VKontakte Facebook Odnoklassniki
Seperti yang anda ketahui, otak manusia, serta aktivitinya, penuh dengan banyak misteri yang cuba dibongkarkan oleh saintis sejak sekian lama.
Kami memutuskan untuk memperkenalkan anda kepada lima penemuan terbaru dalam bidang ini.
Bilakah otak berfungsi dengan paling cekap?
Para saintis dari Universiti Montreal telah mendapati bahawa otak manusia mula bekerja paling produktif dan cekap selepas umur 55 tahun.
Para penyelidik mencapai kesimpulan ini selepas menjalankan satu siri ujian berbeza yang melibatkan orang yang berbeza umur.
Ternyata, ia adalah tepat pada orang yang umurnya berkisar antara 55 hingga 75 tahun, apabila menyelesaikan masalah yang kompleks, otak berfungsi dalam apa yang dipanggil. mod khas - dalam keadaan sukar ia kembali ke titik permulaan dan bertindak dengan sangat tepat. Oleh itu, apabila orang yang lebih tua menganalisis masalah, prosesnya lebih tepat, dan, sebagai peraturan, penyelesaian ditemui lebih cepat.
Otak orang muda, sebaliknya, untuk mencari jalan keluar dari situasi yang sukar, mula melalui semua pilihan yang mungkin, yang sering menyebabkan kekeliruan di kepala.
Menurut pengarah penyelidikan Uri Monchi, otak seseorang yang berumur 55-75 tahun berfungsi sedemikian rupa untuk menjimatkan sebanyak mungkin tenaganya dan mengarahkannya dengan tepat untuk menyelesaikan masalah yang timbul.
Dari sini, para saintis menyimpulkan bahawa sejak seseorang mencapai umur 55 tahun, otak manusia mula berfungsi dengan lebih cekap, dan dari zaman inilah kebijaksanaan mula datang kepada seseorang.
Kebahagiaan sebenar hanya selepas 74 tahun
Mari kita ingat bahawa tidak lama dahulu saintis dari Amerika Syarikat dan Jerman membuat penemuan lain mengenai orang yang lebih tua. Ternyata seseorang boleh mengalami kebahagiaan sejati hanya selepas 74 tahun.
Ini, menurut saintis, adalah disebabkan oleh fakta bahawa sudah pada usia 15 tahun purata Eropah mula kehilangan rasa bahagia, dan proses ini mendapat momentum sehingga umur 40 tahun; Pada tahun-tahun ini, menurut pakar, kebanyakan orang mengalami puncak kekecewaan dalam hidup.
Selepas mengatasi pencapaian 40 tahun, tahap kebahagiaan beransur-ansur mula stabil dan kekal dalam keadaan yang sama untuk beberapa tahun akan datang, dan selepas 46 tahun kenaikan perlahannya bermula. Puncak keharmonian dan kedamaian dalam jiwa berlaku tepat pada usia 74 tahun. Pakar percaya bahawa 74 tahun adalah tepat usia apabila orang mula benar-benar menghargai kehidupan.
IQ berubah mengikut usia
Menurut saintis British dari Pusat Neuroimaging di University College London, tahap kecerdasan (IQ) boleh berubah dengan ketara mengikut usia.
Tidak mungkin sesiapa berfikir sebaliknya, tetapi penyelidik mendakwa bahawa merekalah yang menetapkan bahawa perkembangan kebolehan mental seseorang berterusan sepanjang hidupnya, dan tahap kecerdasan dapat ditingkatkan dengan ketara dengan bantuan latihan otak yang berterusan.
Dalam kerja mereka, para saintis mengkaji 33 kanak-kanak yang sihat berumur 12 hingga 16 tahun, yang diminta untuk mengambil ujian untuk menentukan kedua-dua lisan (ingatan, aritmetik dan kebolehan bahasa, pengetahuan am) dan IQ bukan lisan (termasuk penyelesaian teka-teki).
Ujian pertama telah dijalankan pada tahun 2004, dan kemudiannya diulang pada tahun 2008. Ambil perhatian bahawa dalam kajian berulang, selain menilai kecerdasan, saintis menggunakan pengimejan resonans magnetik untuk mengesan bagaimana struktur otak orang muda berubah selama 4 tahun ini.
Akibatnya, ternyata remaja yang menunjukkan keputusan yang baik semasa ujian IQ menunjukkan perubahan positif dalam struktur otak: bilangan sel saraf mereka yang mengawal proses pemikiran meningkat dengan ketara. Menurut saintis, ini adalah hasil latihan mental yang berterusan (tekanan), yang, khususnya, termasuk kelas di sekolah.
Menurut penyelidik, orang tidak berhenti dalam perkembangan mereka, dan dengan usia tahap kecerdasan boleh meningkat, tetapi hanya dengan latihan yang berterusan.
Jam penggera pintar - bangun dengan kegembiraan
Satu lagi peristiwa yang ingin kami ceritakan tidak berkaitan langsung dengan penyelidikan otak, tetapi, pada pendapat kami, ia agak menarik.
Kita bercakap tentang perkembangan saintis India yang datang dengan apa yang dipanggil. jam penggera pintar, tugas utamanya adalah untuk membolehkan seseorang mendapat tidur yang cukup dan memastikan bahawa kebangkitan paksa bukan lagi penyeksaan.
Ciptaan saintis memantau aktiviti otak dan membangunkan pemiliknya dengan tepat semasa fasa tidur REM. Ini membolehkan seseorang bangun dengan penuh tenaga, dan tubuhnya tidak memerlukan masa untuk "membina".
Terdapat jam penggera yang serupa sebelum ini, tetapi semuanya bertindak balas terhadap pergerakan manusia dalam mimpi. Perkembangan saintis India bekerja pada prinsip yang berbeza: sebelum tidur, pita khas dengan sensor diletakkan di kepala seseorang.
45 minit sebelum waktu bangun yang ditetapkan, jam penggera pintar ini mula menganalisis keadaan otak, dan apabila seseorang itu paling bersedia untuk bangun, ia akan membunyikan isyarat.
"Drankorexia" - penyakit remaja baru
Seperkara lagi yang ingin kita perkatakan juga bukanlah satu penemuan yang berkaitan secara langsung dengan otak, tetapi ia tidak boleh diketepikan terutamanya dalam dunia moden dan di negara kita khususnya.
Hakikatnya ialah saintis dari Universiti Missouri menemui masalah baru pada remaja, yang mereka klasifikasikan sebagai penyakit dan dipanggil "drankorexia."
Hakikatnya, menurut saintis, kira-kira 16% remaja mengehadkan pengambilan kalori mereka daripada makanan (mereka berhenti makan secara normal) demi apa yang dipanggil. kalori "alkohol". Menurut orang muda, ini membantu mereka menurunkan berat badan, dan, tentu saja, gadis paling kerap menggunakan taktik ini.
Sudah tentu, pemakanan yang tidak teratur dan pengambilan alkohol yang berlebihan membawa kesan buruk dan mempunyai akibat kognitif, tingkah laku dan fizikal yang berbahaya. Akhirnya, ini semua membawa kepada risiko mengalami gangguan makan yang lebih serius atau malah ketagihan dadah.
Menurut saintis, menghalang otak daripada nutrisi yang mencukupi dan meminum sejumlah besar alkohol boleh berbahaya: bersama-sama mereka boleh membawa kepada masalah kognitif jangka pendek dan jangka panjang, termasuk kesukaran menumpukan perhatian, belajar dan membuat keputusan. Keagresifan dan pelbagai gangguan mental juga mungkin.
Setiap hari, otak anda menjana voltan yang mencukupi untuk menghasilkan kilat. Apabila anda menonton TV, otak anda sukar berfungsi, tetapi apabila anda menyelesaikan masalah sekolah rendah, ia bekerja keras. Dan jika anda cuba melakukan pelbagai tugas, anda mungkin kehilangan beberapa jirim kelabu.
Kami bercakap tentang hasil penyelidikan yang menarik dalam bidang neurobiologi yang diterangkan dalam buku kami.
Ketua Pegawai Eksekutif otak
Apabila kita mempelajari sesuatu, otak menggunakan beberapa kawasan dan kawasan yang saling berkaitan. Sebagai contoh, hippocampus hampir selalu beroperasi di bawah pengawasan ketat korteks prefrontal. Secara umum, korteks prefrontal mengawal aktiviti kita - kedua-dua fizikal dan mental - dengan menerima isyarat dari luar dan kemudian mengeluarkan arahan melalui rangkaian saraf otak. Korteks prefrontal boleh dianggap sebagai sejenis bos. Ia bertanggungjawab terutamanya untuk menilai keadaan sekeliling, menggunakan memori kerja, membentuk impuls dan mengeluarkan arahan untuk tindakan, pertimbangan, perancangan, pandangan jauh, dan sebagainya - iaitu, pelbagai fungsi eksekutif.
Ilustrasi daripada buku "Bagaimana Badan Berfungsi"
Sebagai Ketua Pegawai Eksekutif otak, korteks prefrontal sentiasa berhubung rapat dengan CEO - korteks motor, dan juga dengan bahagian otak yang lain.
Hippocampus adalah seperti navigator yang menerima maklumat daripada memori kerja, menghubungkannya dengan data sedia ada, membandingkannya, mencipta persatuan baharu dan menghantarnya ke korteks prefrontal. Para saintis percaya bahawa ingatan adalah koleksi cebisan maklumat yang tersebar di dalam otak.
Hippocampus, seperti sejenis depot, menerima serpihan maklumat dari korteks, menghubungkannya dan menghantarnya kembali dalam bentuk peta sambungan saraf baru.
Imbasan otak seseorang menunjukkan bahawa apabila dia mempelajari perkataan baru, korteks prefrontal otaknya diaktifkan (seperti hippocampus dan beberapa kawasan bersebelahan lain, seperti korteks pendengaran). Sebaik sahaja litar saraf baru dicipta terima kasih kepada isyarat kimia glutamat dan perkataan itu komited kepada ingatan, aktiviti korteks prefrontal berkurangan. Dia telah mengawasi peringkat awal projek, dan kini boleh mengalihkan tanggungjawab kepada ahli pasukan lain dan menangani masalah seterusnya.
Otak remaja diformat semula
Lama kelamaan, neuron yang sentiasa bekerja akan ditutup dengan sarung bahan khas yang dipanggil myelin. Ia dengan ketara meningkatkan kecekapan neuron sebagai konduktor impuls elektrik. Ini boleh dibandingkan dengan fakta bahawa wayar bertebat boleh menahan beban yang jauh lebih besar daripada wayar kosong.
Neuron yang disalut dengan myelin berfungsi tanpa usaha tambahan yang dimiliki oleh neuron "terbuka" yang perlahan. Kebanyakan penutupan neuron dengan mielin selesai pada usia dua tahun, apabila badan kanak-kanak belajar untuk bergerak, melihat dan mendengar.
Pada usia tujuh tahun, pengeluaran myelin berkurangan, dan semasa akil baligh ia menjadi lebih aktif.
Ini berlaku kerana mamalia itu perlu menala semula otaknya untuk mencari pasangan yang terbaik. Pada masa ini, nenek moyang kita sering terpaksa berpindah ke suku atau suku baru dan mempelajari adat dan budaya baru. Peningkatan pengeluaran myelin semasa baligh menyumbang kepada semua ini. Pemilihan semula jadi telah mereka bentuk otak sedemikian rupa sehingga dalam tempoh ini ia mengubah model mental dunia di sekelilingnya.
Otak = pergerakan
Hanya makhluk hidup yang bergerak memerlukan otak. Kajian ke atas haiwan laut kecil seperti obor-obor yang dipanggil pancutan laut membuktikan perkara ini. Dilahirkan dengan saraf tunjang primitif dan tiga ratus neuron, makhluk seperti kantung ini berenang di tempat cetek sehingga ia menemui sambungan karang yang sesuai untuk melekat pada dirinya. Selepas ascidian dilahirkan, ia hanya mempunyai 12 jam untuk melakukan ini, jika tidak ia mati. Setelah melekat pada karang, pancutan laut perlahan-lahan memakan otaknya. Untuk sebahagian besar hidupnya, dia kelihatan lebih seperti tumbuhan daripada haiwan. Oleh kerana ascidian tidak bergerak, ia tidak memerlukan otak.
Apabila spesies manusia berkembang, kemahiran fizikal semata-mata wakilnya bertukar menjadi kebolehan abstrak untuk menjangka, menilai, membuat kaitan antara fenomena, merancang, memerhati diri mereka sendiri, membuat pertimbangan, membetulkan kesilapan, mengubah taktik, dan kemudian mengingati semua yang telah dilakukan untuk tujuan kelangsungan hidup. Hari ini kita menggunakan litar saraf yang digunakan oleh nenek moyang kita yang jauh untuk membuat api, sebagai contoh, untuk mempelajari bahasa Perancis.
Petir dan gagak putih
Walaupun potensi elektrik rehat sel otak adalah kurang daripada bateri AA biasa, cas yang melalui membran mereka mempunyai voltan yang sangat besar - kira-kira 50 milivolt setiap sel. Darabkan itu dengan 100 bilion sel - sekurang-kurangnya empat kali ganda daripada yang diperlukan untuk menghasilkan kilat semasa ribut petir!
Dari saat kelahiran, otak menjana impuls elektrik sedemikian di seluruh strukturnya. Setiap pemikiran, sensasi dan tindakan disertai dengan pelbagai kombinasi mereka dalam bentuk gelombang. Doktor melihat mereka pada electroencephalogram (EEG), sama seperti irama jantung dilihat pada elektrokardiogram (ECG). Pada graf, gelombang yang dijana oleh otak kelihatan sebagai garis berterusan dengan peningkatan atau penurunan frekuensi, iaitu, cepat dan perlahan.
Berkomunikasi. Bahagian anterior lobus hadapan juga aktif semasa komunikasi, terutamanya semasa bercakap sambil memandang mata masing-masing.
Semasa perbualan telefon, lobus hadapan hampir tidak aktif. Inilah sebabnya mengapa pertemuan peribadi dan komunikasi langsung adalah sangat penting.
Membangunkan kemahiran motor halus. Ia "menghidupkan" otak dengan sempurna apabila seseorang, contohnya, memasak makanan, bermain alat muzik, melukis, menulis, menjahit atau melakukan kraftangan lain. Tetapi jika anda hanya menggerakkan jari anda, iaitu, membuat pergerakan yang tidak melibatkan penglihatan, bahagian depan lobus frontal otak tidak berfungsi sama sekali, jadi pergerakan sedemikian tidak berkesan.
Usus melindungi otak
Risiko mendapat penyakit otak banyak dipengaruhi oleh bakteria usus. Keseimbangan dan kepelbagaian mereka mengawal tahap keradangan dalam badan. Keradangan adalah asas kepada keadaan degeneratif, termasuk diabetes, kanser, penyakit kardiovaskular dan penyakit Alzheimer.
Tahap kepelbagaian bakteria bermanfaat yang sihat mengehadkan pengeluaran bahan kimia keradangan. Bakteria usus juga menghasilkan bahan kimia yang penting untuk kesihatan otak, termasuk BDNF, pelbagai vitamin seperti B12, dan juga neurotransmitter seperti glutamat dan GABA. Mereka juga menapai bahan makanan tertentu, seperti polifenol, menjadi sebatian anti-radang yang lebih kecil yang diserap ke dalam aliran darah dan melindungi otak.
BUKU UNTUK ULANG TAHUN KE-10 INSTITUT OTAK MANUSIA
Medvedev Svyatoslav Vsevolodovich
Institut RAS Otak Manusia
Masalah mengkaji otak manusia, masalah hubungan antara otak dan jiwa, adalah salah satu masalah paling menarik yang dikemukakan dalam sains. Matlamatnya adalah untuk mengenali sesuatu yang sama dalam kerumitan dengan instrumen kognisi itu sendiri. Lagipun, semua yang telah dikaji setakat ini: atom, galaksi, dan otak haiwan adalah lebih mudah daripada otak manusia. Dari sudut pandangan falsafah, tidak diketahui sama ada penyelesaian kepada masalah ini adalah mungkin secara prinsip. Adakah kita mempunyai peluang asas untuk mengkaji otak ini, untuk memahami sepenuhnya apa yang berlaku di dalamnya? Lagipun, cara utama kognisi bukanlah instrumen atau kaedah lagi, ia tetap otak manusia kita. Biasanya otak + peranti yang mengkaji beberapa fenomena atau objek adalah lebih kompleks daripada objek ini, dalam kes ini kita cuba bertindak atas istilah yang sama - otak terhadap dirinya sendiri.
Besarnya tugas itu yang menarik minda yang hebat. Hippocrates, Aristotle, Descartes, dan ramai lagi menyatakan idea mereka tentang prinsip otak. Pada abad yang lalu, berdasarkan perbandingan klinikal dan anatomi, kawasan otak yang bertanggungjawab untuk pertuturan telah ditemui (Broca dan Wernicke). Walau bagaimanapun, penyelidikan saintifik sebenar otak bermula dalam karya rakan senegara kita yang cemerlang I.M. Sechenov. Selanjutnya V.M. Bekhterev, I.P. . . Di sini saya akan berhenti menyenaraikan nama-nama itu, kerana terdapat ramai penyelidik otak yang cemerlang pada abad kedua puluh dan bahaya kehilangan seseorang (terutama yang hidup hari ini, Allah melarang) terlalu besar. Penemuan hebat telah dibuat. Walau bagaimanapun, kesukaran utama dalam mengkaji otak manusia kekal sebagai kemiskinan melampau pendekatan metodologi: ujian psikologi, pemerhatian klinikal, dan, bermula pada tahun tiga puluhan, electroencephalograms. Pada asasnya, ini sama ada paradigma kotak hitam, atau percubaan untuk mempelajari cara TV berfungsi daripada bunyi dengungan lampu dan transformer serta suhu bekas, atau, akhirnya, peranan fungsi unit telah dikaji berdasarkan apa yang berlaku kepada peranti jika unit ini rosak. Walau bagaimanapun, perlu diingatkan bahawa morfologi otak telah pun dikaji dengan cukup baik.
Terdapat satu lagi kesukaran - keterbelakangan idea tentang fungsi sel saraf individu. Oleh itu, tidak ada pengetahuan lengkap tentang batu bata dan tidak ada alat yang diperlukan untuk mengkaji keseluruhannya. Pada tahap tertentu, kita boleh mengatakan bahawa konsep teori telah dibangunkan dengan lebih lengkap daripada asas eksperimen. Sejak itu, langkah yang benar-benar besar telah dicapai oleh karya Eccles dan P.G. Kostyuk dalam memahami mekanisme fungsi sel saraf. Ia telah menjadi lebih jelas bagaimana neuron berfungsi. Walau bagaimanapun, persoalan bagaimana komuniti sel saraf berfungsi tidak diselesaikan secara automatik.
Malah, penemuan pertama dalam kajian fungsi otak manusia (seperti yang ditakrifkan oleh Academician N.P. Bekhtereva) dikaitkan dengan penyelidikan dalam keadaan hubungan berbilang titik langsung dengan otak manusia apabila menggunakan kaedah jangka panjang dan jangka pendek. elektrod yang diimplan untuk diagnosis dan rawatan pesakit. Pada masanya, penggunaan kaedah ini bertepatan dengan permulaan pemahaman tentang cara neuron individu berfungsi, bagaimana maklumat dipindahkan dari neuron a ke neuron y dan sepanjang saraf. Buat pertama kalinya di negara kita, Academician N.P. Bekhtereva dan kakitangannya mula bekerja secara langsung dengan otak manusia.
Keputusan yang diperoleh daripada penemuan pertama ini memberikan maklumat penting tentang cara otak berfungsi untuk menyokong aktiviti yang lebih tinggi. Data diperolehi mengenai kehidupan kawasan individu otak, mengenai hubungan antara korteks dan subkorteks, mengenai keupayaan pampasan otak, dan banyak lagi. Walau bagaimanapun, terdapat masalah di sini: otak terdiri daripada berpuluh-puluh bilion neuron, dan dengan bantuan elektrod adalah mungkin untuk memerhatikan berpuluh-puluh, dan tidak selalunya yang diperlukan untuk penyelidikan, tetapi yang bersebelahan dengan elektrod terapeutik itu. terletak.
Pada tahun tujuh puluhan, disebabkan peningkatan dramatik asas elemen elektronik, revolusi teknikal berlaku di dunia. Komputer peribadi muncul. Peluang metodologi telah muncul untuk meneroka dunia dalaman sel saraf dengan lebih lengkap, dan, yang sangat penting bagi kami, kaedah introskopi baru telah muncul. Ini adalah magnetoencephalography, pengimejan resonans magnetik berfungsi dan tomografi pelepasan positron. Keupayaan pengkomputeran baharu secara praktikal telah menghidupkan semula penyelidikan ke dalam sokongan otak terhadap fungsi yang lebih tinggi menggunakan elektroensefalografi dan menimbulkan potensi. Oleh itu, keupayaan teknologi baharu membina asas untuk penemuan baharu. Ini sebenarnya berlaku pada pertengahan tahun lapan puluhan.
Oleh itu, minat saintifik dan kemungkinan untuk memuaskannya akhirnya bertepatan. Nampaknya, inilah sebabnya Kongres AS mengisytiharkan tahun sembilan puluhan sebagai satu dekad mengkaji otak manusia. Inisiatif ini cepat menjadi antarabangsa. Pada masa kini, beratus-ratus makmal terbaik sedang berusaha untuk menyelidik otak manusia di seluruh dunia.
Harus dikatakan bahawa pada masa itu (ini bukan perbandingan, tetapi kenyataan) di peringkat atasan kuasa terdapat ramai orang pintar yang menyokong negeri. Profesional yang juga memikirkan kebaikan negara. Oleh itu, kami juga memahami keperluan untuk mengkaji otak manusia dan mencadangkan, berdasarkan pasukan yang dicipta dan diketuai oleh Academician N.P. Bekhtereva, untuk menganjurkan Institut Otak Manusia Akademi Sains Rusia sebagai pusat saintifik dan praktikal untuk kajian tentang otak manusia dan penciptaan berdasarkan kaedah baru untuk merawat penyakitnya.
Apakah yang membezakan IMP RAS daripada institut fisiologi dan perubatan lain yang mempunyai profil yang serupa?
Kami mengkaji terlebih dahulu dengan tepat apa yang menjadikan seseorang manusia. Institut kami memberi tumpuan khusus kepada penyelidikan yang tidak boleh dikaji pada haiwan. Secara tradisinya, kebanyakan penyelidikan otak telah dijalankan ke atas haiwan, tetapi data yang diperoleh daripada arnab atau tikus tidak selalu memberikan pemahaman yang mencukupi tentang bagaimana otak manusia berfungsi. Terdapat fenomena yang hanya boleh dikaji pada manusia. Sebagai contoh, salah satu topik yang dibangunkan dalam makmal tomografi pelepasan positron ialah kajian tentang organisasi otak pemprosesan pertuturan, ejaan dan sintaksnya. Setuju bahawa ini sukar untuk belajar dalam tikus. Kami menjalankan kajian psikofisiologi ke atas sukarelawan menggunakan apa yang dipanggil. teknik bukan invasif. Ringkasnya, tanpa "masuk" ke dalam otak dan tanpa menyebabkan sebarang kesulitan tertentu: contohnya, pemeriksaan tomografi atau pemetaan otak menggunakan teknik elektroensefalografi.
Tetapi ia berlaku bahawa penyakit atau kemalangan "menjalankan eksperimen" pada otak manusia: sebagai contoh, ucapan atau ingatan pesakit terjejas. Dalam keadaan ini, adalah mungkin untuk memeriksa kawasan otak yang fungsinya terganggu. Atau, sebaliknya, pesakit telah kehilangan atau merosakkan sekeping otaknya, dan saintis diberi peluang unik untuk mengkaji "tugas" apa yang tidak dapat dilakukan oleh otak dengan pelanggaran sedemikian. Metodologi ini muncul pada zaman purba, berkembang pada separuh kedua abad ke-19 dan berjaya digunakan hingga ke hari ini. Ia tidak boleh diterima untuk bereksperimen pada manusia, tetapi penyakit adalah seperti eksperimen yang ditubuhkan oleh alam semula jadi, dan dalam proses merawatnya, maklumat yang tidak ternilai diperolehi tentang mekanisme otak.
Arah utama aktiviti institut adalah penyelidikan asas ke dalam organisasi otak manusia dan fungsi mentalnya yang kompleks: pertuturan, emosi, perhatian, ingatan, kreativiti. Dalam subjek yang sihat dan pada pesakit. Pada masa yang sama, saintis mesti mencari kaedah untuk merawat pesakit yang mengalami gangguan fungsi otak yang penting ini. Itulah sebabnya salah satu hala tuju utama kerja kami adalah untuk mengoptimumkan diagnosis dan rawatan penyakit otak. Untuk tujuan ini, institut ini mempunyai sebuah klinik dengan 160 katil. Dua tugas - penyelidikan dan rawatan - berkait rapat dalam kerja pekerja kami. Gabungan penyelidikan asas dan kerja praktikal dengan pesakit adalah salah satu prinsip utama kerja institut, yang dibangunkan oleh pengarah saintifiknya Natalya Petrovna Bekhtereva.
Kehadiran klinik inilah yang menentukan sebahagian besar kemungkinan penyelidikan asas dan gunaan ke dalam HMI. Oleh itu, pertama sekali, beberapa perkataan tentang dia. Kami mempunyai doktor dan jururawat yang cemerlang dan berkelayakan tinggi. Tidak mustahil tanpa ini: lagipun, kami berada di barisan hadapan, dan kami memerlukan kelayakan tertinggi untuk melakukan perkara baharu yang bukan rutin. Kami melakukan hampir semua manipulasi standard dan, bersama-sama dengan mereka, rawatan pembedahan epilepsi dan parkinsonisme, operasi psikosurgi dijalankan, termasuk rawatan pembedahan sindrom obsesif-kompulsif yang disebabkan oleh heroin, "pemindahan otak" yang terkenal, atau lebih tepatnya implantasi otak janin. tisu, rawatan simulasi otak kemagnetan, rawatan afasia menggunakan rangsangan elektrik dan banyak lagi. Kami telah mengumpulkan sepuluh tahun pengalaman dalam pemeriksaan klinikal menggunakan tomografi pelepasan positron. Angka-angka menunjukkan sebahagian kecil daripada kaedah tomografi ini boleh mendiagnosis. Kami mempunyai pesakit yang teruk, dan kami cuba membantu menggunakan kaedah di atas walaupun semua percubaan lain tidak berjaya. Sudah tentu, ini tidak selalu mungkin. Tetapi adalah mustahil untuk memberikan jaminan tanpa had dalam rawatan orang, dan jika seseorang memberi mereka, ia sentiasa menimbulkan keraguan yang sangat serius.
|
Akibat kemalangan serebrovaskular akut.
|
|
|
|
|
Hampir setiap makmal institut disambungkan ke jabatan klinik, dan ini adalah kunci kepada kemunculan berterusan kaedah dan pendekatan baru untuk rawatan.
Satu jenis arah yang tidak dapat dielakkan untuk Institut Otak Manusia kami ialah kajian tentang fungsi otak yang lebih tinggi: perhatian, ingatan, pemikiran, pertuturan, emosi, kreativiti. Beberapa makmal sedang mengusahakan masalah ini, termasuk yang saya ketuai, makmal Academician N.P. Bekhtereva, makmal Doktor Sains Biologi, pemenang Hadiah Negara USSR Yu.D. Kajian asas ini adalah salah satu garis teori utama IMP. Fungsi otak yang unik kepada manusia atau yang sangat ketara pada manusia dikaji menggunakan pelbagai pendekatan: elektroensefalogram "biasa", tetapi pada tahap pemetaan otak yang baru, potensi yang ditimbulkan juga berada pada tahap yang baru, pendaftaran proses ini bersama-sama dengan aktiviti impuls neuron dalam hubungan langsung dengan tisu otak dalam keadaan penggunaan terapeutik dan diagnostik elektrod yang diimplan dan, akhirnya, teknik tomografi pelepasan positron.
Karya-karya Academician N.P. Bekhtereva dalam bidang ini banyak diliputi dalam akhbar sains dan popular. Dia memulakan kajian sistematik tentang sokongan serebrum terhadap fenomena mental walaupun majoriti saintis menganggapnya mustahil, iaitu, "tentu saja mungkin," tetapi hanya pada dasarnya, pada masa depan yang jauh, menggunakan teknologi yang berbeza. . Betapa baiknya, sekurang-kurangnya dalam sains, kebenaran tidak bergantung pada kedudukan majoriti, yang, dengan cara itu, kini mengatakan bahawa penyelidikan ini perlu, keutamaan, dan lain-lain!
Saya ingin mencatat beberapa hasil yang menarik, bukan yang paling penting, tetapi yang saya ingin sebutkan dalam artikel. Pengesan ralat. Setiap daripada kita telah menemui kerjanya. Anda meninggalkan rumah, dan sudah berada di jalan perasaan aneh mula menyeksa anda: "Sesuatu yang tidak kena." Awak balik - betul, awak terlupa tutup lampu bilik air. Iaitu, anda terlepas tindakan stereotaip, dan mekanisme kawalan di otak segera dihidupkan. Mekanisme ini ditemui pada pertengahan tahun enam puluhan dan diterangkan oleh N.P. Bekhtereva dan rakan-rakannya dalam kesusasteraan, termasuk kesusasteraan Barat. Pada awal tahun sembilan puluhan, pengesanan ralat ditemui bukan sahaja dalam struktur dalam, tetapi juga dalam korteks. Kajian mengenai mekanisme saraf pengesanan ralat dalam proses aktiviti mental secara statistik mengesahkan perbezaan dalam tindak balas bilangan populasi neuron yang terhad bagi korteks parietal hemisfera kanan (bidang 7) dan sulcus Rolandic (bidang 1- 4) dalam bentuk peningkatan fasa dalam kekerapan pelepasan hanya dalam percubaan dengan tugas pelaksanaan yang salah. Dalam korteks parietal unggul, dua populasi neuron ditemui di mana tindak balas selektif terhadap penyiapan ujian yang salah diperhatikan hanya semasa pengambilan semula dari ingatan jangka pendek. Dalam satu populasi neuron, dalam korteks perirolandik, tindak balas sedemikian hanya ditemui semasa hafalan, dan dalam satu lagi, di rantau parietotemporal, tindak balas ini ditemui semasa hafalan dan semasa pengambilan semula dari ingatan jangka pendek apabila ujian dilakukan secara tidak betul.
|
|
Dalam kajian otak manusia menggunakan elektrod intracerebral, populasi neuron telah ditemui dengan pasti yang bertindak balas secara selektif kepada klasifikasi imej yang salah - "pengesanan ralat". Dalam histogram pasca rangsangan (corak frekuensi semasa) pelepasan yang dibentangkan, seseorang dapat melihat perbezaan ketara dalam tingkah laku populasi neuron tersebut (sempadan putamen dan globus pallidum) dengan tindak balas yang berbeza terhadap rangsangan. M1 - klasifikasi yang betul; M2 - kekurangan klasifikasi (bukan pengenalan); M3 - salah klasifikasi. Paksi ordinat histogram menunjukkan sisihan relatif daripada purata kekerapan nyahcas di latar belakang. Paksi-x ialah masa (tong sampah ditandakan dengan titik-titik pada garisan dasar, setiap titik ialah 100ms). Garis putus-putus hijau menunjukkan detik-detik persembahan imej, isyarat untuk permulaan jawapan, dan isyarat untuk akhir jawapan subjek. Garis merah adalah penunjuk perbezaan ketara secara statistik dalam kekerapan pelepasan neuron dalam tong yang sepadan: di bawah histogram - dari frekuensi di latar belakang; pada garisan bertanda M12, M13, M23 - antara jenis tindak balas yang sepadan. Panjang garis merah sepadan dengan tahap keyakinan. |
Kini pengesan ralat telah "ditemui semula" di Barat oleh orang yang mengetahui kerja saintis kita, tetapi yang tidak teragak-agak untuk terus, katakan, meminjam daripada "orang Rusia itu." Ia juga dinamakan sama seperti dalam karya N.P. Secara umum, dengan cara itu, hilangnya kuasa besar, secara sederhana, mengubah sikap terhadap kita. Kes plagiarisme langsung telah meningkat.
Penyelidikan tentang apa yang dipanggil micromapping otak. Kajian kami mendedahkan mikrokorelasi pelbagai aktiviti. Mikro di sini bermaksud pada peringkat kumpulan sel individu. Kami juga menemui mekanisme yang tidak dijangka seperti pengesan untuk ketepatan tatabahasa bagi frasa yang bermakna. Contohnya, "reben biru" dan "reben biru". Maksudnya jelas dalam kedua-dua kes. Tetapi terdapat satu kumpulan neuron kecil tetapi bangga yang "muncul" apabila tatabahasa rosak dan memberi isyarat kepada otak mengenainya. Mengapa ini perlu? Berkemungkinan pemahaman ucapan sering datang tepat dari analisis tatabahasa (ingat "belukar suram" Ahli Akademik Shcherba), dan jika ada sesuatu yang salah dengan tatabahasa, analisis tambahan mesti dijalankan.
|
|
Apabila memetakan mikro otak manusia menggunakan elektrod intracerebral, korelasi pelbagai jenis aktiviti ditemui pada peringkat kumpulan sel individu (mikrokorelasi). Histogram pasca rangsangan (pola frekuensi semasa) pelepasan dalam kes ini menunjukkan perbezaan ketara dalam tingkah laku populasi neuron dalam bidang 1-4 korteks hemisfera kiri dalam salah seorang pesakit apabila membandingkan tindak balas kepada tatabahasa yang betul dan salah dari segi tatabahasa frasa (perbezaan 1-2). Paksi ordinat histogram menunjukkan sisihan relatif daripada purata kekerapan nyahcas di latar belakang. Paksi-x ialah masa (tong sampah ditandakan dengan titik-titik pada garisan dasar, setiap titik ialah 100ms). Garis putus-putus hijau menunjukkan detik-detik persembahan imej, isyarat untuk permulaan jawapan, dan isyarat untuk akhir jawapan subjek. Garis merah adalah penunjuk perbezaan ketara secara statistik dalam kekerapan pelepasan neuron dalam tong yang sepadan: di bawah histogram - dari kekerapan di latar belakang; pada garisan bertanda 1-2, 1-3, 1-4, 2-3, 2-4, 3-4 - antara jenis tindak balas yang sepadan. Panjang garis merah sepadan dengan tahap keyakinan. |
Korelasi perbezaan antara perkataan dan akaun konkrit dan abstrak ditemui. Sebagai tambahan kepada sudut pandangan yang meluas tentang penyetempatan pusat pengiraan dan operasi aritmetik dalam korteks serebrum manusia, telah ditunjukkan bahawa populasi neuron tertentu dalam struktur subkortikal memainkan peranan penting dalam mekanisme otak untuk menyokong proses pemprosesan digit. Pada masa yang sama, dalam struktur subkortikal, serta dalam korteks serebrum manusia, terdapat populasi neuron yang secara selektif menyediakan pelbagai peringkat proses pemprosesan nombor: seperti persepsi ciri fizikal maklumat yang dibentangkan, pengiraan sebenar dan operasi aritmetik, penamaan nombor, penyediaan tindak balas motor masa hadapan. Data yang diperoleh mengesahkan teori sokongan otak aktiviti mental oleh sistem kortikal-subkortikal dengan pautan pelbagai tahap ketegaran.
Perbezaan dalam fungsi neuron semasa persepsi perkataan dalam bahasa ibunda (cawan), perkataan kuasi dalam bahasa ibunda (chokhna) dan perkataan asing (waht - masa dalam bahasa Azerbaijan) ditunjukkan. Ini bermakna bahawa populasi saraf (bersama-sama dengan seluruh otak, sudah tentu) hampir serta-merta menganalisis struktur fonetik(?) perkataan dan mengklasifikasikannya ke dalam jenis: Saya faham, saya tidak faham, tetapi sesuatu yang biasa dan saya jelas. tak faham.
Pelbagai penglibatan neuron dalam korteks dan struktur dalam dalam memastikan aktiviti ditemui. Dalam struktur dalam, peningkatan dalam kekerapan pelepasan terutamanya diperhatikan, yang tidak begitu spesifik berbanding zon. Seolah-olah setiap masalah diselesaikan oleh seluruh dunia. Gambar yang sama sekali berbeza dalam korteks. Kekhususan tempatan respons yang tinggi. Neuron berkata: "Ayo, kawan, diam, ini urusan saya, dan saya akan memutuskannya sendiri." Dan sesungguhnya, semua neuron, kecuali beberapa, mengurangkan kekerapan impuls, dan hanya yang dipilih oleh otak untuk aktiviti tertentu meningkatkannya.
|
|
Penggunaan kaedah untuk merekodkan penunjuk fisiologi pelengkap dengan struktur ujian yang sama memungkinkan untuk melihat penyetempatan, struktur temporal dan ciri-ciri interaksi spatial proses perkembangan tindak balas emosi dalam otak manusia. Kiri atas - menimbulkan potensi (EP) dalam ujian dengan pembentangan penilaian positif dan negatif aktiviti dalam pelbagai struktur lobus temporal otak manusia, direkodkan menggunakan elektrod intracerebral. Purata potensi tujuh pesakit. Garis merah ialah purata VP untuk membentangkan penilaian "5". Garis biru ialah purata VP untuk membentangkan penilaian "2". Kawasan berlorek ialah kawasan yang mempunyai perbezaan ketara secara statistik antara EP untuk pembentangan penilaian positif dan negatif.
|
Salah satu hala tuju utama kerja makmal ialah kajian tentang mekanisme sokongan otak untuk emosi. Menggunakan analisis potensi terbangkit yang direkodkan daripada elektrod yang diimplan dan dari kulit kepala, menggunakan analisis keputusan PET, penyertaan beberapa pembentukan korteks dan subkorteks dalam memastikan pencetus emosi, perkembangan emosi positif dan negatif ditunjukkan. . Angka itu menunjukkan sistem hubungan yang kompleks antara struktur kortikal yang timbul semasa penyediaan emosi.
Pada masa ini, di bawah kepimpinan N.P. Bekhtereva, penyelidikan telah dianjurkan ke dalam sokongan otak kreativiti, iaitu, aktiviti yang hasilnya bukan tindakan mekanikal atau pra-diprogramkan dengan maklumat yang dibentangkan dalam tugas itu. Mari kita terangkan dengan contoh tugasan yang serupa dengan tugasan yang sebenarnya kita gunakan dalam kajian. Sekiranya subjek dibentangkan dengan kata-kata: "Saya, petang, keluar, berkebun, bernafas, segar, udara" dan diminta untuk mengarang cerita daripada mereka, maka kandungannya jelas. Bagaimana jika tugas yang sama, tetapi perkataan: "saya, petang, eksistensialisme, elektron, itik, radar, balet, babi hutan?" Cuba ikat mereka ke dalam sebuah cerita. Pada masa ini, kita belum boleh bercakap tentang kesempurnaan penyelidikan ini, tetapi kita boleh mengatakan bahawa adalah mungkin untuk mengesan korelasi aktiviti kreatif dalam EEG dan dalam aliran darah serebrum yang dikaji menggunakan PET. Tetapi ini bermakna bahawa adalah mungkin untuk mengintip organisasi yang mungkin merupakan aktiviti paling manusia yang diketahui.
|
|
Kajian tentang organisasi otak pemikiran kreatif. Apabila membandingkan proses fisiologi otak yang direkodkan semasa proses subjek mengarang cerita daripada kata-kata medan semantik yang berbeza (tugas dengan unsur kreativiti yang jelas) dan semasa proses memulihkan teks yang koheren dengan perubahan dalam bentuk perkataan (unsur tersebut adalah tidak hadir), perbezaan setempat yang boleh dipercayai telah didedahkan. |
|
Data purata untuk kumpulan subjek. Sambungan diwakili oleh garis yang menghubungkan lokasi elektrod yang sepadan. Warna merah sepadan dengan peningkatan dalam sambungan, biru - penurunan. Ketebalan garisan mencerminkan tahap kepentingan statistik perbezaan dalam sambungan.
Pemetaan elektrod aktiviti otak jelas menunjukkan bahawa salah satu hemisfera manusia tidak senyap sama sekali, seperti yang dikatakan oleh beberapa ahli mistik "saintifik", tetapi aktif bersama-sama dengan yang bertentangan. |
|
Secara umum, terima kasih kepada teknik tomografi pelepasan positron (atau singkatannya PET), telah menjadi mungkin untuk secara serentak mengkaji secara terperinci semua kawasan otak yang bertanggungjawab untuk fungsi otak "manusia" yang kompleks. Intipati kaedah ini adalah bahawa sejumlah kecil isotop dimasukkan ke dalam bahan yang terlibat dalam transformasi kimia di dalam sel otak, dan kemudian kita memerhatikan bagaimana pengedaran bahan ini berubah di kawasan otak yang menarik perhatian. kami. Jika aliran glukosa berlabel radioaktif ke kawasan ini meningkat, ini bermakna metabolisme telah meningkat, yang menunjukkan peningkatan kerja sel saraf di kawasan otak ini.
Sekarang bayangkan bahawa seseorang sedang melakukan beberapa tugas yang kompleks yang memerlukan dia mengetahui peraturan ejaan atau pemikiran logik. Pada masa yang sama, sel sarafnya paling aktif di kawasan otak "bertanggungjawab" untuk kemahiran ini. Pengukuhan kerja sel saraf boleh dirakam menggunakan PET secara tidak langsung, dengan meningkatkan aliran darah tempatan di zon diaktifkan. (Lebih daripada seratus tahun yang lalu, telah ditunjukkan bahawa peningkatan aktiviti sel saraf membawa kepada peningkatan aliran darah serebrum tempatan di kawasan ini.)
Oleh itu, adalah mungkin untuk menentukan kawasan otak mana yang "bertanggungjawab" untuk sintaksis, ejaan, makna pertuturan dan untuk menyelesaikan masalah lain. Kami membentangkan subjek dengan pelbagai tugas yang dianjurkan, di mana ia perlu untuk "menggunakan" sifat pertuturan tertentu. Contohnya, perkataan individu, ayat, teks bersambung. Dengan membandingkan imej PET yang diperoleh semasa aktiviti ini, kita boleh menentukan di mana dalam pemprosesan otak sesuatu perkataan individu berlaku, di mana sintaks, dan di mana makna teks. Zon kelihatan yang diaktifkan apabila perkataan dibentangkan, tidak kira sama ada ia perlu dibaca atau tidak. Zon yang bertanggungjawab untuk maksud teks, dan lain-lain. Menariknya, dan ini akan dibincangkan di bawah, adalah mungkin untuk menemui zon yang diaktifkan untuk "tidak berbuat apa-apa."
Dalam kajian mekanisme otak persepsi pertuturan berdasarkan hasil kajian PET menggunakan aliran darah tempatan, didapati bahawa apabila membaca teks, perubahan utama berlaku di kawasan lobus temporal kiri (38, 22, 43, 41, 42, 40 dan 38 bidang), 3, 4, 6 , 44, 45, dan 46 medan dan di sebelah kanan dalam bidang 22, 41, 42, 38, 1, 3, dan 6 . Perbandingan dengan data daripada penyelidik lain membolehkan kita mengaitkan beberapa keputusan ini dengan proses menghafal, membaca perkataan, dan memahami maksud a. Ia menjadi mungkin untuk memisahkan kawasan yang berkaitan dengan persepsi makna dan hafalan teks dari kawasan yang dikaitkan dengan pemprosesan perkataan individu. Keputusan ini berkorelasi dengan yang diperoleh sebelum ini menggunakan analisis aktiviti saraf. Keputusan yang diperoleh daripada kajian aktiviti saraf tentang penglibatan kawasan otak yang terletak di kawasan lain dalam pengeluaran pertuturan, bersama dengan zon klasik, juga disahkan. Apabila mengkaji sokongan serebrum pertuturan, kawasan korteks serebrum manusia yang terlibat dalam menyediakan pelbagai peringkat analisis ciri ortografik dan sintaksis telah dipetakan. Korteks ekstrastriat medial telah ditunjukkan terlibat dalam memproses struktur ortografik perkataan; sebahagian besar korteks temporal superior kiri (kawasan Wernicke) berkemungkinan besar terlibat dalam analisis semantik sukarela, dan kurang berkemungkinan dalam pemprosesan struktur sintaksis; korteks hadapan inferior hemisfera kiri adalah pautan dalam sistem analisis semantik lisan, kemungkinan penyertaannya dalam pemprosesan sintaksis adalah terhad kepada pemprosesan bentuk perkataan dan perkataan berfungsi, tetapi bukan susunan kejadiannya dalam ayat; Bahagian anterior korteks temporal superior terlibat dalam menentukan struktur sintaksis frasa berdasarkan analisis susunan kata. Berdasarkan analisis aliran darah serebrum, adalah mungkin untuk menunjukkan bahawa apabila seseorang dibentangkan dengan teks yang koheren, walaupun tanpa perlu membacanya - tugasnya adalah untuk mengira rupa huruf tertentu - otaknya tetap ketara. , lebih intensif terlibat dalam memproses ciri-ciri linguistik rangsangan, yang dinyatakan dalam pengaktifan zon tertentu daripada apabila dibentangkan dengan tugas yang sama perkataan yang sama, tetapi tidak berkaitan, dicampur dalam susunan rawak.
|
Sistem otak pemprosesan sintaksis yang tidak disengajakan. Unjuran pada permukaan sisi hemisfera serebrum kawasan pengaktifan (m.s< 0,01), полученных в условиях поиска буквы в связном тексте, предъявляемого бегущей строкой, в сравнении с аналогичной задачей при предъявлении синтаксически |
Pengaktifan otak semasa pemprosesan teks. Bidang peningkatan tempatan dalam aktiviti berfungsi tisu saraf yang diperolehi dalam keadaan tugas memahami teks yang boleh dibaca, berbanding dengan tugas mencari surat dalam urutan huruf yang tidak bermakna. Ditunjukkan ialah unjuran zon penting (m.s< 0,0001) активаций на три ортогональных плоскости (вид справа, сзади и сверху, соответственно, в верхнем ряду справа и слева, в нижнем ряду - слева). Внизу справа показаны проекции кортикальных латерал ьных активций в левом полушарии на реконструированную поверхность левого полушария «стандартного» мозга. |
|
Pengaktifan otak semasa rehat.
|
Masalah sokongan otak untuk perhatian manusia adalah sangat penting. Kedua-dua makmal saya dan makmal Yu.D Kropotov sedang mengusahakan ini di institut kami. Penyelidikan sedang dijalankan bersama dengan pasukan saintis yang diketuai oleh profesor Finland R. Naatanen, yang menemui korelasi elektrofisiologi yang dipanggil mekanisme perhatian sukarela. Untuk memahami apa yang kita bicarakan, bayangkan situasinya: seorang pemburu menyelinap melalui hutan, menjejaki mangsanya. Tetapi dia sendiri adalah mangsa untuk haiwan pemangsa, yang dia tidak perasan, kerana dia bertekad hanya untuk mencari rusa atau arnab. Dan tiba-tiba bunyi gemeretak rambang di semak, mungkin tidak begitu ketara di antara kicauan burung dan bunyi anak sungai, serta-merta mengalihkan perhatiannya dan memberi isyarat: "bahaya sudah dekat." Mekanisme perhatian sukarela dibentuk pada manusia pada zaman purba sebagai mekanisme keselamatan, tetapi ia masih berfungsi hari ini: sebagai contoh, seseorang memandu kereta, mendengar radio, mendengar jeritan kanak-kanak bermain di jalanan, melihat semua bunyi dunia sekeliling, perhatiannya tersebar, dan tiba-tiba ketukan enjin yang tenang serta-merta mengalihkan perhatiannya ke kereta - dia menyedari bahawa ada sesuatu yang tidak kena dengan enjin (omong-omong, ini adalah fenomena yang pada asasnya serupa dengan pengesan ralat). Suis perhatian ini berfungsi untuk setiap orang. Kami menemui korelasi PET bagi mekanisme ini, dan Yu.D Kropotov menemui korelasi elektrofisiologi pada pesakit dengan elektrod yang diimplan. kelakar. Kami menyelesaikan kerja ini sebelum simposium yang sangat penting dan berprestij. Tergesa-gesa. Kami pergi ke sana, dan di mana kami berdua mempunyai laporan, dengan kejutan dan "rasa kepuasan yang mendalam" kami secara tidak dijangka menyedari bahawa pengaktifan berada di zon yang sama. Ya, kadang-kadang dua orang yang duduk bersebelahan perlu pergi ke negara lain untuk bercakap.
Apa yang kita dapat? PET mengaitkan perhatian tidak sedarkan diri, yang dipanggil. fenomena ketidakpadanan negatif - penukaran perhatian secara tidak sengaja kepada rangsangan akustik yang menyimpang. Kajian telah dijalankan ke atas negatif ketidakpadanan apabila mempersembahkan kedua-dua rangsangan pendengaran mudah (nada) dan yang lebih kompleks: kord dan fonem. Untuk semua jenis rangsangan ini, korelasi negatif ketidakpadanan yang serupa ditemui. Corak pengaktifan pertama terletak di kawasan temporal superior (korteks pendengaran) kedua-dua hemisfera, menunjukkan tindak balas kepada perubahan dalam nada, walaupun yang kecil, dengan pengaktifan yang lebih ketara bagi korteks temporal yang berlaku apabila rangsangan menyimpang bercampur dengan yang standard berbanding ketika hanya rangsangan menyimpang yang dikemukakan. Pengaktifan yang lebih ketara hadir di hemisfera kanan, selaras dengan penemuan elektrofisiologi sebelumnya. Corak kedua ialah pengaktifan lobus hadapan, dan ia hadir apabila dirangsang hanya oleh rangsangan menyimpang, dan apabila digabungkan dengan rangsangan piawai dan menyimpang. Terdapat fokus pengaktifan prefrontal di lobus frontal, yang juga sepadan dengan data elektrofisiologi sebelumnya, serta di kawasan gyri frontal tengah dan superior. Pengaktifan korteks cingulate anterior dan pengaktifan dua hala kawasan parietal posterior juga diperhatikan (pengaktifan parietal sebelah kanan diterangkan dengan magnetoencephalography). Pengaktifan lobus hadapan berkemungkinan besar mendasari kepercayaan sedar subjek dalam mengubah rangsangan yang telah dikenal pasti secara tidak sedar oleh korteks pendengaran kedua-dua hemisfera. Peranan lobus hadapan sebagai struktur peralihan perhatian disokong oleh corak pengaktifan yang jelas yang ditimbulkan oleh nada menyimpang apabila ia dibentangkan secara bersendirian pada selang masa yang agak panjang dan tidak teratur, seperti yang diketahui daripada kajian terdahulu. Pengaktifan korteks cingulate anterior dan korteks parietal mungkin terlibat dalam mekanisme otak untuk menukar perhatian. Di samping itu, pengaktifan korteks insula Reilly telah didedahkan, yang tidak diketahui daripada kajian elektro dan magnetoencephalographic sebelumnya, tetapi pengaktifan serupa juga diperoleh daripada hasil pendaftaran langsung potensi yang ditimbulkan daripada struktur ini melalui elektrod yang diimplan dalam pengaturcaraan tindakan. makmal Institut Kimia Akademi Sains Rusia. Peranan struktur ini dalam menyokong proses perhatian pada masa ini tidak diketahui dan tertakluk kepada kajian lanjut. Oleh itu, corak pengaktifan otak telah dikenal pasti yang memberi penerangan tentang mekanisme yang mana rangsangan pendengaran yang menyimpang menyebabkan peralihan perhatian yang tidak disengajakan.
Sekiranya mekanisme perhatian terganggu, maka kita boleh bercakap tentang penyakit. Di makmal Yu.D. Kropotov mengkaji kanak-kanak dengan apa yang dipanggil gangguan hiperaktif kekurangan perhatian. Ini adalah kanak-kanak yang sukar, selalunya lelaki, yang tidak dapat menumpukan perhatian dalam kelas, mereka sering dimarahi di rumah dan di sekolah, tetapi sebenarnya mereka perlu dirawat kerana beberapa mekanisme tertentu fungsi otak terganggu. Sehingga baru-baru ini, fenomena ini tidak dianggap sebagai penyakit, dan kaedah "kuat" dianggap kaedah terbaik untuk memeranginya. Kita kini bukan sahaja boleh menentukan kehadiran penyakit ini, tetapi juga menawarkan rawatan untuk kanak-kanak yang sukar itu.
Gangguan defisit perhatian dicirikan oleh tiga komponen: 1) tidak memberi perhatian - ketidakupayaan untuk menumpukan perhatian pada satu perkara untuk masa yang lama; 2) impulsif - ketidakupayaan untuk menangguhkan tindak balas kepada perubahan dalam persekitaran untuk menganalisis perubahan ini dengan lebih teliti; 3) gangguan patologi - tindak balas orientasi yang berlebihan kepada sebarang rangsangan luar yang tidak berkaitan dengan tugas. Selalunya gangguan ini disertai dengan hiperaktif, i.e. keadaan sedemikian apabila aktiviti motor dan pertuturan am jauh melebihi kebiasaannya. Ia berlaku dalam 5-10% murid sekolah. Gangguan tingkah laku ini tidak membenarkan kanak-kanak yang menghidap penyakit ini menyesuaikan diri dengan sekolah dan keluarga, ia menyebabkan reaksi negatif daripada ibu bapa, guru dan juga rakan sebaya, melibatkan prestasi akademik yang lemah dan selalunya akhirnya membawa kepada ketagihan alkohol, ketagihan dadah dan manifestasi antisosial yang lain. Disebabkan akibat ini, gangguan defisit perhatian mendapat perhatian yang teliti di kalangan doktor, guru dan saintis di Amerika Syarikat, Jepun dan Eropah Barat. Di negara-negara ini, dana yang besar daripada bajet dan modal swasta dibelanjakan untuk pencegahan, diagnosis dan rawatan penyakit ini. Sejak tahun 1995, Makmal Neurobiologi Pengaturcaraan Tindakan di Institut Otak Manusia Akademi Sains Rusia telah memasukkan dalam penyelidikan rancangan kerja saintifiknya ke dalam korelasi elektrofisiologi defisit perhatian dengan tujuan menggunakannya untuk diagnosis objektif penyakit ini.
Walau bagaimanapun, saya ingin mengecewakan beberapa pembaca muda. Tidak setiap gurauan dikaitkan dengan penyakit ini, dan kemudian. . . Kaedah "kuat" adalah wajar.
Seseorang, yang hidup dalam dunia yang kompleks dan sentiasa berubah, mempunyai repertoir besar program tindakan yang dapat dia lakukan dalam pelbagai situasi. Tindakan ini termasuk fungsi persepsi yang mudah dan kompleks (seperti menilai warna atau bentuk imej visual), pelbagai operasi mental (seperti pengiraan aritmetik atau bermain catur), dan lakuan motor bermatlamat (seperti memusingkan kepala ke arah yang dikehendaki. arah dan menggerakkan buah catur). Pada setiap saat, seseorang memilih (memilih) daripada keseluruhan set program tindakan yang besar ini hanya yang paling sesuai dalam situasi tertentu. Proses otak yang bertanggungjawab untuk pilihan ini biasanya dikumpulkan di bawah proses kawalan nama (dalam erti kata luas e) atau perhatian terpilih dan kawalan motor (dalam erti kata sempit e). Penyelidikan dari makmal Kropotov telah menunjukkan bahawa mekanisme kawalan pusat dibahagikan kepada proses penglibatan dalam tindakan yang diperlukan (permulaan, pemilihan tindakan deria-motor-kognitif) dan proses penindasan tindakan yang tidak perlu. Kedua-dua mekanisme ini melibatkan laluan ke hadapan dan ke belakang dalam litar yang menghubungkan korteks, ganglia basal, talamus, dan korteks dalam gelung maklum balas yang kompleks. Telah ditunjukkan bahawa proses penglibatan dan penindasan dikesan dalam komponen positif potensi yang dibangkitkan yang direkodkan dari permukaan kulit kepala, dan pada kanak-kanak dengan gangguan hiperaktif kekurangan perhatian, komponen penglibatan dan penindasan berkurangan dengan ketara dalam amplitud. Berdasarkan keputusan kajian ini, boleh diandaikan bahawa pada kanak-kanak yang mengalami gangguan hiperaktif kekurangan perhatian, mekanisme penglibatan dan perencatan tindakan terjejas disebabkan oleh hipofungsi ganglia basal.
Mengapa ini penting sekarang? Kerana kriteria objektif telah muncul untuk mendiagnosis sindrom ini dan memantau rawatannya. Seperti yang ternyata dalam banyak kajian, dalam beberapa kes, bukan kanak-kanak yang perlu dirawat (mereka tidak mempunyai apa-apa yang salah dengan otak mereka), tetapi ibu bapa mereka, yang meletakkan tuntutan yang terlalu tinggi kepada anak-anak mereka. Penggunaan kaedah diagnostik baru memungkinkan bukan sahaja untuk membuat diagnosis yang betul, tetapi juga untuk memantau keberkesanan kaedah tertentu dalam merawat penyakit.
Di samping itu, makmal telah mencadangkan kaedah rawatan baru berdasarkan fenomena biofeedback, apabila percanggahan antara potensi bio yang sepatutnya normal dan yang sebenarnya ada dipaparkan dalam satu bentuk atau yang lain pada monitor, dan pesakit cuba " melatih” » otak anda supaya mendekati normal yang mungkin. Pelik kerana penerangan ini mungkin terdengar, kaedah ini membawa hasil yang baik dan, yang paling penting, tidak seperti terapi dadah, ia sama sekali tidak berbahaya. Di makmal Yu.D. Kropotova juga cuba mencari kaedah rawatan lain yang berkesan. Kaedah digunakan untuk mengaktifkan aktiviti metabolik otak: kaedah mikropolarisasi dan rangsangan elektrik otak melalui elektrod kulit, serta kaedah perubatan herba.
|
|
Laluan langsung dan tidak langsung dalam interaksi kortiko-subkortikal-kortikal (kiri), histogram pra-rangsangan (PSTH) dan potensi yang ditimbulkan thalamic (ERP) sebagai tindak balas kepada go-go (GO) dan perencatan rangsangan tindakan yang disediakan (NOGO) (kanan) . "Menghidupkan" laluan langsung membawa kepada pengaktifan neuron thalamic dan gelombang positif dalam potensi yang ditimbulkan. |
Kajian psikofisiologi yang dijalankan dengan rakaman potensi otak yang ditimbulkan menunjukkan kehadiran beberapa subkumpulan pesakit yang didiagnosis dengan gangguan perhatian, berkaitan dengan pelanggaran pelbagai fungsi perhatian pada manusia, dan setiap subkumpulan ini memerlukan kaedah rawatannya sendiri yang mencukupi. Apa yang boleh memberikan hasil yang baik pada kanak-kanak dengan gangguan dominan proses penglibatan dalam aktiviti tidak berfungsi pada kanak-kanak dengan gangguan dominan proses perencatan dan sebaliknya. Inilah sebabnya mengapa penting untuk mempunyai pelbagai rawatan untuk gangguan kekurangan perhatian. Dengan merawat kanak-kanak sedemikian, kami menyumbang kepada pencegahan ketagihan dadah dan alkohol, kerana kanak-kanak ini berisiko untuk melakukan maksiat ini. Seperti yang ditunjukkan oleh statistik asing, kemungkinan menjadi penagih dadah atau peminum alkohol bagi kanak-kanak sedemikian adalah satu susunan magnitud yang lebih tinggi daripada kanak-kanak biasa. Kanak-kanak tanpa "brek" mudah terlibat dalam syarikat jenayah dan mula merangsang diri mereka dengan dadah dan alkohol. Mari kita perhatikan dalam kurungan bahawa di Barat, psikostimulan (seperti Ritlin), mekanisme tindakan yang serupa dengan tindakan kokain, digunakan untuk merawat kanak-kanak yang mengalami gangguan perhatian. Oleh itu, di Amerika Syarikat mereka secara berseloroh bercakap tentang dua mafia dadah: Colombia dan farmaseutikal. Kami di Rusia di Institut kami cuba mencari kaedah rawatan alternatif lain. Dan kami berjaya!
Selain perhatian yang tidak disengajakan, terdapat juga perhatian terpilih. Perhatian kononnya kepada penerimaan koktel. Semua orang bercakap serentak, dan anda hanya mengikut teman bicara anda, menghalang perbualan yang tidak menarik dari jiran anda di sebelah kanan. Keadaan yang sama ditunjukkan dalam rajah. Cerita diceritakan di kedua telinga. Berbeza. Dalam kes pertama, kita mengikuti cerita di telinga kanan, dan dalam kes ketiga, di sebelah kiri. Anda boleh melihat bagaimana pengaktifan kawasan otak berubah. Perhatikan, dengan cara ini, pengaktifan sejarah di telinga kanan adalah lebih kurang. kenapa? Tetapi kerana kebanyakan orang mengambil telefon di tangan kanan mereka dan meletakkannya di telinga kanan mereka. Oleh itu, lebih mudah untuk mengikuti cerita di telinga kanan.
|
|
Lateralisasi sokongan otak untuk perhatian terpilih. Di sebelah kiri, fokus pada telinga kiri, di sebelah kanan, secara semula jadi, di sebelah kanan. Ia boleh dilihat bahawa zon berbeza diaktifkan. |
|
|
Perbandingan perhatian selektif pendengaran dan visual. Dalam tugas perhatian selektif pendengaran sebelah kiri berbanding dengan perhatian visual semasa mendengar dikotik dan persembahan visual serentak pelbagai teks, pengaktifan korteks pendengaran hemisfera bertentangan juga ditentukan, yang, seperti dalam rajah sebelumnya, mencerminkan penalaan terpilih. korteks pendengaran, bebas daripada jenis dan kerumitan insentif yang dibentangkan. Proses menyekat pemprosesan rangsangan visual yang tidak relevan tetapi ketara semasa perhatian pendengaran menyebabkan pengaktifan ketara korteks visual (oksipital). |
Telah ditunjukkan bahawa perhatian selektif pendengaran semasa rangsangan binaural secara selektif mengaktifkan kawasan korteks temporal khusus untuk persembahan pendengaran isyarat. Keputusan ini konsisten dengan data global, mengesahkan bahawa keterukan penglateralan hemisfera ini juga bergantung pada arah perhatian. Data kami menunjukkan bahawa kesan lateralisasi (sebelah dua) ini tertumpu pada korteks pendengaran primer, dengan perhatian terpilih kepada bunyi lateral meningkatkan aktiviti korteks pendengaran terutamanya di kawasan pendengaran primer bertentangan dengan arah penghantaran rangsangan. Iaitu, korteks pendengaran ditala secara selektif mengikut arah perhatian, yang biasanya tidak dikesan oleh rakaman ekstrakranial aktiviti elektrik atau magnetik otak. Kemungkinan besar penglateralan hemisfera pengaktifan korteks pendengaran yang berlaku, yang dikaitkan dengan perhatian pendengaran tertumpu spatial, disebabkan oleh penalaan persediaan kepada perhatian korteks pendengaran kiri dan kanan mengikut arah perhatian, sebelum pembentangan. rangsangan dan berlaku semasa memfokuskan perhatian spatial. Korteks prefrontal nampaknya terlibat dalam kawalan perhatian kerana... dalam beberapa kajian, peningkatan dalam aliran darah serebrum tempatan dan peningkatan dalam aktiviti elektrik telah didedahkan. Dalam kajian kami, peningkatan aktiviti prefrontal, terutamanya di kawasan dorsolateralnya, dikaitkan dengan kawalan pelarasan perhatian di korteks pendengaran kanan dan kiri, dan keterukan pengaktifan yang lebih besar di kawasan hadapan semasa pendengaran berbanding dengan perhatian selektif visual berkemungkinan besar. disebabkan oleh usaha kognitif yang lebih besar untuk melakukan diskriminasi pendengaran apabila perhatian harus ditujukan kepada salah satu daripada dua aliran rangsangan yang bersaing, manakala prestasi dalam tugas perhatian visual tidak memerlukan perhatian terpilih intramodal. Oleh itu, telah ditunjukkan bahawa korteks pendengaran diselaraskan secara selektif mengikut arah perhatian. Penalaan ini dikawal oleh mekanisme eksekutif prefrontal, seperti yang dibuktikan oleh peningkatan aktiviti prefrontal semasa perhatian terpilih auditori.
Apa yang akan berlaku jika terdapat juga teks ketiga pada monitor, dan anda perlu mengikuti pendengaran atau teks pada monitor. Kami menyebut zon diaktifkan untuk mengelak daripada melakukan sesuatu. Ingatlah yang terkenal "jangan fikir tentang monyet putih." Ternyata jika tiga cerita dibentangkan secara serentak: satu dalam satu telinga, satu dalam yang lain dan satu pada monitor, dan diminta untuk mengikuti satu (perhatian terpilih), maka pengaktifan yang muncul tidak begitu mudah untuk dijelaskan. Nampaknya apabila memberi perhatian kepada cerita yang dipersembahkan secara visual, bahagian oksipital (visual) korteks harus lebih diaktifkan, dan apabila memberi perhatian kepada cerita yang disampaikan ke telinga, korteks temporal (auditori). Tidak! Semasa perhatian pendengaran, kawasan cuneus dan precuneus, iaitu korteks visual bersekutu, diaktifkan. kenapa? Kami masih tidak dapat menjawab dengan pasti, tetapi nampaknya sangat berkemungkinan bahawa maklumat yang ketara dan mencukupi, yang dipersembahkan secara visual masih dianalisis oleh otak dan ia melalui pelbagai struktur, dibandingkan dengan kandungan ingatan dan kembali semula ke kawasan baji dengan keputusan : “Ya, ini adalah maklumat yang berharga dan bermakna, dan ia bermaksud begini dan begitu.” Tetapi tugasnya berbeza, maklumat ini bukan sahaja tidak diperlukan, sebaliknya, ia berbahaya, ia mengganggu. Dan pengaktifan yang diperhatikan mencerminkan kerja dalam mod "tidak normal", apabila "anda tidak boleh memikirkan monyet putih."
Satu lagi kajian PET yang mempunyai akses ke klinik. Terdapat perkara seperti kebimbangan. Secara umum, dari namanya anda boleh memahami apa itu. Setiap orang dicirikan pada satu ketika oleh tahap tertentu, ditentukan menggunakan soal selidik khas dan agak mudah. Responden boleh dibahagikan secara kasar kepada tiga kumpulan: aras tinggi, sederhana dan rendah. Apakah struktur otak yang menentukan tahap ini? Ternyata bukan hanya satu struktur, tetapi satu set keseluruhan. Keadaan selaras mereka yang menentukan tahap kebimbangan. Dalam kes ini, adalah logik untuk menganggap bahawa semakin tinggi kebimbangan, semakin besar (atau kurang) pengaktifan struktur. Ternyata semuanya lebih rumit dan menarik. Malah, dalam satu kawasan, tahap pengaktifan secara linear berkorelasi dengan tahap kebimbangan. Tetapi dalam gyrus parahippocampal di sebelah kiri, pengaktifan adalah minimum pada tahap kebimbangan purata, dan apabila ia meningkat atau berkurang, ia meningkat. Oleh itu, terdapat sistem sebilangan besar struktur, dengan setiap pautan memainkan peranan khasnya sendiri.
Secara berasingan, saya ingin mengatakan tentang kaedah rangsangan elektrik untuk memulihkan penglihatan dan pendengaran. Ini nampaknya mustahil dengan atrofi hampir lengkap saraf optik atau pendengaran - selepas satu siri rangsangan seseorang mula melihat atau mendengar. Pembuktian teori fenomena ini masih jauh daripada difahami sepenuhnya, bagaimanapun, telah ditunjukkan bahawa apabila rangsangan elektrik mata berlaku, perubahan kompleks berlaku dalam aktiviti elektrik seluruh otak, iaitu, proses pampasan kompleks diaktifkan, dan pelbagai bahan aktif biologi dikeluarkan yang secara mendadak merangsang pemulihan saraf yang rosak.
|
Dinamik medan visual semasa rawatan. Peluasan medan visual selepas kursus kesan elektrik modulasi berdenyut pada input aferen sistem visual. |
|
|
|
Memetakan kuasa spektrum elektroensefalogram sebelum (A) dan selepas (B) rawatan. Penampilan irama alfa biasa di bahagian posterior otak pada pesakit dengan dinamik klinikal positif fungsi visual. |
Di sini saya ingin bercakap tentang kaedah rawatan yang mempunyai nama yang hebat: pemindahan otak. Operasi ini dilakukan buat pertama kali di negara kita di ICH. Intipatinya, secara skematik, ialah bahagian otak embrio manusia dipindahkan ke dalam otak dan mula menghasilkan bahan, kekurangannya membawa kepada penyakit, contohnya penyakit Parkinson. Bahagian otak asing ini boleh berakar umbi kerana tiada tindak balas penolakan di dalam otak. Walau bagaimanapun, ternyata bukan sahaja pemindahan otak yang disasarkan sedemikian, apabila sel asing diambil dari struktur tertentu otak embrio (diperolehi melalui pengguguran yang sah) dan diperkenalkan ke dalam struktur tertentu otak penerima, mempunyai kesan terapeutik. Jika anda "hanya" mengambil dan menanam tisu saraf embrio ke dalam dinding perut, ia, tentu saja, tidak akan berakar, tetapi bahan aktif yang terkandung di dalamnya mempunyai kesan yang sangat merangsang pada tubuh manusia, dan rawatan sedemikian membantu. dengan epilepsi, koma, dsb.
Tugas ini disebabkan oleh fakta bahawa otak seseorang terletak di dalam badannya. Tidak mustahil untuk memahami kerjanya tanpa mempertimbangkan kekayaan interaksi sistem otak dengan pelbagai sistem seluruh organisma. Kadang-kadang ini jelas: pelepasan adrenalin ke dalam darah memaksa otak untuk beralih kepada mod operasi baru. Minda yang sihat dalam badan yang sihat adalah mengenai interaksi antara badan dan otak. Walau bagaimanapun, tidak semuanya di sini jelas. Interaksi ini sememangnya penting untuk diterokai.
Hari ini kita boleh mengatakan bahawa banyak yang diketahui tentang cara satu sel saraf berfungsi, banyak bintik putih tepu dengan makna pada peta otak, dan kawasan yang bertanggungjawab untuk banyak fungsi mental telah dikenal pasti. Tetapi di antara sel dan kawasan otak terdapat satu lagi tahap yang sangat penting - kumpulan sel saraf, kumpulan neuron. Masih terdapat banyak ketidakpastian di sini. Dengan bantuan PET, kita boleh mengesan bahagian otak yang "dihidupkan" semasa melakukan tugas tertentu, tetapi apa yang berlaku di dalam kawasan ini, apakah isyarat sel saraf menghantar kepada satu sama lain, dalam urutan apa, bagaimana ia berinteraksi antara satu sama lain. , kita akan bercakap tentang perkara ini buat masa ini kita tahu sedikit. Walaupun terdapat sedikit kemajuan ke arah ini. Di sini, pemetaan mikro memungkinkan untuk menguraikan proses fisiologi yang berlaku di bahagian posterior inferior lobus hadapan, menurut data PET, yang dikaitkan dengan penyediaan semantik.
Sebelum ini, dipercayai bahawa otak dibahagikan kepada kawasan yang jelas bersempadan, masing-masing "bertanggungjawab" untuk fungsinya sendiri - ini adalah zon lenturan jari kelingking, dan ini adalah zon kasih sayang untuk ibu bapa. Kesimpulan ini berdasarkan pemerhatian mudah: jika kawasan tertentu rosak, maka fungsi yang berkaitan dengannya juga terjejas. Dari masa ke masa, menjadi jelas bahawa segala-galanya menjadi lebih rumit: neuron dalam zon yang berbeza berinteraksi antara satu sama lain dengan cara yang sangat kompleks, dan adalah mustahil untuk menjalankan "pautan" fungsi yang jelas ke kawasan otak di mana-mana dari segi memastikan fungsi yang lebih tinggi. Kita hanya boleh mengatakan bahawa kawasan ini berkaitan dengan pertuturan, ingatan, dan emosi. Tetapi untuk mengatakan bahawa ensemble saraf otak ini (bukan sekeping, tetapi rangkaian, diedarkan), dan hanya ia bertanggungjawab untuk persepsi huruf, dan ini dan itu berlaku di dalamnya (pasti di peringkat selular), dan ini satu - perkataan dan ayat, adalah tugas untuk masa depan .
Peruntukan otak untuk jenis aktiviti yang lebih tinggi adalah serupa dengan kilatan bunga api: pada mulanya kita melihat banyak lampu, dan kemudian mereka mula padam dan menyala semula, mengenyitkan mata antara satu sama lain, beberapa kepingan kekal gelap, yang lain berkelip. Dengan cara yang sama, isyarat pengujaan dihantar ke kawasan otak tertentu, tetapi aktiviti sel saraf di dalamnya tertakluk kepada irama khasnya sendiri, hierarkinya sendiri. Disebabkan oleh ciri-ciri ini, kemusnahan beberapa sel saraf mungkin merupakan kehilangan yang tidak boleh diperbaiki untuk otak, manakala yang lain mungkin digantikan oleh neuron jiran yang "dipelajari semula". Setiap neuron mesti dipertimbangkan dalam keseluruhan kelompok sel saraf. Sekarang tugas utama adalah untuk menguraikan kod saraf, iaitu, untuk memahami bagaimana fungsi yang lebih tinggi dipastikan. Kemungkinan besar, ini boleh dilakukan melalui kajian kesan kerjasama dalam otak dan interaksi unsur-unsurnya. Kajian tentang bagaimana neuron individu digabungkan menjadi struktur, dan struktur ke dalam sistem dan ke seluruh otak. Ini adalah tugas utama abad yang akan datang.
Makmal Negara Fungsian, yang diketuai oleh Profesor V.A Ilyukhina, pemenang Hadiah Negara USSR, menjalankan perkembangan dalam bidang neurofisiologi keadaan berfungsi otak. Apa ini? Semua orang tahu bahawa pengaruh yang sama, frasa yang sama kadang-kadang dilihat dengan cara yang bertentangan secara diametrik oleh seseorang, bergantung pada apa yang dipanggil keadaan berfungsi semasa otak dan badan. Ini serupa dengan bagaimana not yang sama dimainkan daripada organ mempunyai timbre yang berbeza bergantung pada daftar. Otak dan badan kita adalah sistem multi-daftar yang kompleks, di mana peranan daftar dimainkan oleh negara. Dalam amalan, kita boleh mengatakan bahawa keseluruhan julat perhubungan antara seseorang dan persekitaran sebahagian besarnya ditentukan oleh keadaan fungsinya. Ini juga terpakai kepada sama ada "kerosakan" mungkin berlaku untuk pengendali manusia di panel kawalan mesin kompleks dan ciri-ciri tindak balas pesakit terhadap ubat yang diambil.
Tugas makmal adalah untuk mengkaji keadaan berfungsi, parameter apa yang ditentukan olehnya, bagaimana parameter ini dan keadaan itu sendiri bergantung pada keadaan sistem pengawalseliaan badan, bagaimana pengaruh luaran dan dalaman mengubah keadaan, kadangkala menyebabkan penyakit, dan bagaimana, seterusnya, keadaan otak dan badan mempengaruhi perjalanan penyakit dan kesan ubat. Ia ditunjukkan bahawa, seperti tindak balas keseluruhan organisma, tindak balas struktur individu dimodulasi dan bergantung pada keadaan mereka atau, dalam istilah pengarang, pada tahap fungsi yang agak stabil (LSF). Berdasarkan kajian ini, idea tentang prinsip hierarki organisasi sistem otak dan peranan proses infraslow sebagai mengawal keadaan struktur otak telah dirumuskan. Telah didapati bahawa taburan spatial SVF ke atas kawasan besar otak dan pengekalan kestabilan relatif keadaan otak adalah disebabkan oleh pengimbangan timbal balik tahap fungsi zon struktur otak yang agak stabil. Fenomena ini berfungsi sedemikian rupa untuk mengekalkan keadaan semasa struktur dan beberapa struktur berkaitan fungsi tanpa perubahan ketara, dengan kemungkinan perubahan tempatan dalam zon individu. Dari segi kuantitatif, UOSF ditentukan oleh tanda, magnitud, dan masa kestabilan nilai salah satu jenis proses fisiologi ultra-perlahan - potensi stabil a julat milivolt (potensi omega a). Dalam keadaan kajian jangka panjang selama berhari-hari dan berbulan-bulan, didapati bahawa UOSF menentukan ciri-ciri masa amplitud bagi aktiviti impuls multiselular spontan neuron (kuasa aliran impuls), jenis ESCoG atau ECoG, amplitud- ciri masa ayunan infraslow potensi neuron dalam julat dari 0.05 hingga 0.5 ayunan sesaat (zeta, tau, gelombang epsilon), direkodkan serentak di kawasan yang sama struktur otak. Perubahan spontan atau teraruh dalam keadaan dan aktiviti fisiologi zon pembentukan otak dicerminkan dalam kebolehubahan pelbagai jenis neurodinamik, yang memungkinkan untuk memerhatikan transformasi spatial-temporal kompleks proses neurofisiologi yang berlaku selari pada kelajuan yang berbeza, subordinasi mereka. dan kebebasan relatif, iaitu, untuk benar-benar memerhati kerja dinamik sistem hierarki kompleks ini.
Apabila melakukan jenis aktiviti stereotaip kecemasan (pengaktifan perhatian, kesediaan untuk bertindak, mobilisasi ingatan jangka pendek), sistem otak yang menyokongnya terbentuk daripada pautan yang berpotensi aktif secara fisiologi, i.e. bersedia untuk menunjukkan aktiviti ini dalam keadaan tertentu. Pada masa yang sama, bergantung kepada struktur aktiviti, aktiviti fisiologi unit sistem terbentang dalam urutan masa tertentu dengan kemungkinan penampilan tindak balas pertama dalam dinamik aktiviti impuls neuron dan fasa awal potensi yang ditimbulkan ( EP). Selanjutnya, tertunda dalam masa (tempoh terpendam - puluhan dan ratusan msec), perubahan dalam komponen lewat EP, lemah dalam intensiti (berpuluh-puluh amplitud μV) proses fisiologi ultra-perlahan julat kedua (CNV, perubahan fasa tipikal bagi gelombang zeta) boleh berlaku. Didapati bahawa pautan dalam sistem untuk menyediakan aktiviti stereotaip kecemasan mengekalkan aktiviti fisiologi sehingga keadaan semasa mereka berubah akibat pengaruh eksogen atau endogen (USF). Perlu ditekankan bahawa perubahan dalam zon UOSF struktur otak di bawah keadaan ini memerlukan kehilangan aktiviti fisiologi beberapa unit dan, sebaliknya, manifestasi aktiviti fisiologi yang lain.
Timbal balik perubahan dalam zon berbeza dan pengagihan semula pengaktifannya nampaknya merupakan salah satu sifat asas otak, yang menentukan kestabilan dan kekayaan keupayaan dan fungsi perlindungannya. Ini terbukti terutamanya dalam kajian sokongan otak terhadap emosi yang dijalankan di bawah kepimpinan N.P. Bekhtereva pada tahun lapan puluhan. Didapati bahawa dalam orang yang seimbang dari segi emosi, semasa perkembangan apa-apa emosi, perubahan tertentu dalam proses fisiologi ultra-lambat, ditentukan oleh magnitud dan tanda potensi omega a dalam beberapa struktur, biasanya disertai dengan perubahan penunjuk yang bertentangan ini. menandatangani struktur lain. Mekanisme ini menghalang perkembangan melampau mana-mana emosi, mengekalkan emosi seseorang seimbang dan seimbang. Apabila ia dilanggar, gangguan emosi yang teruk berkembang dengan tepat kerana mekanisme yang memungkinkan untuk menghalang perkembangan berlebihan emosi tertentu tidak berfungsi. Dalam kajian aktiviti impuls (Medvedev, Krol), telah ditunjukkan bahawa walaupun melakukan aktiviti yang sangat membosankan, dalam usaha untuk menstabilkan sepenuhnya fungsi otak, penyusunan semula spontan endogen berlaku dalam fungsi strukturnya. Dalam erti kata lain, walaupun semasa melakukan aktiviti mental stereotaip yang membosankan, sistem yang menyokongnya terus disusun semula. Oleh itu, kita boleh mengatakan bahawa untuk menyelesaikan tugas, kolektif kerja sementara dibentuk, yang berubah sepanjang masa, dan semua ahlinya, pertama, dilatih untuk melaksanakan pelbagai tugas, dan, kedua, kerap mempunyai peluang untuk mengambil. rehat.
Dengan mengambil kira ciri-ciri keadaan otak dan badan, seseorang boleh memilih dengan betul antara laluan rawatan alternatif. Takrifan keupayaan penyesuaian seseorang adalah menarik: seseorang boleh meramalkan betapa stabilnya individu tertentu akan berada di bawah sebarang pengaruh atau tekanan. Ternyata sebilangan, walaupun orang muda, telah kehabisan keupayaan penyesuaian mereka dan tekanan sederhana boleh menyebabkan reaksi patologi dalam diri mereka. Adalah mungkin untuk mengenal pasti orang sedemikian dan memberi mereka rawatan pembetulan tepat pada masanya.
Makmal neuroimunologi (Profesor, Doktor Sains Perubatan I.D. Stolyarov) terlibat dalam tugas semasa. Kini diketahui bahawa banyak penyakit saraf dikaitkan dengan fungsi sistem imun yang tidak betul. Gangguan imunoregulasi sering membawa kepada penyakit otak yang teruk. Sistem saraf dan imun menjalankan fungsi perlindungan mereka dalam interaksi rapat. Mereka disatukan oleh prinsip biasa organisasi, molekul perantara biasa, dan fungsi pengawalseliaan yang penting untuk organisma secara keseluruhan. Corak tindak balas neuroimun yang ditemui kepada rangsangan asing memungkinkan untuk menggunakan data yang diperoleh untuk diagnosis dan rawatan beberapa penyakit otak. Pakar klinik sebelum ini telah menyatakan bahawa, dalam satu tangan, kemusnahan atau keterbelakangan struktur otak disertai dengan kekurangan imun, sebaliknya, kekurangan imun primer dan sekunder membawa kepada gangguan fungsi atau penyakit otak. Dalam perkembangan banyak penyakit kronik sistem saraf, virus berjangkit dan mekanisme imunopatologi selanjutnya adalah lebih penting daripada yang dijangkakan.
Sklerosis berbilang adalah penyakit kronik otak dan saraf tunjang yang teruk yang memberi kesan kepada golongan muda yang berumur antara 20 dan 40 tahun. Kekaburan banyak isu mengenai kejadian dan mekanisme perkembangan penyakit, kesukaran diagnosis pada peringkat awal perkembangan, kepelbagaian varian klinikal kursus dengan ketidakupayaan pesat, dan kekurangan kaedah rawatan yang berkesan telah membawa kajian ini. pelbagai sklerosis kepada pelbagai masalah perubatan moden yang paling mendesak. Makmal Neuroimunologi Institut Otak Manusia Akademi Sains Rusia telah membangunkan pendekatan baru yang membolehkan, serentak dengan penggunaan kaedah imunologi khusus untuk menilai kerosakan pada sel-sel sistem saraf pusat, menggunakan resonans magnetik dan pelepasan positron tomografi untuk menggambarkan proses patologi. Kebaharuan asas ialah pendekatan ini membolehkan penilaian serentak kedua-dua gangguan autoimun sistemik dalam pelbagai sklerosis dan perubahan fungsian dan morfologi tempatan dalam sistem saraf pusat. Pemeriksaan neuroimunologi, instrumental, dan klinikal yang komprehensif bagi pesakit dengan multiple sclerosis memungkinkan untuk mewujudkan peranan penting lesi korteks dan struktur subkortikal dalam mekanisme perkembangan penyakit ini.
Jika sebelum ini diagnosis "multiple sclerosis" terdengar seperti hukuman mati, kini penggunaan ubat imunocorrective kejuruteraan genetik moden boleh meningkatkan kualiti hidup pesakit dengan ketara dan mengekalkan keupayaan untuk bekerja untuk masa yang lama. Untuk meningkatkan keberkesanan penggunaan ubat-ubatan ini, makmal neuroimunologi membangunkan kriteria imunologi untuk menilai keberkesanan ubat immunocorrective dan kejuruteraan genetik pada pesakit dengan multiple sclerosis.
Mekanisme imunologi memainkan peranan bukan sahaja dalam pelbagai sklerosis. Pemusnahan sebahagian daripada tisu otak semasa strok juga menyebabkan perubahan imunologi. Selain itu, komplikasi berjangkit yang disebabkan oleh imunodefisiensi sekunder adalah salah satu yang paling teruk, selalunya berakhir dengan kematian pesakit akibat komplikasi strok ini. Penyelidikan oleh pekerja makmal neuroimunologi telah menunjukkan bahawa sisi lesi otak semasa iskemia serebrum dalam eksperimen dan klinik boleh menentukan keanehan perubahan dalam kereaktifan imunologi. Dan sebagai sebahagian daripada pembangunan komprehensif kaedah rawatan dan pemulihan baru pesakit pasca strok, telah terbukti buat kali pertama bahawa rangsangan elektrik struktur korteks serebrum dalam strok iskemia subakut, digunakan oleh pekerja IMC semasa sejak 1972, disertai dengan normalisasi parameter imunologi. Terapi imunocorrective yang tepat pada masanya boleh mengurangkan keterukan komplikasi atau mengelakkannya sama sekali. Tidak lama dahulu, ketua makmal ini menyertai lembaga Jawatankuasa Eropah untuk Penyelidikan dan Rawatan Multiple Sclerosis.
Separuh kedua abad kesembilan belas dan kebanyakan abad kedua puluh mempunyai moto kemenangan ke atas alam semula jadi. Dan sesungguhnya, manusia meraikan satu demi satu kemenangan ke atas alam semula jadi. Dia menakluki sungai dan menakluki penyakit. Tetapi ternyata ini bukan penaklukan alam, tetapi pengunduran taktikal untuk mengumpulkan semula pasukannya. Sekarang kita boleh memberikan banyak contoh, boleh dikatakan, serangan balas yang berjaya terhadap alam semula jadi. Ini termasuk AIDS, hepatitis C, dan banyak lagi. Alam semula jadi bertindak balas khususnya oleh fakta bahawa kini masalah yang dicipta oleh manusia sendiri, yang dipanggil buatan manusia, telah menjadi sangat teruk. Kami tinggal di medan magnet yang kuat (trem, kereta bawah tanah, talian kuasa, dll.), Di bawah cahaya lampu gas - berkelip 50 hertz, melihat paparan komputer selama berjam-jam - hertz yang sama, bercakap di telefon bimbit dan sebagainya. . . Semua ini jauh dari acuh tak acuh kepada seseorang, dan peningkatan keletihan bukanlah perkara yang paling teruk. Kajian ini dijalankan oleh makmal di bawah arahan Doktor Sains Perubatan. E.B.Lyskova.
Kita tidak boleh lagi hidup tanpa telefon, televisyen, tanpa arus elektrik dan pencapaian tamadun yang lain. Oleh itu, penyelidikan diperlukan tentang bagaimana untuk hidup bersama secara aman dengan mereka. Sebagai contoh, diketahui umum bahawa lampu berkelip boleh menyebabkan sawan epilepsi. Walau bagaimanapun, adalah menakjubkan bagaimana langkah paling mudah dapat mengurangkan bahaya secara mendadak. Counteraction - tutup sebelah mata dan generalisasi tidak akan berlaku. Untuk mengurangkan "kesan merosakkan" telefon radio secara dramatik - omong-omong, ia masih belum terbukti dengan pasti - anda boleh menukar reka bentuk untuk mengarahkan antena ke bawah, dan otak tidak akan disinari. Sebagai contoh, makmal telah menunjukkan bahawa pendedahan kepada medan magnet berselang-seli mempunyai kesan negatif terhadap pembelajaran. Walau bagaimanapun, bukan sebarang medan, tetapi satu dengan frekuensi dan amplitud tertentu. Oleh itu, parameter inilah yang harus anda cuba elakkan. Monitor dengan kadar segar semula 50-60 Hz berbahaya, terutamanya jika anda duduk berdekatan dengannya. Walau bagaimanapun, jika kekerapan ditetapkan kepada sekurang-kurangnya 80 Hz, kesan berbahaya akan berkurangan dengan mendadak. Kami kini telah belajar untuk mengenal pasti orang yang berisiko - mereka yang hipersensitif kepada kesan buatan manusia. Oleh itu menjelaskan gangguan saraf yang seolah-olah tidak bersebab. Kerja ini sedang dijalankan dalam rangka kerjasama antarabangsa yang sangat erat.
Penyelidikan otak terjejas dengan ketara oleh kesukaran akses terus kepadanya.
Dalam operasi perut konvensional, kulit dihiris, dan hampir serta-merta pakar bedah mempunyai akses kepada organ yang diminati. Pada akhir pembedahan, kulit dijahit dan selepas dua hingga tiga minggu hanya tinggal parut. Otak dilindungi oleh tengkorak, dan untuk mengaksesnya pakar bedah perlu melakukan trepanasi tengkorak, iaitu, memusnahkan sebahagian daripadanya, kadang-kadang bukan yang kecil. Tetapi ini bukan perkara yang paling teruk. Sekiranya lesi terletak jauh di dalam otak, maka perlu untuk mencapainya dengan bergerak berasingan (dan kadang-kadang memusnahkan "di sepanjang jalan") kawasan otak yang lain. Ini secara mendadak meningkatkan morbiditi operasi dan kadangkala menjadikannya mustahil, kerana kerosakan cagaran ini boleh menyebabkan akibat yang lebih teruk daripada penyakit itu sendiri.
Percanggahan ini boleh diselesaikan menggunakan teknik stereotaktik. Stereotaxis ialah teknologi perubatan berteknologi tinggi yang menyediakan kemungkinan akses traumatik rendah, lembut, disasarkan kepada struktur otak yang mendalam dan kesan berdos ke atasnya. Stereotaxis dalam banyak cara adalah pembedahan saraf masa hadapan; ia mampu menggantikan beberapa campur tangan pembedahan saraf "terbuka" dengan trepanations osteoplastik yang luas dengan kesan traumatik yang rendah.
Pembedahan saraf moden menggunakan teknik yang diuji masa untuk penyetempatan tepat lesi di otak, dan hari ini ini dilakukan terutamanya menggunakan pengimejan resonans magnetik, yang resolusinya meliputi keperluan untuk menentukan tapak campur tangan pembedahan. Dalam keadaan tipikal klinik moden http://hospital.ukr/neurosurgery, hampir keseluruhan rangkaian penjagaan neurosurgikal dilakukan, termasuk kaedah paling moden untuk menyetempatkan tapak kesan.
Intipati stereotaksis: untuk mengetahui dengan tepat di mana di dalam otak terdapat struktur (sasaran) yang perlu dipengaruhi - membeku, membekukan, mengosongkan, merangsang, dan melalui lubang kecil di tengkorak - kira-kira satu sentimeter - masukkan nipis instrumen, kira-kira dua milimeter diameter, yang selalunya tidak menusuk, sebaliknya menolak tisu otak dengan kesan traumatik yang minimum. Di hujung instrumen ini terdapat efektor, yang menghasilkan kesan yang diperlukan. Dalam kes ini, masih sangat penting untuk memukul struktur sasaran dengan tepat dengan alat.
Di negara maju, terutamanya di Amerika Syarikat, stereotaksis klinikal telah mengambil tempat yang sepatutnya dalam pembedahan saraf. Pada masa ini terdapat kira-kira 300 pakar bedah saraf stereotaktik di Amerika Syarikat yang merupakan ahli Persatuan Stereotatik Amerika. Asas stereotaksis ialah matematik dan instrumen ketepatan yang menyediakan rendaman sasaran instrumen halus ke dalam otak. Peranan penting dalam stereotaksis dimainkan oleh kaedah moden dan peranti introskopi, yang membolehkan seseorang "melihat" ke dalam otak orang yang hidup. Seperti yang dinyatakan di atas, ini adalah tomografi pelepasan positron, pengimejan resonans magnetik, tomografi x-ray yang dikira. "Stereotaksi adalah ukuran kematangan metodologi pembedahan saraf" - pendapat ahli bedah saraf lewat L.V. Dan akhirnya, sangat penting untuk kaedah rawatan stereotaktik untuk mengetahui peranan nukleus individu, "titik" dalam otak manusia, memahami interaksi mereka, i.e. pengetahuan tentang di mana dan apa sebenarnya yang perlu dilakukan dalam otak untuk merawat penyakit tertentu.
Makmal Kaedah Stereotactic Institut Otak Manusia Akademi Sains Rusia di bawah arahan med Dr. Pemenang Hadiah Negara USSR A.D. Anichkov ialah pusat stereotaktik terkemuka di Rusia. Di sini arah stereotaksis yang paling moden dilahirkan - stereotaksis komputer dengan perisian dan matematik yang dilaksanakan pada komputer (sebelum perkembangan ini, pengiraan stereotaktik telah dijalankan oleh pakar bedah saraf semasa pembedahan, atau pesakit dalam bingkai traumatik perlu menjalani introskopi (MRI atau CT). ) sejurus sebelum pembedahan ). Berpuluh-puluh peranti stereotaktik juga telah dibangunkan di sini, beberapa daripadanya telah menjalani ujian klinikal dan telah digunakan untuk menyelesaikan masalah panduan stereotaktik yang paling kompleks. Bersama-sama dengan rakan-rakan dari Institut Penyelidikan Pusat Elektropribor, sistem stereotaktik berkomputer telah dicipta dan buat pertama kalinya di Rusia dihasilkan secara besar-besaran, yang lebih baik daripada model asing yang serupa dalam beberapa petunjuk utama. "Akhirnya, sinar tamadun yang malu menerangi gua gelap kami," - pengarang yang tidak diketahui.
Di Institut kami, stereotaksis digunakan dalam rawatan pesakit yang mengalami gangguan pergerakan (penyakit Parkinson, Huntington's chorea, hemihiperkinesis lain, dsb.), epilepsi, sakit yang tidak dapat dihalang (khususnya sindrom kesakitan hantu), dan beberapa gangguan mental. Di samping itu, stereotaksis boleh dan digunakan untuk diagnosis dan rawatan tepat tumor otak tertentu, rawatan hematoma, abses dan sista otak. Adalah penting untuk menekankan bahawa campur tangan stereotaktik (seperti semua campur tangan pembedahan saraf yang lain) ditawarkan kepada pesakit hanya jika semua kemungkinan rawatan bukan pembedahan (ubat) telah habis, dan penyakit itu sendiri menimbulkan bahaya kepada pesakit (atau menghalangnya. keupayaannya untuk bekerja, meniadakan dia). Sememangnya, semua operasi dilakukan di klinik ICH hanya dengan persetujuan pesakit dan saudara-maranya, selepas berunding dengan pakar pelbagai profil.
Kita boleh bercakap tentang dua jenis stereotaksis. Yang pertama, tidak berfungsi, digunakan apabila terdapat beberapa jenis kerosakan organik jauh di dalam otak. Sebagai contoh, tumor. Apabila anda cuba mengeluarkannya menggunakan teknologi konvensional, anda perlu melalui struktur sihat yang melaksanakan fungsi penting, dan pesakit mungkin cedera, kadang-kadang tidak serasi dengan kehidupan. Walau bagaimanapun, tumor ini boleh dilihat dengan jelas menggunakan alat intravision moden: resonans magnetik dan tomograf pelepasan positron. Anda boleh mengira koordinatnya dan memusnahkannya, atau, sebagai contoh (kaedah lain yang dibangunkan dalam IMC), memperkenalkan sumber radioaktif menggunakan probe nipis trauma rendah, yang akan membakar tumor dan hancur pada masa yang sama. Kerosakan apabila melalui tisu otak adalah minimum, hanya tumor akan dimusnahkan, kadang-kadang dalam bentuk yang sangat kompleks, sangat agresif, dan dimusnahkan secara radikal. Kami melakukan beberapa operasi sedemikian beberapa tahun yang lalu, dan masih ada pesakit yang hidup yang tidak mempunyai harapan dengan kaedah rawatan tradisional.
Intipati kaedah ini ialah kita menghapuskan "kecacatan" yang jelas kelihatan. Masalahnya ialah bagaimana untuk sampai ke sana, jalan mana yang harus dipilih supaya tidak menjejaskan kawasan penting, kaedah yang mencukupi untuk menghapuskan "kecacatan" untuk dipilih: implantasi sumber, thermocoagulation atau cryodestruction, tetapi intipatinya adalah sama: kita menghapuskan apa yang kita lihat dengan jelas.
Keadaan ini pada asasnya berbeza dengan stereotaksis "berfungsi", yang digunakan dalam rawatan beberapa penyakit yang diterangkan di atas. Punca penyakit selalunya adalah satu kumpulan kecil sel, atau beberapa kumpulan yang rapat atau jauh, tidak berfungsi dengan baik. Mereka sama ada tidak melepaskan bahan yang diperlukan atau mengeluarkan terlalu banyak daripadanya. Mereka boleh teruja secara patologi dan mencetuskan sel yang sihat kepada aktiviti "buruk". Sel-sel jahat ini mesti ditemui dan sama ada dimusnahkan, diasingkan, atau (yang sangat menarik) "dididik semula" menggunakan rangsangan elektrik. Yang penting kawasan yang terjejas tidak boleh dilihat di sini. Kita mesti mengiranya, sama seperti Le Verrier mengira orbit Neptunus.
Di sinilah pengetahuan asas tentang prinsip otak, interaksi bahagian-bahagiannya, dan peranan fungsi setiap bahagian otak adalah sangat penting. Adalah penting untuk menggunakan keputusan arah baru yang dibangunkan oleh ahli pasukan kami, mendiang Profesor V.M. Smirnov - neurologi stereotaktik. Ini adalah aerobatik. Walau bagaimanapun, tepat di jalan ini kemungkinan untuk merawat banyak penyakit serius, termasuk penyakit mental, terletak.
Hasilnya, termasuk penyelidikan kami, telah menunjukkan bahawa hampir semua aktiviti yang kompleks, dan terutamanya aktiviti mental, dipastikan di dalam otak oleh sistem kompleks yang diedarkan di angkasa dan pada asasnya berubah-ubah dalam masa, yang terdiri daripada pautan dengan pelbagai tahap ketegaran. . Adalah jelas bahawa mengganggu operasi sistem adalah lebih sukar. Walau bagaimanapun, kini dalam beberapa kes, yang akan dibincangkan di bawah, kita boleh melakukan ini.
Terdapat sel saraf yang bersedia untuk kerja mereka sejak lahir. Ini adalah, sebagai contoh, neuron dalam korteks visual primer. Yang lain dibesarkan semasa ontogenesis dan mempelajari sesuatu. Bagaimana ini berlaku? Pertama, sekumpulan besar sel terlibat dalam menyediakan aktiviti baru. Kemudian, kerana ia "stereotaip," wilayah diminimumkan dan bilangan neuron yang menyediakannya dikurangkan secara radikal. Sel-sel yang tinggal seolah-olah lupa apa yang mereka tahu bagaimana untuk melakukannya. Tetapi, seperti yang kami dapat tunjukkan, bukan selama-lamanya. Walaupun selepas pengkhususan ini, mereka, pada dasarnya, dapat mengambil beberapa tugas lain; mereka tidak sepenuhnya "terlupa" bagaimana untuk bekerja secara berbeza. Oleh itu, anda boleh cuba memaksa mereka untuk mengambil alih kerja sel saraf yang hilang dan menggantikannya.
Neuron otak berfungsi seperti kru kapal: seorang pandai membimbing kapal sepanjang laluannya, seorang lagi dalam menembak, dan yang ketiga dalam menyediakan makanan. Tetapi seorang penembak boleh diajar untuk memasak borscht, dan seorang tukang masak boleh dilatih untuk membidik pistol. Anda hanya perlu menerangkan kepada mereka bagaimana ia dilakukan. Pada dasarnya, ini adalah mekanisme semula jadi: jika kecederaan otak berlaku pada kanak-kanak, sel-sel sarafnya secara spontan "belajar semula." Pada orang dewasa, kaedah khas mesti digunakan untuk "melatih semula" sel.
Ini adalah asas kaedah rawatan: dengan bantuan titik elektrik atau rangsangan magnet yang diedarkan, beberapa sel saraf dilatih untuk melakukan kerja orang lain, yang tidak dapat dipulihkan lagi. Kemungkinan besar, rangsangan elektrik di sini secara mendadak dan tidak spesifik mengaktifkan kawasan otak, sambil meningkatkan tahap keplastikannya. Keputusan yang baik telah diperolehi ke arah ini: sebagai contoh, sesetengah pesakit dengan lesi traumatik di kawasan Broca dan Wernicke, yang bertanggungjawab untuk pembentukan pertuturan, dapat diajar untuk bercakap dan memahami pertuturan semula.
Ini adalah pendidikan semula neuron. Tetapi beberapa penyakit otak, khususnya yang membawa kepada gangguan mental yang serius, seperti sindrom obsesif-kompulsif (keadaan obsesif), penyakit Gilles de la Tourette, keagresifan patologi, timbul disebabkan oleh hiperaktif struktur otak tertentu. Di sini, tugas pembedahan stereotaktik adalah untuk menghapuskan tumpuan pengujaan ini. Ini, pada dasarnya, adalah tugas "sendiri" untuk stereotaksis berfungsi. Tidak seperti kaedah rangsangan elektrik, ia digunakan apabila terdapat fenomena "tambah" (pengujaan patologi, pengeluaran berlebihan bahan dan hiperkinesis yang berkaitan, rangsangan emosi, dll.) dan ia perlu dimusnahkan, dan tidak digunakan apabila ia Fenomena "tolak" apabila, sebagai contoh, plegia berlaku disebabkan oleh hipoaktif mana-mana bahagian otak.
Mari kita lihat contoh yang kini menjadi topik hangat: rawatan pembedahan untuk gangguan obsesif-kompulsif berkaitan dadah. Salah satu sifat dahsyat dadah adalah ketagihan kepadanya, sangat ketagihan sehingga penagih menjadi bergantung kepadanya dan tidak boleh hidup tanpanya. Terdapat dua jenis ketagihan: fizikal dan psikologi. Jenis ketagihan pertama adalah disebabkan oleh penyepaduan heroin ke dalam mekanisme penggunaan tenaga sel otak. Sel terbiasa makan versi yang lebih ringan (tetapi tidak berkesan) dan tidak mahu kembali kepada versi lama dan berkesan. Oleh itu, apabila anda berhenti mengambil dadah, "penarikan diri" berlaku - pantang, yang sangat menyakitkan dan boleh berakhir dengan kematian penagih dadah. Walau bagaimanapun, perubatan moden telah belajar untuk menangani ini dengan mudah dan tanpa rasa sakit, terdapat pelbagai cara yang sangat berkesan untuk menghapuskan pergantungan fizikal, yang berjaya digunakan di banyak klinik. Jadi, penagih dadah itu "dicuci". Tubuhnya tidak lagi memerlukan dadah. Tetapi dia masih ingat perasaan indah yang dia alami apabila menggunakannya, dan dengan setiap serabut jiwanya dia bermimpi untuk mengalaminya semula. Ini bukan sesuka hati, ini adalah penyakit mental yang serius: sindrom obsesif-kompulsif - dan adalah mustahil untuk menahan tarikan ini. Hujah yang munasabah tidak berkesan kepadanya. Malangnya, keberkesanan rawatan untuk pergantungan psikologi terhadap dadah masih sangat rendah dan berkisar antara 3 hingga 8 peratus. Memandangkan jangka hayat purata penagih heroin adalah empat tahun, kita boleh mengatakan bahawa pesakit itu ditakdirkan. Dalam pengertian ini, heroin boleh dibandingkan dengan tumor ganas, dan, sebagai peraturan, seseorang tidak boleh bercakap tentang penawar, tetapi tentang tempoh kelangsungan hidup, kelewatan pada penghujung yang mengerikan.
Klinik kami menggunakan kaedah pembedahan untuk merawat sindrom obsesif-kompulsif berkaitan heroin. Penjelasan teori kedua-dua sindrom itu sendiri dan mekanisme tindakan kaedah rawatan yang dicadangkan belum lagi dianggap lengkap, jadi di bawah ini kami akan membentangkan salah satu konsep yang kami anggap paling mungkin. Sememangnya, dalam artikel ini, yang ditujukan untuk pembaca umum, ia akan dibentangkan dalam bentuk yang dipermudahkan, yang mana saya memohon maaf kepada pakar.
Keinginan patologi untuk dadah adalah disebabkan oleh pencetakan memori emosi perasaan yang dialami selepas mengambilnya. Keterujaan emosi ini sangat kuat sehingga membayangi hampir segala-galanya. Seluruh kehidupan seorang penagih dadah tertakluk kepada idea untuk mencapai keadaan yang sama sekali lagi. Seperti semua fenomena psikologi, ini sepadan dengan proses neurofisiologi tertentu. Sistem terpenting yang menyediakan emosi ialah sistem limbik. Secara skematik, ia boleh digambarkan sebagai lingkaran ganas yang terdiri daripada pelbagai struktur otak, dan fenomena emosi sepadan dengan dorongan tertentu (pengaktifan atau penyahaktifan) neuron dalam struktur ini. Menurut konsep yang kita patuhi, keadaan obsesif menampakkan dirinya dalam penampilan hipereksitasi patologi dalam bulatan ini, yang, beredar dalam bulatan, melalui mekanisme maklum balas positif, mencapai tahap tepu, menekan sebarang emosi lain dan menjadi tidak terkawal. . (Lihat di atas tentang mengimbangi emosi.) Mekanisme ini adalah sama untuk keadaan obsesif dalam apa jua sifat.Ini adalah pengujaan bergema yang sama yang menentukan intipati utama ingatan jangka pendek. Hanya biasanya rangsangan sedemikian dipadamkan semasa tidur, tetapi keadaan obsesif sangat terangsang dan disokong oleh beberapa rangsangan luar yang tidak. Ia terus aktif walaupun selepas tidur, itulah sebabnya ia menunjukkan dirinya sebagai obsesif dan berterusan. Sememangnya, timbul idea untuk memecahkan lingkaran setan ini. Oleh itu, pada tahun enam puluhan, struktur sistem limbik telah dicadangkan sebagai struktur sasaran untuk operasi untuk sindrom obsesif-kompulsif. Khususnya, sasaran yang kami gunakan dalam rawatan penagih dadah telah dicadangkan pada tahun 1962. Walau bagaimanapun, tahap metodologi yang tidak mencukupi yang wujud pada masa itu tidak membenarkan operasi ini digunakan secara meluas. Keadaan berubah secara radikal dengan pengenalan stereotaksis moden, dibangunkan, antara lain, di institut kami. Ternyata mungkin, melalui pendekatan trauma rendah menggunakan cryoprobe dengan diameter luar 2.6 mm, untuk membekukan bahagian kecil girus cingulate di antara bahagian anterior dan tengahnya dan dengan itu memotong lingkaran ganas ini. Pembedahan itu sendiri sangat traumatik, ia seperti suntikan ke dalam otak. Kaedah pendedahan yang dipilih - pembekuan - berbeza dengan termokoagulation dan pengaruh pemusnah tisu lain kerana ia membiarkan dinding arteri dan arteriol tetap utuh, dengan itu meminimumkan risiko pendarahan. Sebagai peraturan, pesakit yang sudah berada di meja operasi mengatakan bahawa dia tidak lagi tertarik dengan dadah. kenapa? Ya, kerana walaupun pada hakikatnya dia masih ingat tentang dadah, hiperimpulsif patologi ini tidak lagi wujud, dan ingatan ini tidak berwarna secara emosi. ya. Dia ingat bahawa dia menyuntik dirinya sendiri, tetapi dia tidak ingat mengapa ia begitu hebat. Keterujaan emosi yang menghanyutkan segala-galanya dalam laluannya hilang, dan yang tinggal hanyalah ingatan. Adalah menarik bahawa kajian yang dijalankan khas telah menunjukkan bahawa profil personaliti tidak berubah, kecuali, mungkin, untuk pengembangan semula jadi sfera emosi. Sememangnya, dia hanya memikirkan tentang dadah, tetapi kini dia perasan bahawa ada juga gadis cantik.
Ini adalah mekanisme yang mungkin untuk rawatan stereotaktik terhadap keadaan obsesif pelbagai sifat. Ini termasuk sindrom kesakitan hantu, semasa rawatan kami mendapati hilangnya keinginan untuk dadah (pesakit terpaksa mengambil ubat untuk melegakan kesakitan), dan lain-lain.
Secara semula jadi, bagaimanapun, operasi itu kekal sebagai operasi. Ia sentiasa berpotensi berbahaya, jadi kami hanya melakukannya apabila semua kaedah rawatan konservatif lain telah habis. Oleh itu, mekanisme kesan terapeutik operasi psikosurgi yang bertujuan untuk mematikan struktur sistem limbik boleh dijelaskan oleh gangguan separa impuls patologi yang beredar di sepanjang laluan saraf. Dorongan ini, yang merupakan akibat daripada hiperaktif (aktiviti berlebihan) kawasan otak yang berbeza (untuk penyakit yang berbeza), adalah mekanisme yang biasa kepada beberapa penyakit kronik sistem saraf, seperti epilepsi, gangguan obsesif-kompulsif. Laluan ini mesti ditemui dan dimatikan selembut mungkin. Intervensi psikosurgikal stereotaktik (banyak beratus-ratus daripadanya telah dijalankan dan kebanyakannya di Amerika Syarikat) adalah kaedah moden untuk merawat pesakit yang mengalami gangguan mental tertentu (terutamanya OCD - gangguan obsesif-kompulsif, iaitu keadaan obsesif), yang mana bukan- kaedah pembedahan telah terbukti sebagai rawatan yang tidak berkesan.
Di peringkat selular, semua kerja otak dikaitkan dengan transformasi kimia pelbagai bahan, jadi keputusan yang diperoleh di makmal neurobiologi molekul, yang diketuai oleh Profesor S.A. Dambinova, adalah penting bagi kami. Makmal meneroka asas neurokimia integriti fungsi otak dan badan menggunakan pendekatan molekul moden. Dalam erti kata lain, makmal mengkaji proses molekul yang dikaitkan dengan transformasi isyarat kimia mudah menjadi integratif kompleks yang memastikan fungsi keseluruhan organisma. Mari lihat bagaimana ini berlaku.
Sebagai contoh, selari dengan kajian fisiologi aktiviti otak dalam gangguan pergerakan, metabolisme neurotransmitter (bahan yang menghantar maklumat dari neuron a ke neuron y): glutamat, GABA, dopamin dan serotonin telah dikaji. Didapati bahawa dinamik klinikal mereka pada pesakit dengan parkinsonisme stabil dengan kesan positif rangsangan elektrik terapeutik (TES). Walau bagaimanapun, pampasan untuk kekurangan dopamin dan serotonin menggunakan terapi farmaseutikal tidak menghasilkan kesan yang diharapkan pada pesakit dengan parkinsonisme. Hanya selepas pecahan peptida berat molekul rendah pertama kali ditemui, yang muncul serta-merta selepas LES dan disertai peningkatan dalam keadaan klinikal pesakit - penurunan gegaran, ketegaran dan penampilan tindak balas emosi positif, peranan asas mereka dalam neurokimia pergerakan menjadi. jelas.
Dengan kajian lanjut mengenai pecahan peptida ini, peptida kumpulan tachykinin atau peptida kumpulan bahan P telah diasingkan dan dicirikan Pengenalan peptida ini ke dalam cecair serebrospinal pesakit menggunakan kaedah transfusi cecair serebrospinal autohemolitik yang dibangunkan oleh kami bersama pakar bedah saraf. mengulangi kesan terapeutik LES dan rangsangan serentak emosi positif pada pesakit dengan parkinsonisme.
Ternyata peptida ini mengawal laluan antikolinergik dan dopaminergik dan mempunyai sifat yang menghalang hiperfungsi prolaktin. Kesan jangka panjang LES dikaitkan, pertama sekali, dengan normalisasi dan pampasan defisit molekul dalam sistem neurotransmitter-neuropeptides-neurohormones dalam organisasi motor dan reaksi emosi yang berkait rapat. Sangat menarik bahawa corak serupa ditemui kemudian pada pesakit dengan ketagihan heroin, yang menunjukkan perubahan ketara dalam kandungan dopamin dan serotonin dalam cecair biologi. Oleh itu, penciptaan agen farmakologi baru berdasarkan neuropeptida yang ditemui adalah arah yang sangat menjanjikan dalam rawatan parkinsonisme, ketagihan dadah dan keadaan kemurungan.
Untuk memahami mekanisme khusus yang mendasari fungsi motor dan emosi otak, adalah perlu untuk mengkaji tahap neuroreceptor antara sel seterusnya dalam hierarki penghantaran isyarat.
Neuroreceptors ialah makromolekul pada membran neuron, mozek yang menentukan kekhususan fungsinya, fungsi zon atau struktur otak. Sifat polireseptor struktur otak mencerminkan kepelbagaian fungsi sistem yang menyokong pelbagai aktiviti sel dan zon yang sama dalam tisu saraf.
|
|
|
|
Penyetempatan reseptor opiat mu- dan delta dalam struktur otak. |
Pentadbiran opiat membawa kepada pengaktifan neuron dopaminergik dan pembebasan dopamin di kawasan tegmental ventral dan nukleus accumbens. Kesan opiat ini dimediasi melalui perencatan aktiviti neuron GABAergik. |
Oleh itu, di makmal, perhatian khusus diberikan untuk mengkaji struktur dan fungsi neuroreseptor untuk glutamat, opiat dan metabolitnya, yang terlibat dalam perkembangan iskemia serebrum dan tindak balas sawan dan kemunculan pergantungan mental dan fizikal terhadap ubat psikotropik. Diandaikan bahawa reseptor otak yang merangsang inilah yang terlibat terutamanya dalam interaksi dan penyusunan semula sistem yang menyediakan fungsi kompleks otak manusia yang berkaitan dengan pergerakan dan tingkah laku emosi.
Bagaimana neuroreseptor berfungsi dalam sel, cara mereka berinteraksi dalam sistem dan sambungan antara sistem mereka, sifat mereka dalam kesihatan dan penyakit, adalah subjek penyelidikan neurokimia yang mendalam.
Berdasarkan penyelidikan bertahun-tahun di makmal, adalah mungkin untuk menentukan bahawa reseptor glutamat dan opiat mengubah fungsi mereka dalam tisu otak semasa hiperexcitation dan mampu mengubah keadaan keseluruhan organisma apabila dirangsang oleh agonis farmakologi dan antagonis. Kajian tentang sifat molekul reseptor ini mendedahkan persamaan mereka dalam dinamik penyusunan semula pelbagai fungsi dalam sistem "badan-otak" yang dikaitkan dengan metabolisme terjejas metabolit reseptor (glutamat, aspartat, opiat) dalam cecair biologi. Mari kita berikan contoh berikut mengenai penyertaan reseptor opiat dalam mekanisme penganjuran pengalaman emosi menggunakan model eksperimen pentadbiran diri heroin dalam tikus. Corak berikut telah dikenalpasti:
Telah ditetapkan bahawa kesan ganjaran ubat (heroin dan morfin) dimediasi melalui reseptor opiat yang terletak dalam sistem mesolimbik dan mengawal peningkatan kandungan dopamin dalam ruang antara sel.
- telah ditunjukkan bahawa pengaktifan kronik reseptor opiat oleh heroin membawa kepada rangsangan reseptor tambahan, yang memerlukan bahagian baru ubat untuk melaksanakan fungsi mereka dan terlibat dalam pembentukan keinginan yang tidak dapat ditolak untuk penggunaan heroin.
- ia telah mendedahkan bahawa pada peringkat awal terdapat peningkatan dalam ekspresi gen reseptor opiat dan rangsangan ketara aktiviti otak - pengaktifan tindak balas tingkah laku, rangsangan pengalaman emosi (kekurangan ketakutan, kesakitan, euforia).
Sebaliknya, penggunaan jangka panjang dan sistematik heroin mengganggu kestabilan sistem otak-badan dan secara beransur-ansur membawa kepada pemusnahan lebihan dan kemudian jumlah neuroreceptor yang diperlukan, yang mencerminkan penstrukturan semula sistem mengatur fungsi otak dan tahap proses merosakkan sel saraf dalam strukturnya. Badan bertindak balas terhadap gangguan ini dengan menghasilkan "autoantibodi" kepada serpihan tertentu reseptor opiat, sebagai "saksi" kepada antigen "asing" tisu saraf. Ternyata penampilan dan jumlah autoantibodi kepada serpihan individu reseptor opiat berkorelasi dengan keterukan gejala ketagihan dadah. Oleh itu, dengan menganalisis darah untuk kandungan autoantibodi kepada neuroreseptor di otak, ia menjadi mungkin untuk menentukan keadaan fungsi otak dan badan haiwan dan manusia, dan kit diagnostik "Ujian Dadah" dicipta, yang membolehkan seseorang untuk secara objektif. menilai tahap ketagihan dadah dan memantau keberkesanan rawatan untuk penagih dadah.
Corak yang sama telah dikenal pasti apabila mengkaji mekanisme molekul perkembangan epilepsi dan lesi otak iskemia, yang memungkinkan untuk membangunkan penunjuk asal dan objektif untuk menilai fungsi otak (ujian PA dan ujian CIS) untuk diagnosis makmal awal aktiviti paroxysmal dan iskemia serebrum. pada manusia. Kaedah diagnostik makmal ini telah pun digunakan di beberapa institusi saintifik dan perubatan di dalam dan luar negara.
Oleh itu, penyelidikan asas dalam bidang neurokimia sudah memberikan hasil praktikal untuk perubatan. Dalam kes ini, neurokimia bertindak sebagai "bahasa" molekul asas yang memungkinkan untuk menguraikan proses integratif kompleks dalam otak dan badan dalam keadaan patologi pada manusia.
Perlu diingatkan bahawa Makmal Neurobiologi Molekul adalah salah satu pusat neurokimia terkemuka di Rusia dan mempunyai kumpulan penyelidikan sendiri di Itali dan Amerika Syarikat. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, saya, seperti mungkin ramai yang lain, telah ditanya tentang pencapaian terbesar abad yang lalu dan prospek untuk abad yang akan datang. Seseorang boleh berhujah tentang pencapaian tertentu, tetapi secara umum kita boleh mengatakan bahawa abad kedua puluh adalah abad teknologi dan fizik. Walau bagaimanapun, tahun-tahun kebelakangan ini dengan jelas menunjukkan bahawa abad yang akan datang akan menjadi abad biologi, dan kita boleh menjangkakan bahawa memahami mekanisme aktiviti otak dan, di atas semua, kod aktiviti saraf akan menduduki kedudukan keutamaan. Apa yang saya katakan di sini secara ringkas mengenai institut dan makmalnya dinyatakan dengan lebih lengkap dalam artikel, senarai yang dilampirkan.
1Artikel ulasan ini membentangkan pencapaian saintifik ramai saintis terkenal dalam kajian otak manusia. Tubuh manusia adalah kerja otak yang diselaraskan dengan organ dan sistem lain. Kajian tentang fungsi otak manusia telah dijalankan oleh saintis terkenal seperti I.M. Sechenov, I.P. Pavlov, N.P. Bekhterev dan banyak lagi. Mereka meneroka dan menunjukkan idea asas tentang fungsi otak. Walaupun banyak kajian, otak manusia kekal sebagai organ yang paling misteri dan kurang diketahui oleh sains. Dia tidak mendedahkan rahsianya dengan mudah. Jirim kelabu otak mentakrifkan dunia dalaman yang unik dan pelbagai dengan kenangan, fantasi, emosi dan keinginan. Dengan perkembangan kaedah penyelidikan moden dalam bidang neurofisiologi dan kemungkinan menggunakan peralatan terkini, saintis telah dapat membongkar beberapa rahsia otak.
neurofisiologi
ubat
isyarat pengujaan
1. Bekhterev V.M. Jiwa dan kehidupan // Knigowek Book Club. – 2015. – P. 220–221.
2. Bekhtereva N.P. Keajaiban otak dan labirin kehidupan. – M., 2013. – ms 156–168.
3. Kobozev N.I. Penyelidikan dalam bidang termodinamik maklumat dan proses pemikiran. – M., 1971. – P. 58–59.
4. Sechenov I.M. Refleks otak. – M.: AST, 2014. – P. 70–80.
5. Medvedev S.V. Rahsia otak manusia // Buletin Akademi Sains Rusia - 2005. - No. 6.
6. Strauk B. Rahsia otak dewasa. Bakat dan kebolehan luar biasa seorang lelaki yang telah mencapai pertengahan hidupnya. – M.: Akhbar Kerjaya, 2011.
7. Stewart-Hamilton Y., Rudkevich L.A. Psikologi penuaan // Peter, 2010. - ms 155-169.
Dengan perkembangan kaedah baru dalam neurofisiologi, keupayaan tersembunyi otak manusia menjadi objek penyelidikan saintifik. V.M. Bekhterev, N.P. Bekhtereva, N.I. Kobozev dan ramai lagi telah membuktikan dalam penyelidikan mereka bahawa otak fisiologi tidak mampu menyediakan sepenuhnya fungsi sedar dan terutamanya tidak sedar kerana kelajuan rendah penghantaran impuls elektrik dalam sinaps interneuronal. Adalah diketahui bahawa dalam sinaps impuls tertunda sebanyak 0.2-0.5 milisaat, manakala pemikiran manusia timbul lebih cepat.
Pada peringkat perkembangan neurofisiologi ini, kami mempunyai idea yang baik tentang bagaimana satu sel saraf berfungsi. Berdasarkan data penyelidikan saintifik Academician P.K. Anokhin, kemunculan sambungan sementara semasa pembentukan refleks terkondisi terletak pada penumpuan deria-biologi impuls pada setiap sel korteks. Kaedah PET memungkinkan untuk mengesan kawasan mana yang berfungsi apabila melakukan fungsi mental tertentu, tetapi apa yang masih belum diketahui adalah apa yang berlaku di dalam kawasan ini, dalam urutan dan apa isyarat sel saraf menghantar satu sama lain dan bagaimana ia berinteraksi antara satu sama lain . Peta otak mengenal pasti kawasan yang bertanggungjawab untuk fungsi mental tertentu. Tetapi di antara sel dan kawasan otak terdapat satu lagi tahap yang sangat penting - kumpulan sel saraf, yang dipanggil ensemble neuron, yang fungsinya sangat menarik minat saintifik.
Dalam karyanya "Reflexes of the Brain" I.M. Sechenov adalah orang pertama yang menegaskan bahawa asas proses mental adalah prinsip refleks aktiviti. Dia memberikan bukti afirmatif tentang sifat refleks aktiviti mental, iaitu, semua pengalaman, pemikiran, perasaan timbul akibat pengaruh beberapa rangsangan fisiologi pada badan. I.P. Pavlov mencipta teori refleks terkondisinya, mengikut mana sambungan sementara kortikal mendatar dalam pembentukan refleks terkondisi adalah berdasarkan sifat pusat saraf - penyinaran, pengujaan dominan pusat rangsangan tanpa syarat dan turapan. Banyak penyelidikan telah dijalankan oleh V.M. Bekhterev, yang mengkaji struktur otak, mengaitkan fungsinya dengannya. Beliau mencadangkan kaedah yang membolehkan kajian menyeluruh tentang laluan gentian saraf dan sel di mana "atlas otak" dicipta. Kejayaan sebenar dalam kajian otak berlaku apabila ada kemungkinan untuk bersentuhan langsung dengan sel otak. Kaedah ini melibatkan implantasi terus elektrod ke dalam otak untuk tujuan diagnostik dan terapeutik. Elektrod ditanamkan ke dalam pelbagai bahagian otak, apabila dirangsang, aktivitinya meningkat, yang memungkinkan untuk mengkaji secara terperinci proses yang berlaku di dalamnya.
Diandaikan bahawa otak dibahagikan kepada kawasan yang ditandakan dengan jelas, setiap satunya "bertanggungjawab" untuk fungsi tertentu. Sebagai contoh, ini adalah kawasan yang bertanggungjawab untuk membengkokkan jari kelingking, dan ini adalah kawasan yang bertanggungjawab untuk cinta. Kesimpulan ini adalah berdasarkan pemerhatian mudah: jika kawasan tertentu telah rosak, maka fungsinya telah terjejas dengan sewajarnya.
Kini menjadi jelas bahawa segala-galanya tidak begitu mudah: neuron dalam zon yang berbeza berinteraksi antara satu sama lain dengan cara yang sangat kompleks, dan adalah mustahil untuk "menghubungkan" dengan jelas fungsi ke kawasan otak di mana-mana dari segi memastikan fungsi yang lebih tinggi, yang adalah, seseorang hanya boleh mengatakan bahawa kawasan ini berkaitan dengan ingatan, pertuturan, emosi. Masih sukar untuk menjelaskan bahawa ensembel saraf ini bukan sekeping otak, tetapi rangkaian yang tersebar luas, dan hanya ia bertanggungjawab untuk persepsi huruf, dan ensembel lain bertanggungjawab untuk persepsi perkataan dan ayat. Kerja kompleks otak untuk memastikan jenis aktiviti mental yang lebih tinggi adalah serupa dengan kilatan bunga api: pada mulanya kita melihat banyak lampu, dan kemudian mereka mula keluar dan menyala semula, mengenyit mata antara satu sama lain, beberapa kepingan kekal gelap, yang lain berkelip. Dengan cara yang sama, isyarat pengujaan dihantar ke kawasan otak tertentu, tetapi aktiviti sel saraf di dalamnya tertakluk kepada irama khasnya sendiri, hierarkinya sendiri. Terima kasih kepada ciri-ciri ini, pemusnahan beberapa sel saraf mungkin merupakan kehilangan otak yang tidak boleh diperbaiki, sementara yang lain mungkin menggantikan neuron "dipelajari semula" jiran, iaitu, sifat pusat saraf - keplastikan - ditunjukkan. Sebilangan neuron bersedia untuk melakukan tugas mereka sejak lahir, dan terdapat neuron yang boleh "dididik" semasa pembangunan, jadi anda boleh cuba memaksa mereka untuk mengambil alih kerja sel yang hilang.
Neuron struktur dalam subkortikal otak menyelesaikan masalah dengan seluruh dunia, bersama-sama. Manakala neuron korteks, yang menyelesaikan masalah ini sendiri, sebenarnya meningkatkan aktivitinya, dan kekerapan impuls neuron struktur dalam berkurangan. Fungsi otak yang lebih tinggi dipastikan dengan mentafsir kod saraf, iaitu memahami bagaimana neuron individu digabungkan menjadi struktur, dan struktur ke dalam sistem dan ke seluruh otak.
Menurut saintis, medan frekuensi tinggi dikenal pasti di sekeliling otak, yang berbeza daripada biofield manusia umum. Ia mendapat namanya - medan psiko. Medan psiko memastikan aliran normal kelajuan tinggi semua proses neurofisiologi. Telah ditentukan bahawa medan psiko ini sangat bertenaga sehingga memerlukan pembawa khas, iaitu kristal kelenjar pineal. Mereka memungkinkan untuk menyimpan jumlah maklumat tenaga yang besar dalam badan protein tanpa menyahtukarkan protein.
Pada tahun 60-an abad ke-20, profesor Universiti Negeri Moscow N.I. Kobozev, mengkaji fenomena kesedaran, sampai pada kesimpulan bahawa fisiologi material otak itu sendiri tidak memberikan pemikiran dan fungsi mental yang lain. Ini mungkin disebabkan oleh sumber luaran zarah-psikon ultra-ringan, yang merupakan asas bertenaga impuls mental dan emosi. Penyelidikan mengenal pasti organoid yang mampu menangkap aliran psikon. Telah didapati bahawa kristal kelenjar pineal adalah pembawa hologram yang menentukan penggunaan spatiotemporal semua program psikogenetik yang ditetapkan semasa lahir. Sejumlah besar maklumat tentang pelbagai program positif dan negatif kehidupan manusia disimpan dalam kristal kelenjar pineal. Kekuatan pengaruh mental dan rohani pada kristal kelenjar pineal menentukan bagaimana dan program apa yang akan dilaksanakan oleh seseorang semasa hidupnya. Bagi kebanyakan orang, proses ini berlaku secara tidak sedar, dan mereka tidak dapat menyedari sepenuhnya potensi maklumat tenaga mereka. Dan atas sebab ini, walaupun orang yang bijak menyedari kecenderungan mereka hanya 5-7 peratus.
Dalam keadaan kritikal, apabila masalah itu mesti diselesaikan dengan segera, pengeluaran aktif tenaga psikik kuasa yang sangat besar bermula. Dan kemudian proses psikoenergetik spontan yang tidak terkawal mempengaruhi kristal kelenjar pineal berlaku dan program untuk keluar dari situasi krisis diaktifkan di dalamnya. Hanya pengeluaran tenaga yang kuat dan rohaniah sahaja yang berumur pendek, dan apabila krisis diselesaikan, detik-detik ketegangan psikoenergi yang paling hebat dilupakan. Dan tidak ramai orang secara sedar dapat mengawal tenaga psikik dan menyelesaikan pelbagai masalah dengan bantuannya.
Sains neurofisiologi moden memberi perhatian khusus kepada kajian proses psikoenergetik di dalam otak. Terdapat banyak institut dan makmal yang membangunkan masalah teori dalam bidang ini, perkembangan yang membolehkan psikologi praktikal menangani masalah mengaktifkan rizab jiwa manusia, bukan sahaja bergantung pada pengalaman empirikal, tetapi juga pada data saintifik. Masalah bukan standard yang kompleks boleh diselesaikan dengan berkesan hanya dengan mengaktifkan program pembangunan dan membangkitkan rizab tersembunyi jiwa. Pendekatan ini memungkinkan untuk menunjukkan potensi penuh seseorang individu dan menyediakan cara yang berkesan untuk merealisasikannya.
Pada usia 40-70 tahun, otak mempunyai ciri-ciri tersendiri. "Kuasa" intelektual dengan gaya hidup sihat tidak jatuh dengan usia, tetapi hanya meningkat. Manifestasi maksimum fungsi kognitif adalah dalam lingkungan 40-60 tahun. Dari umur 50 tahun, apabila menyelesaikan masalah, seseorang tidak menggunakan satu hemisfera pada masa yang sama, seperti pada orang muda, tetapi kedua-duanya (ambidexterity serebrum). Adalah dipercayai bahawa pada usia pertengahan seseorang menjadi lebih tahan terhadap tekanan dan boleh bekerja dengan lebih berkesan dalam keadaan tekanan emosi yang kuat. Neuron otak tidak mati, seperti yang dipercayai, sehingga 30%, tetapi hubungan di antara mereka mungkin hilang jika seseorang tidak terlibat dalam kerja mental yang serius. Jumlah myelin (bahan putih otak) dalam otak meningkat dengan usia, dan mencapai maksimum selepas 60 tahun, manakala intuisi meningkat dengan ketara.
Otak pada usia 40-70 biasanya dianggap tidak matang, lengkap dan bersedia untuk bekerja, tetapi seperti dalam kemerosotan dan tidak sepenuhnya mengatasi fungsinya. Sebilangan ahli psikologi Rusia telah membuat kesimpulan yang sama: dengan usia, otak seseorang mula berfungsi dengan lebih cekap daripada pada masa muda.
Pautan bibliografi
Zhumakova T.A., Ryspekova Sh.O., Zhunistaev D.D., Churukova N.M., Isaeva A.M., Alimkul I.O. RAHSIA OTAK MANUSIA // Jurnal Antarabangsa Penyelidikan Gunaan dan Fundamental. – 2017. – No 6-2. – Hlm. 230-232;URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=11656 (tarikh akses: 09/19/2019). Kami membawa kepada perhatian anda majalah yang diterbitkan oleh rumah penerbitan "Akademi Sains Semula Jadi"
Pada abad ke-21, saintis mungkin menghadapi cabaran paling sukar dalam sejarah sains: memahami otak. Abad kita telah pun digelar sebagai abad sains tentang otak dan kesedaran, dengan analogi dengan bagaimana abad yang lalu dipanggil abad genetik. Tugas itu sangat sukar, jika hanya kerana biasanya instrumen yang digunakan untuk penyelidikan adalah lebih kompleks daripada objek penyelidikan. Sekarang, dengan bantuan akal, kita cuba memahami sebab itu sendiri. Adakah ia akan berjaya?
Apakah otak, mengapa kita memerlukannya?
Otak adalah organ badan kita yang paling kompleks dan paling kurang difahami. Dengan berat hanya 1–2 kg (rata-rata beratnya berada di tengah-tengah), ia menggunakan 20% daripada tenaga yang dihasilkan oleh badan kita. Lebih daripada 70% gen genom kita bekerja secara aktif dalam selnya (dalam sel lain angka ini jauh lebih sedikit). Bahan kelabu terdiri daripada lebih daripada 90 bilion neuron, setiap satunya mempunyai sehingga 10 ribu sambungan dengan neuron lain (tidak semestinya jiran - contohnya, proses neuron motor lebih daripada satu meter panjang).
Tetapi semua ini adalah biologi, tidak begitu menarik. Bagaimana dengan kesedaran?
Sejak zaman dahulu, hanya falsafah yang menangani isu ini. Plato dan Aristotle percaya bahawa minda wujud sebagai realiti ontologi yang terpisah daripada jirim. Parmenides, sebaliknya, berpendapat bahawa makhluk dan pemikiran adalah satu. Sekarang sains semula jadi telah menyertai proses ini.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, penyelidikan telah maju ke tahap di mana kita boleh mula mengkaji otak dalam tindakan. Ia meliputi molekul, sel, sambungannya, serta perkara yang lebih tinggi - tingkah laku, iaitu kesedaran.
Penulis fiksyen sains telah lama bermimpi tentang kecerdasan buatan, tetapi selalunya mereka menggambarkannya sebagai raksasa di luar kawalan, bertindak sama sekali tidak untuk kepentingan manusia (filem fiksyen sains "The Terminator", "Hooked", "Saya, Robot").
Dalam salah satu filem terbaru, Supremacy, model pertuturan dan algoritma khas untuk memprosesnya digunakan untuk mencipta kecerdasan buatan. Idea sebegini bukanlah tidak berasas. Adalah dipercayai bahawa corak pertuturan yang menyumbang kepada perkembangan aktif hemisfera, dan ia bertanggungjawab untuk keupayaan kita untuk belajar dan meramalkan peristiwa dan, akhirnya, untuk membuat keputusan.
Sesungguhnya, berdasarkan pengalaman sedia ada, kami membuat keputusan tentang tindakan, dan selepas melakukannya, kami membandingkan hasil yang dijangkakan dengan yang sebenar. Jadi otak memberi kita peluang untuk melihat masa depan.
Kecerdasan buatan yang memberontak adalah tema lebih daripada satu novel dan filem fiksyen sains.
Tetapi bagaimana anda boleh membuat mesin berfikir?
Batu penghalang mana-mana kecerdasan buatan adalah algoritma pembelajarannya. Kelebihan manusia berbanding semua penduduk lain di planet kita ialah keupayaan untuk berfikir secara abstrak dan membina generalisasi pada pelbagai peringkat. Pada masa kini, pembangunan algoritma yang dipanggil "pembelajaran mendalam" adalah bidang pengetahuan yang sangat popular. Syarikat IT yang besar berminat secara aktif dalam algoritma sedemikian. Sebagai contoh, Google baru-baru ini memperoleh DeepMind Technologies, sebuah syarikat yang mengkhususkan diri dalam tugas sedemikian. Lagipun, pasaran di sini sangat besar. Ia boleh digunakan untuk pengecaman pertuturan, pengecaman muka, pembangunan antara muka pengguna "pintar" dalam peranti elektronik, prostetik, dll. Kemajuan dalam bidang ini sudah membuahkan hasil.
Idea seperti pemproses Terminator T-800 bagi seni bina yang benar-benar baharu atau Skynet, atau penciptaan klon dalam The Sixth Day dan The Island tidak lagi kelihatan tidak realistik.
Penyelidikan diteruskan. Sejumlah besar wang dibelanjakan untuk mengkaji otak di seluruh dunia. Pada 2013–2014 Projek penyelidikan otak berskala besar telah dimulakan di Amerika Syarikat, Eropah dan Jepun (Rusia sedang dalam perjalanan). Siapa tahu - mungkin masa depan yang ditulis oleh penulis fiksyen sains semakin hampir.
Mengapa mengkaji otak?
Otak manusia yang sihat adalah sistem yang sangat kompleks, ditala dengan baik, untuk fungsi normal yang mana setiap elemen adalah penting, dan ini bukan hanya neuron dan rangkaiannya. Otak juga merupakan satu set unsur tambahan: sel glial yang melaksanakan fungsi pemakanan dan perlindungan untuk neuron, sel sistem vaskular, pelbagai protein ekstraselular, neurotransmitter. Perubahan sedikit pun dalam fungsi mana-mana komponen otak boleh menyebabkan kemunculan dan perkembangan patologinya.
Secara konvensional, patologi otak boleh dibahagikan kepada tiga kumpulan.
Penyakit neurodegeneratif- sekumpulan penyakit perlahan-lahan progresif sistem saraf yang berkaitan dengan kematian sel-sel saraf, secara luaran dinyatakan dalam bentuk demensia dan gangguan fungsi motor (penyakit Alzheimer, Huntington dan Parkinson adalah wakil paling terkenal kumpulan ini).
Gangguan mental yang berkaitan dengan gangguan dalam bidang perasaan, pemikiran, dan tingkah laku. Kumpulan ini termasuk kemurungan, anoreksia, bulimia, gangguan tidur, ketagihan alkohol dan dadah, dan skizofrenia.
Penyakit yang berkaitan dengan sistem vaskular.
Semua penyakit ini timbul untuk pelbagai sebab, tetapi pada peringkat neuron manifestasi mereka sentiasa sama: penghantaran impuls saraf terganggu. Bergantung kepada punca gangguan tersebut, rawatan yang berbeza diperlukan. Tetapi masalahnya ialah kita masih tidak mengetahui punca penyakit ini.
Terdapat teori, andaian, sebahagian daripadanya disahkan sebahagiannya, yang lain tidak. Tetapi pada masa ini, tanpa pengecualian, semua kaedah merawat penyakit ini bertindak berdasarkan gejala, bukan sebabnya. Oleh itu, penyelidikan ke dalam mekanisme kejadian dan perkembangan penyakit sedemikian adalah sangat penting, ini adalah pengetahuan yang sangat kurang, dan pembiayaan untuk eksperimen sedemikian sangat berguna.
Bunuh Alzheimer
Adalah dipercayai bahawa penyakit Alzheimer berkembang kerana kekurangan neurotransmitter asetilkolin (pemancar utama sistem saraf parasimpatetik). Kemudian mereka datang dengan idea untuk merawat penyakit dengan perencat enzim acetylcholinesterase. Enzim ini terletak di persimpangan neuron dan memusnahkan asetilkolin, dengan itu mengganggu impuls saraf. Dengan cara ini, banyak racun perosak pertanian dan agen perang kimia (sarin, soman dan VX) adalah perencat terkuat enzim ini yang menyebabkan lumpuh sistem saraf parasimpatetik (seseorang hanya berhenti bernafas). Kesan terapi adalah minimum. Teori lain ialah pembentukan plak amiloid; mereka belajar untuk membubarkannya menggunakan antibodi, tetapi kaedah ini juga tidak berfungsi. Terdapat teori yang menyatakan bahawa struktur protein tau, yang mengekalkan struktur sistem pengangkutan di dalam neuron, terganggu. Kini ia sedang diperiksa secara aktif.
Pendekatan baru untuk rawatan gangguan sistem saraf
Pada masa ini, sudah terdapat banyak teknologi moden untuk merawat penyakit, beberapa daripadanya digunakan dalam amalan klinikal, manakala yang lain hanya disesuaikan. Oleh kerana banyak gangguan sistem saraf pusat dikaitkan dengan kerosakan gen (kehadiran ralat di dalamnya, gangguan sistem pengawalseliaan kerja mereka), teknologi terapi molekul dan selular bertujuan untuk membetulkan kesilapan tersebut.
Idea kaedah sedemikian adalah mudah: menggunakan cara yang sesuai, kami menghantar agen terapeutik ke tempat yang betul dan ke tahap sel yang betul, di mana pembetulan berlaku. Tahap - DNA, RNA, protein, bahan mudah. Ejen boleh menjadi bahan mudah (kebanyakan ubat moden), protein aktif, enzim, antibodi spesifik, serpihan RNA, malah DNA. Sebagai contoh, virus boleh digunakan sebagai kenderaan penghantaran.
Di bawah adalah beberapa contoh teknologi tersebut.
Terapi menggunakan siRNA. Molekul MiRNA mengikat RNA messenger (elemen perantaraan dalam sintesis protein, elemen operasi utama badan kita); kompleks tersebut diiktiraf oleh sistem selular dan dimusnahkan (dengan cara ini sintesis mana-mana protein dalam sel dapat dikurangkan).
Faktor transkripsi sintetik. Bahan-bahan ini mengikat DNA dan mengaktifkan proses sintesis RNA messenger (agen ini, sebaliknya, meningkatkan pengeluaran protein).
Nuklease sintetik untuk penyuntingan gen. Kaedah ini membolehkan pembetulan langsung genom (kami menghapuskan kecacatan dan mensintesis semula komponen sel, yang akan berfungsi tanpa gangguan).
Penggunaan antibodi. Antibodi dihasilkan oleh badan kita sebagai tindak balas kepada penampilan bahan asing di dalamnya - contohnya, virus, protein asing. Orang ramai telah lama belajar untuk mensintesis antibodi tiruan. Dengan bantuan mereka, anda boleh menghapuskan pelbagai formasi dalam otak (contohnya, menghapuskan plak amiloid dalam penyakit Alzheimer).
Masalah dengan penggunaan aktif kaedah ini dikaitkan dengan kekurangan pengetahuan tentang objek rawatan. Otak dan sistem saraf pusat terlalu kompleks dan multikomponen, dan patologi mereka paling kerap disebabkan oleh beberapa faktor. Penyelidikan dalam bidang ini akan membolehkan kami membangunkan dan menguji teknologi terobosan baharu untuk rawatan neuropatologi.
Program Penyelidikan Otak
Otak sebagai objek penyelidikan telah menarik minat masyarakat saintifik sejak sekian lama. Sebilangan besar projek telah disiapkan, dan bilangan yang sama berada dalam fasa aktif atau di peringkat pembangunan. Tugas mereka meliputi keseluruhan pelbagai kepentingan komuniti saintifik: ini termasuk penyelidikan ke dalam mekanisme molekul proses penghantaran impuls saraf, pencarian agen dan alat terapeutik baru, pembangunan kaedah penyelidikan baru, diagnosis dan rawatan patologi, dan pembangunan peta dengan pelbagai darjah resolusi. Perintis penyelidikan otak ialah Kesatuan Eropah, Amerika Syarikat dan Jepun.
Kelemahan biasa semua inisiatif ialah pemecahan mereka. Sehingga kini, penyelidikan telah dijalankan dalam kepentingan kumpulan saintifik individu. Sekarang mereka akan membetulkan keadaan ini.
Inisiatif penyelidikan otak dan kesedaran kebangsaan telah dilancarkan di Eropah, Amerika Syarikat dan Jepun. Mereka sebahagiannya bertindih, yang boleh menyumbang kepada penciptaan konsorsium penyelidikan yang berjaya dan mendapatkan maklumat yang paling lengkap tentang objek kajian. Tetapi objektif utama projek ini saling melengkapi dengan baik, yang akan membolehkan komuniti saintifik menerima faedah maksimum.
program Eropah
Instrumen utama untuk membiayai penyelidikan saintifik di Kesatuan Eropah ialah Program Rangka Kerja untuk Penyelidikan dan Pembangunan Teknologi (FP). Program ini mula diperkenalkan pada tahun 1984 (FP1). Sejak itu, pembiayaan untuk penyelidikan saintifik telah berkembang dengan mantap, dan menjelang 2014 peningkatan adalah lebih daripada 20 kali ganda. Program FP8, atau Horizon 2020, melibatkan jumlah pembiayaan lebih daripada €80 bilion.
Henry Markram ialah seorang profesor neurosains di Institut Teknologi Persekutuan Switzerland (EPFL). Beliau ialah pengasas Institut Sains Otak dan Minda, pemula dan pengarah Projek Otak Biru, dan Penyelaras Subprogram Teras (SP6) Projek Otak Manusia. Minat penyelidikannya adalah dalam bidang keplastikan sinoptik (keupayaan neuron untuk membentuk hubungan antara satu sama lain), organisasi struktur dan fungsi otak, dan transduksi isyarat dalam neokorteks (korteks baru). Beliau adalah orang pertama yang merumuskan prinsip asas fungsi proses ini.
Pencapaian lain yang sangat penting beliau ialah pembangunan konsep Mesin Keadaan Cecair (LMS). Ini adalah rangkaian khas neuron (nod, jika kita bercakap tentang mesin), disambungkan antara satu sama lain secara rawak. Setiap nod secara berterusan menerima isyarat daripada nod lain dan/atau sumber luaran dan serta-merta mula memprosesnya. Sistem ini juga menghasilkan isyarat berterusan pada output. Keunikan pendekatan ini ialah dalam satu unit masa mesin boleh mengandungi maklumat penting tentang semua isyarat input yang lalu, manakala aliran maklumat boleh diproses secara serentak, tanpa mengganggu satu sama lain sama sekali.
Henry Makram menggunakan model ini untuk mensimulasikan operasi rangkaian saraf dalam projek Blue Brain. Projek ini adalah contoh bagaimana seseorang boleh mengubah dunia. Berkat pencapaian dan tenaganya sendiri, Henry Macram dapat memperoleh geran untuk penyelidikan yang dianggap mustahil sebelum ini.
Jumlah pembiayaan penyelidikan di Eropah
Pada masa yang sama, penyelidikan berkaitan otak dalam tempoh 2007 hingga 2013. menerima kira-kira €2 bilion Sebagai perbandingan, pada tahun 2005, jumlah keseluruhan pelaburan kewangan dalam bidang pengetahuan ini tidak melebihi €4.1 bilion. bahagian yang kedua hampir tidak mencapai €900 juta (di Amerika Syarikat, pelaburan swasta dan awam dalam tempoh yang sama masing-masing berjumlah $6.1 dan $8.4 bilion).
Di antara banyak program penyelidikan yang diluluskan oleh Kesatuan Eropah, adalah wajar untuk mengetengahkan beberapa projek yang paling penting dan/atau berskala besar. Salah satunya ialah program Otak Biru.
Otak Biru
Projek ini membangunkan prinsip untuk membina model otak yang, setelah membuktikan keberkesanannya, membuatkan komuniti saintifik percaya pada potensi ramalan mereka buat kali pertama. Prinsip-prinsip ini membentuk asas Platform Simulasi Otak (SP6) Projek Otak Manusia (lihat di bawah). Penginspirasi ideologi dan pengarah program itu ialah Henry Makram (profesor neurosains di Institut Teknologi Persekutuan Switzerland).
Nama projek itu berasal dari nama superkomputer Blue Gene, yang disediakan oleh IBM dan digunakan untuk pengkomputeran teragih, dan objek penyelidikan sebenar - otak.
Pemodelan sebagai alat penyelidikan telah lama menjadi sebahagian daripada amalan saintifik. Sebagai contoh, kaedah dok molekul digunakan secara aktif untuk mencari sasaran baharu dalam pembangunan ubat.
Hasil projek Otak Biru adalah model komputer yang berfungsi yang mampu meramalkan lokasi sinaps dalam korteks serebrum dengan kebarangkalian tinggi (kira-kira 74%). Dalam perkembangan mereka, pengarang menggunakan data yang diperoleh semasa eksperimen biologi mereka sendiri, dan bukannya model matematik (banyak yang telah dicipta pada masa projek itu dilaksanakan).
Mekanisme sebenar pembentukan sinaps masih tidak diketahui. Terdapat dua hipotesis: sambungan antara neuron terbentuk secara rawak pada titik sentuhan prosesnya, dan sambungan terbentuk di bawah kawalan sebatian kimia yang dirembeskan oleh sel.
Semasa eksperimen morfologi dalam projek Otak Biru (haiwan model ialah tikus), pengarangnya mengenal pasti enam jenis neuron dan sambungan sinoptiknya. Seterusnya, dengan hanya menggunakan dua parameter (jarak sinaps dari badan neuron dan lokasi proses di atasnya), penyelidik mengenal pasti corak lokasi sinaps ciri setiap jenis neuron.
Dalam eksperimen model, neuron ditempatkan secara rawak dalam isipadu jirim kelabu yang ditentukan dengan ketat, dengan mengambil kira hanya dua parameter: ketumpatan lokasi dan bilangan relatif sel setiap jenis. Dalam hampir 75% kes, model dengan betul menunjukkan kehadiran sambungan antara sel. Daripada ini kita boleh membuat kesimpulan bahawa terdapat mekanisme rawak untuk pembentukan sinaps. Peratusan selebihnya mungkin menunjukkan mekanisme molekul yang lebih kompleks yang terlibat dalam proses ini.
Mempelajari proses ingatan manusia di Sandia National Laboratories (USA) dengan mengambil elektroensefalogram otak
Walau apa pun, kerja itu menunjukkan bahawa untuk membina penghubung (model otak, susunan ruang sel dan, yang paling penting, hubungan antara mereka), sudah cukup untuk meletakkan neuron pelbagai jenis di kawasan yang betul. korteks serebrum dengan ketumpatan yang sesuai dan dalam kuantiti yang diperlukan. Ternyata tidak perlu memetakan kedudukan setiap neuron dalam korteks, seperti yang difikirkan sebelum ini, tetapi cukup untuk mempunyai hanya idea umum tentang lokasi mereka.
Kesimpulan inilah yang menimbulkan aktiviti Projek Otak Manusia. Pada Januari 2013, sokongannya daripada Kesatuan Eropah telah diumumkan.
Walau bagaimanapun, pada masa ini kita masih mempunyai sedikit pengetahuan tentang jenis sel saraf yang terdapat dalam badan kita dan perbezaannya di peringkat molekul. Dan selain neuron, terdapat juga sel glial dan sel sistem vaskular, yang tanpanya neuron tidak akan dapat menjalankan fungsinya. Dan salah satu tugas keutamaan Otak Manusia adalah untuk mengisi data yang hilang, dengan penggunaan model yang akan menjadi lebih tepat.
Projek "Otak Manusia"
(Projek Otak Manusia, HBP)
Projek Otak Manusia (nombor geran 604102) bermula pada awal Oktober 2013. Inisiatif ini adalah projek utama dalam penyelidikan otak Suruhanjaya Eropah ke masa hadapan dan teknologi baru muncul untuk 8 tahun akan datang (projek itu dijadualkan tamat pada 2023). Pada masa ini, ia dirancang bukan sahaja untuk menjalankan penyelidikan saintifik, tetapi juga untuk melaksanakan secara aktif hasil yang diperoleh dalam bentuk kaedah, pengetahuan baru, dan teknologi dalam kehidupan.
Rutin Projek Otak Manusia
Menurut Henry Markram, profesor dan pengasas Institut Otak dan Minda, saintis berhasrat untuk mencipta semula otak manusia dalam butiran terkecil.
"Daripada peringkat genetik, molekul kepada neuron dan sinaps, seterusnya kepada litar neuron, litar makro, litar meso, cuping otak - sehingga terdapat pemahaman tentang bagaimana semua peringkat ini saling berkaitan dan bagaimana ia menentukan tingkah laku dan membentuk kesedaran," - kata Markram.
Oleh itu, matlamat global projek HBP adalah untuk mencipta model yang tepat yang akan membolehkan kita memahami cara otak kita berfungsi, cara kita berfikir, membuat keputusan dan perasaan. Proses apa yang mendasari ingatan. Lagipun, pemahaman yang jelas tentang bagaimana satu setengah kilogram biomaterial berfungsi di kepala kita, sambil memakan 20% tenaga yang dihasilkan oleh seluruh badan, akan memungkinkan untuk membangunkan alat untuk rawatan penyakit neurodegeneratif yang semakin meningkat. tulah manusia yang semakin tua.
Lebih-lebih lagi: mempunyai model sedemikian, kita akan dapat mendekati idea untuk mencipta kecerdasan buatan. Tetapi ia tidak semudah itu. Menurut Henry Markram sendiri, jika kesedaran muncul sebagai hasil daripada jisim kritikal interaksi, maka ia mungkin mungkin, tetapi kita benar-benar tidak memahami apa itu kesedaran, jadi sukar untuk membincangkannya. Sekurang-kurangnya buat masa ini.
Projek ini melibatkan 113 organisasi rakan kongsi, 21 organisasi pelaksana, termasuk universiti terkemuka di dunia (24 negara kesemuanya), yang menjadikan projek itu antarabangsa. Syarikat-syarikat komersial yang pakar dalam kajian patologi otak, pembangunan dan pelaksanaan pendekatan terapeutik baru untuk rawatan penyakit neurodegeneratif, berdasarkan kemajuan dan perkembangan terkini dalam sains dan teknologi, juga terlibat secara aktif dalam projek ini.
Pelan hala tuju projek merangkumi tugas berikut:
Simulasi otak;
Pembangunan sistem pengkomputeran dan robotik;
Pembangunan sistem pengkomputeran interaktif;
Peta patologi otak;
Mencipta tetikus dan peta otak manusia;
Perkembangan teori otak;
Mempercepatkan penyelidikan terobosan;
Kerjasama dengan projek penyelidikan lain;
Terjemahan hasil Program ke dalam teknologi, produk dan perkhidmatan;
Meneruskan dasar penyelidikan dan inovasi yang bertanggungjawab.
Inisiatif ini dibahagikan kepada beberapa subprojek (SP1–SP13), yang setiap satunya melaksanakan fungsinya sendiri. Pada masa yang sama, projek SP5–SP10 mempunyai status platform dalam skala dan kepentingannya.
Secara keseluruhannya, ia dirancang untuk membelanjakan kira-kira €1.2 bilion untuk projek "Otak Manusia" Pembiayaan untuk fasa awal projek, di mana kaedah penyelidikan baru disesuaikan, sambungan diwujudkan, hubungan antara organisasi yang mengambil bahagian, berjumlah €54. juta.
Pada April 2015, selepas mesyuarat agung peserta utama, laporan teknikal mengenai kerja yang dilakukan sepanjang tahun sejak permulaan projek telah diterbitkan di laman web projek.
Tahun pertama program menjadi organisasi. Pesertanya menguasai dan membangunkan kaedah baharu serta alat yang dipertingkatkan. Secara umum, hasil setiap kumpulan penyelidikan (sudah tentu, sentiasa ada pengecualian) sesuai dengan jadual yang ditetapkan. Nota umum kepada semua peserta adalah seperti berikut: tidak cukup komunikasi silang antara mereka. Selain itu, kenyataan tunggal ini memberi kesan ketara kepada rancangan pelaksanaan untuk keseluruhan projek.
Prestasi kelompok komputer yang diperlukan untuk projek pemodelan otak
Dan anda tidak boleh mengira mereka!
Peserta dalam Platform Pengkomputeran Berprestasi Tinggi (SP7) mempunyai tugas yang sukar di hadapan mereka. Hakikatnya ialah untuk merealisasikan matlamat bercita-cita tinggi projek Otak Manusia, sistem pengkomputeran kuasa besar akan diperlukan. Superkomputer Blue Gene dari IBM yang digunakan dalam projek Blue Brain mempunyai sumber yang mencukupi (300 ribu teraflops dan 10 TB RAM) untuk mensimulasikan operasi satu lajur neokorteks tikus (unit struktur otak, secara keseluruhan terdapat 100 ribu lajur sedemikian dalam otak tikus). Untuk mensimulasikan fungsi otak manusia, kluster lebih daripada 100 ribu kali lebih berkuasa akan diperlukan (lihat rajah). Sebagai perbandingan, pemproses Intel Core i7-4930K 6-teras pada 3.7–4.2 GHz mempunyai prestasi 130–140 gigaflops (puncak teoritikal 177 GFlops). Ini bermakna secara teorinya, mencipta kluster sedemikian memerlukan lebih 7 juta pemproses sedemikian.
Secara umum, tiada yang mustahil di sini, jika ada wang. Sebagai contoh, Intel merancang untuk mencipta superkomputer dengan prestasi 4 exaflops menjelang 2020. Namun begitu, kerja untuk melaksanakan dan menyokong sistem sedemikian amat sukar, jadi kami mengucapkan selamat maju jaya kepada para penyelidik.
Oleh kerana keputusan saintifik keutamaan projek Otak Manusia harus menjadi model otak manusia (dengan analogi adalah mungkin untuk membangunkan model otak mana-mana mamalia dengan mudah), dibina berdasarkan data yang diperoleh daripada eksperimen biologi, pengarangnya (subprogram). SP6) hanya bertanggungjawab untuk berinteraksi secara aktif dengan peserta lain dalam inisiatif ini untuk menerima dan menggunakan maklumat ini. Lebih-lebih lagi, daripada interaksi sedemikian terdapat faedah berganda. Di satu pihak, berdasarkan data sedemikian, model berfungsi dibina (SP6 sebaliknya, kerana ia diuji, menjadi jelas kajian apa yang masih hilang (SP1, SP2, SP3, SP4). Proses ini akan membolehkan reka bentuk eksperimen yang lebih disasarkan.
Berdasarkan maklum balas pakar, nampaknya SP1 dan SP2 bekerja secara bebas daripada matlamat dan objektif SP6. Keadaannya sama dengan SP3 dan SP4. Pada masa yang sama, data "mentah" belum cukup untuk membina model kerja otak.
Pasukan Universiti Yale sedang mengkaji fungsi otak menggunakan pelbagai 64 sensor pada kepala pesakit.
Perlu diperhatikan bahawa pakar mempunyai majoriti aduan terhadap pemaju model - dan mereka adalah nadi projek. Jurutera platform Neurorobots (SP10) juga mendapatnya, yang membina model "Tetikus Maya", di mana mereka menggunakan model otak yang dipermudahkan yang terikat pada model badan (semua ini terletak dalam persekitaran maya). Model ini berdasarkan data daripada Institut Otak Allen (Seattle, Amerika Syarikat), Rangkaian Penyelidikan Maklumat Bioperubatan (San Diego, Amerika Syarikat) dan data yang diperoleh hasil daripada projek Otak Biru (Geneva, EU). Dalam model ringkas yang dibentangkan, 200 ribu neuron telah digunakan (secara keseluruhan terdapat 75 juta neuron dalam otak tetikus).
Model sedemikian sudah pasti menarik dengan sendirinya, kerana, pertama, ia adalah contoh menyelesaikan masalah mengintegrasikan pelbagai jenis data yang diperoleh daripada pelbagai sumber, dan kedua, ia adalah alat yang berkuasa bukan sahaja untuk menjalankan penyelidikan, tetapi juga untuk bekerja. keluar tingkah laku pintar objek dalam robotik (mekanisme tindak balas kepada pengujaan luaran).
Walau bagaimanapun, aduan pakar mengenai kumpulan SP10 adalah bahawa kumpulan SP10 lebih tertumpu pada ergonomik alat yang sedang dibangunkan, serta pada pakej visualisasi, sehingga menjejaskan sifat model itu sendiri (otak, badan, persekitaran). Keadaan ini, menurut pakar, menimbulkan keraguan tentang kemungkinan penggunaan dan nilai saintifik alat tersebut.
Dalam mempertahankan projek itu, boleh dikatakan bahawa pada masa keputusan dibentangkan, hanya setahun telah berlalu sejak permulaannya, dan dengan usaha yang sewajarnya, kelemahan ini dapat diperbaiki dengan mudah.
Penyelidikan di Amerika Syarikat
Inisiatif B.R.A.I.N
Tajuk "B.R.A.I.N." bermaksud "Penyelidikan Otak Melalui Memajukan Neuroteknologi Inovatif". Inisiatif ini telah diubah daripada program peta aktiviti Otak, yang melibatkan pembelajaran untuk mendaftarkan impuls semua neuron dalam otak haiwan. Objektif inisiatif telah berkembang dengan serius dan kini projek ini kelihatan lebih bercita-cita tinggi daripada Otak Manusia, dan seperti kebanyakan inisiatif Amerika.
“Kami mempunyai rahsia yang mendalam untuk dibongkar, dan Projek B.R.A.I.N. akan membantu dengan ini. Ia akan memberi peluang kepada saintis membina gambaran dinamik aktiviti otak dan lebih memahami cara kita berfikir, belajar dan mengingati,” kata Presiden AS Barack Obama, mengumumkan pelancaran program itu.
Matlamat penyelidikan global bukanlah perkara baharu: memperdalam pengetahuan saintifik tentang penyakit Alzheimer, autisme, epilepsi dan gangguan lain yang berkaitan dengan aktiviti saraf yang lebih tinggi, meneroka kemungkinan diagnosis awal dan rawatan penyakit ini. Tetapi pengarang projek itu tidak mengecualikan kemungkinan penemuan penemuan semasa pelaksanaan inisiatif itu.
OTAK. melibatkan penciptaan atlas sel otak berdasarkan ciri molekul penuhnya (DNA, RNA, protein, molekul ringkas), peta hubungannya antara satu sama lain (connectome), dan alat untuk menggabungkan data ini dengan maklumat tentang fungsi kognitif. Inisiatif ini juga melibatkan pembinaan model otak yang sihat dan otak dengan pelbagai patologi, yang akan membolehkan kita mengkaji punca kejadian dan perkembangannya. Semua ini terdapat dalam satu bentuk atau yang lain dalam Projek Otak Manusia Eropah.
OTAK. - bahasa yang boleh diakses
Sekarang, untuk melakukan pembedahan pada otak manusia (contohnya, untuk membuang tompokan epilepsi atau implan implan untuk menghapuskan gegaran), pakar bedah mesti memetakannya setiap kali. Ini berlaku seperti berikut. Seorang lelaki yang sedar sepenuhnya terletak di atas meja bedah, tengkoraknya dibuka. Doktor dengan teliti menyentuh pelbagai bahagian otak dengan perangsang khas, dan pesakit mesti memberitahunya apa yang dia rasa dan bagaimana keadaannya telah berubah. Semasa operasi hampir 4 jam pada tahun 2008, doktor telah merangsang pelbagai bahagian otak pemuzik Amerika Eddie Adcock, dan dia memainkan banjo dan melaporkan sama ada rangsangan tersebut mempunyai kesan (dia mengalami gegaran yang menghalangnya daripada bermain). Setelah menyetempatkan kawasan yang bertanggungjawab untuk manifestasi patologi, elektrod telah ditanamkan ke dalamnya. Pesakit pulih dan mengadakan konsert selepas pembedahan.
Kaedah bukan invasif untuk memetakan otak, peta terperincinya, serta kaedah rangsangan yang disasarkan (fizikal atau ubat) kawasan tertentu bahan kelabu boleh memudahkan prosedur sedemikian dengan ketara. Bayangkan saja: topi keledar diletakkan pada pesakit dan mereka mula secara berurutan, pada selang waktu tertentu, merangsang kawasan otak yang mungkin bertanggungjawab untuk penyakit itu. Dan semua yang pesakit perlukan ialah menekan butang tepat pada masanya untuk memberi isyarat kepada sistem: Saya berasa lebih baik. Penentukuran mudah, kesan yang disasarkan - rawatan selesai, pesakit sihat.
Perbezaan utama antara kedua-dua projek ini ialah orang Eropah memberi tumpuan kepada mencipta model komputer yang mensimulasikan fungsi otak, manakala orang Amerika pertama sekali akan membangunkan teknologi baru, alat, kaedah penyelidikan, kesan yang disasarkan pada otak (tidak invasif jika boleh. ), dan hanya kemudian mula masalah asas.
Mengenai pelancaran inisiatif B.R.A.I.N mula dikenali pada 2013. Tarikh mula pelaksanaannya diumumkan pada September 2014 (pembiayaan untuk kebanyakan projek bermula dari bulan ini). Program ini direka untuk 12 tahun.
Lima agensi persekutuan terlibat dalam projek itu: Pentadbiran Makanan dan Dadah (FDA), Agensi Projek Penyelidikan Lanjutan Perisikan (IARPA), Institut Kesihatan Nasional (NIH), Agensi Projek Penyelidikan Lanjutan Pertahanan (DARPA), dan National Yayasan Sains (NSF). Selain itu, ahli Inisiatif Fotonik Kebangsaan, serta GE, Google, GlaxoSmithKline dan Inscopix, telah menyumbangkan infrastruktur kepada B.R.A.I.N., dan banyak yayasan, organisasi dan universiti swasta telah bersetuju untuk menyumbang kepada penyelidikan.
Sebagai ahli ideologi pelan inisiatif (penyelaras utama ialah Institut Kesihatan Negara, NIH), dua tahun pertama (tahun fiskal 2014 dan 2015) akan menjadi persediaan, fokus utama "rancangan lima tahun" pertama (fiskal). tahun 2016–2020) akan disasarkan untuk membangunkan teknologi baharu untuk penyelidikan otak, dan semasa “rancangan lima tahun” seterusnya (2021–2025), para saintis berharap penemuan asas akan dibuat menggunakan teknologi yang dibangunkan.
Matlamat utama B.R.A.I.N.
1. Kajian kepelbagaian: penerangan eksperimen semua jenis sel otak, peranannya dalam otak yang sihat dan berpenyakit. Ini adalah perlu untuk mensistematisasikan kepelbagaian selular. Menggunakan data yang diperoleh, alat akan dibangunkan untuk merekod, melabel dan memanipulasi neuron dalam otak hidup, serta kaedah untuk penghantaran terpilih gen, protein dan bahan mudah ke dalam sel otak.
2. Pemetaan pada skala besar: mencipta gambar rajah sambungan saraf pada resolusi daripada sinaps individu ke otak secara keseluruhan. Peta sedemikian akan membolehkan untuk mengenal pasti sambungan bukan sahaja antara sel jiran, tetapi juga sel yang terletak di bahagian otak yang berlainan, dan untuk mengkaji hubungan antara kawasan individunya. Pada masa hadapan, teknologi pantas dan lebih murah untuk membina semula rangkaian saraf pada sebarang skala akan dibangunkan (daripada kajian bukan invasif seluruh otak kepada kajian sinaps individu pada peringkat subselular).
3. Otak dalam tindakan: mendapatkan gambar dinamik otak berfungsi menggunakan kaedah baharu untuk memantau aktiviti saraf (merakam isyarat semua rangkaian saraf dalam selang masa yang lama). Kajian ini akan memungkinkan untuk menambah baik sedia ada dan membangunkan teknologi baharu untuk bekerja dengan neuron, termasuk kaedah berdasarkan penggunaan elektrod, optik, genetik molekul, dsb.
4. Demonstrasi hubungan sebab-akibat: mengaitkan aktiviti otak dengan refleks tingkah laku menggunakan alat yang mengubah dinamik rangkaian saraf (pengaktifan atau perencatan populasi neuron). Alat khas akan dibangunkan untuk memanipulasi rangkaian neural haiwan model dan seterusnya manusia (untuk modulasi optogenetik, kemogenetik, biokimia dan elektromagnet).
NPI menghimpunkan pakar dari industri, akademik dan kerajaan untuk mengumpulkan cadangan yang akan membantu membimbing pembiayaan dan pelaburan AS dalam lima bidang utama dipacu fotonik: pembuatan termaju, komunikasi & IT, pertahanan & keselamatan negara, tenaga dan kesihatan & perubatan.
5. Pengenalpastian prinsip asas: pembangunan model asas biologi proses psikologi menggunakan alat teori baharu. Analisis teori, pemodelan dan statistik akan membolehkan analisis tak linear komprehensif tentang ciri-ciri fungsi otak. Pembangunan kaedah baharu untuk menganalisis dan mentafsir data akan dijalankan dengan kerjasama rapat dengan saintis dalam bidang statistik, fizik, matematik, kejuruteraan dan sains komputer.
6. Penyelidikan manusia: pembangunan teknologi inovatif untuk mengkaji otak manusia dan merawat patologinya, mencipta dan menyokong konsorsium penyelidikan bersepadu. Pembangunan sistem untuk melibatkan orang yang mengalami pelbagai jenis patologi otak dan menjalani pemeriksaan dan rawatan di klinik dalam penyelidikan saintifik. Sistem sedemikian, selain mencipta alat untuk mengumpul dan memproses data pesakit, akan memerlukan pembentukan piawaian etika dan sistem yang ketat untuk melindungi data peribadi tentang pesakit.
7. Daripada inisiatif B.R.A.I.N ke otak: teknologi dan pendekatan baharu yang diterangkan dalam perenggan 1–6 akan menunjukkan bagaimana tatasusunan dinamik aktiviti saraf diubah menjadi aktiviti otak manusia seperti kognisi, emosi, persepsi dan tindakan. Ini akan menjadi hasil yang paling penting daripada inisiatif itu.
Sebagai tambahan kepada tugas penyelidikan, inisiatif ini melibatkan pembangunan projek infrastruktur, antaranya yang paling penting ialah:
Menganjurkan kajian selari model manusia dan bukan manusia;
Mekanisme interaksi antara disiplin;
Penyepaduan data dalam skala spatial dan masa (model dinamik);
Pembangunan platform untuk menyimpan dan menukar data;
Pengesahan dan pelaksanaan teknologi baharu dalam amalan;
Implikasi etika menggunakan hasil penyelidikan;
Mekanisme pelaporan cukai untuk peserta projek.
Peruntukan pembiayaan FY14-FY25 merentas disiplin.
Kedua-dua program berskala besar Amerika Syarikat dan Kesatuan Eropah jelas saling melengkapi antara satu sama lain. Kehadiran titik persimpangan mereka memungkinkan untuk menganjurkan penyelidikan antarabangsa bersama. Sebagai contoh, matlamat subprogram SP1–SP5 projek Otak Manusia bertepatan dengan tugas yang dinyatakan dalam perenggan 1–5 B.R.A.I.N., dan matlamat SP8 bertepatan dengan objektif perenggan 6. Bagi infrastruktur, ia telah lama menjadi perkara biasa. kepada komuniti saintifik Amerika Syarikat dan Eropah.
Inisiatif B.R.A.I.N memperuntukkan jumlah pembiayaan sebanyak $4.9 bilion Jangkaan kos pengarang projek ditunjukkan dalam Rajah. di bawah. Oleh itu, dalam tempoh 10 tahun akan datang kita boleh menjangkakan kemunculan teknologi terobosan dalam kajian otak dan rawatan patologinya.
Penyelidikan di Jepun
Projek itu, yang dipanggil Pemetaan Otak oleh Neuroteknologi Bersepadu untuk Kajian Penyakit, disingkatkan sebagai Brain/MINDS, bermula pada Jun 2014. Pembiayaan projek pada 2014 berjumlah ¥3 bilion ($27 juta), pada 2015 ia sepatutnya berkembang kepada ¥4 bilion.
Program ini disokong oleh Kementerian Pendidikan, Sains dan Teknologi (MEXT). Organisasi utama ialah Institut Sains Otak RIKEN (BSI).
本プロジェクトは、神経細胞がどのように神経回路を形成し、どのように情報処理を行うことによって、全体性の高い脳の機能を実現しているかについて、革新的技術を生かし、その全容を明らかにし、精神・神経疾患の克服につながるヒトの高次脳機能の解明のための基盤を構築することを目的として実施します。
Projek ini bertujuan untuk mengkaji soalan asas: bagaimana minda manusia berfungsi? Inisiatif ini mempunyai matlamat berikut: untuk memahami semua fungsi otak manusia; meningkatkan kaedah diagnosis dan rawatan patologinya; membangunkan teknologi maklumat berdasarkan mekanisme otak.
Ciri penting projek Brain/MINDS ialah pengarangnya akan menjalankan kebanyakan penyelidikan ke atas haiwan model - monyet Callithrix jacchus. Mereka bersaiz kecil dan membiak dengan baik, jadi ia mudah untuk digunakan dan mudah untuk menambah populasi. Selain itu, dari segi anatomi otak dan tingkah laku sosial (termasuk hubungan antara ibu bapa dan anak), monyet ini serupa dengan manusia. Mereka mempunyai kebolehan vokal yang unik, dan model penyakit neurodegeneratif mereka dan manusia sangat serupa.
Kelebihan penting lain untuk bekerja dengan haiwan model dan khususnya dengan monyet Callithrix jacchus:
Korteks hadapan hadapan dibangunkan dengan baik dan lebih konsisten dengan korteks manusia berbanding haiwan model lain - seperti tikus, sering digunakan dalam eksperimen;
Otak padat (berat hanya 8 g) adalah kelebihan apabila melakukan analisis rangkaian saraf seluruh otak;
Otak mempunyai lebih sedikit lapisan, yang memudahkan prosedur untuk mengkajinya menggunakan pengimejan resonans magnetik berfungsi, optik, kontras dan kaedah elektrofisiologi;
Eksperimen genetik, pengubahsuaian dan manipulasi boleh dilakukan dengan monyet - ini adalah aspek yang sangat penting dalam projek ini, kerana ia membolehkan pemodelan in vivo dan mengkaji banyak proses (contohnya, anda boleh membuat garis yang pasti akan mengalaminya, katakan , Penyakit Alzheimer).
Melalui penyelidikan mengenai haiwan transgenik (di Jepun, tidak seperti AS dan EU, perundangan membenarkan eksperimen sedemikian), saintis akan dapat menentukan titik permulaan perkembangan penyakit neurodegeneratif. Apabila penyakit Alzheimer didiagnosis, iaitu, apabila gejala pertama mula muncul, tiada apa yang boleh dilakukan. Proses degradasi serabut saraf bermula, sel mati, otak mengecut, seseorang hilang ingatan, dan kematian berlaku. Diagnosis awal adalah kunci kepada rawatan yang berjaya untuk sebarang patologi. Oleh itu, dengan menentukan titik permulaan dan mengkaji keseluruhan proses permulaan dan perkembangan penyakit, adalah mungkin untuk membangunkan cara terapeutik bukan sahaja merawat, tetapi mencegah patologi tersebut pada dasarnya.
Di samping itu, teknologi terapi moden akan diuji pada haiwan - semua yang disebutkan pada permulaan artikel.
Lebih lanjut mengenai DTI-MRI
Kaedah pengimejan resonans magnetik tensor resapan dengan trakografi adalah berdasarkan pengukuran magnitud dan arah resapan molekul air dalam bahan otak. Didapati bahawa pergerakan molekul air di sepanjang gentian bahan putih berlaku lebih aktif daripada arah serenjang; perbezaan ini membentuk asas untuk mendapatkan imej tensor resapan. Menggunakan kaedah ini, anda boleh menilai tahap kerosakan otak. Ia membolehkan anda membuat pembinaan semula tiga dimensi gentian bahan putih, serta mengesan dan menilai kerosakan pada sambungan saraf. Di samping itu, data yang diperoleh dengan bantuannya boleh digunakan untuk mewujudkan korelasi antara kerosakan pada sambungan saraf dan defisit neurologi dalam sistem yang sepadan.
Untuk mengenal pasti mekanisme yang mendasari proses yang berlaku dalam kepala kita (perasaan, tingkah laku, patologi), penyelidik mesti menyepadukan sejumlah besar data pada tahap yang berbeza.
Untuk tujuan ini, tugas projek dibahagikan kepada tiga kategori, setiap satunya ditangani oleh kumpulan penyelidik yang berasingan:
Kumpulan A - struktur dan pemetaan fungsi otak marmoset Callithrix jacchus;
Kumpulan B - pembangunan neuroteknologi inovatif untuk pemetaan otak;
Kumpulan C - pemetaan otak manusia dan kajian klinikal.
Kumpulan A diarahkan oleh Profesor Hideyuki Okano (Institut Sains Otak RIKEN dan Sekolah Perubatan Universiti Keio). Penyelidikan dibahagikan kepada beberapa peringkat: makro, meso dan mikroskopik.
Pada peringkat makro, penulis menunjukkan potensi pengimejan resonans magnetik tensor resapan dengan trakografi (DTI-MRI) dalam diagnosis penyakit Parkinson. Kajian yang dijalankan ke atas haiwan model (monyet yang menderita Parkinsonisme) telah menunjukkan bahawa kaedah itu membolehkan kita mengenal pasti perubahan di kawasan otak yang bertanggungjawab untuk perkembangan penyakit ini, yang boleh digunakan dalam amalan klinikal. Menggunakan DTI-MRI, model 3D otak marmoset telah dibina yang boleh digunakan untuk membandingkan otak patologi dan kawalan. Penulis berhasrat, dengan kerjasama rapat dengan doktor (kumpulan B), untuk meneroka kemungkinan menggunakan kaedah ini dalam diagnosis pelbagai penyakit neurodegeneratif.
Struktur gentian bahan putih dan kawasan seluruh otak marmoset telah dibina semula dalam ruang maya menggunakan data yang diperoleh menggunakan DTI-MRI dengan trakografi. Gentian bahan putih mengandungi banyak benang berterusan yang menghubungkan kawasan otak yang berlainan. Pada struktur seluruh otak anda juga boleh melihat hubungan antara kawasan
Menggunakan mikroskop cahaya (tahap resolusi sederhana), pengenalan label pendarfluor dan hibridisasi in situ, ekspresi gen yang bertanggungjawab untuk kejadian dan perkembangan patologi otak, serta fungsi fisiologi seperti penglihatan, akan dikaji. Menggunakan adenovirus, kumpulan itu akan memperkenalkan gen untuk sintesis pelbagai protein pendarfluor (protein ini bercahaya apabila teruja oleh sinaran panjang gelombang tertentu) dan, dengan itu, menjejaki neuron, pengedaran aksonnya, dan sambungan dengan sel lain. Di samping itu, khusus untuk tujuan membangunkan peta, strain unik marmoset akan dicipta yang rosak dalam satu atau lebih gen yang berkaitan dengan organisasi fungsi otak.