığı gezi sırasında Ramón y Cajal'ın nörohistolojik inceleme yöntemini öğrendi ve Almanya'da Breslau'da beyin cerrahı Otfried Förster'in yanında eğitim aldı.

Harvey Cushing'in yanında staj yaptıktan sonra New York'taki Nöroloji Enstitüsü'nde çalıştı ve burada epilepsi konusunda ilk ameliyatlarını yapmaya başladı. 1921'den 1928'e kadar Columbia Üniversitesi'nde ve aynı zamanda New York Nöroloji Enstitüsü'nde cerrah olarak çalıştı. New York'ta, bir eğitim enstitüsü kurulmasına sponsor olmayı kabul eden David Rockefeller ile tanıştı. cerrahi tedavi epilepsi. New York'taki nörolog arkadaşlarının şüpheleri ve engelleri nedeniyle Penfield, Montreal'e taşınmak zorunda kaldı; burada McGill Üniversitesi'nde ders vermeye başladı ve aynı zamanda Royal Victoria Hastanesi'nde beyin cerrahı olarak çalıştı.