Kaip Veikia Smegenų Žemėlapiai

{h1}

Smegenų žemėlapiai bando pateikti išsamų smegenų struktūros vaizdą. Sužinokite, kaip veikia smegenų žemėlapiai ir kodėl tai yra toks mokslo proveržis.

Žmogaus smegenys yra 100 milijardų neuronų ir atraminių ląstelių mazgas. Ten galime saugoti visą gyvenimą trunkančius prisiminimus. Mes galime tai panaudoti rašydami sonetus ir statant lėktuvus. Žinoma, dramblio smegenys yra didesnės, sveria daugiau ir turi daugiau neuronų, tačiau drambliams taip pat trūksta mūsų sugebėjimų. Suintriguota? Mokslininkai tikrai. Tai viena iš priežasčių, kodėl jie atvaizduoja žmogaus smegenis - svarbų projektą, kurio įgyvendinimas gali užtrukti dešimtmečius.

Smegenų žemėlapiais bandoma susieti smegenų struktūrą su jos funkcija arba surasti, kurios dalys suteikia mums tam tikrų sugebėjimų. Pavyzdžiui, koks mūsų smegenų aspektas leidžia mums būti kūrybingiems ar logiškiems? Tai vadinama funkcijos lokalizavimas.

Kartodami smegenų funkcijas, mokslininkai naudoja vaizdus, ​​kad stebėtų smegenis, atliekančias įvairias užduotis. Charlesas Wilsonas, Teksaso universiteto San Antonijuje neurobiologas, funkcijos lokalizaciją paaiškina taip:

Smegenų dalis pirmiausia susijusi su regėjimu ir kitos dalys, visų pirma susijusios su garsu. Dabar galime pasižiūrėti į regėjimo skyrių ir pasakyti: ar yra speciali smegenų dalis, kuri aptinka raudonus daiktus, ir kita, kuri aptinka žalius objektus? Ar ta pati sritis aptinka abiejų spalvų objektus?

Smegenų žemėlapiai taip pat žvelgia iš išorės. Čia tiriama, kaip mūsų aplinka keičia mūsų smegenų struktūrą, pavyzdžiui, tiriant, kaip smegenys fiziškai keičiasi mokymosi ir senėjimo procesų metu. Smegenų žemėlapiai taip pat tiria, kas fiziškai smegenyse klysta psichinių ligų ir kitų smegenų ligų metu.

Galiausiai, smegenų žemėlapių sudarymas siekia suteikti mums išsamų mūsų smegenų struktūros vaizdą. „Google Earth“ rodo palydovinius mūsų planetos vaizdus ir artėja į žemynus, šalis, valstijas, miestus, greitkelius, gatves ir pastatus. Visas smegenų struktūrinis žemėlapis gali būti panašus. Tai galėtų parodyti mums visas mūsų smegenis; visi regionai, funkcinės skiltys, specializuoti centrai, stori neuronų „ryšuliai“, jungiantys smegenų dalis, neuronų grandinės, pavieniai neuronai, sankryžos tarp neuronų ir galiausiai - neuronų dalys. Mokslininkai vis dar kuria dalis, kurios galėtų sudaryti šį didžiulį žemėlapį.

Smegenų žemėlapiai yra daugybė skirtingų įrankių. Tyrėjai turi rinkti smegenų vaizdus, ​​paversti juos vaizdais ir panaudoti tuos duomenis analizuoti, kas vyksta smegenyse vystantis.

Perskaitykite toliau, kad sužinotumėte, kaip tyrėjai apibūdina smegenis.

Smegenų žemėlapių sudarymo technologija ir metodai

Mes nuėjome ilgą kelią nuo to.

Mes nuėjome ilgą kelią nuo to.

Mokslininkai naudoja daugybę metodų, norėdami ištirti smegenų struktūrą ir funkcijas. Jie fotografuoja sveikas smegenis ir lygina jas su sergančiomis smegenimis. Be to, jie tiria smegenis, paimtas iš žmonių, primatų ir mažų žinduolių, ir bando suprasti, kaip veikia mažesnės bestuburių nervų sistemos. Mikroskopiniu lygiu jie taip pat tiria neuronus.

Čia pateikiami keli smegenų žemėlapių sudarymo įrankiai. Šie metodai nufotografuoja smegenis:

  • Kompiuterinės ašinės tomografijos (CAT) skenavimas Rentgeno spinduliuotėje smegenys iš daugelio kampų rodo struktūrinius anomalijas.
  • Struktūriniai magnetinio rezonanso tomografija smegenyse naudojamas vanduo, kad būtų galima sukurti geresnės skiriamosios gebos vaizdus nei atliekant CAT skenavimą.
  • Difuzinis tenoras-MRT (DTI) vaizdai iš neuronų, jungiančių smegenų sritis, „pėdsakų“, stebint vandens judėjimą smegenyse.

Šie metodai tiria smegenų veiklą:

  • Elektroencefalografija (EEG) žymi elektriškai aktyvias vietas smegenyse, naudojant detektorius, implantuotus smegenyse arba nešiojamus ant dangtelio.
  • Pozitronų emisijos tomografija (PET) fotografuoja smegenyse esančius radioaktyvius žymenis.
  • Funkcinis MRT (fMRI) rodo smegenų veiklos vaizdus, ​​o subjektai dirba įvairias užduotis.
  • Farmakologinis funkcinis MRT (phMRI) parodo smegenų veiklą, kai skiriami vaistai.
  • Transkranijinė magnetinė stimuliacija (TMS) neinvaziškai stimuliuoja smegenų dalis, kad sukeltų tam tikrą elgesį.

- Nauji metodai leidžia tyrėjams pamatyti visus neuronų ryšius nepažeistose smegenyse. Ši studijų šaka vadinama jungtika. Smegenų "laidų schema" vadinama a jungiantis [šaltinis: Lichtmanas]. „Visai neseniai mes neturėjome vilties gauti šias laidų schemas“, - sako Jeffas Lichtmanas, Harvardo biologas, vadovavęs grupei, kuriančiai keletą naujų metodų. "Galėjome pamatyti atskiras ląsteles, bet niekada ne visas iš karto."

Kaip veikia smegenų žemėlapiai: smegenų

„Brainbow“ paženklino neuronus šiose transgeninėse pelių smegenyse su maždaug 90 skirtingų spalvų derinių.

Viena iš tokių metodų, vadinama Brainbow, kiekvieno gyvo gyvūno smegenų neuroną paženklina skirtinga spalva. Kurdami gyvūno smegenų vaizdus, ​​mokslininkai gali pamatyti, kur ir kaip neuronai jungiasi vienas su kitu. Gyvūnui augant ir senstant, jie taip pat gali stebėti, kaip neuronai keičia ryšius.

Kita technika naudoja ATLUM, arba automatinis juostų surinkimo tekinimo staklės ultragarsas. Šis aparatas skaito smegenų laidų schemą. „Mes darome kažką panašaus į obuolių skiltelę“, - aiškina Lichtmanas. "Mes iš esmės nusiskutame spiraliniu pjūviu, kai sukame smegenis ant tekinimo staklės ir uždedame šį audinio juostelę ant juostos. Galų gale gausime labai ilgą juostą, kuri iš esmės yra visos smegenys. Naudodami elektroninį mikroskopą, mes vaizdas, kad pamatytumėte laidų struktūrą “.

Kol kas „Brainbow“ ir „ATLUM“ yra naudojami tik gyvūnams, kurių smegenys yra palyginti mažos, pavyzdžiui, pelėms, tirti.

Taigi, kokia prasmė? Ką gali padaryti žemėlapiai, jei ką? Sužinokite, ko galime išmokti pateikdami žmogaus smegenų žemėlapius kitame puslapyje.

Ar phMRI gali tirti skausmą?

Britanijos Oksfordo smegenų funkcinio magnetinio rezonanso tomografijos centre atlikto tyrimo metu tyrėjai užfiksavo pacientų smegenų atvaizdus, ​​kai jų oda nudegė ir pacientams buvo skiriamos vis didesnės skausmo malšinančių vaistų dozės. Skausmo centrai pacientų smegenyse tapo nebe tokie aktyvūs, nes padidėjo vaistų dozės. Šis aiškus narkotiko poveikio smegenyse matas gali būti naudojamas psichiatriniams vaistams išbandyti [šaltinis: Matthews].

Smegenų žemėlapių naudojimo būdai

Kodėl mokslininkai turėtų prisiimti sunkią smegenų žemėlapių sudarymo užduotį? Atsakymas yra paprastas, sako Lichtmanas: norėdami artimiau suprasti mūsų smegenis. Mes niekada nematėme diagramos, kaip visi smegenų neuronai jungiasi. Kaip sako Jeffas Lichtmanas, "labai daug mąstome apie smegenis, remdamiesi neišsamiomis žiniomis apie tai, kas iš tikrųjų yra. Taigi norėtume pamatyti, kas iš tikrųjų yra".

Smegenų laidų schema gali padėti mums geriau suprasti, kaip mokomės ir prisitaikome, sako Lichtmanas. "Mes pradedame būti mažiau prisitaikę prie savo aplinkos nei bet kuris kitas gyvūnas. Iki to laiko, kai esame suaugę, galime naudoti įrankius, kurių mūsų genetinis paveldas negalėjo išmokyti mūsų nervų sistemos, pavyzdžiui," iPod "įrenginius. Niekas kitas gyvūnas gali tai padaryti. Kurdami mes turime apsispręsti, kad galėtume naudoti šias mašinas. "

Smegenų kartografavimas taip pat yra naudingas gydytojams. Neurochirurgai naudoja smegenų žemėlapius planuodami saugesnes operacijas. Pavyzdžiui, vienas epilepsijos gydymas pašalina paveiktą smegenų dalį. Naudodamiesi funkciniu MRT ir EEG, chirurgai gali nustatyti traukulių centrą paciento smegenyse, taip pat sritis, kurios yra aktyvios kalbėjimo metu ir judant, iki milimetro. Šie vaizdai nurodo gydytojams, ką palikti ir ką iškirpti.

Smegenų tomografija naudojama ne tik gydymui. Jis naudojamas diagnozuoti neurodegeneracines ligas, tokias kaip Parkinsono ir Alzheimerio ligos [šaltinis: Wilsonas]. Taikant žymėjimo metodus, tokius kaip PET, gydytojai ieško lašelių tam tikrose smegenų cheminėse medžiagose arba jie gali naudoti MRT, kad ištirtų susitraukimus vietose, kur audiniai prarandami. Laikui bėgant, gydytojai gali nustatyti, kaip atrodo smegenys, progresuojant ligoms ar veikiant gydymui [šaltinis: Neurodegeneracinių sutrikimų institutas].

Vystymosi sutrikimai, tokie kaip autizmas, gali turėti struktūrinį pagrindą smegenyse. Lichtmanas pabrėžia, kad manoma, jog autizmas apima daugybę neteisingų jungčių tarp neuronų. Taikydami „Brainbow“ autizmu pelėms, tyrėjai gali pamatyti laidų schemą, kad išsiaiškintų, kaip, kada ir ar neveikia laidų jungtys.

Mokslininkai taip pat siekė parodyti įvairių psichinių ligų padarinius smegenyse, tam tikra sėkme. Šių pacientų smegenų vaizdavimas parodė struktūros anomalijas. Pavyzdžiui, struktūrinis MRT parodė, kad šizofrenija sergantys pacientai praranda medžiagą laiko ir prefrontalinė žievė laikui bėgant [Šaltinis: Rapoport]. Dėl šių išvadų dar negalima pradėti gydymo.

Panikos sutrikimas, bipolinis sutrikimas, depresija, nerimas, valgymo sutrikimai ir dar daugiau tiriami naudojant įvairius smegenų vaizdavimo metodus, tačiau kaip interpretuoti mokslininkų išvadas? Dar svarbiau, kur juos galime pamatyti? Sužinokite kitame puslapyje.

Sarkazmo žemėlapis. Sąmonė vis dar be galo gera.

Gydytojai ir mokslininkai sužinojo daugiau apie smegenų žemėlapius, nei šis straipsnis gali apimti. Čia yra du akcentai:

  • Sarkazmas: Sarkazmą aptinkame naudodamiesi smegenų sritimi, vadinama dešinysis parahippocampal gyrus. Tyrėjai tai atrado, naudodamiesi funkciniu MRT pacientams, kurių būklė pablogėjusi ir kurie prarado bet kokį sarkazmo pojūtį [šaltinis: Hurley].
  • Sąmonė: Pasak Rodolfo Llino iš Niujorko universiteto, mes galime padalinti smegenis į sinchronizacijos centrą giliai smegenyse ir neuronų kilpas, kurios mums kelia aukštesnę mintį. Mes jaučiamės sąmoningi, kai centras palaiko harmoniją. Bet jei kuri nors dalis bus pažeista, galime prarasti dalį ar visą sąmonę, sako Nicholas Schiffas Kornelio universiteto Weilio medicinos koledže. Tai gali paaiškinti, kodėl pacientams, kuriems metų metus nėra jokių išorinių sąmonės požymių, reaguojant į pažįstamą balsą, gali pasireikšti visiškai normali smegenų veikla. Jie turi atskirai veikiančias kilpas, pavyzdžiui, neuroninius tinklus, kurie apdoroja kalbą [šaltinis: Zimmer].

Smegenų atlasas: kaip mes naudojame smegenų žemėlapius

„Microsoft“ vienas įkūrėjų Paulius G. Allenas planuoja Allen smegenų atlaso užbaigimą Kapitolijaus kalne 2006 m. Rugsėjį. Projektas tiria genų raišką pelių smegenyse.

„Microsoft“ vienas įkūrėjų Paulius G. Allenas planuoja Allen smegenų atlaso užbaigimą Kapitolijaus kalne 2006 m. Rugsėjį. Projektas tiria genų raišką pelių smegenyse.

Neuroinformatika visus mūsų smegenų duomenis internete pateikia tinkama forma. Duomenys apima vaizdus, ​​neuronų elgesio modelius ir genų, kurie yra „įjungti“ skirtinguose smegenų regionuose, žemėlapius. Padarę duomenis dalijamais ir ieškomais, smegenų tyrinėtojai gali atsisakyti vienas kito tyrimų ir sužinoti daugiau.

Inžinieriai rašo programinę įrangą, kuri padeda smegenų tyrinėtojams dalytis ir palyginti duomenis. Pavyzdžiui, programinė įranga analizuoja, ar skirtingo dydžio ir formos smegenų Alzheimerio liga sergančių asmenų MRT turi panašias smegenų ypatybes. Ar vyrai, turintys tam tikrą smegenų struktūrą, yra linkę į bipolinį sutrikimą? Į šį ir daugelį kitų klausimų vieną dieną gali atsakyti kompiuterinės programos, kurios iš naujo analizuoja buvusių pacientų vaizdus, ​​o ne tiria naujus.

Čia pateikiami smegenų atlasų, į kuriuos tyrėjai gali atsakyti, pavyzdžiai:

  • Alleno pelės smegenų atlasas: Pelės smegenys išreiškia 21 000 genų. Tyrėjai supjaustė smegenis ir dažė ten, kur išreiškiamas kiekvienas genas. Lankytojai gali pasižvalgyti į savo dominančio geno nuotraukas ar 3D modelius [šaltinis: Alleno smegenų mokslo institutas].
  • Alleno žmogaus žievės atlasas: Mūsų smegenų žievė leidžia mums galvoti, samprotauti ir atsiminti. Tyrėjai taip pat supjaustė tai. Jie taip pat nudažė, kur išreiškiama 1000 genų - ir skaičiuojama. Jūs netgi galite naršyti nuotraukas [Šaltinis: Alleno smegenų mokslo institutas].
  • Visas smegenų atlasas: Saugomi žmogaus smegenų vaizdai senstant ir kovojant su ligomis [šaltinis: Beckeris].

Vaizdai nėra vienintelis informacijos šaltinis. Čia yra duomenų bazių, kurias naudoja smegenų tyrinėtojai, pavyzdžiai:

  • „NeuronDB“ pateikiamos konkrečių neuronų žmogaus smegenyse diagramos ir nurodoma, kokios įvestys sukelia jų židinį [šaltinis: Marenco].
  • ModelDB kaupia matematinius modelius, kaip neuronai ir neuronų tinklai siunčia elektrinius signalus. „Milijonų ląstelių kolekcija, daranti tai, tampa judėjimu, jutimu, pažinimu, emocijomis ir žmogiška patirtimi“, - sako Wilsonas. „Norėdami sudaryti smegenų funkcijos modelį, pradedame nuo to“ [šaltinis: Ganytojas].

Dabar, kai galime pavaizduoti žmogaus smegenis, kiek toli nuvažiavome? Ar mes jau baigėme? Ar mes net arti? Sužinokite kitame puslapyje.

Visas smegenų žemėlapis

Moteris apžiūri ekspoziciją Drezdene, Vokietijoje, kurioje demonstruojami neurobiologiniai žmogaus smegenų procesai. Ar galėtume pagaliau susieti emocijas, pavyzdžiui, laimę?

Moteris apžiūri ekspoziciją Drezdene, Vokietijoje, kurioje demonstruojami neurobiologiniai žmogaus smegenų procesai. Ar galėtume pagaliau susieti emocijas, pavyzdžiui, laimę?

Pavaizdavę pakankamai dideles populiacijų smegenis, kad būtų galima generuoti statistiką, tyrėjai sudarė sudėtingus smegenų žemėlapius. Yra žemėlapių, iliustruojančių, kur prarandame smegenų tūrį senstant, progresuojant AIDS ir vartojant metamfetaminus.

Kaip atrodytų visas žmogaus smegenų žemėlapis? Tai priklauso nuo jūsų pomėgių. Jei trokštate žinoti smegenų struktūrą, galbūt norėsite pamatyti tą hipotetinę „Google Earth“ versiją, kuri gali prasidėti mūsų žievės nuotrauka ir priartinti neuronų skaičių 888,898,432,857.

Šis išsamus „Google Earth“ tipo žemėlapis yra užstrigęs daugelyje vietų. Vienas iš tokių taškų yra visų žmogaus smegenų neuronų ir jų jungčių vaizdavimas. Net gauti šiuos duomenis pelėje yra sudėtinga, sako Harvardo biologas Jeffas Lichtmanas. Pagal kursą ATLUMAS ir dabar veikia elektroninis mikroskopas, visų sujungtų pelių smegenyse esančių neuronų žemėlapio gavimas užtruktų 200 000 savaičių, skaičiuoja Lichtmanas. Duomenys būtų „didesni už visus duomenis internete - didesni nei visi duomenys visose pasaulio bibliotekose“, - sako jis. "Šiuo metu kompiuteriuose įmanomos saugyklos rūšys nėra tinkamos užduotys." Priklauso vienintelės „smegenys“, kurioms turime pilną sujungiamų neuronų žemėlapį C. elegancija, „milimetro ilgio kirminas, turintis 300 nervų ląstelių“, - sako Lichtmanas.

Vėlgi, jūsų visiško smegenų žemėlapio apibrėžimas priklauso nuo jūsų pomėgių. Pavyzdžiui, jei esate neuropsichiatras, išsamus smegenų žemėlapis gali būti laikinas vaizdas, rodantis, kaip bipolinis sutrikimas pasireiškia smegenyse nuo gimimo iki pirmo simptomo atsiradimo ir ką ličio daro, kad sustabdytų procesą.

To tau gali nepakakti. Galbūt norėsite žinoti kiekvieno paskutinio colio smegenų funkciją. Deja, tai neįmanoma. Negalime užfiksuoti funkcijų, kurios vyksta per greitai arba per lėtai, sako neurobiologas Charlesas Wilsonas. Kiti procesai trunka visą gyvenimą. Joks vaizdinis tyrimas nebuvo stebimas nuo gimimo iki mirties. "Joks metodas, kurį mes žinome, nėra rankenos kiekvieną kartą, kai domitės. Joks metodas, kurį žinome, yra ne daugiau kaip mažas jo gabalėlis", - sako Wilsonas. Šiuo metu Lichtmanas sako, kad šiuo metu nėra stengiamasi integruoti visus šiuos žemėlapius į vieną.

Tačiau nėra jokios pagrindinės priežasties, kodėl mes negalime turėti nė vieno ar visų šių žemėlapių, sako Wilsonas. "Problemos yra visos praktinės technologijų problemos, kurias galima išspręsti. Kaip ir bet kuriame žemėlapyje, jei pradedate nuo neapdoroto žemėlapio, tai geriau nei jokio žemėlapio. Ir jums nereikia naujo žemėlapio. Tiesiog pridėkite informaciją prie seno žemėlapio. kad jis būtų tobulesnis. Mes neketiname vieną dieną pabusti ir turėti tai. Mes šiandien pridėsime šiek tiek rytoj, o kai kada pasakysime: „Oho, tai prasideda atrodyti gana gerai. '"

Norėdami gauti daugiau informacijos apie smegenų žemėlapio sudarymo procesą, žiūrėkite kitą puslapį.

Jūs naudojate visa tai

Tai mitas, kad mes naudojame tik 10 procentų savo smegenų. Mes visa tai naudojame. Smegenų atvaizdai bendrai dokumentuoja visų rūšių veiklą. Be to, žala mažam plotui gali sunaikinti pagrindinius sugebėjimus. Daugiau apie 10 procentų smegenų mitą skaitykite profesoriaus Erico Chudlerio tinklalapyje Vašingtono universitete.


Vaizdo Papildas: 5 paprasti būdai pagerinti smegenų veiklą.




Tyrimas


Mūsų Visata Nėra Tokia Ypatinga, Kaip Mes Norėtume Tikėti
Mūsų Visata Nėra Tokia Ypatinga, Kaip Mes Norėtume Tikėti

Kolorado Kamino Uola Paskelbtas Nacionalinis Paminklas
Kolorado Kamino Uola Paskelbtas Nacionalinis Paminklas

Mokslas Naujienos


Kaip Veikia Teritorijos Formavimas
Kaip Veikia Teritorijos Formavimas

Didesnis Ne Visada Yra Geresnis Už Laukinės Gamtos Rezervatus
Didesnis Ne Visada Yra Geresnis Už Laukinės Gamtos Rezervatus

Vaiduoklių Iliuzija, Sukurta Laboratorijoje Su Nauju Robotu
Vaiduoklių Iliuzija, Sukurta Laboratorijoje Su Nauju Robotu

Raižytos Žmogaus Kaukolės Atskleidžia Kultinius Ritualus Paslaptingoje Vietoje Turkijoje
Raižytos Žmogaus Kaukolės Atskleidžia Kultinius Ritualus Paslaptingoje Vietoje Turkijoje

Antonijus Hewishas
Antonijus Hewishas


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com