До неодамна, научниците не можеа да го видат мозокот и да ги измерат неговите компоненти. Природата на мозокот, уредно спакуван во черепот, беше скриена. Научниците, неспособни да набљудуваат како функционира мозокот, со векови се обидувале да создадат модели и теории за да го објаснат неговиот огромен потенцијал.
Стар концепт
Мозокот е споредуван со комода со многу прегради, шкафче со папки што може да се отвораат и затвораат и суперкомпјутер кој континуирано врши операции на своите електрични кола. Сите овие аналогии се поврзани со неоргански, механички предмети. Тие не се живи - и не растат и не се менуваат.
Повеќето научници сметале дека мозокот е таков објект, со исклучок на детството, кое се сметало за единствен период во животот на една личност кога мозокот е способен да се развива и да се прилагодува. Детето ги апсорбира сигналите кои доаѓаат од внатрешната и надворешната средина; во исто време, неговиот мозок, добро или лошо, се прилагодува на тоа.
Во случајот раскажан од Антонио Батро во неговата книга Half a Brain Is Enough: The Story of Nico, лекарите го отстраниле десниот лобус на церебралниот кортекс на момчето за да ја излечат неговата епилепсија. И покрај фактот што Нико изгубил важни делови од мозочното ткиво, тој се развил практично без никакви проблеми.
Тој развил не само функции поврзани со левата хемисфера на мозокот, туку и музички и математички способности, за кои обично е одговорна десната хемисфера на мозокот. Според Батро, единственото објаснување за тоа како мозокот на момчето можел да ги компензира функциите што недостасуваат откако е отстранета половина од мозочното ткиво е дека мозокот продолжува да се развива во зрелоста.
Претходно, беше општо прифатено дека толку длабоко можна е компензација за мозочни нарушувања или повреди(иако тоа се случува исклучително ретко) само кога детето сè уште расте, и кога ќе достигне пубертет, мозокот станува непроменет и никакво надворешно влијание не може да влијае на него. Нема повеќе развој, нема повеќе адаптација. Ако мозокот претрпи оштетување во оваа фаза, штетата е речиси непоправлива.
Еве еден пример од областа на психологијата: ако детето е воспитано од рамнодушни возрасни кои не ги разбираат неговите потреби, тој развива мозок кој генерира шема на однесување што одразува чувство на безнадежност.
Според стариот концепт за развој на мозокот, единствената шанса да се спаси такво дете е грижлива интервенција во процесот на формирање на неговиот мозок во рана фаза. Без ова, емоционалната судбина на детето е запечатена. Други физички и емоционални трауми, исто така, можат да остават свој белег на младиот мозок.
Во согласност со метафората „мозок како хардвер“, се веруваше дека мозокот е предодреден да се распаѓа. Како резултат на совладувањето на ударите што го паѓаат мозокот во секојдневниот живот, неговите компоненти постепено пропаѓаат. Или може да се случи сериозна катастрофа кога големите компоненти на мозокот ќе се исклучат поради несреќа, инфекција или мозочен удар. Според оваа гледна точка, клетките на централниот нервен систем се како фрагменти од античка порцеланска услуга; ако скршите еден предмет, немате друг избор освен да ги избришете парчињата и да бидете задоволни со она што е преостанато.
Никој не веруваше дека мозочните клетки се способни да се регенерираат или да формираат нови врски меѓу себе. Овој разочарувачки невролошки „факт“ има сериозни последици за луѓето кои претрпеле повреди или болести кои влијаат на мозокот.
До пред околу петнаесет години, беше стандардна практика во центрите за рехабилитација агресивно да се третираат пациентите во текот на првите неколку недели или месеци по повредата, но штом отокот на мозокот ќе се намали и ќе престане подобрувањето, се веруваше дека ништо повеќе не може да се направи. По ова, рехабилитацијата беше сведена на изнаоѓање опции за компензација за прекршувањата што се појавија.
Ако сте го оштетиле визуелниот кортекс (областа на мозокот поврзана со видот), сте претрпеле кортикално слепило, точка.
Ако вашата лева рака престане да функционира, требаше да ја прифатите идејата дека ќе остане неактивна засекогаш. Специјалисти за рехабилитација ќе ве научат како да се движите наоколу без да гледате или како да носите пазарење во куќата користејќи ја само десната рака.
И ако сте имале тешко детство, се очекуваше дека тоа ќе остави траен белег на вашата способност да формирате и одржувате врски со други луѓе.
Нов концепт
За среќа, овој концепт за развој на мозокот може да биде предаден во архивите на медицинската историја, заедно со други застарени идеи како што се крвавење или црна жолчка (течност за која Хипократ верувал дека предизвикува рак и други болести). На мозочните клетки навистина им е потребна заштита, па затоа не препорачувам да го изложувате мозокот на физички стрес.
Сепак, мозокот не е непроменливиот, кревок објект за кој некогаш мислевме дека е. Постојат одредени правила за промена на мозокот, кој може да се користи за решавање проблеми, обновување на нервните патишта C.A.R.E. и зајакнување на односите со другите.
Невродегенеративните болести како што се Алцхајмерова или Паркинсонова болест, мозочни удари и повреди доведуваат до губење на нервните клетки и, соодветно, на функцијата на органите што ја извршувале овие клетки. Способноста на мозокот на возрасен цицач, вклучувајќи ги и луѓето, да ги компензира овие загуби е многу ограничена. Затоа, научниците ја истражуваат можноста за трансплантација на нервни клетки, заменувајќи ги изгубените неврони со нови. До неодамна, не беше познато дали трансплантираните неврони можат да се интегрираат во постоечките нервни кола доволно за да ја вратат функцијата во погодената област на мозокот.
Германските истражувачи од Институтот за невробиологија Макс Планк, Универзитетот Лудвиг Максимилијан во Минхен и Центарот Хелмхолц во Минхен одлучија да откријат дали трансплантираните клетки од нервно ткиво од ембрион од глушец можат да се интегрираат во оштетениот визуелен кортекс на возрасни глувци. Според научниците, оваа област на мозокот е идеална за вакви експерименти бидејќи се знае доволно за структурните и функционалните односи на невроните во визуелниот кортекс за да може лесно да се процени дали новите неврони навистина ќе ја извршуваат потребната функција.
Научниците хируршки ги уништија клетките во примарниот визуелен кортекс на глувците, регионот на мозокот каде што се интегрирани сигналите од мрежницата. Неколку дена подоцна, ембрионски, незрели неврони на глушец беа трансплантирани на местото на повредата.
Во текот на следните недели, однесувањето на вградените неврони беше следено со помош на двофотонска микроскопија за да се види дали тие се диференцираат во типот на клетки кои вообичаено се наоѓаат во оваа област на мозокот - таканаречените пирамидални неврони. Процесот на интеграција на трансплантираните неврони беше сличен на процесот на нормален развој, вклучувајќи го и редот на морфолошко созревање на клетките - развој на аксони, дендрити и дендритски боцки. Во рок од два месеци, воведените неврони се здобија со морфологија на типични зрели пирамидални клетки.
Во однос на функцијата, пирамидалните клетки добиени од трансплантирани незрели неврони формираа нормални функционални врски, можеа да одговорат на визуелните стимули, да обработуваат информации и правилно да ги пренесуваат понатаму. Односно, вградените неврони беа интегрирани во невронските мрежи со голема точност.
Без интервенција на научниците, во оштетената област на кортексот никогаш немаше да се појават нови нервни клетки. Мозокот на возрасен цицач може да се регенерира - но со воведување незрели неврони во местото на оштетување.
Слични експериментални операции се вршат и на луѓе, на пример, трансплантацијата на ембрионски матични клетки во погодената област на мозокот на пациент со Паркинсонова болест за прв пат била извршена пред повеќе од дваесет години, а таквите експерименти продолжуваат - сепак, со различен успех. Се разбира, има уште многу долг пат пред да се третираат луѓето на овој начин „он-лајн“ поради проблемите со користењето на ембрионските клетки - и етички и практични, поврзани со висок ризик од развој на малигнен тумор.
Фото: https://www.flickr.com Галерија на слики на НИХ. Кредит: Скот Вермилје, Програма за обука за невронаука, Факултет за медицина и јавно здравје и невробиологија додипломски Скот Гатри, со членовите на SCRMC Тед Голос и Марина Емборг, професори во Факултетот за медицина и јавно здравје и Националниот центар за истражување на примати во Висконсин.
Подготви Марија Перепечаева
Во централниот нервен систем.
Општи обрасци
Процесите на компензација во нервниот систем почесто се сметаат како реакции кои настануваат по повреди, хируршки интервенции или одредени патолошки појави. Во значителен број случаи, лекарите се соочуваат со состојба каде што веќе се развива патолошки процес во нервниот систем, но тој сè уште не предизвикува дисфункција и не е откриен без посебни студии.
Компензаторните процеси првично се реализираат поради интраструктурните механизми што се случуваат, на пример, во едно јадро на нервниот систем. Оваа компензација се заснова на низа сложени преуредувања во самата структура. Тоа е можно преку користење на постојните резерви на структурата и преку викаријанство.
Викаризацијата во овој случај треба да се сфати како зголемување на активноста и функционалноста на преостанатите структурни елементи. На пример, преминот на мономодални неврони во полимодални, моносензорни неврони во полисензорни. Овој механизам за нарушувања на централниот нервен систем се заснова на фактот дека секоја негова структура е потенцијално мултифункционална. Интраструктурната компензација често зависи од индивидуалните карактеристики на организацијата на анализаторите кај една личност. Значи, 17-то поле за некои луѓе може да биде двојно поголемо од другите. Некои луѓе имаат проширување на макуларната зона на 17-то поле или на предниот дел на ова поле - областа на периферниот вид. Познато е и дека страничното геникулирано тело кај некои индивидуи
ја надминуваат просечната вредност за 185%. Нормално, во сите такви случаи, компензаторните можности се многу пошироки.
Обезбеден е и друг начин на компензација интрасистемскиинтеракции, на пример, во рамките на стриопалидниот систем, кога дисфункција на каудатното јадро во регулирањето на моторната активност може да се компензира со путамен.
Се спроведува третиот начин на компензација меѓусистемскиинтеракции. Компензацијата, како меѓусистемски процес, првенствено се должи на учеството во елиминацијата на развојната патологија на една структура од страна на функционално поврзаните структури на другите системи. Во овој случај, друг систем, поради формирање на нови привремени врски, може да обезбеди зачувување на функцијата што примарно е наменет да ја изврши системот оштетен од патолошкиот процес.
Треба да се напомене дека сите патеки за компензација се спроведуваат паралелно, но тежината на учеството на секоја од нив во различни фази од развојот на патологијата е различна. Во почетните фази, голем дел од компензацијата се врши поради интраструктурните процеси како што се интензивира патологијата, интрасистемската компензација станува поважна, потоа интерсистемската компензација.
Доста често не постои паралела помеѓу морфолошките нарушувања на централниот нервен систем и способноста на оваа структура да ја врши својата вродена функција. На пример, кога малиот мозок е оштетен од растечки тумор, компензацијата е толку совршена што клиничките симптоми се појавуваат кога поголемиот дел од малиот мозок е уништен. Компензацијата на функциите поуспешно се реализира со бавно растечки патолошки процес на млада возраст.
Така, познато е дека Луј Пастер во младоста доживеал церебрална хеморагија, што довело до значително уништување на кората на десната хемисфера на неговиот мозок. Сепак, тоа не го спречи Пастер да ги задржи и развива своите ментални способности и да изврши извонредна работа во областа на биологијата.
Во друг познат случај, по четирикратна операција за тумор на мозокот кај 12-годишно дете, поголемиот дел од левата хемисфера на малиот мозок беше практично отстранет. Веднаш по секоја операција, детето доживеало нарушувања во моторната сфера, говорот и другите функции на мозокот. Сепак, овие прекршувања беа компензирани доста брзо.
Компензаторните способности на мозокот се намалуваат со возраста, ова се должи на слабеењето на лабилноста во формирањето на нови функционални врски.
Својства на централниот нервен систем,
Обезбедување механизми за компензација
Оштетени функции
Физиолошките механизми за компензација на дисфункции на формациите на централниот нервен систем се засноваат на специфичните својства на невроните во субкортикалните и кортикалните структури на мозокот.
Овие својства вклучуваат:
Мултифункционалност на секој елемент
нервен систем;
Полисензорни неврони;
Релативна специјализација на невроните
некои области на мозокот;
Локализација на функциите во кортексот;
Паралелна (истовремена) обработка на различни
сензорни информации;
Способност за саморегулација, самоорганизирање;
Доминантен механизам;
Рефлексен принцип на работа;
Повратни информации;
Вишокот е структурен и функционален;
Доверливост;
Функционална асиметрија;
Принципот на заеднички финален пат;
Способноста на нервните елементи да се синхронизираат
активности на активност;
Пластичност на нервните центри и поединечни
ронов;
Принципот на зрачење и концентрација е активен
сти;
Интегритет на нервниот систем.
Мултифункционалност.Главната функција на нервниот систем е да собира, обработува, складира, репродуцира и пренесува информации со цел да организира интелектуална и бихејвиорална активност, да го регулира функционирањето на органите, органските системи и да обезбеди нивна интеракција.
Многу од наведените функции се веќе имплементирани на субневрално ниво. Така, микротубулите, синапсите, дендритите и мембраната на невроните имаат способност да ги извршуваат сите информативни функции на нервниот систем: перцепција, обработка, складирање, повторена репродукција и пренос на информации. Ова е основниот принцип на функционирање на нервниот систем - принципот на мултифункционалност.
Мултифункционалноста е вродена во повеќето структури на централниот нервен систем. На пример, стимулацијата на иста структура на глобус палидус со различни импулсни фреквенции може да предизвика или мотор или автономен одговор. Сензомоторниот кортекс е способен да согледува сигнали од кожата, визуелниот, аудитивниот и други видови на прием. ВО
Како одговор на овие сигнали, во сензомоторниот кортекс се формираат реакции кои обично се случуваат при нормална активност на кортикалниот крај на визуелните, аудитивните или други анализатори.
Следствено, поради мултифункционалноста, истата функција може да ја извршуваат различни мозочни структури. Оваа фундаментална точка укажува на речиси неограничените можности за компензирање на функцијата во централниот нервен систем.
Својствата на мултифункционалноста на нервните центри се тесно поврзани со имотот полисензорниневрони.
Полисензорна е способноста на еден неврон да реагира на сигнали од различни аферентни системи. Неврофизиолозите разликуваат моносензорни неврони, кои реагираат само на еден вид сигнал и бисензорни неврони, кои реагираат на два различни сигнали, на пример, некои неврони во визуелниот кортекс можат да одговорат на визуелните и аудитивните дразби. Конечно, церебралниот кортекс содржи неврони кои реагираат на три или повеќе видови сигнали. Овие неврони се нарекуваат полисензорни неврони.
Покрај способноста да реагираат на стимули од различни сензорни системи, невроните во одредени области на мозокот се способни да одговорат само на една карактеристика на сетилната стимулација, на пример, на одредена фреквенција на звук или само на една боја. Таквите неврони се нарекуваат мономодални.
Мономодалните неврони имаат висока селективност и висока чувствителност на одредени видови стимули, т.е. овие неврони се специјализирани.Специјализираните неврони се локализирани во областите на примарните проекции
ција на анализатори. Таквите зони се примарни области на визуелната, аудитивната, кожна и други области на кортексот.
Преференцијалната локација на моносензорните неврони одредува локализација на функциитево кортексот. Во историјата на проучувањето на локализацијата на функциите во церебралниот кортекс, може да се разликуваат две идеи: според една од нив, моторните и сензорните функции се претставени со строго локални области, чие оштетување засекогаш треба да ја исклучи една или друга функција. Се потврди спротивната идеја еквипотенцијалносткортекс во имплементација на сензорни и моторни вештини.
Како резултат на долгогодишно истражување на централниот нервен систем, се појави компромисен став. Во моментов, може да се смета дека е утврдено дека локализацијата на функциите во кортексот се одредува првенствено од моносензорни неврони, кои имаат најниски прагови на чувствителност на нивната соодветна стимулација. Сепак, покрај овие неврони секогаш има полисензорни неврони кои обезбедуваат интеракција на локалната структура со други мозочни структури, а со тоа и можност за формирање на привремена врска, компензација за дисфункции на нивната структура и структурите поврзани со неа.
Во случаи кога невронот реагира на две карактеристики на истиот сетилен стимул, на пример, на две бои на визуелна стимулација или на два тона на аудитивен стимул, овие неврони се класифицирани како бимодални. Невроните кои реагираат на три или повеќе карактеристики на еден сензорен канал се нарекуваат мултимодални.
Полимодалните неврони обезбедуваат интрасистемска компензација за оштетените функции.
Паралелно со ова, можен е друг механизам за компензација - поради способноста на мономодалните неврони да станат би- и полимодални.
Во експериментите со снимање на активноста на поединечни неврони, се покажа дека мономодалните неврони на аудитивниот кортекс, кои реагираат на тон со фреквенција од 1000 Hz, првично не реагирале на овој сигнал кога се применувал тон со фреквенција од 500 Hz. , и по серија комбинации на тон од 500 Hz со екстрацелуларна деполаризација на мономодалниот неврон преку микроелектрода, вториот беше обучен да реагира на тон од 500 Hz. Следствено, невронот стана бимодален и, поради тоа, може да ги компензира нарушувањата предизвикани од смртта на невроните способни да реагираат на сигнали со фреквенција од 500 Hz.
Во основа истиот механизам на временска комуникација лежи во основата на обуката на моносензорните неврони да одговорат на стимули на различни сетилни нивоа, т.е. на сигнали од различни системи на анализатор. Во овој случај зборуваме за интер-анализатор, меѓусистемска компензација.
Во церебралниот кортекс не постои зона која би била поврзана со имплементација на само една функција. Различни делови од мозокот имаат различен број на мултисензорни и мултимодални неврони. Најголем број такви неврони се наоѓаат во асоцијативните и секундарните, терциерни зони на кортикалниот крај на анализаторите. Значителен дел од невроните во моторниот кортекс (околу 40%) се исто така мултисензорни, тие реагираат на иритации на кожата, звук и светлина; Во полето 17 од визуелниот кортекс, околу 15% од невроните се полисензорни, а во полињата 18-19 од истиот кортекс, повеќе од 60% од таквите неврони се класифицирани како полисензорни. Во геникулираните тела, до 70% од невроните реагираат на стимулација на звук и светлина, а 24% реагираат на иритација на кожата. Неспецијализираните неврони исто така имаат својство на полисензорни
физички јадра на таламусот, црвено јадро на средниот мозок, каудатно јадро, путамен, јадра на аудитивниот систем на мозочното стебло, ретикуларна формација.
Бројот на полисензорни неврони во мозочните структури варира во зависност од функционалната состојба на нервниот систем и задачата што се извршува во дадено време. Така, за време на периодот на учење со учество на визуелни и моторни анализатори, се зголемува бројот на полисензорни неврони во овие кортикални области. Следствено, насочениот тренинг создава услови за зголемување на полисензорните неврони и, со тоа, се зголемуваат компензаторните способности на нервниот систем.
Присуството на полисензорни неврони и зголемувањето на нивниот број при функционални оптоварувања на нервниот систем ги одредуваат динамичките способности за компензација на неговите структури за време на разни видови дисфункции.
За клиничката медицина е важно и дека некои неврони на церебралниот кортекс, како резултат на учењето, се способни да станат мултисензорни, т.е. ако пред примената на комбинација од условени и безусловени дразби невронот реагирал само на безусловен стимул, тогаш по серија комбинации овој неврон станува способен да одговори на условениот стимул.
Полимодалноста и полисензорните својства му овозможуваат на невронот истовремено да ги согледува стимулите од различни анализатори или, ако од еден анализатор, истовремено да ги согледува сигналите со неговите различни карактеристики. Истовремената паралелна перцепција на сигналите подразбира и истовремена паралелна обработка. Ова е потврдено со условени рефлексни експерименти, кои покажуваат дека како резултат на развојот на условен рефлекс на истовремен комплекс на сигнали,
презентирани на различни анализатори (на пример, аудитивни и визуелни), тоа може да биде предизвикано од секој поединечен сигнал на овој комплекс.
Мултифункционалноста и полисензорните својства се поврзани со друго својство на функционирањето на мозокот - неговата сигурност. Доверливоста е обезбедена, покрај полисензорната и мултифункционалноста, со механизми како вишок, модуларност и соработка.
Вишокот, како елемент за обезбедување на веродостојноста на функционирањето на мозокот, се постигнува на различни начини. Најчеста е резервација на елементи. Кај луѓето, само дел од процентот на невроните во кортексот се постојано активни, но тие се доволни за одржување на тонот на кортексот неопходен за спроведување на неговите активности. Кога функционирањето на кортексот е нарушено, бројот на позадински активни неврони во него значително се зголемува.
Вишокот на елементи во централниот нервен систем обезбедува зачувување на функциите на неговите структури дури и ако значителен дел од нив е оштетен. На пример, отстранувањето на значителен дел од визуелниот кортекс не доведува до оштетување на видот. Еднохемисферичното оштетување на структурите на лимбичкиот систем не предизвикува клинички симптоми специфични за лимбичкиот систем. Доказ дека нервниот систем има големи резерви се следните примери. Окуломоторниот нерв нормално ги реализира своите функции за регулирање на движењата на очното јаболко со само 45% од невроните зачувани во неговото јадро. Киднапираниот нерв нормално го инервира својот мускул со зачувување на 38% од невроните во неговото јадро, а фацијалниот нерв ги извршува своите функции со само 10% зачувување на бројот на неврони лоцирани во јадрото на овој нерв.
Високата сигурност во нервниот систем се должи и на многуте врски на неговите структури и големиот број синапси на невроните. Така, церебеларните неврони имаат до 60 илјади синапси на нивното тело и дендрити, пирамидални неврони на моторниот кортекс - до 10 илјади, алфа моторните неврони на 'рбетниот мозок - до 6 илјади синапси.
Вишокот се манифестира на многу начини на имплементација на сигналот; Така, дупликат моторен сигнал што доаѓа од кортексот до моторните неврони на 'рбетниот мозок може да допре до нив не само од пирамидалните неврони на 4-тото поле на кортексот, туку и од дополнителната моторна област, од други полиња на проекција, од базалните ганглии, црвеното јадро, ретикуларната формација и други структури. Затоа, оштетувањето на моторниот кортекс не треба да доведе до целосно губење на моторните информации на моторните неврони на 'рбетниот мозок.
Следствено, покрај вишокот, доверливоста на нервниот систем се постигнува со дуплирање, што ви овозможува брзо воведување, по потреба, дополнителни елементи за спроведување на одредена функција. Пример за такво дуплирање е повеќеканален пренос на информации, на пример во визуелен анализатор.
Кога доверливоста на функционирањето на мозокот не е обезбедена преку дуплирање и вишок, се активира механизмот на веројатност на учество на невроните во спроведувањето на дадената функција. Веројатниот механизам создава оперативен вишок во учеството на нервните клетки од различни модули за да се организира одредена реакција. Веројатниот принцип на функционирање на нервниот систем е дека невроните не дејствуваат изолирано, туку во популација. Секако, обединетата состојба на сите
рон популација кога ќе пристигне сигнал до него е невозможно. Учеството на поединечен неврон во организацијата на реакцијата се одредува според неговата состојба (праг на ексцитабилност, генерализација на импулси, итн.). Во овој поглед, учество во реакцијата може да се реализира или не, т.е. тоа е веројатност.
Модуларноста е принципот на структурната и функционалната организација на церебралниот кортекс, што лежи во фактот дека локалната обработка на информации од рецепторите на еден модалитет се врши во еден нервен модул. Постојат два типа на модули: микромодули и макромодули. Микромодулите во соматосензорниот кортекс се спој на 5-6 неврони, меѓу кои има и пирамидални неврони, нивните апикални дендрити формираат дендритски пакет. Помеѓу дендритите на овој пакет не постојат само синаптички врски, туку и електротонични контакти. Вторите обезбедуваат синхрона работа на невроните на микромодулите, што ја зголемува веродостојноста на преносот на информации.
Микромодулот содржи и ѕвездени клетки. Тие имаат синапси на пирамидалните неврони на нивниот модул и контакти од растечките таламо-кортикални влакна. Некои ѕвездени клетки испраќаат аксони по површината на кортексот, со што се создаваат услови за пренос на информации од еден кортикален модул во друг и формирајќи инхибиторна средина околу активниот модул.
Микромодулите се комбинираат во макромодули - вертикално ориентирани столбови (според Mountcastle), нивниот дијаметар достигнува 500-1.000 микрони. Маунткасл откри дека кога микроелектродата е потопена нормално на површината на кортексот, сите снимени неврони реагираат на стимулација на еден сетилен елемент (на пример, на светлина).
Кога микроелектродата била потопена под агол на површината на кортексот, по нејзиниот пат се сретнале неврони со различни сетилни способности, т.е. реагирање на различни сигнали (на пример, светлина, звук).
Се верува дека во овој случај микроелектродата продира во соседните столбови и ги снима невроните со различни сензорни способности. Врз основа на истражувањето на Mauntcastle et al., се препознава моносензорната, монофункционална природа на колоната.
Овој заклучок е во спротивност со принципот на полисензорни неврони. Еден модул мора да содржи и моносензорни или мономодални неврони и полисензорни неврони, инаку веродостојноста на информациите на нервниот систем, неговата пластичност, а со тоа и способноста за формирање на нови функционални компензаторни врски се нагло намалени.
Во визуелниот кортекс постои алтернација на колони, чии неврони реагираат на визуелните стимули или само од десно или само од левото око. Следствено, во визуелниот кортекс на двете хемисфери на мозокот има окуларно-доминантни столбови, т.е. колони кои реагираат на стимулација на едното око.
Во аудитивниот кортекс, постојат столбови кои се способни да ги разликуваат сигналите кои доаѓаат од двете уши, и колони кои не се способни за таква диференцијација.
Во сензомоторниот кортекс, соседните колони вршат повеќенасочни реакции: на пример, некои од нив ги возбудуваат моторните неврони на 'рбетниот мозок, додека други ги инхибираат.
Модуларниот принцип на структурната и функционалната организација на мозокот е манифестација на кооперативната природа на функционирањето на мозочните неврони. Кооперативноста им овозможува на невроните на модулот веројатно да учествуваат во спроведувањето на функцијата
тип, што создава можност за релативна заменливост на невроните, а со тоа ја зголемува веродостојноста на нервната активност. Како резултат на тоа, функционирањето на системот станува малку зависно од состојбата на индивидуалната нервна клетка. Од друга страна, мобилната структура на таквите работни единици, формирана од веројатноста за учество на нервните клетки во нив, одредува поголема флексибилност на меѓуневронските врски и леснотијата на нивните преуредувања, кои ги одредуваат својствата на пластичност карактеристични за повисоките делови на мозокот.
Кооперативноста овозможува структурата да извршува функции кои не се својствени за нејзините поединечни елементи. Така, индивидуалниот мозочен неврон не е способен за учење, но се наоѓа во мрежа на неврони, тој ја стекнува оваа способност.
Кооперативноста овозможува да се имплементираат механизмите на саморегулација и самоорганизација својствени за нервниот систем уште од најраните фази на неговата организација.
Саморегулацијата е својство на структурите на нервниот систем автоматски да го воспостават и одржуваат нивното функционирање на одредено ниво. Главниот механизам на саморегулација е механизмот за повратни информации. Овој механизам е добро илустриран со примерот на поддршка на реверберација за време на интерхемисферичниот развој на епилептична конвулзивна состојба. Повратните информации во нервниот систем имаат или зајакнувачко, или инхибиторно или чисто информативно значење за резултатите од активноста, реакцијата на системот до кој е упатен сигналот.
Повратните информации го организираат и стеснуваат збирот на опции за пренос на сигналот, создавајќи инхибиторна средина за патеката на возбудување од неактивни неврони.
Механизмот на неговата самоорганизација е тесно поврзан со саморегулацијата на нервниот систем. Системите за самоорганизирање генерално имаат голем број карактеристики кои се исто така својствени за централниот нервен систем:
Многу влезови;
Многу излези;
Високо ниво на сложеност на интеракцијата
нивните елементи;
Голем број на функционални елементи
Другар;
Присуство на веројатност и тврди детерминанти
roved врски;
Достапност на функцијата на транзициските состојби;
Многу функции;
Достапност на излезна функција со повратни информации.
Благодарение на принципот на самоорганизирање на компензација
ција на функциите во нервниот систем се обезбедува со
промените во скалите на функционирањето на врските, на
создавање нови врски врз основа на вклучување во
активност на потенцијалните синапси, користејќи
акумулираното искуство на дадена индивидуа.
Развојот на нервниот систем во фило- и онтогенезата доведува до континуирана компликација на интеракцијата на неговите системи. Колку повеќе форми, типови и број на условени рефлекси организирани во онтогенезата, толку повеќе врски се воспоставуваат помеѓу структурите на нервниот систем.
Зголемувањето на бројот на функционални врски помеѓу структурите на нервниот систем е од одлучувачко значење, бидејќи во овој случај се зголемува бројот на опции за премин на сигнали, а можностите за компензација на оштетените функции се значително проширени.
Благодарение на самоорганизацијата, развојот на клинички знаци на патологија на нервниот систем не се појавува во одредена фаза.
Самоорганизацијата води до квалитативни промени во интеракцијата на системите, што овозможува да се реализира функцијата нарушена од патологија. Овде е важно нервниот систем, покрај можноста за голем избор на патеки за постигнување на целта, да е способен селективно да ги зајакнува или ослабува сигналите.
Во првиот случај, кога сигналот е засилен, се обезбедува сигурен пренос на информации со делумно морфолошки зачувување на структурата.
Во вториот случај, кога сигналот е ослабен, станува возможно да се намалат пречките што доаѓаат од други извори. Бидејќи нервниот систем е способен за селективно филтрирање на саканиот сигнал, ова му овозможува, со истакнување на потребниот, но слаб сигнал, прво, директно да го зајакне, и второ, да му даде предност при преминувањето до структурата на перцепција со намалување на јачината на непотребните сигнали.
Компензаторните способности на нервниот систем се поврзани и со специфичната локализација на функциите во церебралниот кортекс, што не е апсолутна. Како прво, секој кортикален крај на анализаторот има примарни, секундарни и терцијарни полиња.
Примарните полиња на кортексот одговараат на архитектонските полиња на кортексот, во кои завршуваат сензорните проекциски патишта. Овие зони се поврзани со периферните приемни системи на најдиректен начин, тие имаат јасна соматотопска локализација и во нив се врши квалитативна анализа на дојдовните специфични сигнали. Оштетувањето на овие зони доведува до елементарни нарушувања на чувствителноста.
Секундарните полиња на кортексот се наоѓаат во близина на примарните. Во секундарните полиња поврзани со рецептивните системи директно и индиректно, продолжи
Сигналот се обработува, се одредува неговото биолошко значење, се воспоставуваат врски со други анализатори и со извршната власт, често со моторниот систем. Оштетувањето на оваа зона доведува до нарушувања на меморијата и перцепцијата специфични за овој анализатор.
Терциерните или асоцијативните зони се наоѓаат во области на меѓусебно преклопување на анализаторите и заземаат најголем дел од кортикалната претстава на даден анализатор кај луѓето.
Невралните асоцијации на овие зони се најприлагодени за воспоставување врски со други области на мозокот, а со тоа се најприлагодени за спроведување на компензаторните процеси. Лезиите на асоцијативните области не доведуваат до нарушувања на специфичните функции на анализаторите, туку се манифестираат во најсложените форми на аналитичка и синтетичка активност (гноза, практика, говор, насочено однесување) поврзани со функцијата на овој анализатор.
Структурната локализација на функциите претпоставува дека мозокот има детерминистички патишта, системи кои спроведуваат спроведување на сигнал, организација на одредена реакција итн. Меѓутоа, покрај строго утврдените врски, во мозокот се реализираат и функционални врски кои се развиваат за време на онтогенезата.
Колку повеќе се зајакнати и обезбедени врските помеѓу мозочните структури во процесот на индивидуален развој, толку е потешко да се користат компензаторните способности кај патологиите.
Врз основа на принципот на структура, се спроведува механизмот за хиерархија. Тоа лежи не толку во подреденоста, туку во организацијата на компензаторните процеси. Секоја надредена структура учествува во спроведувањето на функциите на основната, но
Ова се случува кога основната структура е тешко да ги извршува своите функции.
За време на учењето, или кога една од нив е нефункционална, мозочните структури не ја локализираат возбудата во нивните граници, туку дозволуваат таа да се шири широко низ мозокот - принципот на зрачење.
Зрачењето на состојбата на активност се шири на другите мозочни структури и преку директни врски и преку индиректни патишта. Појавата на зрачење за време на хипофункција на структура вклучена во спроведувањето на одреден процес овозможува да се најдат начини да се компензира хипофункција и да се спроведе саканата реакција.
Наоѓањето нова патека се консолидира според принципот на рефлекс и завршува со концентрација на активност во одредени структури заинтересирани за извршување на реакцијата.
Конвергенцијата и принципот на заедничка конечна патека се тесно поврзани со концентрацијата на активност во одредени мозочни структури. Овој принцип е имплементиран на поединечен неврон и на ниво на системот. Во првиот случај, информациите во невронот се собираат на дендритите, сомата на невронот и се пренесуваат првенствено преку аксонот. Информациите од невронот може да се пренесат не само преку аксонот, туку и преку дендритичните синапси. Информациите се испраќаат преку аксонот до невроните на другите мозочни структури, Апреку дендритични синапси само до соседните неврони.
Присуството на заедничка завршна патека му овозможува на нервниот систем да има различни опции за постигнување на саканиот ефект преку различни структури кои имаат пристап до истиот финален пат.
Тешкотиите за компензација забележани кај постарите возрасти не се должат на фактот дека резервите на мозокот се исцрпени, туку на фактот дека голем
бројот на оптимални начини за спроведување на функцијата, која иако е активирана во случај на патологија, не може да се спроведе поради неа. Почесто, патологијата бара формирање на нови начини за спроведување на одредена функција.
Формирањето на нови патишта, нови функции на структурата на мозокот се заснова на следниот принцип на неговото функционирање - принципот на пластичност.
Пластичноста му овозможува на нервниот систем, под влијание на различни дразби, да ги реорганизира врските за да ја одржи главната функција или да спроведе нова функција.
Пластичноста им овозможува на нервните центри да реализираат функции кои претходно не им биле својствени, но благодарение на постојните и потенцијалните врски, овие центри стануваат способни да учествуваат во компензацијата на функциите нарушени во други структури. Мултифункционалните структури имаат поголема пластичност. Во овој поглед, неспецифичните мозочни системи, асоцијативните структури, секундарните проекциски зони на анализаторите, бидејќи имаат значителен број мултифункционални елементи, се поспособни за пластичност отколку зоните на примарни проекции на анализаторите. Јасен пример за пластичноста на нервните центри е класичниот експеримент на П.К. Анохин со промени во врските помеѓу центрите на френичните и брахијалните нерви.
Во овој експеримент, френичните и брахијалните нерви беа исечени и централниот крај на френичниот нерв беше прикачен на периферниот крај на брахијалниот нерв и, обратно, централниот крај на брахијалниот нерв за периферниот френичен нерв. По некое време по операцијата, животното ја вратило правилната регулација на дишењето и правилната низа на доброволни движења.
Следствено, нервните центри ја реорганизираа својата функција на таков начин како што бараше периферниот мускулен систем, со кој беше воспоставена нова врска.
Во раните фази на онтогенезата, преструктуирањето од овој тип се случува поцелосно и динамично.
Најзначајната улога во компензирањето на дисфункциите на мозочните структури ја игра рефлекспринципот на неговото функционирање. Секоја нова рефлексна врска помеѓу мозочните структури е нова состојба на мозокот, што овозможува спроведување на функцијата потребна во моментот.
Во случаи кога има „распад“ на кој било механизам на мозокот, процесот на развој и учење е нарушен. „Прекинување“ може да се случи на различни нивоа: може да се наруши внесувањето информации, нивното примање, обработка итн. На пример, оштетувањето на внатрешното уво со развој на губење на слухот предизвикува намалување на протокот на звучни информации. Ова води, од една страна, до функционална, а потоа и кон структурна неразвиеност на централниот (кортикален) дел на аудитивниот анализатор, од друга страна, до неразвиеност на врските помеѓу аудитивната зона на кортексот и моторната зона на говорот. мускулите, помеѓу аудитивниот и другите анализатори. Под овие услови, фонемскиот слух и фонетскиот дизајн на говорот се нарушени. Не е нарушен само говорот, туку и интелектуалниот развој на детето. Како резултат на тоа, процесот на неговата обука и образование станува значително потежок.
Така, неразвиеноста или оштетувањето на една од функциите доведува до неразвиеност на друга или дури и неколку функции. Сепак, мозокот има значителни компензаторни способности. Веќе забележавме дека неограничените можности за асоцијативни врски во нервниот систем, отсуството на тесна специјализација на невроните во церебралниот кортекс и формирањето на сложени „ансамбли на неврони“ ја формираат основата за големите компензаторни способности на церебралниот кортекс. .
Резервите на компензаторните способности на мозокот се навистина огромни. Според современите пресметки, човечкиот мозок може да собере приближно 10 20 информации; тоа значи дека секој од нас може да ги запомни сите информации содржани во милиони библиотечни тома. Од 15 милијарди клетки во мозокот, луѓето користат само 4%. Потенцијалните способности на мозокот може да се проценат според извонредниот развој на која било функција кај талентираните луѓе и способноста да се компензира за нарушените функции на сметка на другите функционални системи. Во историјата на различни времиња и народи познати се голем број луѓе кои имале феноменална меморија. Големиот командант Александар Македонски ги знаел по име сите свои војници, од кои во неговата војска имало неколку десетици илјади. А.В.Суворов ја имаше истата меморија за лицата. Главниот кустос на библиотеката во Ватикан, Џузепе Мезофанти, бил воодушевен од неговото феноменално сеќавање. Совршено знаеше 57 јазици. Моцарт имаше уникатна музичка меморија. На 14-годишна возраст, во Соборниот храм Св. Петар, слушал црковна музика. Белешките од ова дело биле тајна на папскиот двор и биле чувани во најстрога доверливост. Младиот Моцарт ја „украде“ оваа тајна на многу едноставен начин: кога се врати дома, ја запиша партитурата од памет. Кога многу години подоцна беше можно да се споредат белешките на Моцарт со оригиналот, немаше ниту една грешка во нив. Уметниците Левитан и Аивазовски имаа исклучителна визуелна меморија.
Познати се голем број луѓе кои имаат оригинална способност да меморираат и репродуцираат долга серија на броеви, зборови итн.
Горенаведените примери јасно ги покажуваат неограничените способности на човечкиот мозок. Во книгата „Од сон до откритие“, Г. Сели забележува дека човечкиот церебрален кортекс содржи исто толку ментална енергија колку што физичката енергија е содржана во атомското јадро.
Големите резервни способности на нервниот систем се користат во процесот на рехабилитација на лицата со одредени пречки во развојот. Користејќи специјални техники, дефектологот може да компензира за оштетените функции на сметка на недопрените. Така, во случај на вродена глувост или губење на слухот, детето може да се научи визуелна перцепција на усниот говор, т.е. читање од усни. Дактилниот говор може да се користи како привремена замена за усниот говор. Ако левиот темпорален регион е оштетен, едно лице ја губи способноста да го разбере говорот упатен до него. Оваа способност може постепено да се обнови преку употреба на визуелни, тактилни и други видови перцепција на говорните компоненти.
Така, дефектологијата ги гради своите методи на работа на хабилитација и рехабилитација на пациенти со лезии на нервниот систем на користење на огромните резервни способности на мозокот.
Прегледот на невропсихолошките податоци ни овозможува да извлечеме општ заклучок во врска со улогата на биолошките фактори во формирањето на менталните функции. Секое оштетување на мозокот доведува до нарушувања во функционирањето на неврофизиолошките функционални системи, што, пак, резултира со изменето функционирање на менталните системи. Овие промени во секој конкретен случај се манифестираат на специфичен начин во последователниот развој на менталните функции.
Голем број на студии покажаа дека постои функционална разлика помеѓу различни делови од мозокот во обезбедувањето ментални функции во детството. Оштетувањето на различни делови од мозокот на детето води, исто како и кај возрасните, до ментални нарушувања од различни типови. Овие разлики се забележани и кога лезијата е локализирана во различни хемисфери и во различни делови во секоја хемисфера, како и со лезии на медијалните структури.
Церебралната организација на менталните процеси не останува иста за време на онтогенезата. Квалитетот на работата на механизмите поврзани со одреден дел од мозокот се менува, се менува природата на интра- и интерхемисферските врски меѓу нив. Симптомите откриени со оштетување на различни делови од мозокот кај децата, иако генерално се слични на истите симптоми кај возрасните, имаат разлики кои се појавуваат различно во различни возрасни периоди.
Развојот на функционалната организација на мозокот го следи патот на проширување на меѓухемисферичните и интрахемисферичните врски. Во добро развиен систем, возбудувањето на одреден дел од мозокот доведува до негово ширење не само до блиските, туку и до далечните делови на мозокот. Тоа значи дека инхибиторното влијание на една област кога е нарушено неговото работење е широко распространето. Кај возрасните, поради присуството на широк систем на формирани врски, ова се манифестира во голем сет на специфични нарушувања и во ниската динамика на обратниот развој на дефектот. Кај децата се забележува спротивна слика - ефектот на фокалното оштетување е поограничен, има помалку специфични нарушувања и повеќе можности за закрепнување. Инхибиторното влијание на оштетената област на мозокот врз другите структури, поради недоволното формирање на системот за поврзување, се протега само малку, а овие структури можат да бидат вклучени во работата за компензирање на настанатите нарушувања.
Анализата на менталната дисфункција кај децата ни овозможува да одговориме на методолошки прашања поврзани со можноста за локална дијагноза во детството.
Дали оштетувањето на една или друга област на мозокот кај децата се манифестира со истите симптоми како кај возрасните?
Дали е можно, врз основа на симптомите идентификувани кај децата, да се спроведе синдромска анализа која укажува на темата на нарушувањето на ист начин како кај возрасните?
Првото прашање е поврзано со природата на манифестацијата на ментална дисфункција кај деца со оштетување на мозокот. Може да се одговори дека иако симптомите на ментална дисфункција забележани кај децата може да се манифестираат поинаку во споредба со возрасните, тие се јавуваат на истата локација на оштетување на мозокот како кај возрасните.
Ова значи дека општата морфолошка архитектура на неврофизиолошките функционални системи на мозокот за време на нормалното физиолошко созревање на детето е веќе формирана до моментот на раѓањето на детето. Во првите фази, функционалните системи функционираат според генерализиран тип, а нивниот понатамошен развој го следи патот на зголемена диференцијација во работата на поединечните компоненти и промена на хиерархиската интеракција помеѓу компонентите на системот.
Ова ги одредува спецификите на прекршувањата што се случуваат кога некоја врска во системот ќе се расипе. Незрелоста на системот не ги дава тие јасни локални симптоми кои се карактеристични за возрасен, каде што секоја врска, од една страна, извршува одредена, специјализирана задача „добиена“ при формирањето на системот, а од друга страна , е вклучен во воспоставениот систем на подреденост со други центри.
Затоа, кај дете со локални лезии на мозокот, во студен период, по брза адаптација на мозокот на новите услови, соодветните симптоми се откриваат само во специјализиран преглед и се од генерализирана природа, а не се појавуваат во форма на екстензивни комплекси на симптоми кои се забележани кај возрасен. Пред сè, ова се однесува на функционалните системи со најдоцна формирање.
Второто прашање се однесува на можноста за споредување на работата на мозочните структури на дете и возрасен врз основа на симптомите идентификувани во прегледот. Овде можеме да одговориме позитивно, бидејќи симптомите откриени во акутниот период на болеста се совпаѓаат со симптомите на оштетување на истите области на мозокот кај возрасните.
Информациите за улогата на различни области на мозокот во обезбедувањето ментални функции во различни фази на онтогенезата овозможуваат посоодветно да се процени структурата на менталните функции и компензаторните способности што се појавуваат.
Најважната задача во клиниката за органско оштетување на мозокот е анализа на материјалната основа на оние неоплазми кои се јавуваат како резултат на губење на одредени високо специјализирани мозочни региони од неврофизиолошките функционални системи. Дејството на компензаторните механизми доведува до преструктуирање на функционалните системи во нивниот состав, а тоа доведува до квалитативни промени во текот на менталните функции.
Карактеристиките на неврофизиолошките процеси се формираат под одлучувачко влијание на околината и, пак, стануваат основа на психолошките процеси кои се консолидираат во психолошки функционални системи.
Од оваа гледна точка, можно е, користејќи ја идејата за „постепениот“ (Е. Голдберг, 2003) принцип на функцијата на мозокот, да се обидеме да објасниме преку кои механизми се компензира работата на оштетените области на мозокот.
„Постепениот“ принцип на работа на нервните ансамбли сугерира дека секоја нервна група (центар на мозокот) е специјализирана за онтогенеза и почнува да реагира максимално на одредени карактеристики на надворешната стимулација и станува водечка за специфични видови стимулации. Блиските соседни групи исто така се активираат во присуство на истите стимули, но нивниот одговор е помал, и како што се оддалечуваме од водечката невронска група, активирањето на некои стимули се намалува, но во исто време, активирањето на други стимули, кои се веќе води за оваа група, се зголемува.
Компензацијата е можна ако, кога водечката група е оштетена, соседните невронски групи останат недопрени, кои можат да се активираат од истиот тип на стимули. Веројатно не само нервните групи во секоја хемисфера работат според постепен принцип, туку и симетричните, заменици на спротивната хемисфера. За време на онтогенезата, се зголемува и интрахемисферичната и интерхемисферната специјализација на нервните центри, а тоа остро ги ограничува можностите за компензација. Во детството, можностите за компензација за функциите што се формираат доцна (на пример, говор), за разлика од оние со рано формирање (на пример, перцептивни) се високи. Ова се должи на различни периоди на специјализација на мозочните зони кои ги обезбедуваат овие функции.
Може да се претпостави дека поголемите можности за компензирање на говорните нарушувања во детството се должат на два фактори.
Првиот од нив е низок степен на диференцијација на мозочните зони, кога специјализацијата на соседните делови е мала и тие вршат слични функции. Ова им овозможува да ја преземат улогата на оштетената област.
Вториот е учеството на симетрични мозочни зони на десната хемисфера во говорниот систем, кои можат, под одредени услови, да преземат функција невообичаена за нив.
Според невропсихолошките студии, станува очигледно дека улогата на овие два фактори во компензирањето на говорните и перцептивните нарушувања не е иста и различно се манифестира во различни фази на онтогенезата. Решавањето на прашањето кога и под кои услови овие фактори можат да влијаат на процесите на компензација за оштетените функции е една од задачите на детската невропсихологија. На пример, познато е дека долготрајната активност на епилептичниот фокус кај резистентни (отпорни) форми на епилепсија може да доведе до компензаторно реструктуирање на функционалните врски помеѓу говорните зони кај децата.
Претходно беше забележано дека експертите (M. Kurten et al.) покажаа присуство на интерхемисферично исклучување на моторните и сензорните компоненти на говорниот систем (лоцирани во различни хемисфери) кај пациенти со долгорочни сложени парцијални напади. Според амобарбиталниот тест, беше откриено дека некои пациенти имаат билатерална доминација на говорот. Неколку пациенти беа идентификувани со јасна дисоцијација на моторните и сензорните говорни функции. Кога фокусот беше лоциран во темпоралниот регион, сензорните функции беа претставени во контралатералната хемисфера. Истото се случи и со оштетување на фронталните области во однос на моторните функции на говорот.
Така, со ограничено оштетување на мозокот, говорните функции кои се анатомски поврзани со оваа лезија може да се преселат на спротивната хемисфера, а не во соседните зони. Ова ја потврдува претпоставката дека во посебни случаи предната (моторната) зона на говор може да се наоѓа во едната хемисфера, а задната (сензорна) на другата.
Се претпоставува дека пластичноста на мозокот, која обезбедува такви промени, е можна само до одредено време (до околу 7 години) (Kurthen M., et al., 1992).