Bilgi

Aynı beyin bölgesini işgal eden fonksiyonel nöronal birimler

Aynı beyin bölgesini işgal eden fonksiyonel nöronal birimler


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

[Bryan Krause'un tavsiyesi sayesinde soruyu düzenledim.]


Tanım: İzin vermek iki fonksiyonel birim A ve B olmak üzere iki nöron kümesi olsun, öyle ki A nöronlarının birbirleri arasında (sinaptik olarak veya nörohormonlarla) bağlanma olasılığı çok yüksektir, BB bağlantıları için aynıdır, ancak AB bağlantıları için olasılık şudur: Çok düşük.


İşgal altındaki beyin bölgeleri (yani vokselleri) kuvvetli bir şekilde örtüşen iki işlevsel birim olduğunu varsayalım.

fMRI ile (verilen uzamsal-zamansal çözünürlüğü ile) bu iki birim ayırt edilemezdi ve işlevsel bağlantılarını veya bağlantı olmamalarını doğrudan gözlemlemek zor olurdu (çünkü fMRI taramaları, yalnızca biri veya her ikisi de " aktif"). Bununla birlikte, bazı deneysel kurulumlar, işlevsel bağlantılarını veya bağlantısızlıklarını dolaylı olarak ortaya çıkarabilir.

Sorum şu: Bu hiç gözlemlendi mi? Esasen aynı beyin bölgesini işgal eden ve dolaylı olarak işlevsel olarak bağlantılı olduğu gösterilen (burada tanımlandığı gibi) iki işlevsel birim olup olmadığı biliniyor mu? Yoksa bunun gerçekleşmesi çok düşük bir ihtimal mi?


İdeomotor teori, eylemlerin bilişsel olarak temsil edildiğini ve uyandırdıkları duyusal etkilerin temsilleri aracılığıyla erişildiğini iddia eder. Önceki çalışmalar, eylem etkilerinin sunumunun ilgili motor yapılarda aktivasyonu başlattığını göstererek bu iddiayı destekler. Bununla birlikte, insanların motor davranışlarını kontrol etmek için gerçekten eylem-etki temsillerini kullanıp kullanmadıkları henüz net değil. fMRI çalışmamızda, katılımcıların deneme bazında manuel veya yüz hareketlerine hazırlanmasını sağladık ve hazırlığın bu eylemlerin algısal etkilerini kodlayan kortikal alanlar tarafından gerçekleştirileceğini varsaydık. Elle eyleme hazırlanmak, motor korteksin (gerçek hazırlığı gösteren) el ile ilgili alanlarının ve vücut bölümlerinin algılanmasına aracılık ettiği bilinen ekstrastriat vücut bölgesinin daha yüksek aktivasyonuna neden oldu. Buna karşılık, yüz hareketine hazırlanmak, yüz algısına aracılık ettiği bilinen yüzle ilgili motor alanların ve fusiform yüz bölgesinin daha yüksek aktivasyonuna neden oldu. Bu gözlemler, ideomotor teorisi için daha fazla destek sağlar ve görsel imgelemenin gönüllü eylem kontrolünde bir rol oynayabileceğini öne sürer.

Dans okulunda yeni dans hareketleri edinirken, her adımdan sonra ayakların yere nasıl oturması ve oradan nasıl hareket etmesi gerektiğine dair görsel imgeler çağrıştırarak ayaklarımızla ne yapacağımızı hazırlama eğilimindeyiz. Aslında, dans okullarında, her yeni adım hareketinin amacını görselleştirmek ve hayal etmeye yardımcı olmak için ayak damgası resimleri kullanmak yaygın bir uygulamadır. Bu, ilk olarak 19. yüzyılın sonlarında geliştirilen ideomotor teorisi tarafından tanımlanan şeyin günlük bir örneğidir (James, 1890/1981 Münsterberg, 1888 Harless, 1861 Lotze, 1852). İdeomotor teorisinin temel varsayımı, eylem etkilerinin işlevsel tahminlerinin eylem kontrolünde çok önemli bir rol oynadığını tutar. Örneğin Lotze (1852), amaçlanan olayın görüntüsünün (“Vorstellung des Gewollten”, s. 301) hareketin kendisi için bir tür geri getirme ipucu ve zihinsel erişim noktası olarak hizmet ettiğini belirtti – yürütücü motor program, yani motor program. . Belirli kas lifleri açısından eylemlerin özellikleri üzerinde doğrudan bir kontrolümüz olmadığı için, varsayıma dayanarak, eylemlerin amaçlanan sonucunun temsillerini kullanırız - örneğimizde, zemindeki optimal ayak pozisyonlarının görsel görüntüsü - davranışlarımızı kontrol etmek ve yönlendirmek için.

Görüntünün eylem kontrolünde bir rol oynadığına dair genel fikir, literatürde geniş çapta yayılmıştır (Jeannerod, 1999 Rizzolatti, Fogassi ve amp Gallese, 1997) ve son çalışmalar, ideomotor teorisini yeniden canlandırmış ve detaylandırmıştır. diğer şeylerin yanı sıra, nörogörüntülemeye uygulandı (Elsner & Hommel, 2001 Hommel, Müsseler, Aschersleben, & Prinz, 2001 Prinz, 1997 Hommel, 1996). Varsayım, duyusal sistemler ve motor sistemlerin, algılanan ve üretilen olayları duyusal-motor birimler veya “olay dosyaları” cinsinden temsil eden ortak bir kodlama sistemi aracılığıyla birbirine bağlı olduğudur (Hommel, 1998). Eylemlerin sık sık birlikte meydana gelmesi ve bunların algısal sonuçları (örneğin, hareket eden elin görsel izlenimleri, çalıştırdığı anahtarın hareketi ve bu eylem tarafından yanan ampul) nedeniyle, eylem kodları ve bunların duyusal etkileri, birbirine bağlanmış. Ortaya çıkan ilişkinin çift yönlü olduğu varsayıldığından, örneğin parlak lambayı aktif olarak hayal ederek ışık flaşını temsil eden duyusal kodların yeniden etkinleştirilmesi, bu programın gönüllü kontrol altında olması için ilgili motor programına yayılır.

Bu senaryoyu destekleyen kanıtlar, son zamanlarda yapılan bir dizi beyin görüntüleme çalışmasından elde edilebilir. Elsner ve ark. tarafından yapılan ilk pozitron emisyon tomografi çalışması. (2002), katılımcılara yüksek ve düşük perdeli sesler üreten sol ve sağ tuşa basmalarını sağladı. Bundan sonra, katılımcılar tarayıcıda pasif bir ses algılama görevi yapıyorlardı ve bu sırada çeşitli oranlarda nötr ve önceden edinilmiş aksiyon-efekt tonları sunuldu. Aksiyon-efekt tonlarının nispi frekansı, kaudal ek motor alan ve sağ hipokampusun aktivasyonu üzerinde seçici bir etkiye sahipti; bu, ikincisinin, eylem sonuçlarının duyusal temsillerini, birincisi tarafından düzenlenen ilgili motor programlara bağladığını öne sürdü. Bu gözlemler Melcher, Weidema, Eenhuistra, Hommel ve Gruber'in (2008) yakın tarihli bir fMRI çalışmasında doğrulandı ve genişletildi. Daha fazla destek, profesyonel piyanistler ve müzisyen olmayanlarda ton kaynaklı beyin aktivasyonunu karşılaştırmak için fMRI kullanan bir çalışmadan gelir (Bangert ve diğerleri, 2006). Müzisyen olmayanlarla karşılaştırıldığında, müzisyenler pasif bir dinleme görevinde bile kortikal sensorimotor ağ aktivasyonunun arttığını gösterdiler, bu da ton temsillerinin aktivasyonunun görünüşte ilişkili motor yapılara yayıldığını düşündürdü. Benzer gözlemler, katılımcıların dans filmleri izlediğinde dansa özgü motor yapıların aktive olduğu ve bu dansların ne kadar yorucu olduğunu değerlendirmek zorunda kaldıkları profesyonel dansçılarda da yapılmıştır (Calvo-Merino, Glaser, Grezes, Passingham, & Haggard, 2005). , bakınız Molnar-Szakacs & Overy, 2006) ve müzisyen olmayanlarda az miktarda piyano eğitimi sonrasında (McNamara ve diğerleri, 2008).

Bu çalışmaların bulguları cesaret verici olsa da, ideomotor teoriyi oldukça dolaylı yollarla desteklemektedir. Bir yandan, motor yapılar ve eylem sonuçlarının duyusal temsilleri arasındaki bağların varlığını öne sürerler ve bu bağların çift yönlü olduğu ve dolayısıyla aktivasyonu her iki şekilde de yayabileceği fikrini desteklerler: ilişkiyi deneyimlerken olduğu gibi motordan duyuya. eylemler ve sonuçları arasında ve duyusaldan motora, bahsedilen çalışmalarda olduğu gibi. Öte yandan, bu gözlemler, insanların eylemlerini kontrol etmek için eylem sonuçlarının temsillerini fiilen kullanmalarını zorunlu olarak gerektirmez. Bu nedenle, eylem-etki çağrışımları, motor programlara bir erişim ve erişim ipucu sağlayabilse de, insanlar farklı rotalar boyunca motor programlarına erişebilir ve bunlara erişebilir.

Bu olasılığı değerlendirmek için, bu çalışmada, motor yapıları hazırlamak için eylem etkileri sunmadık, bunun yerine, insanları farklı türde duyusal sonuçlara yol açacak eylemlere hazırladık ve bunun sinir sistemini harekete geçirip geçirmediğini test ettik. Bu sonuçları temsil eden yapılar. Özellikle, manuel bir eyleme hazırlanmayla ilgili nöral aktivasyonu, bir yüz eylemine hazırlanmayla ilgili aktivasyonla karşılaştırdık. Elle yapılan eylemlerin duyusal sonuçlarının en azından bir kısmının posterior inferior temporal sulkusta yer alan ekstrastriat vücut alanı (EBA) tarafından işleneceğini düşündük. EBA'nın başlangıçta diğer insanların yüzle ilgili olmayan vücut bölümleriyle ilgili görsel bilgilerin işlenmesine adandığı varsayılmıştır (Urgesi, Berlucchi, & Aglioti, 2004 Downing, Jiang, Shuman, & Kanwisher, 2001). Son zamanlarda, fusiform vücut alanının (FBA) tüm vücudun görsel görünümüne daha duyarlı olduğu, EBA'nın ise vücudun bölümlerine duyarlı olduğu gösterilmiştir (Taylor, Wiggett, & Downing, 2007). Ayrıca, kendi kendine gerçekleştirilen uzuv motor eylemlerinin yürütülmesi sırasında EBA aktivitesinin yakın zamanda gözlemlenmesi (Astafiev, Stanley, Shulman ve amp Corbetta, 2004), EBA'nın kişinin kendi vücut kısımlarını da temsil ettiğini öne sürerken, yakın tarihli bir çalışma, bu aktiviteyi EBA, tanıdık veya tanıdık olmayan bedenlerin tanınması arasında ayrım yapılmasına izin vermez (Hodzic, Muckli, Singer ve & Stirn, 2009). Manüel eylemin, diğer şeylerin yanı sıra, kişinin vücut bölümlerinin kendini algılamasıyla sonuçlandığı göz önüne alındığında, EBA'nın daha önce deneyimlenen ve şimdi manuel eylemlerin beklenen etkilerinin bazılarını kodladığını varsaymak mantıklıdır. Eğer öyleyse, daha sonraki yürütmeye hazırlanma sürecinde manuel bir eylemin etkinleştirilmesine EBA etkinliği aracılık etmelidir.

Aynı doğrultuda, yüz hareketlerinin en azından bazı duyusal sonuçlarının, lateral fusiform girusta bulunan fusiform yüz alanı (FFA) tarafından işleneceğini tahmin ettik. Bu alanın başlangıçta diğer insanların yüzlerinin algılanmasına aracılık ettiği varsayılmıştır (Kanwisher, McDermott, & Chun, 1997), ancak kişinin kendi yüzünü de kodlayabilir ve böylece onu hareket ettirmenin duyusal sonuçlarının algısına aracılık edebilir. İnsanların, kendi eylemlerinden elde ettikleri görsel geribildirimden çok kinestetikle daha aşina oldukları, bu nedenle eylem etkilerinin kinestetik temsillerinin, görsel temsillerden ziyade yüz hareketi kontrolünde daha güçlü bir şekilde yer alması gerektiği iddia edilebilir. Yine de, yüz hareketlerinin kinestetik, görsel ve motor temsilleri arasında özellikle güçlü (Heyes, 2001), muhtemelen doğum öncesi (Meltzoff & Moore, 1977, 1997) intermodal bağlantıların olduğuna dair kanıtlar vardır, bu da bir yüz eylemi hazırlamayı muhtemel kılar. FFA'da da görsel kodları içerir.

Özetlemek gerekirse, manuel veya yüz eylemine hazırlanmaya, sırasıyla EBA ve FFA gibi bu eylemlerin algısal sonuçlarını kodlayan beyin bölgelerinin aracılık edeceğini umduk. Böylece, katılımcılara iki olası manuel eylemden birini (sağ veya sol elle bir tuşa basma) veya iki yüz eyleminden birini (gülümseme veya öpüşme hareketi) gerçekleştirdikleri bir ikili seçim görevi yürüttük. kırmızı veya yeşil) görsel hedef uyarıcının rengi (bkz. Şekil 1). Renklerin bireysel eylem alternatiflerine eşlenmesi, tüm deney boyunca sabitti, ancak manuel bir eylemin mi yoksa bir yüz eyleminin mi gerekli olduğu, denemeden denemeye rastgele değişiyordu. Yaklaşan deneme için eylem türünü belirtmek için, katılımcılara eylem yöntemini belirten bir ipucu (X veya O harfi) sunuldu. Katılımcıların ipucunu manuel veya yüz eylemine hazırlanmak için kullanacaklarını varsaydık ve ipucu sunumu ile renk uyaranının sunumu arasında gerçekleşecek hazırlığı düşündük. Sadece EBA ve FFA'nın (eylemin yürütülmesi sırasında vücut veya yüz geri bildiriminin çevrimiçi işlenmesi yerine) önceden tahmin edilen aktivasyonuyla ilgilendiğimizi göz önünde bulundurarak, analizimizi bu hazırlık dönemiyle sınırlandırdık.


Soyut

Tüm beyin bölgelerinin farklı işlevlere sahip çeşitli nöronal alt tipler içerdiği iyi bilinse de, astrositlerin geleneksel olarak homojen olduğu düşünülmüştür. Bununla birlikte, son kanıtlar, memeli CNS'sindeki astrositlerin, farklı bölgeler arası ve bölgeler arası özelliklerin yanı sıra işlevsel çeşitlilik sergilediğini göstermiştir. CNS'de astrosit süreçleri, örtüşmeyen alanlarda yerel ortamı doldurur. Bu nedenle, bölgeye özgü astrositlerin potansiyel bir avantajı, yerel gelişimi düzenleme veya yerel nöral devre işlevini optimize etme kapasiteleri olabilir. Nöron-astrosit etkileşimlerinin bölgesel heterojenliğine genel bir bakış, normal nörolojik işlevi düzenleyebilecekleri yeni yolları ve hastalıkta nasıl düzensiz hale gelebileceklerini gösterir.


Birkaç beyin bölgesi, bir sonraki adımda ne olacağını tahmin etmemize yardımcı olur.

Farklı konumlarda görüntülenen beynin dikey dilimleri, beklenti için bir zaman ölçeği gradyanı ortaya koyuyor. Zaman ölçekleri beynin arkasında kısa (soğuk maviler) ve önde daha uzundur (sıcak kırmızılar). Resim kredisi: Christopher Baldassano

Yakın zamanda yayınlanan bir araştırmaya göre, bir film klibini tekrar tekrar izlerseniz, beyninizin birçok bölgesi ekranda yaklaşan olayları tahmin etmeye başlar. eHayat. Klibi ilk gördüğünüzde, beyniniz kendine özgü bir sinirsel model oluşturur. Ardından, sonraki izlemelerde klibe aşina olduğunuzda, bu sinirsel model daha erken değişir ve bir sonraki adımda ne olacağına dair bir beklenti düzeyi gösterir. Bulgular, tekrarlanan görüntülere nasıl tepki verdiğimizden daha fazlasını anlatıyor. Büyük Budapeşte Oteli (bu çalışmada kullanılan film). İnsan beyninin nasıl organize olduğu hakkında düşünmeyi bilgilendirebilirler.

Araştırmacılar, her biri aynı 90 saniyelik film klibini altı kez izleyen 30 katılımcının beyin aktivitelerini izledi. Beyinlerinin fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) taramaları, klibin tekrar tekrar görüntülenmesinde daha erken değişen aktivite kalıplarını ortaya çıkardı. Taramalar ayrıca beklenti derecesinin beyin bölgesine göre değiştiğini gösterdi. Örneğin, ön korteks 15 saniyeye kadar önceden tahmin edebilir, belki de film arsa değişikliklerini öngörebilirken, arka beyin kortikal alanları yalnızca yaklaşık 1 saniye ileriyi tahmin edebilir, muhtemelen kelimelerdeki veya basit görüntülerdeki değişiklikleri tahmin edebilir.

New York'taki Columbia Üniversitesi'nde bilişsel bir sinirbilimci olan ortak yazar Christopher Baldassano, bu bulguların birlikte "beyinde organize bir örüntüye" işaret ettiğini söylüyor. "Beynin ön tarafına yakın kısımlar, gelecekte daha uzak şeyler için daha uzun bir beklenti gösteriyor. Böylece beyin, bu beklenti sinyallerini birden çok zaman ölçeğinde yaratabiliyor.”

fMRI, aynı anda beynin binlerce küçük bölümünde ölçülen aktiviteyi tarar. Birkaç milimetre boyutundaki her küçük yama için, ortak yazarlar, bir katılımcı klibi izlerken sinirsel aktivitenin yükselip alçalmasını izledi. Araştırmacılar daha sonra, klibi ilk izledikleri zaman 30 katılımcının tamamında paylaşılan, ortalama aktivite modelini belirlemek için bir makine öğrenimi modeli kullandılar. Baldassano, örneğin, beyin aktivitesinin klibin süresi boyunca 3 birim artabileceğini, ardından 5 birim düşebileceğini, ardından tekrar 2 birim artabileceğini açıklıyor.

Katılımcılar klibi ikinci kez izlediklerinde, araştırmacılar aynı beyin parçasını izlediler ve ortalama sinirsel aktivitenin ilk izlemede olduğundan daha erken inip çıkmadığını ölçtüler. Cevap evet gibi görünüyor. Baldassano, "Beynin birçok bölümünün bu tür bir beklenti gösterdiğini bulduk" diyor. Geleneksel olarak duyusal algı ile ilişkili alanlar ve bir dereceye kadar beklenen diğer çok daha basit görevler bile, miktar bölgeye göre değişse de, birkaç saniye ile yaklaşık 15 arasında değişiyordu.

Bulgu, geçmişteki farklı beyin bölgeleri hakkında ne kadar bilginin tutulabileceğini soran hafıza araştırmalarından elde edilen kanıtlarla tutarlıdır. Baldassano, bu çalışmanın, beynin ön bölgelerinin onlarca saniyeyi takip edebildiği, beynin önünden arkasına doğru hareket eden hiyerarşiler bulduğunu açıklıyor.

Beynin hiyerarşik bir görüşünün geleneksel, modüler görüşten çok farklı olduğunu belirtiyor. Geleneksel görüşte, görüntüler veya sesler gibi ham duyusal girdileri işleyen sistemler ve anıları çağıran veya planlar yapan ayrı sistemler vardır. En son bulgular, bu sistemler arasındaki sınırları bulanıklaştırarak, görsel korteks gibi basit görsel bilgi parçalarını işlemekle bilinen bölgelerin, yakında olacakları birkaç saniye bile olsa önceden tahmin edebildiğini gösteriyor.

Londra'daki DeepMind'den, çalışmaya dahil olmayan sinirbilimci Kimberly Stachenfeld, "Beynin farklı ölçeklerde gelecek hakkında nasıl tahminlerde bulunduğuna ve bu bilgilerin beyin üzerinde nasıl düzenlendiğine büyük ilgi var" diyor. Stachenfeld, bu makalenin, beyinde tahminin farklı zaman ölçeklerinin nasıl temsil edildiğini göstererek, bunu açıklamaya başladığını belirtiyor. Bu son sonuçların, beynin önünden arkasına doğru hareket eden bir gradyan veya hiyerarşi öneren önceki çalışmalarla tutarlı olduğunu da ekliyor. Ancak bu bağlamda özellikle beklentiye bakmanın yeni olduğunu söylüyor.

Philadelphia, PA'daki Temple Üniversitesi'nde bilişsel sinirbilim alanında doktora sonrası doktora yapan Iva Brunec, "Bu sonuçlar, bu tür bir tahminin benzer ancak aynı olmayan deneyimlere genellenip genellenmediğine bakmak gibi birçok heyecan verici olasılığı ortaya çıkarıyor" diyor. Ayrıca, “insanların beyin kalıplarının ne kadar ileride ulaşabileceği konusunda sistematik olarak farklılaşıp farklılaşmadığını” araştırmak da ilgi çekici olacaktır.

Sonraki adımlar arasında: Bunun gibi çalışmalara katılanların bilinçli olarak beklediklerini bilip bilmediklerini ve bu öngörüyü plan yapmak için kullanıp kullanmadıklarını araştırmak. Bu çalışmada, 30 kişinin tamamı film kliplerini ek yönergeler olmadan pasif bir şekilde izledi. Ancak, aynı zamanda Columbia'da bilişsel bir sinirbilimci olan Mariam Aly'nin şu anda öncülük ettiği gelecekteki bir çalışma yolu, katılımcılardan bir görevi tamamlarken yakın ve uzak gelecek hakkında tahminler üretmelerini isteyecek. Bu, Aly ve işbirlikçilerinin, insanların davranışlarının ve yargılarının yakın veya uzak gelecekte beyinlerinin beklediği şeyle ilgili olup olmadığını görmelerini sağlamalıdır.

Journal Club panelistleri tarafından önerilen diğer güncel makaleler:


Kavramlar ve tanımlar

akson – Aksiyon potansiyellerinin üretildiği uzun, ince yapı, nöronun iletici kısmıdır. Başlatmadan sonra, aksiyon potansiyelleri, nörotransmiterin salınmasına neden olmak için aksonlarda ilerler.

dendrit – Nöronun alıcı kısmı. Dendritler, aksonlardan sinaptik girdiler alır ve dendritik girdilerin toplamı, nöronun bir aksiyon potansiyelini ateşleyip ateşlemeyeceğini belirler.

Omurga – Birçok sinaps için postsinaptik temas bölgesi olan dendritlerde bulunan küçük çıkıntılar.

Aksiyon potansiyeli – Tipik olarak aksonda üretilen ve nöronu 'aktif' olarak işaret eden kısa elektriksel olay. Bir aksiyon potansiyeli aksonun uzunluğu boyunca ilerler ve nörotransmitterin aksona salınmasına neden olur. sinaps. Aksiyon potansiyeli ve bunun sonucunda ortaya çıkan verici salınımı, nöronun diğer nöronlarla iletişim kurmasını sağlar.


Görsel Kategorizasyonun Nöronal Mekanizmaları: Karar Vermeye Soyut Bir Bakış

Kategorizasyon, duyusal uyaranları farklı, davranışsal olarak alakalı gruplara esnek bir şekilde atama yeteneğimizdir.Kategorik kararlar, uyaranların kategori kimliğini öznelerin kararlarını belirtmek için kullandıkları eylemlerden ayırarak daha genel olarak karar vermeyi incelemek için kullanılabilir. Burada primat beynindeki bu tür soyut kategorik kodlamanın kanıtlarını tartışıyoruz ve diğer algısal karar paradigmalarıyla olan ilişkiyi ele alıyoruz. Görsel kategorizasyon üzerine yapılan son çalışmalar, görsel uyaranları rastgele kategoriler halinde gruplamak üzere eğitilmiş maymunlarda hiyerarşik olarak organize edilmiş bir kortikal alan ağı boyunca nöronal aktiviteyi inceledi. Bu, erken görsel kortikal alanlardaki görsel özellik kodlamasının, aşağı doğru parietal ve prefrontal alanlarda daha esnek kategorik temsillere dönüşümünü ortaya çıkardı. Bu nöronal kategori temsilleri, soyut içsel bilişsel durumlar olarak kodlanmıştır, çünkü bunlar, belirli duyusal uyaranlarla veya maymunların kategorik seçimlerini belirtmek için kullandıkları eylemlerle katı bir şekilde bağlantılı değildir.


Elektrik Zihnimiz: Nöron Doktrini

Nöron Doktrini, nöronların, sinir sisteminin hücresel bir zarla çevrili ve vücuttaki diğer herhangi bir organdaki hücreler gibi diğer yapılardan ayrı olan bireysel hücresel birimleri olduğunu ortaya koydu. Bununla birlikte, vücuttaki çoğu hücrenin aksine, nöronlar bilgi almak ve iletmek için özel olarak tasarlanmıştır.

İspanyol sinirbilimci Santiago Ramon y Cajal (Resim: Orijinal fotoğraf, Clark Üniversitesi tarafından 1899/Public Domain'de yayınlanmasına rağmen anonimdir)

Bu Nöron Doktrini, gelmiş geçmiş en ünlü nöroanatomist Santiago Ramon y Cajal tarafından desteklendi. 1906 Nobel Ödülü'nü kazanan Cajal, genç hayvanlarda aksonları sonlandırmalarına kadar bu özel yöntemle gerçekten takip edebileceğinizi belirledi. Bu çalışmalardan nöronların yapısal ve işlevsel birimler olduğunu belirledi.

Nöronların sinir sisteminin bireysel birimleri olduğu ve diğer hücrelerden ayrı olduğu, yine Nobel Ödülü kazanan Sir Charles Sherrington tarafından da önerildi. Sherrington, yalnızca teorik düşünceler temelinde, nöronların aralarında bir boşluk, sinir sistemindeki çeşitli nöronlar arasında bir boşluk olması gerektiğine inanıyordu. Bir fizyolog olarak iletiye baktığında -sinir gövdelerindeki iletiye baktığında- beyindeki gri maddeye baktığından çok daha hızlıydı. Sadece buna dayanarak, nöronların, aralarında bir boşluk veya boşluk olması gereken bireysel yapısal birimler olduğuna inanıyordu. Sinapslar aslında 1950'lerin başına kadar elektron mikroskobu ile görülmediği için bu daha da önemliydi.

Bu video serisinden bir transkript Beyni Anlamak. Şimdi izle, Wondrium.

Sinapsların, bir nöronun başka bir nöronla etkileşime girdiği beyindeki yerler olduğuna inanıyoruz. Bir sinaps, bir nöron ile zincirdeki bir sonraki nöron arasındaki iletişimin gerçekleştiği yerdir. Akson terminali, birinci nöronun ikinci ile temas kurduğu yerdir. Terminalde, postsinaptik zarla - bu ikinci nöronun dendritleri veya hücre gövdesiyle - etkileşime girecek bir kimyasal salan sinaptik veziküller vardır.

Nöronlar Arasındaki Boşluğu Kapatmak

Nöronlar birbirleriyle nasıl iletişim kurar? Aralarında bir boşluk varsa, iletişimden sorumlu olan nedir? Aksonların aslında elektrik ürettiğinin keşfedilmesiyle, bunu anlamada büyük bir ilerleme sağlandı.

Bir nöronun anatomisi (Resim: ShadeDesign/Shutterstock tarafından)

Bir elektrik sinyali yayılır ve akson tepe noktasında başlar. Unutulmaması gereken en önemli şeylerden biri, aksonun sadece hücre gövdesinin bir uzantısı olmadığı, özel bir yapı olduğu ve hücre gövdesine akson tepeciğinde bağlı olduğudur. Akson tepeciğinde bir elektrik sinyali üretilir ve "ya hep ya hiç" tarzında akson boyunca yayılır. Bu, sinyalin bozulmadığı anlamına gelir. Sinyal akson boyunca belirli bir şekilde ilerleyecektir. Miyelin sargıları arasında düğümden düğüme atlar.

Belirli bir nöronun tüm aksiyon potansiyelleri aynı genlikteyse ve bozulmazlarsa, o zaman bu yoğunluk nasıl olur da sinir sisteminde kodlanır veya böyle bir nöronda kodlanır? Ve stimülasyonun kalitesinden ne sorumludur? Kodun ne olduğu hakkında bir şeyler öğrenmemiz gerekiyor.

Bir Uyaran'ın Yoğunluğu ve Kalitesi

Bir uyaranın yoğunluğu, ateşlemenin frekansı değiştirilerek nöronlarda kodlanır. Daha yoğun bir uyaran, nöronların ateşleme hızlarını artırmasına neden olur. Öte yandan uyaranın kalitesi biraz farklıdır. Bir uyaranın kalitesi, farklı türdeki nöronların uyarılmasının, belirli yollar boyunca iletimin ve ayrıca beynin farklı alanları, özellikle serebral korteks tarafından "yorumlanmasının" sonucudur.

Bunu vizyon açısından düşünelim. Görmedeki uyaranın kalitesi - sonuçta görme olarak deneyimlediğimiz şey - çünkü gözdeki ışığı emen hücreler tarafından bir elektrik sinyali başlatılır. Bu hücreler ışığı emmek için özelleşmiş olmalıdır. Daha sonra görsel yollar boyunca beyne bir elektrik sinyali iletilir. Beynin bu çeşitli sistemlerden oluştuğunu söylemenin anlamı budur. Nihayetinde yorumlama -ya da görme olarak yorumladığımız zihinsel yapı- bu yolların sonunda kortekse ulaşmasının ve beynin çok özel görsel alanları tarafından yorumlanmasının sonucudur. Nöronların kendileri her zaman aksonlarda üretilen bu potansiyellerle iletişim kuracaklar.

Bu aksiyon potansiyeli veya bu elektrik sinyali bir aksonda üretilirken gerçekte ne oluyor? Bunu ve nöronların nasıl iletişim kurduğunu anlamak için, nöronların iç ve dış çevreleri ve belirli atomların dağılımındaki değişimin nasıl bilgi iletmek için sinyal mekanizması olacağı hakkında bir şeyler anlamamız gerekir.

Nöronlar, sinir sisteminin yapısal ve işlevsel birimleridir. Vücudun diğer hücreleri gibi hücrelerdir.

Nöronlar, sinir sisteminin yapısal ve işlevsel birimleridir. Vücudun diğer hücreleri gibi hücrelerdir. Onları ayrı bir birim yapan onları çevreleyen bir zarları vardır. Bu hücrenin içinde. Ve nöronlar, vücuttaki hemen hemen tüm hücreler gibi, içinde organellere sahiptir. Protein yapımında, örneğin paketleme proteinlerinde yer alan özel yapılara sahiptirler. Ayrıca içlerinde, temelde yüklü atomlar olan iyon olan atomlara sahiptirler ve bu, sadece bir elektron kazanmış veya kaybetmiş atomlar anlamına gelir.

Nöronu Şarj Etme

Hücre gövdesinin içinde organeller, iyonlar ve diğer moleküller bulunur. Nöronal hücre zarının dışında hücre dışı boşluk bulunur. Bu hücre dışı boşlukta iyonlar da vardır. Potasyum, sodyum, klorür, kalsiyum ve diğer iyonları tekrar bulabilirsiniz. Sinir sisteminde sinyalleşmenin nasıl gerçekleştiğini anlamada önemli olan, bir hücrede, bir nöronda iyonların dağılımının hücre içi ve dışı arasında farklı olduğunu anlamaktır. İyonlar nöronal zar boyunca eşit olmayan bir şekilde dağılmıştır, bu nedenle dinlenme durumu dediğimiz durumda hücrenin içi, dışından daha negatif yüklü olacaktır. Bu temel bir ilkedir. Dinlenme durumu, nöronun ateşlenmediği bir anda demektir. Dinlenme durumunda, iyonlar zar boyunca eşit olmayan bir şekilde dağılır, böylece bu hücrenin içi, dışından daha negatif olur.

Bu yük farkı -çünkü hatırlayın, iyonlar temel olarak bir elektron kazanmış ya da kaybetmiş atomlardır, dolayısıyla yüklüdürler- çeşitli şekillerde korunur. Korunma yollarından biri, nöronların zarında küçük pompalar gibi hareket eden moleküllerin bulunması ve hücre içi iyon konsantrasyonunun çok dikkatli bir şekilde düzenlenmesini sağlamasıdır. İyonik konsantrasyonların düzenlenmesi çok önemlidir, çünkü bu sistemdeki veya kontrol mekanizmalarındaki herhangi bir anormallik anormal bir elektrik boşalmasına neden olabilir. Ve anormal bir elektrik boşalması beyinde nöbetler oluşturabilir ve hatta nöronları öldürebilir. Dinlenme durumunda, bu yük farkı, zarda gerçekten var olan ve doğru yüklü iyonların zar boyunca çok özel bir şekilde dağılmasını sağlayan küçük pompalar gibi hareket eden moleküller tarafından korunur.

İyonik Konsantrasyonun Düzenlenmesi

Tek bir nöronun dışındaki hücre dışı boşlukta, iyon konsantrasyonunu düzenleme görevi astrositlerin görevidir. Astrositler - nöronları oluşturan aynı progenitör hücrelerden türetilen yıldız şeklindeki glial hücreler - nöron dışındaki iyonik konsantrasyonun düzenlenmesinde kritik bir rol oynar. Bunu yaparlar çünkü aslında belirli yüklü atomlar için küçük lavabolar gibi davranırlar. Hücre dışı iyonik ortam, astrositler tarafından atoma kadar düzenlenir ve hücre içi yük, zar boyunca belirli moleküller tarafından atoma kadar düzenlenir.

Bir nöron uyarıldığında ne olur? Bir nöron uyarıldığında, iyonların dağılımı zar boyunca değişir. Hücre uyarıldığında iyonlar şimdi dağılırsa, diferansiyel yük, nöronun içinin daha pozitif hale gelmesine neden olur, buna depolarizasyon diyoruz. Hücrenin içi eskisinden daha da negatif hale gelirse, o zaman hiperpolarize olacaktır. Dinlenme durumunda yük farkı yaklaşık -70 mV'dir.

Bir Nöron Nasıl Ateşlenir

Yük belirli bir noktaya ulaştığında -hücrenin içi yaklaşık -55 mV'ye daha pozitif hale geldiğinde- akson tepe noktasında bir aksiyon potansiyeli başlatır. O zaman elimizdeki şey depolarizasyondur - içeriyi daha olumlu hale getirir - sinir sisteminde bir uyarım. İç kısım daha olumsuzsa, buna hiperpolarizasyon denir - sinir sistemindeki bir inhibisyon. Aksiyon potansiyelleri, nöronun o akson tepeciğinde üretilir ve miyelin kılıfları arasında düğümden düğüme atlayarak akson boyunca yayılır (bkz. Şekil 1). Membran potansiyelindeki çok hızlı ve geçici değişimleri, aksonun temelde çıplak olduğu her yerde meydana gelecektir. Aksiyon potansiyeli düğümden düğüme atladığı için buna tuzlu iletim denir. Bu, "atlama iletimi" anlamına gelir.

Sinyali Hızlandırmak

Akson boyunca yayılma hızı, nöronun etrafındaki miyelin kılıflarının ne kadar büyük olduğuna bağlıdır. Nöron ne kadar büyük ve miyelin ne kadar büyükse, iletim o kadar hızlı olur. Aksonunuz miyelinsiz olsaydı, iletim çok yavaş olurdu ve nedenini anlamak aslında çok kolay. Eğer bir düğümden diğerine atlayacaksanız, o zaman fark yükünü değiştirmeniz gereken tek yer her bir düğüm arasındaki boşluklardır. Miyelinsiz bir aksonunuz varsa, akson boyunca her bir noktadaki yükü değiştirmeniz gerekir. Miyelinli aksonlardaki sinaptik iletim, miyelinsiz aksonlardan çok daha hızlıdır, çünkü sadece düğümden düğüme atlar. Bu yüzden bir nörona ve motor kortekse sahip olabilirsiniz ve bir nesneye uzanıp dokunmak istediğinizi düşünebilir ve ardından bunu neredeyse anında yapabilirsiniz. Yine de bu aksiyon potansiyellerinin korteksinizdeki motor nöronlardan omuriliğinize, omurilikteki sinapsa kadar gitmesi ve kasın kasılmasına neden olmak için dışarı çıkması gerekiyordu. Ama bize neredeyse anlık görünüyor çünkü bunlar çok, çok hızlı miyelinli aksonlar.

Sıradaki sorumuz, aksiyon potansiyeli akson terminal uçlarına ulaştığında ne olur? Bir sonraki gidilecek yer orası gibi görünüyor. Nöron, bir sonraki hücre ile sinaps oluşturacakları akson terminallerine bir aksiyon potansiyeli yayar. Burada sinapsta ne olur?

Kalsiyum, Nörotransmiterler ve Reseptörler

Şekil 3'e bakın. Aksiyon potansiyeli – elektrik yükü – belirli bir şeyin olmasına neden olur. Terminal uç olan presinaptik zarın, hücre dışı boşluktaki yüklü iyonlardan biri olan kalsiyum akışına izin veren kanalları açmasına neden olur. Kalsiyum sinir terminaline girdiğinde, küçük keseciklerin zar sonlanma noktasına hareketiyle sonuçlanacak bir dizi olay oluşturur. Bu zarlar presinaptik zarla birleşir ve içeriklerini (nörotransmitterleri) bir nöronu diğer nörondan ayıran boşluğa, yani yarığa boşaltır.

Son soru, postsinaptik yapıda şimdi ne oluyor? Birinci nöronun ikinci nöronla iletişim kurmasının tek yolu, okuyabildiği bir tür sinyaldir. Ve ne olur? Aksiyon potansiyeli, bu presinaptik terminalden nihai olarak nörotransmitter veya kimyasalların salınmasına neden olur. Bu kimyasallar, postsinaptik hücre üzerindeki spesifik reseptörlerle etkileşime girmek için sinaptik yarık boyunca yayılır. Nörotransmitterin bu postsinaptik reseptörlerle etkileşimi iki şeyden birini yapacak. Ya doğrudan bu postsinaptik zardaki kanalları açacak - kanal sadece zarı boyunca iyon akışını kontrol eden bir proteindir. Ya da, farklı iyonların sinaptik zar boyunca dağılmasına neden olacak başka bir moleküle bağlanacak. Bir sinapsta meydana gelen değişiklikleri zar potansiyelleri veya postsinaptik zar potansiyelleri olarak adlandırırız.

Postsinaptik Potansiyeli Derecelendirme

Bu potansiyeller birçok yönden aksiyon potansiyellerinden farklıdır. Her şeyden önce, dendritlerde ve dikenlerde üretilirler. Dendritler, hücre gövdesinin sadece uzantılarıdır ve dikenler, yüzey alanını artırmak için sadece dendritik yüzeyin çıkıntılarıdır. Sinaptik potansiyeller depolarize edici veya hiperpolarize edici olabilir. Başka bir deyişle, uyarıcı veya engelleyici olabilirler. Ancak aksiyon potansiyellerinin aksine, sinaptik potansiyeller derecelendirilir ve "azalır".

Nöronların çeşitli aksonal girdileri vardır. Bunlar, farklı yerlerden gelen aksonlar, beyindeki diğer çekirdekler, hücrenin ya hücre gövdesi ya da dendritleri ya da dikenleri üzerinde sinaps yapıyor. Dereceli ve azalan, dendritlerde veya dikenlerde üretilen sinaptik potansiyellerin, ne kadar büyük olduklarının ne kadar nörotransmiterin salındığına bağlı olarak derecelendirildiği anlamına gelir. Azalma, ilginç bir şey anlamına gelir. Dikenler ve dendritler miyelinli değildir. Bunlar hücre gövdesi yüzeyinin gerçek uzantılarıdır. Ve bu, bir hücrenin kenarındaki bir sinapsın, hücre gövdesine ve akson tepeciğine giden yol boyunca her noktada zar ve iyon dağılımını değiştirmesi gerektiği anlamına gelir. Bu, sinyal aktarıldıkça azaldığı anlamına gelir, böylece küçülür.

Şimdi bunun sonucu nedir? Bunun anlamı ne? Bu, akson tepeciğinde bir aksiyon potansiyelinin ateşlenip ateşlenmediğini nihai olarak belirleyecek olanın, bu nörona gelen tüm uyarıcı ve engelleyici girdilerin toplamı olduğu anlamına gelir. Binlerce sinaps gelir ve ya postsinaptik zarı uyarır ya da postsinaptik zarı inhibe eder ve sonra tüm bu binlerce sinapsın eklenmesi ve bunların uyarılması ve engellenmesi, akson tepeciğinde bir aksiyon potansiyelinin oluşturulup oluşturulmayacağını belirleyecektir. Ve bu bir kez oluşturulduktan sonra, bu aksiyon potansiyeli daha sonra ya hep ya hiç tarzında tekrar bir sinapsa ve bir nöron zincirinde sürekli olarak yayılır.

Nöron Doktrini Hakkında Sık Sorulan Sorular

Nöron Doktrini 1800'lerin sonlarında nöronların ve sinir sisteminin özelliklerini detaylandıran ve nöronların sürekli yerine ayrık .


Beynin birçok farklı bölümü vardır. Beynin ayrıca belirli iş türlerini yapan belirli alanları vardır. Bu alanlara lob denir. Bir lob, film izlerken gözlerinizle çalışır. Bir futbol topunu koşarken ve tekmelerken bacaklarınızı ve kollarınızı kontrol eden bir lob vardır. Okuma ve yazma ile ilgili iki lob vardır. Favori bir olayla ilgili anılarınız, matematik testinde size yardımcı olan aynı lob tarafından tutulur. Beyin tüm bunları ve çok daha fazlasını kontrol ediyor. Aşağıdaki haritayı kullanarak beyindeki bölgeleri gezin ve bunların vücudunuzda neyi kontrol ettiğini öğrenin.

Beyin çok meşgul bir organdır. Vücudun kontrol merkezidir. Kalbiniz ve akciğerleriniz gibi organlarınızı çalıştırır. Ayrıca vücudunuzun diğer bölümleriyle çalışmakla meşgul. Görme, koku alma, işitme, dokunma ve tat alma gibi tüm duyularınız beyninize bağlıdır. Dilinizdeki sensörlerle yemek tatmak, ancak tat alma tomurcuklarından gelen sinyallerin beyne iletilmesiyle mümkündür. Beyinde bir kez, sinyallerin kodu çözülür. Bir portakalın tatlı tadı, ancak beyniniz size tatlı olduğunu söylerse tatlıdır.

Frontal lob

  • Vücudun hareketi
  • Kişilik
  • Konsantrasyon, planlama, problem çözme
  • kelimelerin anlamı
  • duygusal tepkiler
  • Konuşma
  • Koklamak

Parietal Lob

Temporal lob

Oksipital lob

Beyincik

  • Latince küçük beyin
  • İnce motor (kas) kontrolü
  • Denge ve koordinasyon (nesnelerden kaçının ve düşmekten kaçının)

Limbik Lob


Tartışma

Büyük bir çok siteli denek kohortunda (n = 1011) işlevsel bağlantının büyüklüğünü karşılaştırarak, ayrı merkezlerin bağlantılar arasında tutarlı yanallaşma gösterdiği sol baskın bir ağ ve sağ baskın bir ağın tanımlanabileceğini gösterdik. ilgili sol ve sağ yarım küre göbekleri. Tanımlanan sol baskın ve sağ baskın merkezler, bilinen içsel bağlantı ağlarının mimarisine iyi karşılık gelir ve gri maddenin yapısal asimetrisine atfedilen varyansın kaldırılmasından sonra bile bağlantının kalıcı yanallaşmasını gösterir. Ayrıca, yanallaştırmanın tüm beyin özelliğinden ziyade yerel olduğunu da gösteriyoruz. Başka bir deyişle, bir ilgi bağlantısı güçlü bir şekilde yanallaştığında, beyindeki diğer bağlantıların yanallaşma derecesi, yalnızca ilgi bağlantısıyla ortak bir merkeze sahip bağlantılarla ilgilidir.

Verilerimiz, fonksiyonel bağlanabilirliğin lateralizasyonunun uzamsal dağılımına ilişkin önceki çalışmalarla büyük ölçüde tutarlıdır [16], [17]. Sürekli olarak güçlü sol lateralizasyon gösteren beyin bölgelerinin klasik dil bölgelerini (Broca Bölgesi, Wernicke Bölgesi, lateral premotor ve anterior tamamlayıcı motor alanları) içerdiğini bulduk. En büyük sol lateralizasyonla ilişkili MNI koordinatları, göreve dayalı fMRI dil çalışmalarında bildirilenlerle yakından eşleşir [32]. Broca ve Wernicke Alanlarının, fonksiyonel bağlantılarında ağırlıklı olarak sol lateralize olan ve hem komşu kortikal hem de subkortikal bölgeleri içerdiği, dağıtılmış bir dil ağı içerdiği gösterilmiştir [33].

Diğer sol lateralize merkezler, varsayılan mod ağının çekirdek bölgelerini içerir (posterior singulat, medial prefrontal, temporoparietal bağlantı) [34]. Çok çeşitli bilişsel görevlerde [35], bu ağ dinlenme halindeyken görev sırasında olduğundan daha fazla aktivite gösterir [36] ve bu ağın iç uyaranlara, içsel anlatıya veya benliğe katılmaya dahil olabileceği öne sürülmüştür. -yansıma [37]–[40].Son kanıtlar, bu ağın kendine referanslı düşünce sırasında aktif olan bir orta hat çekirdeğinden ve geçmiş olayların hafızası sırasında aktif olan bir medial zamansal çekirdekten [41] oluşabileceğini ve precuneus'un farklı bağlantı modellerine sahip üç ön/arka alt bölümü gösterdiğini öne sürüyor [42]. .

Buna karşılık, sağ lateralize fonksiyonel bağlantı merkezleri, dorsal ve ventral dikkat ağlarının kanonik bölgelerine ve cingulo-insular veya çıkıntı ağının [43]-[47] iyi bir şekilde karşılık gelir. Bu ağ, dış uyaranlara dikkat edilmesini veya uyaran belirginliğinin veya yeniliğinin değerlendirilmesini gerektiren görevler sırasında daha aktiftir [46], [48]. Bu ağın tarif edilen göbeklerinin neredeyse tamamı, intraparietal sulkus, ön göz alanları, alan MT, ön insula ve dorsolateral prefrontal korteks dahil olmak üzere analizimizde birbirine doğru lateralizasyon gösterir. Dış uyaran dikkatinin sağ lateralizasyonu, özellikle ventral dikkat ağı bölgelerindeki lezyonlarla ilişkili olarak, sağ hemisferik yaralanmayı [49] takiben çok daha fazla yarı-uzaysal ihmal insidansı bildiren lezyon çalışmaları ile tutarlıdır [49].

Popüler raporlarda, "sol beyinli" ve "sağ beyinli", hem kişilik özellikleri hem de bilişsel stratejilerle ilişkili terimler haline geldi; "sol beyinli" bir birey veya bilişsel stil, tipik olarak mantıksal, metodik bir yaklaşım ve "sağ-beyin" ile ilişkilendirildi. beyinli” daha yaratıcı, akıcı ve sezgisel bir yaklaşımla. Daha geniş sol baskın ve sağ baskın bağlantı ağlarında merkezler olarak tanımladığımız beyin bölgelerine dayanarak, daha tutarlı bir şema, dil ve iç uyaranların algılanması ile ilişkili sol baskın bağlantıları ve dikkat ile ilişkili sağ baskın bağlantıları içerebilir. dış uyaranlar.

Yine de analizlerimiz, bireysel bir beynin küresel bir özellik olarak “sol beyinli” veya “sağ beyinli” olmadığını, ancak asimetrik yanallaştırmanın bireysel düğümlerin veya yerel alt ağların bir özelliği olduğunu ve sol baskın ağın farklı yönlerinin olduğunu göstermektedir. ve sağ baskın ağ, bir birey içinde nispeten daha fazla veya daha az yanallaşma gösterebilir. Eğer sol merkezlerden birini içeren bir bağlantı bir bireyde güçlü bir şekilde sol-lateralleştirilirse, bu durumda sol baskın ağdaki bu merkezi de içeren diğer bağlantılar da daha güçlü bir şekilde sol lateralize olabilir, ancak bu önemli ölçüde genelleştirilmiş bir lateralizasyona dönüşmedi. sol baskın ağ veya sağ baskın ağ. Benzer şekilde, eğer sol baskın bir ağ bağlantısı güçlü bir şekilde sol lateralize edilmişse, bunun sağ baskın ağdaki bağlantılar içindeki lateralizasyon derecesi üzerinde önemli bir etkisi olmadı, ancak sol lateralize bir bağlantının örtüşen veya örtüşen bir hub içerdiği bağlantılar hariç. homotopik sağ lateralize bir merkeze yakın.

Düzeltilmemiş fonksiyonel korelasyon ölçümlerinin lateralizasyonunun, giral pozisyon gibi yapısal asimetrilerden önemli bir etki içerdiğini gözlemliyoruz. Daha az taraflı bir fonksiyonel lateralizasyon ölçümü elde etmek için veri kümemizdeki her bağlantının uç noktalarının her biri için gri madde yoğunluğunu denekler arasında gerileyerek bu etkiyi düzeltmeye çalıştık. Bu etkiyi tamamen ortadan kaldırmak zor olsa da, tanımladığımız ilişkilerin tamamen yapısal asimetrilere atfedilmesi olası değildir. Gri madde yoğunluğu lateralizasyonu haritası, fonksiyonel bağlantı lateralizasyonu haritasından farklı bir uzamsal dağılım gösterir; yapısal lateralizasyon, her girus ile sol ve sağ arasında aniden değişir ve içsel bağlantı ağlarının iyi bilinen fonksiyonel mimarisini takip eden fonksiyonel lateralizasyon. Düğümlerden ikisi, sol ve sağ baskın ağlardaki homotopik eşdeğerlerinin 10 mm'si içindedir. Böylece, aynı göbek, sol yarımkürede bir dizi bağlantıya ve sağ yarımkürede farklı bir bağlantı grubuna lateralleştirilir. Bu, temporoparietal bileşke ve insula arasındaki bağlantıların asimetrik olarak sağa lateralize olduğunu, temporoparietal bileşke ve inferior frontal girus arasındaki bağlantıların asimetrik olarak sola lateralize olduğunu gösteren önceki difüzyon tensörü ve fonksiyonel bağlantı MRI analizleri ile tutarlıdır [50], [ 51].

Yapısal lateralizasyon ile fonksiyonel lateralizasyon arasındaki ilişkinin bir artefakttan daha fazlası olması da mümkündür. Bir yarımkürede daha fazla gri madde bulunan beyin bölgeleri, bu bölgelere atfedilen beyin fonksiyonlarının lateralizasyonunu geliştirebilir. Alternatif olarak, bir beyin bölgesinde fonksiyonel bir asimetri gelişirse, o bölgede gri cevher hipertrofisi olabilir. Gelişimde yapısal ve fonksiyonel asimetrilerin ne ölçüde birlikte geliştiği, gelişimin daha erken noktalarında ve uzunlamasına görüntüleme metrikleri ile görüntüleme ve asimetrik beyaz cevher projeksiyonlarının [52], [53] fonksiyonel bağlantının lateralizasyonuna katkıda bulunup bulunmadığı dahil olmak üzere daha fazla çalışma gerektirecektir. .

Verilerimizin yalnızca homotopik bağlantılar arasındaki işlevsel bağlantının büyüklüğündeki asimetrileri ölçtüğünü, ancak zıt yarım kürelerdeki benzer bağlantılar arasındaki bilişsel bilgi içeriğindeki farklılıkları ölçmediğini belirtmek önemlidir. Böylece, sol yarıküredeki bir bağlantı, sağ yarıküredeki bir homotopik bağlantıdan tamamen yeni bir sinirsel hesaplama ile ilişkilendirilebilir, ancak işlevsel bağlantı yanalizasyonunda hiçbir fark göstermez. Bununla birlikte, yanallaştırılmış işlevsel korelasyon, iki yarıküre arasında farklılık gösteren bir ağ mimarisi önerir ve ilgili sol ve sağ yanallaştırılmış merkezlerin işlevinde bilinen farklılıklar verilen iki ağın içeriğinin bir göstergesi olabilir.

Analize dahil edilen 20 merkez arasında yaşla bağlantılılığın daha fazla yanlamasına yönelik zayıf bir genelleştirilmiş eğilim gözlemledik, ancak çoğu bireysel bağlantı, yanallaştırmada yaşa bağlı önemli değişiklikler göstermedi. Yaşla birlikte lateralizasyondaki zayıf değişiklikler, korelasyonlar >1000 veri noktasını içerdiğinden dikkatle yorumlanmalıdır, bu nedenle davranışsal veya bilişsel farklılıklarla ilişkili olmayan çok ince farklılıklar gözlemlenebilir. Daha küçük örneklem boyutlarına sahip önceki raporlar, prefrontal kortekste ergenlik sırasında lateralizasyonda farklılıklar [54] ve aynı yaş aralığındaki yaşla birlikte yapısal asimetride azalma olduğunu bildirmiştir [55].

Benzer şekilde, cinsiyetle fonksiyonel lateralizasyonda hiçbir fark görmedik. Bu sonuçlar, işlevsel bağlanabilirlik lateralizasyonunda önemli cinsiyet farklılıklarının bildirildiği önceki çalışmalardan farklıdır [16], [17]. Bunun nedeni, önceki raporlardan birinde kısa menzilli bağlantının kullanılması ve bu raporda yapısal asimetrilerin düzeltilmesi dahil olmak üzere iki çalışma arasındaki farklı yöntemler olabilir. Beynin önceden tanımlanmış bir parsellemesini kullanarak dinlenme durumu fonksiyonel bağlantı verilerinin grafik-teorik analizini gerçekleştiren önceki bir çalışma, hemisferik asimetrinin cinsiyetle anlamlı bir etkisi olmadığını, ancak erkeklerin sağ hemisferlerinde yerel olarak daha verimli olma eğiliminde olduklarını ve kadınların daha fazla yerel olarak verimli olma eğiliminde olduğunu bildirdi. sol yarıkürelerinde yerel olarak daha verimli olabilirler [56].

Hem sol taraflı hem de sağ taraflı ağın iki merkezinin neredeyse homotopik olması ilgi çekicidir. Broca Alanındaki maksimum sol lateralizasyon, çıkıntı ağında ön insula'yı içerecek şekilde uzanan benzer bir sağ lateralize homotopik kümeye karşılık gelir. Her iki ağın da alt frontal girus/anterior insular bölgede ikili homologları olmasına rağmen, sağdaki Broca Homologue ve frontoinsular çıkıntı bölgesinin nispi sınırlarının bitişik beyin kortikal fonksiyonu için “rekabet etmesi” mümkündür. Kişilik özellikleri [57] veya dil işlevi için karakterize edilen popülasyonlarda yapılacak gelecekteki çalışmalar, bu bölgelerdeki yerel bağlantı farklılıklarının davranışsal özellikler veya yeteneklere yansıyıp yansımadığı konusunda bilgilendirici olabilir. Çalışma, konu örneğinde mevcut olan davranışsal veri ve konu tespiti eksikliği ile sınırlıdır. Özellikle, el kullanımına ilişkin kaynak veriler eksiktir. Bununla birlikte, sol ve sağ lateralize ağlarımızdaki merkezlerin hiçbiri birincil motor veya duyusal korteksleri içermez ve lateralize bağlantıların hiçbiri, verilerin mevcut olduğu deneklerde el kullanma metrikleri ile anlamlı bir korelasyon göstermedi.

Davranış ve yanal bağlantı arasındaki ilişkinin daha fazla araştırılmasına ihtiyaç duyulmasına rağmen, sol ve sağ yanallaştırılmış ağların, sol ve sağ yarıküredeki bir merkezler takımyıldızı arasında homojen olarak daha güçlü olduğunu, ancak bu tür bağlantıların bir özne ile sonuçlanmadığını gösteriyoruz. -bir ağı diğerine tercih eden (yani sol beyinli veya sağ beyinli) spesifik küresel beyin yanallaştırma farkı. Aksine, yanal beyin ağları, çocukluktan erken yetişkinliğe kadar yalnızca zayıf değişikliklerle ve cinsiyetle herhangi bir farklılık varsa çok küçük olan denekler arasında yerel korelasyon gösteriyor gibi görünmektedir.


Bir nöronun yapısı

Farklı yapılara sahip birçok nöron türü olmasına rağmen, hala bazı ortak unsurlar vardır. Normal yapı üç temel kısımdan oluşur: soma, dendritler ve akson. Bu makyaj, bağlayıcılar ve bilgi yöneticileri olarak rollerini yerine getirmelerine yardımcı olur.

Üç bölümü açıklamadan önce, nöron zarıyla ilgili garip bir şeyden de bahsetmekte fayda var. Vücudunuzdaki diğer hücreler gibi geçirgen değildir. Aslında, etrafındaki uyaranlara tepki vermesini sağlayan şey budur. Bu nedenle bir nöronda oluşturulan elektriksel dürtü, diğer hücrelere veya dokulara gidebilir.

Bir nöronun parçaları

Bir nöronun merkezi kısmı somadır. Tüm metabolik aktivitenin gerçekleştiği yer. Soma, nöronları canlı tutan diğer mikro yapılar ve hücresel organlarla birlikte çekirdeğin bulunduğu yerdir.

Dendritler somadan çıkan dallardır. ve bir ağaç gibi görünmesini sağlayın. Bunlar öncelikle bilgi alımının gerçekleştiği yerlerdir. Dendrit ağaçları, bir nöronu diğer nöronlardaki aksonlara bağlayan ve onlarla iletişim kuran çatallara sahiptir.

Nöronlar, dendritlerin zarları boyunca nöroreseptörlere sahip olması nedeniyle bilgi iletebilir. İletişim çoğunlukla akson-dendrit olmakla birlikte, başka türler de olabilir (akson-akson veya akson-soma).

Akson somadan çıkar "akson tepeciği" dediğimiz daha geniş kısımdan. Yaptığı şey, nöron tarafından alınan bilgileri daha sonra diğerlerine iletebilmesi için birleştirir. Bir aksonun en sonunda akson terminalleri bulunur. Diğer nöronların dendritlerine bağlanırlar.


Öne Çıkanlar

Beynin topografik olarak ağlara entegre edilmiş farklı alanlara organize olduğu büyük ölçüde kabul edilse de, her alanın davranışa benzersiz katkısı henüz açıklığa kavuşturulmamıştır.

Farklı yaklaşımlar kullanan farklı araştırma hatları, herhangi bir beyin bölgesi için sayısız davranışsal ilişkilendirmeye katkıda bulunmuştur.

Göreve dayalı aktivasyon verilerinin ortaya çıkan veritabanları, beyin bölgelerinin çok çeşitli deneysel davranış koşulları boyunca katılımını karakterize etme imkanı sunar.

Hem görüntüleme hem de fenotipik verilerin yeni büyük örnekleri, görüntülemeden türetilen nörobiyolojik belirteçler ve ekolojik davranışsal özellikler arasındaki çapraz konu ilişkilerini inceleyerek aktivasyon modelini tamamlama fırsatı sunar.

Birçok beyin bölgesi tanımlanmıştır, ancak her bölgenin işlevinin insan davranışına ilişkin kapsamlı bir resmileştirmesi hala eksiktir. Mevcut bilgi, çeşitli "işlevler" kavramlarına sahip çeşitli alanlardan gelir. Bu alanları kısaca gözden geçiriyoruz ve herhangi bir bölgenin hesaplama işlevini ifşa etmek için ilişkilerin heterojenliğinden nasıl yararlanılabileceğini özetliyoruz. Nörogörüntüleme çalışmalarından elde edilen aktivasyon verilerinin toplanması, bir bölgenin bir dizi deneysel koşul boyunca işlevsel katılımını karakterize etmemize olanak tanır. Ayrıca, büyük örneklem verileri, beyin bölgesi özellikleri ile ekolojik davranışsal fenotipleme arasındaki kovaryasyonu ifşa edebilir. Bu iki yaklaşımı birleştirmek, bir beyin bölgesinin davranışsal ilişkilerini ve dolayısıyla büyük ölçekli işlevsel ağlar içindeki işlevini ve daha geniş rolünü belirlemek için yeni bir bakış açısı açar.


Beynin birçok farklı bölümü vardır. Beynin ayrıca belirli iş türlerini yapan belirli alanları vardır. Bu alanlara lob denir. Bir lob, film izlerken gözlerinizle çalışır. Bir futbol topunu koşarken ve tekmelerken bacaklarınızı ve kollarınızı kontrol eden bir lob vardır. Okuma ve yazma ile ilgili iki lob vardır. Favori bir olayla ilgili anılarınız, matematik testinde size yardımcı olan aynı lob tarafından tutulur. Beyin tüm bunları ve çok daha fazlasını kontrol ediyor. Aşağıdaki haritayı kullanarak beyindeki bölgeleri gezin ve bunların vücudunuzda neyi kontrol ettiğini öğrenin.

Beyin çok meşgul bir organdır. Vücudun kontrol merkezidir. Kalbiniz ve akciğerleriniz gibi organlarınızı çalıştırır. Ayrıca vücudunuzun diğer bölümleriyle çalışmakla meşgul. Görme, koku alma, işitme, dokunma ve tat alma gibi tüm duyularınız beyninize bağlıdır. Dilinizdeki sensörlerle yemek tatmak, ancak tat alma tomurcuklarından gelen sinyallerin beyne iletilmesiyle mümkündür. Beyinde bir kez, sinyallerin kodu çözülür. Bir portakalın tatlı tadı, ancak beyniniz size tatlı olduğunu söylerse tatlıdır.

Frontal lob

  • Vücudun hareketi
  • Kişilik
  • Konsantrasyon, planlama, problem çözme
  • kelimelerin anlamı
  • duygusal tepkiler
  • Konuşma
  • Koklamak

Parietal Lob

Temporal lob

Oksipital lob

Beyincik

  • Latince küçük beyin
  • İnce motor (kas) kontrolü
  • Denge ve koordinasyon (nesnelerden kaçının ve düşmekten kaçının)

Limbik Lob


Tartışma

Büyük bir çok siteli denek kohortunda (n = 1011) işlevsel bağlantının büyüklüğünü karşılaştırarak, ayrı merkezlerin bağlantılar arasında tutarlı yanallaşma gösterdiği sol baskın bir ağ ve sağ baskın bir ağın tanımlanabileceğini gösterdik. ilgili sol ve sağ yarım küre göbekleri. Tanımlanan sol baskın ve sağ baskın merkezler, bilinen içsel bağlantı ağlarının mimarisine iyi karşılık gelir ve gri maddenin yapısal asimetrisine atfedilen varyansın kaldırılmasından sonra bile bağlantının kalıcı yanallaşmasını gösterir. Ayrıca, yanallaştırmanın tüm beyin özelliğinden ziyade yerel olduğunu da gösteriyoruz. Başka bir deyişle, bir ilgi bağlantısı güçlü bir şekilde yanallaştığında, beyindeki diğer bağlantıların yanallaşma derecesi, yalnızca ilgi bağlantısıyla ortak bir merkeze sahip bağlantılarla ilgilidir.

Verilerimiz, fonksiyonel bağlanabilirliğin lateralizasyonunun uzamsal dağılımına ilişkin önceki çalışmalarla büyük ölçüde tutarlıdır [16], [17]. Sürekli olarak güçlü sol lateralizasyon gösteren beyin bölgelerinin klasik dil bölgelerini (Broca Bölgesi, Wernicke Bölgesi, lateral premotor ve anterior tamamlayıcı motor alanları) içerdiğini bulduk. En büyük sol lateralizasyonla ilişkili MNI koordinatları, göreve dayalı fMRI dil çalışmalarında bildirilenlerle yakından eşleşir [32]. Broca ve Wernicke Alanlarının, fonksiyonel bağlantılarında ağırlıklı olarak sol lateralize olan ve hem komşu kortikal hem de subkortikal bölgeleri içerdiği, dağıtılmış bir dil ağı içerdiği gösterilmiştir [33].

Diğer sol lateralize merkezler, varsayılan mod ağının çekirdek bölgelerini içerir (posterior singulat, medial prefrontal, temporoparietal bağlantı) [34]. Çok çeşitli bilişsel görevlerde [35], bu ağ dinlenme halindeyken görev sırasında olduğundan daha fazla aktivite gösterir [36] ve bu ağın iç uyaranlara, içsel anlatıya veya benliğe katılmaya dahil olabileceği öne sürülmüştür. -yansıma [37]–[40]. Son kanıtlar, bu ağın kendine referanslı düşünce sırasında aktif olan bir orta hat çekirdeğinden ve geçmiş olayların hafızası sırasında aktif olan bir medial zamansal çekirdekten oluşabileceğini öne sürüyor [41], precuneus, farklı bağlantı paternlerine sahip üç ön/arka alt bölüm gösteriyor [42]. .

Buna karşılık, sağ lateralize fonksiyonel bağlantı merkezleri, dorsal ve ventral dikkat ağlarının kanonik bölgelerine ve cingulo-insular veya çıkıntı ağının [43]-[47] iyi bir şekilde karşılık gelir. Bu ağ, dış uyaranlara dikkat edilmesini veya uyaran belirginliğinin veya yeniliğinin değerlendirilmesini gerektiren görevler sırasında daha aktiftir [46], [48]. Bu ağın tarif edilen göbeklerinin neredeyse tamamı, intraparietal sulkus, ön göz alanları, alan MT, ön insula ve dorsolateral prefrontal korteks dahil olmak üzere analizimizde birbirine doğru lateralizasyon gösterir. Dış uyaran dikkatinin sağ lateralizasyonu, özellikle ventral dikkat ağı bölgelerindeki lezyonlarla ilişkili olarak, sağ hemisferik yaralanmayı [49] takiben çok daha yüksek hemisuzaysal ihmal insidansı bildiren lezyon çalışmaları ile tutarlıdır [49].

Popüler raporlarda, “sol beyinli” ve “sağ beyinli”, hem kişilik özellikleri hem de bilişsel stratejilerle ilişkili terimler haline gelmiştir; “sol beyinli” bir birey veya bilişsel stil, tipik olarak mantıksal, metodik bir yaklaşım ve “sağ-beyin” ile ilişkilidir. beyinli” daha yaratıcı, akıcı ve sezgisel bir yaklaşımla. Daha geniş sol baskın ve sağ baskın bağlantı ağlarında merkezler olarak tanımladığımız beyin bölgelerine dayanarak, daha tutarlı bir şema, dil ve iç uyaranların algılanması ile ilişkili sol baskın bağlantıları ve dikkat ile ilişkili sağ baskın bağlantıları içerebilir. dış uyaranlar.

Yine de analizlerimiz, bireysel bir beynin küresel bir özellik olarak “sol beyinli” veya “sağ beyinli” olmadığını, ancak asimetrik yanallaştırmanın bireysel düğümlerin veya yerel alt ağların bir özelliği olduğunu ve sol baskın ağın farklı yönlerinin olduğunu göstermektedir. ve sağ baskın ağ, bir birey içinde nispeten daha fazla veya daha az yanallaşma gösterebilir. Eğer sol merkezlerden birini içeren bir bağlantı bir bireyde güçlü bir şekilde sol-lateralleştirilirse, bu durumda sol baskın ağdaki bu merkezi de içeren diğer bağlantılar da daha güçlü bir şekilde sol lateralize olabilir, ancak bu önemli ölçüde genelleştirilmiş bir lateralizasyona dönüşmedi. sol baskın ağ veya sağ baskın ağ. Benzer şekilde, eğer sol baskın bir ağ bağlantısı güçlü bir şekilde sol lateralize edilmişse, bunun sağ baskın ağdaki bağlantılar içindeki lateralizasyon derecesi üzerinde önemli bir etkisi olmadı, ancak sol lateralize bir bağlantının örtüşen veya örtüşen bir hub içerdiği bağlantılar hariç. homotopik sağ lateralize bir merkeze yakın.

Düzeltilmemiş fonksiyonel korelasyon ölçümlerinin lateralizasyonunun, giral pozisyon gibi yapısal asimetrilerden önemli bir etki içerdiğini gözlemliyoruz. Daha az taraflı bir fonksiyonel lateralizasyon ölçümü elde etmek için veri kümemizdeki her bağlantının uç noktalarının her biri için gri madde yoğunluğunu denekler arasında gerileyerek bu etkiyi düzeltmeye çalıştık.Bu etkiyi tamamen ortadan kaldırmak zor olsa da, tanımladığımız ilişkilerin tamamen yapısal asimetrilere atfedilmesi olası değildir. Gri madde yoğunluğu lateralizasyonu haritası, fonksiyonel bağlantı lateralizasyonu haritasından farklı bir uzamsal dağılım gösterir; yapısal lateralizasyon, her girus ile sol ve sağ arasında aniden değişir ve içsel bağlantı ağlarının iyi bilinen fonksiyonel mimarisini takip eden fonksiyonel lateralizasyon. Düğümlerden ikisi, sol ve sağ baskın ağlardaki homotopik eşdeğerlerinin 10 mm'si içindedir. Böylece, aynı göbek, sol yarımkürede bir dizi bağlantıya ve sağ yarımkürede farklı bir bağlantı grubuna lateralleştirilir. Bu, temporoparietal bileşke ve insula arasındaki bağlantıların asimetrik olarak sağa lateralize olduğunu, temporoparietal bileşke ve inferior frontal girus arasındaki bağlantıların asimetrik olarak sola lateralize olduğunu gösteren önceki difüzyon tensörü ve fonksiyonel bağlantı MRI analizleri ile tutarlıdır [50], [ 51].

Yapısal lateralizasyon ile fonksiyonel lateralizasyon arasındaki ilişkinin bir artefakttan daha fazlası olması da mümkündür. Bir yarımkürede daha fazla gri madde bulunan beyin bölgeleri, bu bölgelere atfedilen beyin fonksiyonlarının lateralizasyonunu geliştirebilir. Alternatif olarak, bir beyin bölgesinde fonksiyonel bir asimetri gelişirse, o bölgede gri cevher hipertrofisi olabilir. Gelişimde yapısal ve fonksiyonel asimetrilerin ne ölçüde birlikte geliştiği, gelişimin daha erken noktalarında ve uzunlamasına görüntüleme metrikleri ile görüntüleme ve asimetrik beyaz cevher projeksiyonlarının [52], [53] fonksiyonel bağlantının lateralizasyonuna katkıda bulunup bulunmadığı dahil olmak üzere daha fazla çalışma gerektirecektir. .

Verilerimizin yalnızca homotopik bağlantılar arasındaki işlevsel bağlantının büyüklüğündeki asimetrileri ölçtüğünü, ancak zıt yarım kürelerdeki benzer bağlantılar arasındaki bilişsel bilgi içeriğindeki farklılıkları ölçmediğini belirtmek önemlidir. Böylece, sol yarıküredeki bir bağlantı, sağ yarıküredeki bir homotopik bağlantıdan tamamen yeni bir sinirsel hesaplama ile ilişkilendirilebilir, ancak işlevsel bağlantı yanalizasyonunda hiçbir fark göstermez. Bununla birlikte, yanallaştırılmış işlevsel korelasyon, iki yarıküre arasında farklılık gösteren bir ağ mimarisi önerir ve ilgili sol ve sağ yanallaştırılmış merkezlerin işlevinde bilinen farklılıklar verilen iki ağın içeriğinin bir göstergesi olabilir.

Analize dahil edilen 20 merkez arasında yaşla bağlantılılığın daha fazla yanlamasına yönelik zayıf bir genelleştirilmiş eğilim gözlemledik, ancak çoğu bireysel bağlantı, yanallaştırmada yaşa bağlı önemli değişiklikler göstermedi. Yaşla birlikte lateralizasyondaki zayıf değişiklikler, korelasyonlar >1000 veri noktasını içerdiğinden dikkatle yorumlanmalıdır, bu nedenle davranışsal veya bilişsel farklılıklarla ilişkili olmayan çok ince farklılıklar gözlemlenebilir. Daha küçük örneklem boyutlarına sahip önceki raporlar, prefrontal kortekste ergenlik sırasında lateralizasyonda farklılıklar [54] ve aynı yaş aralığındaki yaşla birlikte yapısal asimetride azalma olduğunu bildirmiştir [55].

Benzer şekilde, cinsiyetle fonksiyonel lateralizasyonda hiçbir fark görmedik. Bu sonuçlar, işlevsel bağlanabilirlik lateralizasyonunda önemli cinsiyet farklılıklarının bildirildiği önceki çalışmalardan farklıdır [16], [17]. Bunun nedeni, önceki raporlardan birinde kısa menzilli bağlantının kullanılması ve bu raporda yapısal asimetrilerin düzeltilmesi dahil olmak üzere iki çalışma arasındaki farklı yöntemler olabilir. Beynin önceden tanımlanmış bir parsellemesini kullanarak dinlenme durumu fonksiyonel bağlantı verilerinin grafik-teorik analizini gerçekleştiren önceki bir çalışma, hemisferik asimetrinin cinsiyetle anlamlı bir etkisi olmadığını, ancak erkeklerin sağ hemisferlerinde yerel olarak daha verimli olma eğiliminde olduklarını ve kadınların daha fazla yerel olarak verimli olma eğiliminde olduğunu bildirdi. sol yarıkürelerinde yerel olarak daha verimli olabilirler [56].

Hem sol taraflı hem de sağ taraflı ağın iki merkezinin neredeyse homotopik olması ilgi çekicidir. Broca Alanındaki maksimum sol lateralizasyon, çıkıntı ağında ön insula'yı içerecek şekilde uzanan benzer bir sağ lateralize homotopik kümeye karşılık gelir. Her iki ağın da alt frontal girus/anterior insular bölgede ikili homologları olmasına rağmen, sağdaki Broca Homologue ve frontoinsular çıkıntı bölgesinin nispi sınırlarının bitişik beyin kortikal fonksiyonu için “rekabet etmesi” mümkündür. Kişilik özellikleri [57] veya dil işlevi için karakterize edilen popülasyonlarda yapılacak gelecekteki çalışmalar, bu bölgelerdeki yerel bağlantı farklılıklarının davranışsal özellikler veya yeteneklere yansıyıp yansımadığı konusunda bilgilendirici olabilir. Çalışma, konu örneğinde mevcut olan davranışsal veri ve konu tespiti eksikliği ile sınırlıdır. Özellikle, el kullanımına ilişkin kaynak veriler eksiktir. Bununla birlikte, sol ve sağ lateralize ağlarımızdaki merkezlerin hiçbiri birincil motor veya duyusal korteksleri içermez ve lateralize bağlantıların hiçbiri, verilerin mevcut olduğu deneklerde el kullanma metrikleri ile anlamlı bir korelasyon göstermedi.

Davranış ve yanal bağlantı arasındaki ilişkinin daha fazla araştırılmasına ihtiyaç duyulmasına rağmen, sol ve sağ yanallaştırılmış ağların, sol ve sağ yarıküredeki bir merkezler takımyıldızı arasında homojen olarak daha güçlü olduğunu, ancak bu tür bağlantıların bir özne ile sonuçlanmadığını gösteriyoruz. -bir ağı diğerine tercih eden (yani sol beyinli veya sağ beyinli) spesifik küresel beyin yanallaştırma farkı. Aksine, yanal beyin ağları, çocukluktan erken yetişkinliğe kadar yalnızca zayıf değişikliklerle ve cinsiyetle herhangi bir farklılık varsa çok küçük olan denekler arasında yerel korelasyon gösteriyor gibi görünmektedir.


Elektrik Zihnimiz: Nöron Doktrini

Nöron Doktrini, nöronların, sinir sisteminin hücresel bir zarla çevrili ve vücuttaki diğer herhangi bir organdaki hücreler gibi diğer yapılardan ayrı olan bireysel hücresel birimleri olduğunu ortaya koydu. Bununla birlikte, vücuttaki çoğu hücrenin aksine, nöronlar bilgi almak ve iletmek için özel olarak tasarlanmıştır.

İspanyol sinirbilimci Santiago Ramon y Cajal (Resim: Orijinal fotoğraf, Clark Üniversitesi tarafından 1899/Public Domain'de yayınlanmasına rağmen anonimdir)

Bu Nöron Doktrini, gelmiş geçmiş en ünlü nöroanatomist Santiago Ramon y Cajal tarafından desteklendi. 1906 Nobel Ödülü'nü kazanan Cajal, genç hayvanlarda aksonları sonlandırmalarına kadar bu özel yöntemle gerçekten takip edebileceğinizi belirledi. Bu çalışmalardan nöronların yapısal ve işlevsel birimler olduğunu belirledi.

Nöronların sinir sisteminin bireysel birimleri olduğu ve diğer hücrelerden ayrı olduğu, yine Nobel Ödülü kazanan Sir Charles Sherrington tarafından da önerildi. Sherrington, yalnızca teorik düşünceler temelinde, nöronların aralarında bir boşluk, sinir sistemindeki çeşitli nöronlar arasında bir boşluk olması gerektiğine inanıyordu. Bir fizyolog olarak iletiye baktığında -sinir gövdelerindeki iletiye baktığında- beyindeki gri maddeye baktığından çok daha hızlıydı. Sadece buna dayanarak, nöronların, aralarında bir boşluk veya boşluk olması gereken bireysel yapısal birimler olduğuna inanıyordu. Sinapslar aslında 1950'lerin başına kadar elektron mikroskobu ile görülmediği için bu daha da önemliydi.

Bu video serisinden bir transkript Beyni Anlamak. Şimdi izle, Wondrium.

Sinapsların, bir nöronun başka bir nöronla etkileşime girdiği beyindeki yerler olduğuna inanıyoruz. Bir sinaps, bir nöron ile zincirdeki bir sonraki nöron arasındaki iletişimin gerçekleştiği yerdir. Akson terminali, birinci nöronun ikinci ile temas kurduğu yerdir. Terminalde, postsinaptik zarla - bu ikinci nöronun dendritleri veya hücre gövdesiyle - etkileşime girecek bir kimyasal salan sinaptik veziküller vardır.

Nöronlar Arasındaki Boşluğu Kapatmak

Nöronlar birbirleriyle nasıl iletişim kurar? Aralarında bir boşluk varsa, iletişimden sorumlu olan nedir? Aksonların aslında elektrik ürettiğinin keşfedilmesiyle, bunu anlamada büyük bir ilerleme sağlandı.

Bir nöronun anatomisi (Resim: ShadeDesign/Shutterstock tarafından)

Bir elektrik sinyali yayılır ve akson tepe noktasında başlar. Unutulmaması gereken en önemli şeylerden biri, aksonun sadece hücre gövdesinin bir uzantısı olmadığı, özel bir yapı olduğu ve hücre gövdesine akson tepeciğinde bağlı olduğudur. Akson tepeciğinde bir elektrik sinyali üretilir ve "ya hep ya hiç" tarzında akson boyunca yayılır. Bu, sinyalin bozulmadığı anlamına gelir. Sinyal akson boyunca belirli bir şekilde ilerleyecektir. Miyelin sargıları arasında düğümden düğüme atlar.

Belirli bir nöronun tüm aksiyon potansiyelleri aynı genlikteyse ve bozulmazlarsa, o zaman bu yoğunluk nasıl olur da sinir sisteminde kodlanır veya böyle bir nöronda kodlanır? Ve stimülasyonun kalitesinden ne sorumludur? Kodun ne olduğu hakkında bir şeyler öğrenmemiz gerekiyor.

Bir Uyaran'ın Yoğunluğu ve Kalitesi

Bir uyaranın yoğunluğu, ateşlemenin frekansı değiştirilerek nöronlarda kodlanır. Daha yoğun bir uyaran, nöronların ateşleme hızlarını artırmasına neden olur. Öte yandan uyaranın kalitesi biraz farklıdır. Bir uyaranın kalitesi, farklı türdeki nöronların uyarılmasının, belirli yollar boyunca iletimin ve ayrıca beynin farklı alanları, özellikle serebral korteks tarafından "yorumlanmasının" sonucudur.

Bunu vizyon açısından düşünelim. Görmedeki uyaranın kalitesi - sonuçta görme olarak deneyimlediğimiz şey - çünkü gözdeki ışığı emen hücreler tarafından bir elektrik sinyali başlatılır. Bu hücreler ışığı emmek için özelleşmiş olmalıdır. Daha sonra görsel yollar boyunca beyne bir elektrik sinyali iletilir. Beynin bu çeşitli sistemlerden oluştuğunu söylemenin anlamı budur. Nihayetinde yorumlama -ya da görme olarak yorumladığımız zihinsel yapı- bu yolların sonunda kortekse ulaşmasının ve beynin çok özel görsel alanları tarafından yorumlanmasının sonucudur. Nöronların kendileri her zaman aksonlarda üretilen bu potansiyellerle iletişim kuracaklar.

Bu aksiyon potansiyeli veya bu elektrik sinyali bir aksonda üretilirken gerçekte ne oluyor? Bunu ve nöronların nasıl iletişim kurduğunu anlamak için, nöronların iç ve dış çevreleri ve belirli atomların dağılımındaki değişimin nasıl bilgi iletmek için sinyal mekanizması olacağı hakkında bir şeyler anlamamız gerekir.

Nöronlar, sinir sisteminin yapısal ve işlevsel birimleridir. Vücudun diğer hücreleri gibi hücrelerdir.

Nöronlar, sinir sisteminin yapısal ve işlevsel birimleridir. Vücudun diğer hücreleri gibi hücrelerdir. Onları ayrı bir birim yapan onları çevreleyen bir zarları vardır. Bu hücrenin içinde. Ve nöronlar, vücuttaki hemen hemen tüm hücreler gibi, içinde organellere sahiptir. Protein yapımında, örneğin paketleme proteinlerinde yer alan özel yapılara sahiptirler. Ayrıca içlerinde, temelde yüklü atomlar olan iyon olan atomlara sahiptirler ve bu, sadece bir elektron kazanmış veya kaybetmiş atomlar anlamına gelir.

Nöronu Şarj Etme

Hücre gövdesinin içinde organeller, iyonlar ve diğer moleküller bulunur. Nöronal hücre zarının dışında hücre dışı boşluk bulunur. Bu hücre dışı boşlukta iyonlar da vardır. Potasyum, sodyum, klorür, kalsiyum ve diğer iyonları tekrar bulabilirsiniz. Sinir sisteminde sinyalleşmenin nasıl gerçekleştiğini anlamada önemli olan, bir hücrede, bir nöronda iyonların dağılımının hücre içi ve dışı arasında farklı olduğunu anlamaktır. İyonlar nöronal zar boyunca eşit olmayan bir şekilde dağılmıştır, bu nedenle dinlenme durumu dediğimiz durumda hücrenin içi, dışından daha negatif yüklü olacaktır. Bu temel bir ilkedir. Dinlenme durumu, nöronun ateşlenmediği bir anda demektir. Dinlenme durumunda, iyonlar zar boyunca eşit olmayan bir şekilde dağılır, böylece bu hücrenin içi, dışından daha negatif olur.

Bu yük farkı -çünkü hatırlayın, iyonlar temel olarak bir elektron kazanmış ya da kaybetmiş atomlardır, dolayısıyla yüklüdürler- çeşitli şekillerde korunur. Korunma yollarından biri, nöronların zarında küçük pompalar gibi hareket eden moleküllerin bulunması ve hücre içi iyon konsantrasyonunun çok dikkatli bir şekilde düzenlenmesini sağlamasıdır. İyonik konsantrasyonların düzenlenmesi çok önemlidir, çünkü bu sistemdeki veya kontrol mekanizmalarındaki herhangi bir anormallik anormal bir elektrik boşalmasına neden olabilir. Ve anormal bir elektrik boşalması beyinde nöbetler oluşturabilir ve hatta nöronları öldürebilir. Dinlenme durumunda, bu yük farkı, zarda gerçekten var olan ve doğru yüklü iyonların zar boyunca çok özel bir şekilde dağılmasını sağlayan küçük pompalar gibi hareket eden moleküller tarafından korunur.

İyonik Konsantrasyonun Düzenlenmesi

Tek bir nöronun dışındaki hücre dışı boşlukta, iyon konsantrasyonunu düzenleme görevi astrositlerin görevidir. Astrositler - nöronları oluşturan aynı progenitör hücrelerden türetilen yıldız şeklindeki glial hücreler - nöron dışındaki iyonik konsantrasyonun düzenlenmesinde kritik bir rol oynar. Bunu yaparlar çünkü aslında belirli yüklü atomlar için küçük lavabolar gibi davranırlar. Hücre dışı iyonik ortam, astrositler tarafından atoma kadar düzenlenir ve hücre içi yük, zar boyunca belirli moleküller tarafından atoma kadar düzenlenir.

Bir nöron uyarıldığında ne olur? Bir nöron uyarıldığında, iyonların dağılımı zar boyunca değişir. Hücre uyarıldığında iyonlar şimdi dağılırsa, diferansiyel yük, nöronun içinin daha pozitif hale gelmesine neden olur, buna depolarizasyon diyoruz. Hücrenin içi eskisinden daha da negatif hale gelirse, o zaman hiperpolarize olacaktır. Dinlenme durumunda yük farkı yaklaşık -70 mV'dir.

Bir Nöron Nasıl Ateşlenir

Yük belirli bir noktaya ulaştığında -hücrenin içi yaklaşık -55 mV'ye daha pozitif hale geldiğinde- akson tepe noktasında bir aksiyon potansiyeli başlatır. O zaman elimizdeki şey depolarizasyondur - içeriyi daha olumlu hale getirir - sinir sisteminde bir uyarım. İç kısım daha olumsuzsa, buna hiperpolarizasyon denir - sinir sistemindeki bir inhibisyon. Aksiyon potansiyelleri, nöronun o akson tepeciğinde üretilir ve miyelin kılıfları arasında düğümden düğüme atlayarak akson boyunca yayılır (bkz. Şekil 1). Membran potansiyelindeki çok hızlı ve geçici değişimleri, aksonun temelde çıplak olduğu her yerde meydana gelecektir. Aksiyon potansiyeli düğümden düğüme atladığı için buna tuzlu iletim denir. Bu, "atlama iletimi" anlamına gelir.

Sinyali Hızlandırmak

Akson boyunca yayılma hızı, nöronun etrafındaki miyelin kılıflarının ne kadar büyük olduğuna bağlıdır. Nöron ne kadar büyük ve miyelin ne kadar büyükse, iletim o kadar hızlı olur. Aksonunuz miyelinsiz olsaydı, iletim çok yavaş olurdu ve nedenini anlamak aslında çok kolay. Eğer bir düğümden diğerine atlayacaksanız, o zaman fark yükünü değiştirmeniz gereken tek yer her bir düğüm arasındaki boşluklardır. Miyelinsiz bir aksonunuz varsa, akson boyunca her bir noktadaki yükü değiştirmeniz gerekir. Miyelinli aksonlardaki sinaptik iletim, miyelinsiz aksonlardan çok daha hızlıdır, çünkü sadece düğümden düğüme atlar. Bu yüzden bir nörona ve motor kortekse sahip olabilirsiniz ve bir nesneye uzanıp dokunmak istediğinizi düşünebilir ve ardından bunu neredeyse anında yapabilirsiniz. Yine de bu aksiyon potansiyellerinin korteksinizdeki motor nöronlardan omuriliğinize, omurilikteki sinapsa kadar gitmesi ve kasın kasılmasına neden olmak için dışarı çıkması gerekiyordu. Ama bize neredeyse anlık görünüyor çünkü bunlar çok, çok hızlı miyelinli aksonlar.

Sıradaki sorumuz, aksiyon potansiyeli akson terminal uçlarına ulaştığında ne olur? Bir sonraki gidilecek yer orası gibi görünüyor. Nöron, bir sonraki hücre ile sinaps oluşturacakları akson terminallerine bir aksiyon potansiyeli yayar. Burada sinapsta ne olur?

Kalsiyum, Nörotransmiterler ve Reseptörler

Şekil 3'e bakın. Aksiyon potansiyeli – elektrik yükü – belirli bir şeyin olmasına neden olur. Terminal uç olan presinaptik zarın, hücre dışı boşluktaki yüklü iyonlardan biri olan kalsiyum akışına izin veren kanalları açmasına neden olur. Kalsiyum sinir terminaline girdiğinde, küçük keseciklerin zar sonlanma noktasına hareketiyle sonuçlanacak bir dizi olay oluşturur. Bu zarlar presinaptik zarla birleşir ve içeriklerini (nörotransmitterleri) bir nöronu diğer nörondan ayıran boşluğa, yani yarığa boşaltır.

Son soru, postsinaptik yapıda şimdi ne oluyor? Birinci nöronun ikinci nöronla iletişim kurmasının tek yolu, okuyabildiği bir tür sinyaldir. Ve ne olur? Aksiyon potansiyeli, bu presinaptik terminalden nihai olarak nörotransmitter veya kimyasalların salınmasına neden olur. Bu kimyasallar, postsinaptik hücre üzerindeki spesifik reseptörlerle etkileşime girmek için sinaptik yarık boyunca yayılır. Nörotransmitterin bu postsinaptik reseptörlerle etkileşimi iki şeyden birini yapacak. Ya doğrudan bu postsinaptik zardaki kanalları açacak - kanal sadece zarı boyunca iyon akışını kontrol eden bir proteindir. Ya da, farklı iyonların sinaptik zar boyunca dağılmasına neden olacak başka bir moleküle bağlanacak. Bir sinapsta meydana gelen değişiklikleri zar potansiyelleri veya postsinaptik zar potansiyelleri olarak adlandırırız.

Postsinaptik Potansiyeli Derecelendirme

Bu potansiyeller birçok yönden aksiyon potansiyellerinden farklıdır. Her şeyden önce, dendritlerde ve dikenlerde üretilirler. Dendritler, hücre gövdesinin sadece uzantılarıdır ve dikenler, yüzey alanını artırmak için sadece dendritik yüzeyin çıkıntılarıdır. Sinaptik potansiyeller depolarize edici veya hiperpolarize edici olabilir. Başka bir deyişle, uyarıcı veya engelleyici olabilirler. Ancak aksiyon potansiyellerinin aksine, sinaptik potansiyeller derecelendirilir ve "azalır".

Nöronların çeşitli aksonal girdileri vardır. Bunlar, farklı yerlerden gelen aksonlar, beyindeki diğer çekirdekler, hücrenin ya hücre gövdesi ya da dendritleri ya da dikenleri üzerinde sinaps yapıyor.Dereceli ve azalan, dendritlerde veya dikenlerde üretilen sinaptik potansiyellerin, ne kadar büyük olduklarının ne kadar nörotransmiterin salındığına bağlı olarak derecelendirildiği anlamına gelir. Azalma, ilginç bir şey anlamına gelir. Dikenler ve dendritler miyelinli değildir. Bunlar hücre gövdesi yüzeyinin gerçek uzantılarıdır. Ve bu, bir hücrenin kenarındaki bir sinapsın, hücre gövdesine ve akson tepeciğine giden yol boyunca her noktada zar ve iyon dağılımını değiştirmesi gerektiği anlamına gelir. Bu, sinyal aktarıldıkça azaldığı anlamına gelir, böylece küçülür.

Şimdi bunun sonucu nedir? Bunun anlamı ne? Bu, akson tepeciğinde bir aksiyon potansiyelinin ateşlenip ateşlenmediğini nihai olarak belirleyecek olanın, bu nörona gelen tüm uyarıcı ve engelleyici girdilerin toplamı olduğu anlamına gelir. Binlerce sinaps gelir ve ya postsinaptik zarı uyarır ya da postsinaptik zarı inhibe eder ve sonra tüm bu binlerce sinapsın eklenmesi ve bunların uyarılması ve engellenmesi, akson tepeciğinde bir aksiyon potansiyelinin oluşturulup oluşturulmayacağını belirleyecektir. Ve bu bir kez oluşturulduktan sonra, bu aksiyon potansiyeli daha sonra ya hep ya hiç tarzında tekrar bir sinapsa ve bir nöron zincirinde sürekli olarak yayılır.

Nöron Doktrini Hakkında Sık Sorulan Sorular

Nöron Doktrini 1800'lerin sonlarında nöronların ve sinir sisteminin özelliklerini detaylandıran ve nöronların sürekli yerine ayrık .


Görsel Kategorizasyonun Nöronal Mekanizmaları: Karar Vermeye Soyut Bir Bakış

Kategorizasyon, duyusal uyaranları farklı, davranışsal olarak alakalı gruplara esnek bir şekilde atama yeteneğimizdir. Kategorik kararlar, uyaranların kategori kimliğini öznelerin kararlarını belirtmek için kullandıkları eylemlerden ayırarak daha genel olarak karar vermeyi incelemek için kullanılabilir. Burada primat beynindeki bu tür soyut kategorik kodlamanın kanıtlarını tartışıyoruz ve diğer algısal karar paradigmalarıyla olan ilişkiyi ele alıyoruz. Görsel kategorizasyon üzerine yapılan son çalışmalar, görsel uyaranları rastgele kategoriler halinde gruplamak üzere eğitilmiş maymunlarda hiyerarşik olarak organize edilmiş bir kortikal alan ağı boyunca nöronal aktiviteyi inceledi. Bu, erken görsel kortikal alanlardaki görsel özellik kodlamasının, aşağı doğru parietal ve prefrontal alanlarda daha esnek kategorik temsillere dönüşümünü ortaya çıkardı. Bu nöronal kategori temsilleri, soyut içsel bilişsel durumlar olarak kodlanmıştır, çünkü bunlar, belirli duyusal uyaranlarla veya maymunların kategorik seçimlerini belirtmek için kullandıkları eylemlerle katı bir şekilde bağlantılı değildir.


Kavramlar ve tanımlar

akson – Aksiyon potansiyellerinin üretildiği uzun, ince yapı, nöronun iletici kısmıdır. Başlatmadan sonra, aksiyon potansiyelleri, nörotransmiterin salınmasına neden olmak için aksonlarda ilerler.

dendrit – Nöronun alıcı kısmı. Dendritler, aksonlardan sinaptik girdiler alır ve dendritik girdilerin toplamı, nöronun bir aksiyon potansiyelini ateşleyip ateşlemeyeceğini belirler.

Omurga – Birçok sinaps için postsinaptik temas bölgesi olan dendritlerde bulunan küçük çıkıntılar.

Aksiyon potansiyeli – Tipik olarak aksonda üretilen ve nöronu 'aktif' olarak işaret eden kısa elektriksel olay. Bir aksiyon potansiyeli aksonun uzunluğu boyunca ilerler ve nörotransmitterin aksona salınmasına neden olur. sinaps. Aksiyon potansiyeli ve bunun sonucunda ortaya çıkan verici salınımı, nöronun diğer nöronlarla iletişim kurmasını sağlar.


Öne Çıkanlar

Beynin topografik olarak ağlara entegre edilmiş farklı alanlara organize olduğu büyük ölçüde kabul edilse de, her alanın davranışa benzersiz katkısı henüz açıklığa kavuşturulmamıştır.

Farklı yaklaşımlar kullanan farklı araştırma hatları, herhangi bir beyin bölgesi için sayısız davranışsal ilişkilendirmeye katkıda bulunmuştur.

Göreve dayalı aktivasyon verilerinin ortaya çıkan veritabanları, beyin bölgelerinin çok çeşitli deneysel davranış koşulları boyunca katılımını karakterize etme imkanı sunar.

Hem görüntüleme hem de fenotipik verilerin yeni büyük örnekleri, görüntülemeden türetilen nörobiyolojik belirteçler ve ekolojik davranışsal özellikler arasındaki çapraz konu ilişkilerini inceleyerek aktivasyon modelini tamamlama fırsatı sunar.

Birçok beyin bölgesi tanımlanmıştır, ancak her bölgenin işlevinin insan davranışına ilişkin kapsamlı bir resmileştirmesi hala eksiktir. Mevcut bilgi, çeşitli "işlevler" kavramlarına sahip çeşitli alanlardan gelir. Bu alanları kısaca gözden geçiriyoruz ve herhangi bir bölgenin hesaplama işlevini ifşa etmek için ilişkilerin heterojenliğinden nasıl yararlanılabileceğini özetliyoruz. Nörogörüntüleme çalışmalarından elde edilen aktivasyon verilerinin toplanması, bir bölgenin bir dizi deneysel koşul boyunca işlevsel katılımını karakterize etmemize olanak tanır. Ayrıca, büyük örneklem verileri, beyin bölgesi özellikleri ile ekolojik davranışsal fenotipleme arasındaki kovaryasyonu ifşa edebilir. Bu iki yaklaşımı birleştirmek, bir beyin bölgesinin davranışsal ilişkilerini ve dolayısıyla büyük ölçekli işlevsel ağlar içindeki işlevini ve daha geniş rolünü belirlemek için yeni bir bakış açısı açar.


Soyut

Tüm beyin bölgelerinin farklı işlevlere sahip çeşitli nöronal alt tipler içerdiği iyi bilinse de, astrositlerin geleneksel olarak homojen olduğu düşünülmüştür. Bununla birlikte, son kanıtlar, memeli CNS'sindeki astrositlerin, farklı bölgeler arası ve bölgeler arası özelliklerin yanı sıra işlevsel çeşitlilik sergilediğini göstermiştir. CNS'de astrosit süreçleri, örtüşmeyen alanlarda yerel ortamı doldurur. Bu nedenle, bölgeye özgü astrositlerin potansiyel bir avantajı, yerel gelişimi düzenleme veya yerel nöral devre işlevini optimize etme kapasiteleri olabilir. Nöron-astrosit etkileşimlerinin bölgesel heterojenliğine genel bir bakış, normal nörolojik işlevi düzenleyebilecekleri yeni yolları ve hastalıkta nasıl düzensiz hale gelebileceklerini gösterir.


İdeomotor teori, eylemlerin bilişsel olarak temsil edildiğini ve uyandırdıkları duyusal etkilerin temsilleri aracılığıyla erişildiğini iddia eder. Önceki çalışmalar, eylem etkilerinin sunumunun ilgili motor yapılarda aktivasyonu başlattığını göstererek bu iddiayı destekler. Bununla birlikte, insanların motor davranışlarını kontrol etmek için gerçekten eylem-etki temsillerini kullanıp kullanmadıkları henüz net değil. fMRI çalışmamızda, katılımcıların deneme bazında manuel veya yüz hareketlerine hazırlanmasını sağladık ve hazırlığın bu eylemlerin algısal etkilerini kodlayan kortikal alanlar tarafından gerçekleştirileceğini varsaydık. Elle eyleme hazırlanmak, motor korteksin (gerçek hazırlığı gösteren) el ile ilgili alanlarının ve vücut bölümlerinin algılanmasına aracılık ettiği bilinen ekstrastriat vücut bölgesinin daha yüksek aktivasyonuna neden oldu. Buna karşılık, yüz hareketine hazırlanmak, yüz algısına aracılık ettiği bilinen yüzle ilgili motor alanların ve fusiform yüz bölgesinin daha yüksek aktivasyonuna neden oldu. Bu gözlemler, ideomotor teorisi için daha fazla destek sağlar ve görsel imgelemenin gönüllü eylem kontrolünde bir rol oynayabileceğini öne sürer.

Dans okulunda yeni dans hareketleri edinirken, her adımdan sonra ayakların yere nasıl oturması ve oradan nasıl hareket etmesi gerektiğine dair görsel imgeler çağrıştırarak ayaklarımızla ne yapacağımızı hazırlama eğilimindeyiz. Aslında, dans okullarında, her yeni adım hareketinin amacını görselleştirmek ve hayal etmeye yardımcı olmak için ayak damgası resimleri kullanmak yaygın bir uygulamadır. Bu, ilk olarak 19. yüzyılın sonlarında geliştirilen ideomotor teorisi tarafından tanımlanan şeyin günlük bir örneğidir (James, 1890/1981 Münsterberg, 1888 Harless, 1861 Lotze, 1852). İdeomotor teorisinin temel varsayımı, eylem etkilerinin işlevsel tahminlerinin eylem kontrolünde çok önemli bir rol oynadığını tutar. Örneğin Lotze (1852), amaçlanan olayın görüntüsünün (“Vorstellung des Gewollten”, s. 301) hareketin kendisi için bir tür geri getirme ipucu ve zihinsel erişim noktası olarak hizmet ettiğini belirtti – yürütücü motor program, yani motor program. . Belirli kas lifleri açısından eylemlerin özellikleri üzerinde doğrudan bir kontrolümüz olmadığı için, varsayıma dayanarak, eylemlerin amaçlanan sonucunun temsillerini kullanırız - örneğimizde, zemindeki optimal ayak pozisyonlarının görsel görüntüsü - davranışlarımızı kontrol etmek ve yönlendirmek için.

Görüntünün eylem kontrolünde bir rol oynadığına dair genel fikir, literatürde geniş çapta yayılmıştır (Jeannerod, 1999 Rizzolatti, Fogassi ve amp Gallese, 1997) ve son çalışmalar, ideomotor teorisini yeniden canlandırmış ve detaylandırmıştır. diğer şeylerin yanı sıra, nörogörüntülemeye uygulandı (Elsner & Hommel, 2001 Hommel, Müsseler, Aschersleben, & Prinz, 2001 Prinz, 1997 Hommel, 1996). Varsayım, duyusal sistemler ve motor sistemlerin, algılanan ve üretilen olayları duyusal-motor birimler veya “olay dosyaları” cinsinden temsil eden ortak bir kodlama sistemi aracılığıyla birbirine bağlı olduğudur (Hommel, 1998). Eylemlerin sık sık birlikte meydana gelmesi ve bunların algısal sonuçları (örneğin, hareket eden elin görsel izlenimleri, çalıştırdığı anahtarın hareketi ve bu eylem tarafından yanan ampul) nedeniyle, eylem kodları ve bunların duyusal etkileri, birbirine bağlanmış. Ortaya çıkan ilişkinin çift yönlü olduğu varsayıldığından, örneğin parlak lambayı aktif olarak hayal ederek ışık flaşını temsil eden duyusal kodların yeniden etkinleştirilmesi, bu programın gönüllü kontrol altında olması için ilgili motor programına yayılır.

Bu senaryoyu destekleyen kanıtlar, son zamanlarda yapılan bir dizi beyin görüntüleme çalışmasından elde edilebilir. Elsner ve ark. tarafından yapılan ilk pozitron emisyon tomografi çalışması. (2002), katılımcılara yüksek ve düşük perdeli sesler üreten sol ve sağ tuşa basmalarını sağladı. Bundan sonra, katılımcılar tarayıcıda pasif bir ses algılama görevi yapıyorlardı ve bu sırada çeşitli oranlarda nötr ve önceden edinilmiş aksiyon-efekt tonları sunuldu. Aksiyon-efekt tonlarının nispi frekansı, kaudal ek motor alan ve sağ hipokampusun aktivasyonu üzerinde seçici bir etkiye sahipti; bu, ikincisinin, eylem sonuçlarının duyusal temsillerini, birincisi tarafından düzenlenen ilgili motor programlara bağladığını öne sürdü. Bu gözlemler Melcher, Weidema, Eenhuistra, Hommel ve Gruber'in (2008) yakın tarihli bir fMRI çalışmasında doğrulandı ve genişletildi. Daha fazla destek, profesyonel piyanistler ve müzisyen olmayanlarda ton kaynaklı beyin aktivasyonunu karşılaştırmak için fMRI kullanan bir çalışmadan gelir (Bangert ve diğerleri, 2006). Müzisyen olmayanlarla karşılaştırıldığında, müzisyenler pasif bir dinleme görevinde bile kortikal sensorimotor ağ aktivasyonunun arttığını gösterdiler, bu da ton temsillerinin aktivasyonunun görünüşte ilişkili motor yapılara yayıldığını düşündürdü. Benzer gözlemler, katılımcıların dans filmleri izlediğinde dansa özgü motor yapıların aktive olduğu ve bu dansların ne kadar yorucu olduğunu değerlendirmek zorunda kaldıkları profesyonel dansçılarda da yapılmıştır (Calvo-Merino, Glaser, Grezes, Passingham, & Haggard, 2005). , bakınız Molnar-Szakacs & Overy, 2006) ve müzisyen olmayanlarda az miktarda piyano eğitimi sonrasında (McNamara ve diğerleri, 2008).

Bu çalışmaların bulguları cesaret verici olsa da, ideomotor teoriyi oldukça dolaylı yollarla desteklemektedir. Bir yandan, motor yapılar ve eylem sonuçlarının duyusal temsilleri arasındaki bağların varlığını öne sürerler ve bu bağların çift yönlü olduğu ve dolayısıyla aktivasyonu her iki şekilde de yayabileceği fikrini desteklerler: ilişkiyi deneyimlerken olduğu gibi motordan duyuya. eylemler ve sonuçları arasında ve duyusaldan motora, bahsedilen çalışmalarda olduğu gibi. Öte yandan, bu gözlemler, insanların eylemlerini kontrol etmek için eylem sonuçlarının temsillerini fiilen kullanmalarını zorunlu olarak gerektirmez. Bu nedenle, eylem-etki çağrışımları, motor programlara bir erişim ve erişim ipucu sağlayabilse de, insanlar farklı rotalar boyunca motor programlarına erişebilir ve bunlara erişebilir.

Bu olasılığı değerlendirmek için, bu çalışmada, motor yapıları hazırlamak için eylem etkileri sunmadık, bunun yerine, insanları farklı türde duyusal sonuçlara yol açacak eylemlere hazırladık ve bunun sinir sistemini harekete geçirip geçirmediğini test ettik. Bu sonuçları temsil eden yapılar. Özellikle, manuel bir eyleme hazırlanmayla ilgili nöral aktivasyonu, bir yüz eylemine hazırlanmayla ilgili aktivasyonla karşılaştırdık. Elle yapılan eylemlerin duyusal sonuçlarının en azından bir kısmının posterior inferior temporal sulkusta yer alan ekstrastriat vücut alanı (EBA) tarafından işleneceğini düşündük. EBA'nın başlangıçta diğer insanların yüzle ilgili olmayan vücut bölümleriyle ilgili görsel bilgilerin işlenmesine adandığı varsayılmıştır (Urgesi, Berlucchi, & Aglioti, 2004 Downing, Jiang, Shuman, & Kanwisher, 2001). Son zamanlarda, fusiform vücut alanının (FBA) tüm vücudun görsel görünümüne daha duyarlı olduğu, EBA'nın ise vücudun bölümlerine duyarlı olduğu gösterilmiştir (Taylor, Wiggett, & Downing, 2007). Ayrıca, kendi kendine gerçekleştirilen uzuv motor eylemlerinin yürütülmesi sırasında EBA aktivitesinin yakın zamanda gözlemlenmesi (Astafiev, Stanley, Shulman ve amp Corbetta, 2004), EBA'nın kişinin kendi vücut kısımlarını da temsil ettiğini öne sürerken, yakın tarihli bir çalışma, bu aktiviteyi EBA, tanıdık veya tanıdık olmayan bedenlerin tanınması arasında ayrım yapılmasına izin vermez (Hodzic, Muckli, Singer ve & Stirn, 2009). Manüel eylemin, diğer şeylerin yanı sıra, kişinin vücut bölümlerinin kendini algılamasıyla sonuçlandığı göz önüne alındığında, EBA'nın daha önce deneyimlenen ve şimdi manuel eylemlerin beklenen etkilerinin bazılarını kodladığını varsaymak mantıklıdır. Eğer öyleyse, daha sonraki yürütmeye hazırlanma sürecinde manuel bir eylemin etkinleştirilmesine EBA etkinliği aracılık etmelidir.

Aynı doğrultuda, yüz hareketlerinin en azından bazı duyusal sonuçlarının, lateral fusiform girusta bulunan fusiform yüz alanı (FFA) tarafından işleneceğini tahmin ettik. Bu alanın başlangıçta diğer insanların yüzlerinin algılanmasına aracılık ettiği varsayılmıştır (Kanwisher, McDermott, & Chun, 1997), ancak kişinin kendi yüzünü de kodlayabilir ve böylece onu hareket ettirmenin duyusal sonuçlarının algısına aracılık edebilir. İnsanların, kendi eylemlerinden elde ettikleri görsel geribildirimden çok kinestetikle daha aşina oldukları, bu nedenle eylem etkilerinin kinestetik temsillerinin, görsel temsillerden ziyade yüz hareketi kontrolünde daha güçlü bir şekilde yer alması gerektiği iddia edilebilir. Yine de, yüz hareketlerinin kinestetik, görsel ve motor temsilleri arasında özellikle güçlü (Heyes, 2001), muhtemelen doğum öncesi (Meltzoff & Moore, 1977, 1997) intermodal bağlantıların olduğuna dair kanıtlar vardır, bu da bir yüz eylemi hazırlamayı muhtemel kılar. FFA'da da görsel kodları içerir.

Özetlemek gerekirse, manuel veya yüz eylemine hazırlanmaya, sırasıyla EBA ve FFA gibi bu eylemlerin algısal sonuçlarını kodlayan beyin bölgelerinin aracılık edeceğini umduk. Böylece, katılımcılara iki olası manuel eylemden birini (sağ veya sol elle bir tuşa basma) veya iki yüz eyleminden birini (gülümseme veya öpüşme hareketi) gerçekleştirdikleri bir ikili seçim görevi yürüttük. kırmızı veya yeşil) görsel hedef uyarıcının rengi (bkz. Şekil 1). Renklerin bireysel eylem alternatiflerine eşlenmesi, tüm deney boyunca sabitti, ancak manuel bir eylemin mi yoksa bir yüz eyleminin mi gerekli olduğu, denemeden denemeye rastgele değişiyordu. Yaklaşan deneme için eylem türünü belirtmek için, katılımcılara eylem yöntemini belirten bir ipucu (X veya O harfi) sunuldu. Katılımcıların ipucunu manuel veya yüz eylemine hazırlanmak için kullanacaklarını varsaydık ve ipucu sunumu ile renk uyaranının sunumu arasında gerçekleşecek hazırlığı düşündük. Sadece EBA ve FFA'nın (eylemin yürütülmesi sırasında vücut veya yüz geri bildiriminin çevrimiçi işlenmesi yerine) önceden tahmin edilen aktivasyonuyla ilgilendiğimizi göz önünde bulundurarak, analizimizi bu hazırlık dönemiyle sınırlandırdık.


Birkaç beyin bölgesi, bir sonraki adımda ne olacağını tahmin etmemize yardımcı olur.

Farklı konumlarda görüntülenen beynin dikey dilimleri, beklenti için bir zaman ölçeği gradyanı ortaya koyuyor. Zaman ölçekleri beynin arkasında kısa (soğuk maviler) ve önde daha uzundur (sıcak kırmızılar). Resim kredisi: Christopher Baldassano

Yakın zamanda yayınlanan bir araştırmaya göre, bir film klibini tekrar tekrar izlerseniz, beyninizin birçok bölgesi ekranda yaklaşan olayları tahmin etmeye başlar. eHayat. Klibi ilk gördüğünüzde, beyniniz kendine özgü bir sinirsel model oluşturur. Ardından, sonraki izlemelerde klibe aşina olduğunuzda, bu sinirsel model daha erken değişir ve bir sonraki adımda ne olacağına dair bir beklenti düzeyi gösterir. Bulgular, tekrarlanan görüntülere nasıl tepki verdiğimizden daha fazlasını anlatıyor. Büyük Budapeşte Oteli (bu çalışmada kullanılan film). İnsan beyninin nasıl organize olduğu hakkında düşünmeyi bilgilendirebilirler.

Araştırmacılar, her biri aynı 90 saniyelik film klibini altı kez izleyen 30 katılımcının beyin aktivitelerini izledi. Beyinlerinin fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) taramaları, klibin tekrar tekrar görüntülenmesinde daha erken değişen aktivite kalıplarını ortaya çıkardı. Taramalar ayrıca beklenti derecesinin beyin bölgesine göre değiştiğini gösterdi. Örneğin, ön korteks 15 saniyeye kadar önceden tahmin edebilir, belki de film arsa değişikliklerini öngörebilirken, arka beyin kortikal alanları yalnızca yaklaşık 1 saniye ileriyi tahmin edebilir, muhtemelen kelimelerdeki veya basit görüntülerdeki değişiklikleri tahmin edebilir.

New York'taki Columbia Üniversitesi'nde bilişsel bir sinirbilimci olan ortak yazar Christopher Baldassano, bu bulguların birlikte "beyinde organize bir örüntüye" işaret ettiğini söylüyor. "Beynin ön tarafına yakın kısımlar, gelecekte daha uzak şeyler için daha uzun bir beklenti gösteriyor. Böylece beyin, bu beklenti sinyallerini birden çok zaman ölçeğinde yaratabiliyor.”

fMRI, aynı anda beynin binlerce küçük bölümünde ölçülen aktiviteyi tarar. Birkaç milimetre boyutundaki her küçük yama için, ortak yazarlar, bir katılımcı klibi izlerken sinirsel aktivitenin yükselip alçalmasını izledi. Araştırmacılar daha sonra, klibi ilk izledikleri zaman 30 katılımcının tamamında paylaşılan, ortalama aktivite modelini belirlemek için bir makine öğrenimi modeli kullandılar. Baldassano, örneğin, beyin aktivitesinin klibin süresi boyunca 3 birim artabileceğini, ardından 5 birim düşebileceğini, ardından tekrar 2 birim artabileceğini açıklıyor.

Katılımcılar klibi ikinci kez izlediklerinde, araştırmacılar aynı beyin parçasını izlediler ve ortalama sinirsel aktivitenin ilk izlemede olduğundan daha erken inip çıkmadığını ölçtüler. Cevap evet gibi görünüyor. Baldassano, "Beynin birçok bölümünün bu tür bir beklenti gösterdiğini bulduk" diyor.Geleneksel olarak duyusal algı ile ilişkili alanlar ve bir dereceye kadar beklenen diğer çok daha basit görevler bile, miktar bölgeye göre değişse de, birkaç saniye ile yaklaşık 15 arasında değişiyordu.

Bulgu, geçmişteki farklı beyin bölgeleri hakkında ne kadar bilginin tutulabileceğini soran hafıza araştırmalarından elde edilen kanıtlarla tutarlıdır. Baldassano, bu çalışmanın, beynin ön bölgelerinin onlarca saniyeyi takip edebildiği, beynin önünden arkasına doğru hareket eden hiyerarşiler bulduğunu açıklıyor.

Beynin hiyerarşik bir görüşünün geleneksel, modüler görüşten çok farklı olduğunu belirtiyor. Geleneksel görüşte, görüntüler veya sesler gibi ham duyusal girdileri işleyen sistemler ve anıları çağıran veya planlar yapan ayrı sistemler vardır. En son bulgular, bu sistemler arasındaki sınırları bulanıklaştırarak, görsel korteks gibi basit görsel bilgi parçalarını işlemekle bilinen bölgelerin, yakında olacakları birkaç saniye bile olsa önceden tahmin edebildiğini gösteriyor.

Londra'daki DeepMind'den, çalışmaya dahil olmayan sinirbilimci Kimberly Stachenfeld, "Beynin farklı ölçeklerde gelecek hakkında nasıl tahminlerde bulunduğuna ve bu bilgilerin beyin üzerinde nasıl düzenlendiğine büyük ilgi var" diyor. Stachenfeld, bu makalenin, beyinde tahminin farklı zaman ölçeklerinin nasıl temsil edildiğini göstererek, bunu açıklamaya başladığını belirtiyor. Bu son sonuçların, beynin önünden arkasına doğru hareket eden bir gradyan veya hiyerarşi öneren önceki çalışmalarla tutarlı olduğunu da ekliyor. Ancak bu bağlamda özellikle beklentiye bakmanın yeni olduğunu söylüyor.

Philadelphia, PA'daki Temple Üniversitesi'nde bilişsel sinirbilim alanında doktora sonrası doktora yapan Iva Brunec, "Bu sonuçlar, bu tür bir tahminin benzer ancak aynı olmayan deneyimlere genellenip genellenmediğine bakmak gibi birçok heyecan verici olasılığı ortaya çıkarıyor" diyor. Ayrıca, “insanların beyin kalıplarının ne kadar ileride ulaşabileceği konusunda sistematik olarak farklılaşıp farklılaşmadığını” araştırmak da ilgi çekici olacaktır.

Sonraki adımlar arasında: Bunun gibi çalışmalara katılanların bilinçli olarak beklediklerini bilip bilmediklerini ve bu öngörüyü plan yapmak için kullanıp kullanmadıklarını araştırmak. Bu çalışmada, 30 kişinin tamamı film kliplerini ek yönergeler olmadan pasif bir şekilde izledi. Ancak, aynı zamanda Columbia'da bilişsel bir sinirbilimci olan Mariam Aly'nin şu anda öncülük ettiği gelecekteki bir çalışma yolu, katılımcılardan bir görevi tamamlarken yakın ve uzak gelecek hakkında tahminler üretmelerini isteyecek. Bu, Aly ve işbirlikçilerinin, insanların davranışlarının ve yargılarının yakın veya uzak gelecekte beyinlerinin beklediği şeyle ilgili olup olmadığını görmelerini sağlamalıdır.

Journal Club panelistleri tarafından önerilen diğer güncel makaleler:


Bir nöronun yapısı

Farklı yapılara sahip birçok nöron türü olmasına rağmen, hala bazı ortak unsurlar vardır. Normal yapı üç temel kısımdan oluşur: soma, dendritler ve akson. Bu makyaj, bağlayıcılar ve bilgi yöneticileri olarak rollerini yerine getirmelerine yardımcı olur.

Üç bölümü açıklamadan önce, nöron zarıyla ilgili garip bir şeyden de bahsetmekte fayda var. Vücudunuzdaki diğer hücreler gibi geçirgen değildir. Aslında, etrafındaki uyaranlara tepki vermesini sağlayan şey budur. Bu nedenle bir nöronda oluşturulan elektriksel dürtü, diğer hücrelere veya dokulara gidebilir.

Bir nöronun parçaları

Bir nöronun merkezi kısmı somadır. Tüm metabolik aktivitenin gerçekleştiği yer. Soma, nöronları canlı tutan diğer mikro yapılar ve hücresel organlarla birlikte çekirdeğin bulunduğu yerdir.

Dendritler somadan çıkan dallardır. ve bir ağaç gibi görünmesini sağlayın. Bunlar öncelikle bilgi alımının gerçekleştiği yerlerdir. Dendrit ağaçları, bir nöronu diğer nöronlardaki aksonlara bağlayan ve onlarla iletişim kuran çatallara sahiptir.

Nöronlar, dendritlerin zarları boyunca nöroreseptörlere sahip olması nedeniyle bilgi iletebilir. İletişim çoğunlukla akson-dendrit olmakla birlikte, başka türler de olabilir (akson-akson veya akson-soma).

Akson somadan çıkar "akson tepeciği" dediğimiz daha geniş kısımdan. Yaptığı şey, nöron tarafından alınan bilgileri daha sonra diğerlerine iletebilmesi için birleştirir. Bir aksonun en sonunda akson terminalleri bulunur. Diğer nöronların dendritlerine bağlanırlar.


Videoyu izle: Beynin ventrikülleri (Temmuz 2022).


Yorumlar:

  1. Kigataur

    Tebrikler, bu parlak düşünce doğru yerde gelecek.

  2. Tonya

    Kabul, olağanüstü düşünce

  3. Treffen

    Harika Konu

  4. Kajizil

    İnsan yere zincirliyken tüm yeteneklerinin farkına varmaz. Kalkıp gökyüzünü fethetmeliyiz.

  5. Angus

    Tabii ki haklarsın. Bu konuda mükemmel bir düşünce olduğunu düşünüyorum.



Bir mesaj yaz