Uluslararası Uygulamalı ve Temel Araştırma Dergisi. Kadın beyni - beyin hakkında Beyin bilim adamlarının üzerinde çalıştığı kişinin adı neydi

VKontakte Facebook Odnoklassniki

Bildiğiniz gibi insan beyni ve faaliyetleri, bilim adamlarının uzun süredir çözmeye çalıştığı pek çok gizemle doludur.

Sizi bu alandaki son beş keşifle tanıştırmaya karar verdik.

Beyin ne zaman en verimli şekilde çalışır?

Montreal Üniversitesi'nden bilim insanları, insan beyninin en verimli ve verimli şekilde 55 yaşından sonra çalışmaya başladığını tespit etti.

Araştırmacılar bu sonuca farklı yaşlardaki insanları kapsayan bir dizi farklı test yaptıktan sonra ulaştılar.

Anlaşıldığı üzere, karmaşık problemleri çözerken, beyin sözde olarak çalışan, yaşları 55 ila 75 arasında değişen kişilerde tam olarak budur. özel mod - zor bir durumda başlangıç ​​noktasına döner ve çok doğru hareket eder. Dolayısıyla yaşlı bir kişi sorunları analiz ettiğinde bu süreç daha doğru olur ve kural olarak çözüm daha hızlı bulunur.

Gençlerin beyni ise tam tersine zor bir durumdan bir çıkış yolu bulmak için olası tüm seçenekleri gözden geçirmeye başlar ve bu da çoğu zaman kafa karışıklığına yol açar.

Araştırma direktörü Uri Monchi'ye göre 55-75 yaşlarındaki bir kişinin beyni, enerjisini mümkün olduğu kadar tasarruf edecek ve onu tam olarak ortaya çıkan sorunları çözmeye yönlendirecek şekilde çalışıyor.

Bundan bilim adamları, insan beyninin 55 yaşına ulaştığı andan itibaren daha verimli çalışmaya başladığı ve bu yaştan itibaren insana bilgeliğin gelmeye başladığı sonucuna vardılar.

Gerçek mutluluk ancak 74 yıl sonradır

Yakın zamanda ABD ve Almanya'dan bilim adamlarının yaşlılarla ilgili bir keşif daha yaptığını hatırlayalım. Bir kişinin gerçek mutluluğu ancak 74 yıl sonra yaşayabileceği ortaya çıktı.

Bilim adamlarına göre bu, ortalama bir Avrupalının 15 yaşında mutluluk duygusunu kaybetmeye başlaması ve bu sürecin 40 yaşına kadar ivme kazanmasından kaynaklanıyor; Uzmanlara göre çoğu insan hayattaki hayal kırıklıklarının doruğunu bu yıllarda yaşıyor.

40 yıllık dönüm noktasını aştıktan sonra mutluluk düzeyi yavaş yavaş istikrar kazanmaya başlar ve önümüzdeki birkaç yıl boyunca aynı durumda kalır, 46 yıl sonra ise yavaş yavaş yükseliş başlar. Ruhtaki uyum ve huzurun zirvesi tam olarak 74 yaşında ortaya çıkar. Uzmanlar, 74 yaşın, insanların yaşamı gerçekten takdir etmeye başladığı yaş olduğuna inanıyor.

IQ yaşla birlikte değişir

University College London'daki Nörogörüntüleme Merkezi'nden İngiliz bilim adamlarına göre zeka düzeyi (IQ) yaşla birlikte önemli ölçüde değişebiliyor.

Kimsenin aksini düşünmesi pek mümkün değil, ancak araştırmacılar, bir kişinin zihinsel yeteneklerinin gelişiminin hayatı boyunca devam ettiğini ve sürekli beyin eğitimi yardımıyla zeka seviyesinin önemli ölçüde artırılabileceğini tespit edenlerin kendileri olduğunu iddia ediyor.

Bilim adamları, çalışmalarında, hem sözel (bellek, aritmetik ve dil becerileri, genel bilgi) hem de sözel olmayan IQ'yu (bulmaca çözmeyi içerir) belirlemek için bir teste girmeleri istenen, yaşları 12 ila 16 arasında olan 33 sağlıklı çocuk üzerinde çalıştı.

İlk testler 2004 yılında yapıldı ve 2008 yılında tekrarlandı. Tekrarlanan bir çalışmada, bilim adamlarının zekayı değerlendirmenin yanı sıra, gençlerin beyin yapısının bu 4 yıl içinde nasıl değiştiğini izlemek için manyetik rezonans görüntülemeyi kullandığını unutmayın.

Sonuç olarak, IQ testleri sırasında iyi sonuçlar veren ergenlerin beyin yapısında olumlu değişiklikler gösterdiği ortaya çıktı: Düşünce sürecini düzenleyen sinir hücrelerinin sayısı gözle görülür şekilde arttı. Bilim adamlarına göre bu, özellikle okuldaki dersleri de içeren sürekli zihinsel eğitimin (stres) sonucudur.

Araştırmacılara göre insanlar gelişimlerinde durmuyorlar ve yaşla birlikte zeka seviyesi ancak sürekli eğitimle artabiliyor.

Akıllı alarm saati - neşeyle uyanın

Sizlere anlatmak istediğimiz bir diğer olay da beyin araştırmalarıyla doğrudan ilgili olmasa da bizce oldukça ilgi çekicidir.

Sözdeyi ortaya çıkaran Hintli bilim adamlarının gelişiminden bahsediyoruz. asıl görevi kişinin yeterince uyumasını sağlamak ve zorla uyandırmanın artık işkence olmadığından emin olmak olan akıllı bir alarm saati.

Bilim adamlarının buluşu beyin aktivitesini izliyor ve sahibini tam olarak REM uyku aşamasında uyandırıyor. Bu, kişinin enerji dolu uyanmasına olanak tanır ve vücudunun "birikim" için zamana ihtiyacı olmaz.

Daha önce de benzer alarm saatleri vardı ama hepsi rüyada insan hareketlerine tepki veriyordu. Hintli bilim adamlarının gelişimi farklı bir prensipte çalışıyor: Yatmadan önce kişinin kafasına sensörlü özel bir bant takılıyor.

Ayarlanan uyanma saatinden 45 dakika önce bu akıllı alarm saati, beynin durumunu analiz etmeye başlıyor ve kişi uyanmaya en hazır olduğunda bir sinyal veriyor.

"Drankoreksiya" - yeni bir ergen hastalığı

Bahsetmek istediğimiz bir konu daha doğrudan beyinle ilgili bir keşif olmasa da, özellikle modern dünyada ve özellikle ülkemizde göz ardı edilemez.

Gerçek şu ki, Missouri Üniversitesi'nden bilim adamları ergenlerde hastalık olarak sınıflandırdıkları ve "drankoreksi" adını verdikleri yeni bir sorun buldular.

Gerçek şu ki, bilim adamlarına göre gençlerin yaklaşık% 16'sı, sözde uğruna yiyeceklerden aldıkları kalori alımını sınırlıyor (normal yemeyi bırakıyorlar). "alkol" kalorileri. Gençlere göre bu onların kilo vermelerine yardımcı oluyor ve elbette kızlar bu taktiği en sık kullanıyor.

Elbette bu tür düzensiz beslenme ve aşırı alkol tüketimi, olumsuz sonuçlara yol açıyor ve tehlikeli bilişsel, davranışsal ve fiziksel sonuçlara yol açıyor. Sonuçta tüm bunlar daha ciddi yeme bozuklukları ve hatta uyuşturucu bağımlılığı geliştirme riskine yol açar.

Bilim adamlarına göre, beyni yeterli beslenmeden mahrum bırakmak ve çok miktarda alkol içmek tehlikeli olabilir: Bunlar birlikte, konsantrasyon, çalışma ve karar verme zorlukları da dahil olmak üzere hem kısa vadeli hem de uzun vadeli bilişsel sorunlara yol açabilir. Saldırganlık ve çeşitli zihinsel bozukluklar da mümkündür.

Beyniniz her gün yıldırım üretmeye yetecek kadar voltaj üretir. Televizyon izlerken beyniniz çok az çalışır, ancak ilkokul problemlerini çözdüğünüzde çok çalışır. Ayrıca birden fazla görevi birden yapmaya çalışırsanız gri maddenin bir kısmını kaybedebilirsiniz.

Kitaplarımızda nörobiyoloji alanında yapılan ilginç araştırmaların sonuçlarından bahsediyoruz.

Beynin CEO'su

Bir şey öğrendiğimizde beyin birbiriyle bağlantılı bir dizi alan ve bölgeyi kullanır. Örneğin hipokampus neredeyse her zaman prefrontal korteksin yakın denetimi altında çalışır. Genel olarak prefrontal korteks, dışarıdan sinyaller alıp ardından beynin sinir ağı aracılığıyla komutlar vererek aktivitelerimizi (hem fiziksel hem de zihinsel) kontrol eder. Prefrontal korteks bir nevi patron gibi düşünülebilir. Öncelikle çevredeki durumu değerlendirmek, çalışma belleğini kullanmak, dürtü oluşturmak ve eylemler, yargılamalar, planlama, öngörü vb. için komutlar vermekten, yani çeşitli yürütme işlevlerinden sorumludur.

“Vücudun Nasıl Çalıştığı” kitabından illüstrasyon

Beynin CEO'su olan prefrontal korteks, beynin diğer bölümlerinin yanı sıra motor korteksle de her zaman CEO ile yakın temas halindedir.

Hipokampus, çalışma belleğinden bilgi alan, onu mevcut verilerle ilişkilendiren, karşılaştıran, yeni ilişkiler kuran ve bunu prefrontal kortekse gönderen bir gezgin gibidir. Bilim insanları hafızanın beyinde dağılmış bilgi parçalarının toplamı olduğuna inanıyor.

Hipokampus, bir tür depo gibi, korteksten bilgi parçalarını alır, bunları birbirine bağlar ve yeni bir sinir bağlantı haritası biçiminde geri gönderir.

Bir kişinin beyninin taranması, yeni bir kelime öğrendiğinde beyninin prefrontal korteksinin (hipokampus ve işitsel korteks gibi diğer bazı bitişik alanlar gibi) aktive edildiğini göstermektedir. Glutamatın kimyasal sinyalleri sayesinde yeni bir sinir devresi oluşturulduğunda ve kelime hafızaya işlendiğinde prefrontal korteksin aktivitesi azalır. Projenin ilk aşamalarını denetledi ve artık sorumluluğu diğer ekip üyelerine devredebilir ve sonraki sorunlarla ilgilenebilir.

Gençlerin beyinleri yeniden biçimlendiriliyor

Sürekli çalışan bir nöron zamanla miyelin adı verilen özel bir maddeden oluşan bir kılıfla kaplanır. Elektriksel uyarıların iletkeni olarak nöronun verimliliğini önemli ölçüde artırır. Bu, yalıtımlı tellerin çıplak tellerden önemli ölçüde daha fazla yüke dayanabilmesi gerçeğiyle karşılaştırılabilir.

Miyelinle kaplı nöronlar, yavaş "açık" nöronların sahip olduğu ekstra çabaya gerek kalmadan çalışır. Çocuğun vücudu hareket etmeyi, görmeyi ve duymayı öğrendiğinde, nöronların miyelinle kaplanmasının büyük kısmı iki yaşına kadar tamamlanır.

Yedi yaşına gelindiğinde miyelin üretimi azalır ve ergenlik döneminde daha aktif hale gelir.

Bunun nedeni, memelinin en iyi eşi bulmak için beynini yeniden ayarlaması gerektiğidir. Bu dönemde atalarımız sıklıkla yeni kabilelere veya klanlara taşınmaya ve yeni gelenek ve kültürleri öğrenmeye zorlanıyorlardı. Ergenlik döneminde miyelin üretiminin artması tüm bunlara katkıda bulunur. Doğal seçilim beyni öyle bir şekilde tasarlamıştır ki, bu dönemde etrafındaki dünyanın zihinsel modelini değiştirecektir.

Beyin = hareket

Yalnızca hareket eden bir canlının beyne ihtiyacı vardır. Deniz fışkırtması adı verilen, denizanasına benzeyen küçük bir deniz hayvanı üzerinde yapılan bir araştırma bunu kanıtlıyor. İlkel bir omurilik ve üç yüz nöronla doğan bu kese benzeri canlı, tutunacağı uygun bir mercan uzantısı bulana kadar sığ yerlerde yüzer. Ascidian doğduktan sonra bunu yapmak için sadece 12 saati vardır, aksi takdirde ölür. Deniz fışkırtması mercana bağlandıktan sonra yavaşça beynini yer. Hayatının büyük bölümünde bir hayvandan çok bir bitkiye benziyor. Ascidian hareket etmediği için beyne ihtiyaç duymaz.

İnsan türü geliştikçe, temsilcilerinin tamamen fiziksel becerileri, öngörme, değerlendirme, olaylar arasında bağlantı kurma, planlama, kendilerini gözlemleme, muhakeme etme, hataları düzeltme, taktik değiştirme ve daha sonra yapılan her şeyi hatırlama gibi soyut yeteneklere dönüştü. hayatta kalma amaçları. Bugün uzak atalarımızın ateş yakmak için kullandıkları sinir devrelerini örneğin Fransızca öğrenmek için kullanıyoruz.

Yıldırım ve beyaz kargalar

Beyin hücrelerinin dinlenme halindeki elektrik potansiyeli normal bir AA pilinkinden daha az olmasına rağmen, zarlarından geçen yük muazzam bir voltaja sahiptir - hücre başına yaklaşık 50 milivolt. Bunu 100 milyar hücreyle çarpın; fırtına sırasında yıldırım üretmek için gerekenin en az dört katı!

Beyin, doğduğu andan itibaren tüm yapısı boyunca bu tür elektriksel uyarılar üretir. Her düşünceye, duyuma ve eyleme, bunların çeşitli kombinasyonları dalgalar halinde eşlik eder. Doktor, kalp ritminin elektrokardiyogramda (EKG) görüldüğü gibi, bunları bir elektroensefalogramda (EEG) görür. Grafikte beynin ürettiği dalgalar, frekansı artan veya azalan, yani hızlı ve yavaş, sürekli çizgiler halinde görünür.

İletişim. Ön lobların ön kısımları da iletişim sırasında, özellikle de birbirimizin gözlerine bakarken konuşurken aktiftir.

Telefon konuşmaları sırasında ön loblar neredeyse devre dışıdır. Bu nedenle kişisel toplantılar ve canlı iletişim çok önemlidir.

İnce motor becerileri geliştirin. Örneğin bir kişi yemek pişirdiğinde, müzik enstrümanları çaldığında, çizim yaptığında, yazdığında, dikiş diktiğinde veya başka el sanatları yaptığında beyni mükemmel bir şekilde "çalıştırır". Ancak sadece parmaklarınızı hareket ettirirseniz, yani görme gerektirmeyen hareketler yaparsanız, beynin ön loblarının ön kısımları hiç çalışmaz, dolayısıyla bu tür hareketler etkisizdir.

Bağırsak beyni korur

Beyin hastalıklarına yakalanma riski bağırsak bakterilerinden büyük ölçüde etkilenir. Dengeleri ve çeşitlilikleri vücuttaki inflamasyonun derecesini düzenler. Enflamasyon, diyabet, kanser, kardiyovasküler hastalık ve Alzheimer hastalığı gibi dejeneratif durumların temelidir.

Yararlı bakterilerin sağlıklı çeşitliliği, inflamatuar kimyasalların üretimini sınırlar. Bağırsak bakterileri ayrıca BDNF, B12 gibi çeşitli vitaminler ve hatta glutamat ve GABA gibi nörotransmiterler dahil olmak üzere beyin sağlığı için önemli kimyasallar da üretir. Ayrıca polifenoller gibi bazı besin maddelerini fermente ederek kan dolaşımına karışan ve beyni koruyan daha küçük antiinflamatuar bileşiklere dönüştürürler.

İNSAN BEYİN ENSTİTÜSÜ'NÜN 10. YIL DÖNÜMÜ KİTAP

Medvedev Svyatoslav Vsevolodovich
İnsan Beyni Enstitüsü RAS

İnsan beynini inceleme sorunu, beyin ile ruh arasındaki ilişki sorunu, bilimin ortaya çıkardığı en heyecan verici sorunlardan biridir. Amaç, karmaşıklık açısından biliş aracının kendisine eşit bir şeyi kavramaktır. Sonuçta şimdiye kadar incelenen her şey: atom, galaksi ve bir hayvanın beyni, insan beyninden daha basitti. Felsefi açıdan bakıldığında bu sorunun çözümünün prensipte mümkün olup olmadığı bilinmemektedir. Bu beyni incelemek, içinde neler olup bittiğini tam olarak anlamak için temel bir fırsatımız var mı? Sonuçta bilginin ana aracı araç ya da yöntem değil, insan beynimiz olarak kalıyor; Genellikle bir fenomeni veya nesneyi inceleyen beyin + cihaz bu nesneden daha karmaşıktır, bu durumda eşit şartlarda hareket etmeye çalışıyoruz - beyin kendisine karşı.

Büyük beyinleri cezbeden şey, görevin büyüklüğüydü. Hipokrat, Aristoteles, Descartes ve daha pek çokları beynin ilkelerine ilişkin fikirlerini dile getirdiler. Geçen yüzyılda klinik ve anatomik karşılaştırmalara dayanarak beynin konuşmadan sorumlu bölgeleri keşfedildi (Broca ve Wernicke). Ancak beynin gerçek bilimsel araştırması, parlak yurttaşımız I.M. Sechenov'un çalışmalarında başladı. Ayrıca V.M Bekhterev, I.P. . . Burada isimleri sıralamayı bırakacağım, çünkü yirminci yüzyılda çok sayıda seçkin beyin araştırmacısı vardı ve birini (özellikle de bugün yaşayanları, Allah korusun) kaçırma tehlikesi çok büyük. Büyük keşifler yapıldı. Bununla birlikte, insan beynini incelemedeki temel zorluk, metodolojik yaklaşımların aşırı yoksulluğu olarak kaldı: psikolojik testler, klinik gözlemler ve otuzlu yıllardan itibaren elektroensefalogramlar. Aslında bu ya bir kara kutu paradigması ya da bir TV'nin lambaların ve transformatörlerin uğultusundan ve kasanın sıcaklığından nasıl çalıştığını öğrenme girişimidir ya da son olarak ünitenin işlevsel rolü, başına ne geldiğine dayanarak incelenmiştir. Bu ünite bozulursa cihaz. Ancak beynin morfolojisinin zaten oldukça iyi çalışıldığını belirtmek gerekir.

Başka bir zorluk daha vardı - bireysel sinir hücrelerinin işleyişine ilişkin fikirlerin az gelişmiş olması. Dolayısıyla tuğlalar hakkında tam bir bilgi yoktu ve bütünü incelemek için gerekli araçlar yoktu. Bir dereceye kadar teorik kavramların deneysel temelden çok daha kapsamlı bir şekilde geliştirildiğini söyleyebiliriz. O zamandan beri, Eccles ve P.G. Kostyuk'un çalışmaları sayesinde sinir hücresinin işleyiş mekanizmalarının anlaşılmasında gerçekten devasa ilerlemeler kaydedildi. Bir nöronun nasıl çalıştığı çok daha netleşti. Ancak sinir hücreleri topluluğunun nasıl işlediği sorusu otomatik olarak çözülmedi.

Aslında, insan beyninin işleyişine ilişkin çalışmadaki ilk atılım (Akademisyen N.P. Bekhtereva tarafından tanımlandığı gibi), uzun vadeli ve kısa vadeli yöntemi kullanırken insan beyniyle doğrudan çok noktalı temas koşullarında yapılan araştırmalarla ilişkilendirildi. Hastaların tanı ve tedavisi için implante elektrotlar. Zamanla bu yöntemin yaygınlaşması, bireysel bir nöronun nasıl çalıştığına, bilginin nöron a'dan nörona ve sinir boyunca nasıl aktarıldığına dair anlayışın başlangıcına denk geldi. Ülkemizde ilk kez Akademisyen N.P. Bekhtereva ve ekibi insan beyniyle doğrudan temas halinde çalışmaya başladı.

Bu ilk buluştan elde edilen sonuçlar, beynin daha yüksek aktiviteleri desteklemek için nasıl çalıştığı hakkında kritik bilgiler sağladı. Beynin bireysel alanlarının ömrü, korteks ile alt korteks arasındaki ilişki, beynin telafi edici yetenekleri ve çok daha fazlası hakkında veriler elde edildi. Ancak burada bir sorun vardı: Beyin on milyarlarca nörondan oluşuyordu ve elektrotların yardımıyla düzinelerce gözlemlemek mümkündü ve her zaman araştırma için gerekli olanları değil, terapötik elektrotun yanında olanları da gözlemlemek mümkündü. yer alıyor.

Yetmişli yıllarda elektronik temellerindeki çarpıcı gelişme nedeniyle dünyada teknik bir devrim yaşandı. Kişisel bilgisayarlar ortaya çıktı. Sinir hücresinin iç dünyasını daha da kapsamlı bir şekilde keşfetmek için metodolojik fırsatlar ortaya çıktı ve bizim için çok önemli olan yeni introskopi yöntemleri ortaya çıktı. Bunlar manyetoensefalografi, fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme ve pozitron emisyon tomografisidir. Yeni bilgi işlem yetenekleri, elektroensefalografi ve uyarılmış potansiyelleri kullanarak beynin daha yüksek işlevleri desteklemesine yönelik araştırmaları pratik olarak yeniden canlandırdı. Böylece yeni teknolojik yetenekler yeni bir atılımın temelini oluşturdu. Bu aslında seksenlerin ortasında oldu.

Böylece bilimsel ilgi ve onu tatmin etme olasılığı nihayet örtüştü. Görünen o ki, ABD Kongresi'nin doksanlı yılları insan beyninin incelenmesine yönelik on yıl olarak ilan etmesinin nedeni budur. Bu girişim hızla uluslararası hale geldi. Günümüzde dünyanın her yerinde en iyi yüzlerce laboratuvar insan beynini araştırmak için çalışıyor.

O dönemde (bu bir karşılaştırma değil, bir ifadedir) iktidarın üst kademelerinde devleti destekleyen pek çok akıllı insanın olduğu söylenmelidir. Ülkenin iyiliğini de düşünen profesyoneller. Bu nedenle, insan beynini inceleme ihtiyacını da anladık ve Akademisyen N.P. Bekhtereva tarafından oluşturulan ve yönetilen bir ekip temelinde, Rusya Bilimler Akademisi İnsan Beyni Enstitüsü'nü bilimsel ve pratik bir merkez olarak düzenlemeyi önerdik. insan beyninin incelenmesi ve bu temelde hastalıkların tedavisi için yeni yöntemlerin yaratılması.

IMP RAS'ı benzer profildeki diğer fizyolojik ve tıbbi enstitülerden ayıran şey nedir?

Öncelikle insanı insan yapan şeyin tam olarak ne olduğunu inceliyoruz. Enstitümüz özellikle hayvanlar üzerinde çalışılamayan araştırmalara odaklanmıştır. Geleneksel olarak beyin araştırmalarının çoğu hayvanlar üzerinde yürütülür, ancak tavşanlardan veya sıçanlardan elde edilen veriler her zaman insan beyninin nasıl çalıştığına dair yeterli bir anlayış sağlamaz. Yalnızca insanlarda incelenebilecek olgular vardır. Örneğin, pozitron emisyon tomografisi laboratuvarında geliştirilmekte olan konulardan biri, konuşma işlemenin beyin organizasyonu, yazımı ve sözdiziminin incelenmesidir. Bunu bir sıçanda çalışmanın zor olduğunu kabul edin. Sözdeyi kullanarak gönüllüler üzerinde psikofizyolojik çalışmalar yürütüyoruz. invaziv olmayan teknik. Basitçe söylemek gerekirse, beynin içine "girmeden" ve herhangi bir özel rahatsızlığa neden olmadan: örneğin tomografik incelemeler veya elektroensefalografik teknikler kullanılarak beyin haritalaması.

Ancak bazen bir hastalık veya kaza insan beyni üzerinde "bir deney yapar": örneğin hastanın konuşması veya hafızası bozulur. Bu durumda beynin işleyişi bozulan bölgelerinin incelenmesi mümkün olur. Veya tam tersine, hasta beyninin bir parçasını kaybetmiş veya hasar görmüştür ve bilim adamlarına, böyle bir ihlalle beynin hangi "görevleri" yerine getiremeyeceğini araştırmak için eşsiz bir fırsat verilmiştir. Bu metodoloji eski zamanlarda ortaya çıktı, 19. yüzyılın ikinci yarısında gelişti ve bugüne kadar başarıyla kullanıldı. Bir kişi üzerinde deney yapmak kabul edilemez, ancak hastalık doğanın kendisi tarafından kurulmuş bir deney gibidir ve tedavi sürecinde beynin mekanizmaları hakkında paha biçilmez bilgiler elde edilir.

Enstitünün faaliyetlerinin ana yönleri, insan beyninin organizasyonuna ve onun karmaşık zihinsel işlevlerine ilişkin temel araştırmalardır: konuşma, duygular, dikkat, hafıza, yaratıcılık. Sağlıklı deneklerde ve hastalarda. Bilim adamlarının aynı zamanda bu önemli beyin fonksiyonları bozulan hastaların tedavisine yönelik yöntemler de aramaları gerekiyor. Bu nedenle çalışmalarımızın ana yönlerinden biri beyin hastalıklarının tanı ve tedavisini optimize etmektir. Bu amaçla enstitüde 160 yataklı bir klinik bulunmaktadır. Çalışanlarımızın çalışmalarında iki görev - araştırma ve tedavi - ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır. Temel araştırma ve hastalarla yapılan pratik çalışmanın birleşimi, enstitünün bilimsel direktörü Natalya Petrovna Bekhtereva tarafından geliştirilen çalışmanın ana ilkelerinden biriydi.

HMI'ya yönelik temel ve uygulamalı araştırma olanaklarını büyük ölçüde belirleyen, kliniğin varlığıdır. Bu nedenle öncelikle onun hakkında birkaç söz. Mükemmel, son derece nitelikli doktorlarımız ve hemşirelerimiz var. Bu olmadan imkansızdır: Sonuçta biz ön plandayız ve rutin olmayan, yeni şeyleri gerçekleştirmek için en yüksek niteliklere ihtiyacımız var. Neredeyse tüm standart manipülasyonları gerçekleştiriyoruz ve bunlarla birlikte epilepsi ve parkinsonizmin cerrahi tedavisi, eroinin neden olduğu obsesif-kompulsif sendromun cerrahi tedavisi, ünlü "beyin nakli" veya daha doğrusu fetal beynin implantasyonu dahil olmak üzere psikocerrahi operasyonlar gerçekleştiriliyor. doku, manyetizmanın tedavisi beyin simülasyonu, afazinin elektriksel stimülasyon kullanılarak tedavisi ve çok daha fazlası. Pozitron emisyon tomografisinin kullanıldığı klinik muayenelerde on yıllık deneyime sahibiz. Şekiller, bu tomografi yönteminin teşhis edebileceğinin küçük bir kısmını göstermektedir. Ağır hasta hastalarımız var ve diğer tüm girişimler başarısız olsa bile yukarıdaki yöntemlerin kullanılmasına yardımcı olmaya çalışıyoruz. Elbette bu her zaman mümkün olmuyor. Ancak insanlara yapılacak muamelede sınırsız garanti vermek imkansızdır ve eğer birisi verirse bu her zaman çok ciddi şüpheler doğurur.

Akut serebrovasküler kazanın sonuçları. Akut serebrovasküler kazanın sonuçlarının karakteristik özelliği olan, tipik koni şeklinde (kırmızı oklar) kan akışından yoksun bir alan.	Önünde kan akışının azaldığı bir bölge var (beyaz ok). Temporal lob epilepsisi.
Epilepsinin odağının bulunduğu sol temporal lobun korteksinde glikoz tüketimi düzeyinde (kırmızı oklar) belirgin bir azalma. Radyofarmasötik etkilenen bölgede (kırmızı oklar) birikmiyor; bu da beyin tümörünü dışlıyor.	Malign beyin tümörü. Sol temporal lobdaki kötü huylu bir tümörde (kırmızı oklar) keskin bir şekilde artan heterojen 11 C-metiyonin birikiminin belirlenmiş bir odağı, manyetik rezonans görüntülemede net bir şekilde konturları belirlenmemiştir.

Enstitünün hemen hemen her laboratuvarı kliniğin bölümlerine bağlıdır ve bu, tedaviye yönelik yeni yöntem ve yaklaşımların sürekli ortaya çıkmasının anahtarıdır.

İnsan Beyni Enstitümüz için bir tür kaçınılmaz yön, beynin daha yüksek işlevlerinin incelenmesidir: dikkat, hafıza, düşünme, konuşma, duygular, yaratıcılık. Benim başkanlığını yaptığım Akademisyen N.P.'nin laboratuvarı da dahil olmak üzere birçok laboratuvar bu sorunlar üzerinde çalışıyor. Bekhtereva, Biyoloji Bilimleri Doktoru'nun laboratuvarı, SSCB Devlet Ödülü sahibi Kropotov. Bu temel çalışmalar IMP'nin ana teorik hatlarından biridir. İnsanlara özgü olan veya özellikle insanlarda belirgin olan beyin fonksiyonları çeşitli yaklaşımlar kullanılarak incelenmektedir: "düzenli" bir elektroensefalogram, ancak yeni bir beyin haritalama seviyesinde, uyarılmış potansiyeller de yeni bir seviyededir, bu süreçlerin birlikte kaydedilmesi implante elektrotların terapötik ve tanısal kullanımı koşullarında beyin dokusuyla doğrudan temas halinde olan nöronların dürtü aktivitesi ve son olarak pozitron emisyon tomografisi tekniği.

Akademisyen N.P. Bekhtereva'nın bu alandaki çalışmaları bilimsel ve popüler bilim basınında geniş yer buldu. Bilim adamlarının ezici çoğunluğunun pratikte imkansız olduğunu düşündüğü, yani "elbette mümkün" olduğu, ancak yalnızca prensipte, uzak gelecekte farklı bir teknoloji kullanılarak zihinsel olayların beyinsel desteği üzerine sistematik bir çalışmaya başladı. . En azından bilimde gerçeğin, bu arada, artık bu araştırmanın gerekli olduğunu, bir öncelik olduğunu vb. söyleyen çoğunluğun pozisyonuna bağlı olmaması ne kadar iyi!

En önemlileri değil, makale çerçevesinde bahsetmek istediklerim bazı ilginç sonuçlara dikkat çekmek istiyorum. Hata dedektörü. Her birimiz eseriyle karşılaştık. Evden ayrılıyorsunuz ve zaten sokakta garip bir duygu size eziyet etmeye başlıyor: "Bir şeyler ters gidiyor." Geri geldin - doğru, banyodaki ışığı kapatmayı unuttun. Yani basmakalıp eylemi kaçırdınız ve beyindeki kontrol mekanizması hemen devreye giriyor. Bu mekanizma altmışlı yılların ortalarında bulunmuş ve N.P. Bekhtereva ve meslektaşları tarafından Batı edebiyatı da dahil olmak üzere literatürde açıklanmıştır. Doksanlı yılların başında hata tespiti yalnızca derin yapılarda değil aynı zamanda kortekste de keşfedildi. Zihinsel aktivite sürecindeki hata tespitinin sinirsel mekanizmaları üzerine yapılan çalışmalar, sağ yarıkürenin parietal korteksindeki (alan 7) ve Rolandik sulkustaki (alan 1-) sınırlı sayıda nöronal popülasyonun tepkisindeki farkı istatistiksel olarak güvenilir bir şekilde doğruladı. 4) yalnızca görevlerin hatalı yürütüldüğü denemelerde deşarj sıklığında aşamalı bir artış şeklinde. Üstün paryetal kortekste, hatalı test tamamlamaya karşı seçici reaksiyonların yalnızca kısa süreli hafızadan geri getirme sırasında gözlemlendiği iki nöron popülasyonu bulundu. Perirolandik korteksteki bir nöronal popülasyonda, bu tür reaksiyonlar yalnızca ezberleme sırasında bulundu ve diğerinde parietotemporal bölgede, bu reaksiyonlar hem ezberleme sırasında hem de test yanlış yapıldığında kısa süreli hafızadan alım sırasında bulundu.

İntraserebral elektrotlar kullanılarak insan beyni üzerinde yapılan çalışmalarda, sunulan görüntülerin hatalı sınıflandırılmasına - "hata tespiti" - seçici olarak tepki veren nöron popülasyonları güvenilir bir şekilde keşfedildi. Boşaltımların sunulan uyaran sonrası histogramlarında (mevcut frekans kalıpları), uyaranlara farklı tepkiler veren böyle bir nöron popülasyonunun (putamen ve globus pallidum sınırı) davranışında önemli farklılıklar görülebilir. M1 - doğru sınıflandırma; M2 - sınıflandırma eksikliği (tanımlanmama); M3 - yanlış sınıflandırma.

Artık hata dedektörü Batı'da bilim adamlarımızın çalışmalarını bilen, ancak doğrudan örneğin "bu Ruslardan" ödünç almaktan çekinmeyen kişiler tarafından "yeniden keşfedildi". Hatta tam olarak N.P. Bekhtereva'nın eserlerinde olduğu gibi adlandırıldı. Genel olarak, bu arada, en hafif tabirle büyük bir gücün ortadan kaybolması bize karşı tavrı değiştirdi. Doğrudan intihal vakaları arttı.

Beyin mikro haritalaması adı verilen araştırma. Çalışmalarımız çeşitli faaliyetlerin mikro korelasyonlarını ortaya çıkardı. Mikro burada bireysel hücre grupları düzeyinde anlamına gelir. Anlamlı bir ifadenin dilbilgisel doğruluğunu tespit eden bir dedektör gibi beklenmedik mekanizmalar bile bulduk. Örneğin, "mavi kurdele" ve "mavi kurdele". Her iki durumda da anlam açıktır. Ancak dilbilgisi bozulduğunda "ortaya çıkan" ve beyne bu konuda sinyal veren küçük ama gururlu bir nöron grubu vardır. Bu neden gerekli? Konuşmanın anlaşılmasının çoğu zaman tam olarak dilbilgisi analizinden kaynaklanması muhtemeldir (Akademisyen Shcherba'nın "parlayan çalısını" hatırlayın) ve dilbilgisinde bir sorun varsa ek analiz yapılması gerekir.

İntraserebral elektrotlar kullanarak insan beyninin mikro haritasını çıkarırken, bireysel hücre grupları (mikro korelasyonlar) seviyesinde çeşitli aktivite türlerinin korelasyonları keşfedildi. Bu durumda deşarjların uyaran sonrası histogramları (mevcut frekans modelleri), reaksiyonu dilbilgisi açısından doğru ve dilbilgisi açısından yanlış bir tepkiyle karşılaştırırken hastalardan birinde sol yarıküre korteksinin 1-4 alanlarındaki nöron popülasyonunun davranışında önemli farklılıklar göstermektedir. cümle (fark 1-2). Histogramların ordinat ekseni, arka plandaki ortalama deşarj sıklığından göreceli sapmaları gösterir. X ekseni zamandır (kutular alttaki çizgide noktalarla işaretlenmiştir, her nokta 100 ms'dir). Yeşil noktalı çizgi, görüntünün sunum anlarını, cevabın başlangıç ​​sinyalini ve deneğin cevabının bitiş sinyalini gösterir. Kırmızı çizgiler, karşılık gelen kutulardaki nöronal deşarjların sıklığında istatistiksel olarak anlamlı bir farkın göstergeleridir: histogramların altında - arka plandaki frekanstan; karşılık gelen reaksiyon türleri arasında 1-2, 1-3, 1-4, 2-3, 2-4, 3-4 ile işaretlenmiş satırlarda. Kırmızı çizginin uzunluğu güven düzeyine karşılık gelir.

Somut ve soyut kelime ve anlatımlar arasındaki farkların korelasyonları bulundu. İnsan serebral korteksindeki sayma ve aritmetik işlem merkezlerinin lokalizasyonu hakkındaki yaygın bakış açısına ek olarak, subkortikal yapılardaki belirli nöron popülasyonlarının, rakam işleme süreçlerini destekleyen beyin mekanizmalarında önemli bir rol oynadığı gösterilmiştir. Aynı zamanda, subkortikal yapılarda ve insan serebral korteksinde, sayı işleme süreçlerinin çeşitli aşamalarını seçici olarak sağlayan nöronal popülasyonlar vardır: sunulan bilginin fiziksel özelliklerinin algılanması, gerçek sayma ve sayma gibi. aritmetik işlemler, sayıların adlandırılması, gelecekteki motor tepkilerin hazırlanması. Elde edilen veriler, değişen derecelerde sertlikteki bağlantılarla kortikal-subkortikal sistem tarafından zihinsel aktivitenin beyin desteği teorisini doğrulamaktadır.

Ana dildeki bir kelimenin (fincan), ana dildeki yarı kelimenin (chokhna) ve yabancı bir kelimenin (Azerice'de vaht - zaman) algılanması sırasında nöronların işleyişindeki farklılıklar gösterilmektedir. Bu, sinir popülasyonunun (tabii ki tüm beyinle birlikte) kelimenin fonetik(?) yapısını neredeyse anında analiz ettiği ve onu türlere göre sınıflandırdığı anlamına gelir: Anlıyorum, anlamıyorum, ama bir şeyler tanıdık geliyor ve açıkçası anlamıyorum.

Korteksteki nöronların ve derin yapıların aktivitesinin sağlanmasında çeşitli tutulumları keşfedildi. Derin yapılarda esas olarak bölgeye göre çok spesifik olmayan boşalma sıklığında bir artış gözlenir. Sanki her sorun tüm dünya tarafından çözülüyor. Kortekste tamamen farklı bir resim. Yanıtların yüksek yerel özgüllüğü. Neuron şöyle diyor: "Hadi beyler, çenenizi kapatın, bu benim işim ve buna kendim karar vereceğim." Ve aslında, birkaçı hariç tüm nöronlar dürtülerin sıklığını azaltır ve yalnızca belirli bir aktivite için beyin tarafından seçilenler onu arttırır.

Aynı test yapısına sahip tamamlayıcı fizyolojik göstergelerin kaydedilmesine yönelik yöntemlerin kullanılması, insan beynindeki duygusal reaksiyonların gelişim süreçlerinin mekansal etkileşiminin lokalizasyonunu, zamansal yapısını ve özelliklerini görmeyi mümkün kılar. Sol üst - intraserebral elektrotlar kullanılarak kaydedilen, insan beyninin temporal lobunun çeşitli yapılarındaki aktivitenin pozitif ve negatif değerlendirmelerinin sunulduğu testlerde uyarılmış potansiyeller (EP). Yedi hastanın ortalama potansiyelleri. Kırmızı çizgi, “5” derecelendirmeyi sunan ortalama Başkan Yardımcısıdır. Mavi çizgi, “2” derecelendirmelerini gösteren ortalama Başkan Yardımcısıdır. Gölgeli alanlar, olumlu ve olumsuz değerlendirmelerin sunumu açısından EP'ler arasında istatistiksel olarak anlamlı farkların olduğu alanlardır. Duygusal açıdan olumlu ve duygusal açıdan olumsuz uyaranlara verilen tepkilerdeki ilk önemli farklılıklar, temporal korteks ve amigdalada bulunur. Sağ üst - deneklerin %90 pozitif puan aldığı bir dizi test ve deneklerin %90 negatif puan aldığı bir dizi test sırasında yerel serebral kan akışındaki artıştaki uzaysal farklılıklar.

Laboratuvar çalışmalarının ana yönlerinden biri, duygulara yönelik beyin destek mekanizmalarının incelenmesidir. İmplante edilmiş elektrotlardan ve kafa derisinden kaydedilen uyarılmış potansiyellerin analizi, PET sonuçlarının analizi kullanılarak, duyguların tetiklenmesinin sağlanmasında bir dizi korteks ve alt korteks oluşumunun katılımı, olumlu ve olumsuz duyguların gelişimi gösterilmektedir. . Şekil, duyguların sağlanması sırasında ortaya çıkan kortikal yapılar arasındaki karmaşık bağlantı sistemini göstermektedir.

Şu anda, N.P. Bekhtereva'nın öncülüğünde, yaratıcılığın beyin desteğine, yani görevde sunulan bilgilerle sonucu mekanik veya önceden programlanmış eylemler olmayan bir aktiviteye yönelik araştırmalar düzenlenmektedir. Çalışmada gerçekte kullandığımız göreve benzer bir görev örneğiyle açıklayalım. Konuya “Ben, akşam, dışarı çık, bahçe, nefes al, temiz, hava” sözcükleri sunulup bunlardan bir hikaye oluşturması istenirse içeriği belli olur. Peki ya aynı görev ama şu kelimeler olsa: "ben, akşam, varoluşçuluk, elektron, ördek, radar, bale, yaban domuzu?" Bunları bir hikayeye bağlamaya çalışın. Şu anda bu araştırmanın tamlığından bahsedemiyoruz, ancak yaratıcı aktivitenin korelasyonlarını hem EEG'de hem de PET kullanılarak incelenen beyin kan akışında tespit etmenin mümkün olduğunu söyleyebiliriz. Ancak bu, belki de bilinen faaliyetlerin en insani olanının organizasyonu hakkında casusluk yapmanın mümkün olduğu anlamına geliyor.

Yaratıcı düşüncenin beyin organizasyonu üzerine bir çalışma. Farklı anlam alanlarındaki kelimelerden bir hikaye oluşturan deneklerin süreci (belirgin yaratıcılık unsurlarına sahip bir görev) ve kelime formlarındaki değişikliklerle tutarlı bir metni geri yükleme süreci sırasında kaydedilen beynin fizyolojik süreçlerini karşılaştırırken (bu tür unsurlar yok), güvenilir lokalize farklılıklar ortaya çıktı. Sol kısım, bölgeler arası çapraz korelasyon fonksiyonlarının tahminlerine göre bölgeler arası EEG bağlantılarının özelliklerindeki farklılıkları göstermektedir.

Denek grubu için ortalama veriler. Bağlantılar, karşılık gelen elektrotların konumlarını birleştiren çizgilerle temsil edilir. Kırmızı renk bağlantılardaki artışa, mavi ise azalmaya karşılık gelir. Çizgilerin kalınlığı, bağlantılardaki farklılıkların istatistiksel anlamlılık düzeyini yansıtır. Önemli farklılıklar esas olarak hemisferik bağlantılarda bulunur. Görevin yaratıcı unsurlarının en belirgin etkisi, beynin ön lobunun diğer alanlarını kapsayan sol ön temporal bölgenin bağlantılarındaki artıştır. Bu durumda sağ yarıkürenin ön temporal ve ön frontal bölgeleri arasındaki bağlantılar korteksin ön bölgeleriyle güçlendirilirken arka bölgeleriyle zayıflatılır. Parietal ve oksipital kortikal yapılar arasındaki bağlantılar da zayıflar. Sağ taraf, denekler aynı görevleri yerine getirdiğinde yerel serebral kan akışındaki artıştaki farklılıkları gösteriyor. Denek grubu için ortalama veriler. Üstte sol yarımküre, altta ise sağ yarımküre.

Beyin aktivitesinin elektrot haritalaması, insan yarımkürelerinden birinin, bazı "bilimsel" mistiklerin iddia ettiği gibi hiç de sessiz olmadığını, diğer yarımküreyle birlikte aktif olduğunu açıkça göstermektedir.

Şimdi bir kişinin yazım veya mantıksal düşünme kurallarını bilmesini gerektiren karmaşık bir görevi yerine getirdiğini hayal edin. Aynı zamanda sinir hücreleri, beynin bu becerilerden “sorumlu” olduğu bölgede en aktiftir. PET kullanılarak dolaylı olarak aktif bölgedeki lokal kan akışını artırarak sinir hücrelerinin çalışmasının güçlendirilmesi kaydedilebilir. (Yüz yıldan fazla bir süre önce, artan sinir hücresi aktivitesinin bu bölgedeki lokal serebral kan akışında artışa yol açtığı gösterilmiştir.)

Böylece sözdiziminden, yazımdan, konuşmanın anlamından ve diğer sorunların çözümünden beynin hangi bölgelerinin “sorumlu” olduğunu belirlemek mümkün oldu. Konulara, konuşmanın belirli özelliklerini "kullanmanın" gerekli olduğu, çeşitli şekilde organize edilmiş görevler sunuyoruz. Örneğin tek tek kelimeler, cümleler, bağlantılı metinler. Bu etkinlikten elde edilen PET görüntülerini karşılaştırarak, tek bir kelimenin beyinde nerede işlendiğini, sözdiziminin nerede olduğunu ve metnin anlamının nerede olduğunu belirleyebiliriz. Okunması gerekip gerekmediğine bakılmaksızın, kelimeler sunulduğunda etkinleştirilen bölgeler görülebilir. Metnin anlamından sorumlu bölgeler ve diğerleri. İlginçtir ki, aşağıda tartışılacağı gibi, "hiçbir şey yapmamak" üzere etkinleştirilen bölgeleri keşfetmek mümkün olmuştur.

Yerel kan akışını kullanan bir PET çalışmasının sonuçlarına dayanan beyin konuşma algısı mekanizmaları üzerine yapılan çalışmalarda, bir metni okurken sol temporal lob bölgesinde ana değişikliklerin meydana geldiği bulunmuştur (38, 22, 43, 41, 42, 40 ve 38 alanları), 3, 4, 6, 44, 45 ve 46 alanları ve sağda 22, 41, 42, 38, 1, 3 ve 6 alanları . Diğer araştırmacılardan elde edilen verilerle karşılaştırma, bu sonuçların bazılarını ezberleme, kelimeleri okuma ve bir kelimenin anlamını anlama süreçleriyle ilişkilendirmemize olanak tanır. Metnin anlam algısı ve ezberlenmesiyle ilişkili alanları, tek tek kelimelerin işlenmesiyle ilişkili alanlardan ayırmak mümkün hale geldi. Bu sonuçlar, daha önce sinirsel aktivite analizi kullanılarak elde edilenlerle ilişkilidir. Klasik bölgelerle birlikte konuşma üretiminde diğer bölgelerde bulunan beyin alanlarının katılımına ilişkin sinirsel aktivite çalışmasından elde edilen sonuçlar da doğrulandı. Konuşmanın serebral desteğini incelerken, insan serebral korteksinin ortografik ve sözdizimsel özelliklerin çeşitli analiz aşamalarını sağlayan alanları haritalandı. Medial ekstrastriat korteksin kelimelerin ortografik yapısının işlenmesinde rol oynadığı gösterilmiştir; sol üst temporal korteksin (Wernicke alanı) önemli bir kısmı büyük olasılıkla gönüllü anlamsal analize dahil olur ve daha az olasılıkla sözdizimsel yapının işlenmesine katılır; sol yarıkürenin alt ön korteksi, sözel anlamsal analiz sistemindeki bir bağlantıdır; sözdizimsel işleme olası katılımı, kelime formlarının ve işlevsel kelimelerin işlenmesiyle sınırlıdır, ancak bunların bir cümlede ortaya çıkma sırası ile sınırlı değildir; Üstün temporal korteksin ön kısmı, kelime sırasının analizine dayalı olarak bir cümlenin sözdizimsel yapısının belirlenmesinde rol oynar. Beyin kan akışının analizine dayanarak, bir kişiye tutarlı bir metin sunulduğunda, onu okumaya gerek kalmadan bile - görev belirli bir harfin görünümünü saymaktı - beynin yine de önemli ölçüde olduğunu göstermek mümkündü. , aynı kelimelerin aynı görevi ile sunulduğunda, ancak ilgisiz, rastgele sırayla karıştırıldığında, belirli bölgelerin aktivasyonuyla ifade edilen uyaranların dilsel özelliklerinin işlenmesinde daha yoğun bir şekilde yer alır.

Beynin istemsiz sözdizimsel işleme sistemi. Aktivasyon alanlarının serebral hemisferlerinin yan yüzeylerine projeksiyonlar (p< 0,01), полученных в условиях поиска буквы в связном тексте, предъявляемого бегущей строкой, в сравнении с аналогичной задачей при предъявлении синтаксически

Metin işleme sırasında beyin aktivasyonu. Anlamsız bir harf dizisindeki bir harfi arama görevine kıyasla, okunabilir bir metni anlama görevi koşullarında elde edilen sinir dokusunun fonksiyonel aktivitesinde yerel artış alanları. Gösterilen önemli bölgelerin projeksiyonlarıdır (p< 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.

Dinlenme sırasında beyin aktivasyonu. Artan fonksiyonel aktivite alanları (p< 0,0001) в состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами по сравнению с прослушиванием связного текста. Для примера показаны два горизонтальных ПЭТ- «среза» на уровнях, обозначенных красными линиями на схеме «стандартного» мозга в стереотаксической системе координат.

İnsanın dikkatine yönelik beyin desteği sorunu çok önemlidir. Enstitümüzde hem benim laboratuvarım hem de Yu.D. Kropotov'un laboratuvarı bunun üzerinde çalışıyor. Araştırma, sözde istemsiz dikkat mekanizmasının elektrofizyolojik bağıntılarını keşfeden Finli profesör R. Naatanen liderliğindeki bir bilim insanı ekibiyle ortaklaşa yürütülüyor. Neden bahsettiğimizi anlamak için durumu hayal edin: Bir avcı ormana gizlice girip avının izini sürüyor. Ancak kendisi de yırtıcı bir hayvanın avıdır ve bunu fark etmez çünkü yalnızca bir geyik veya tavşan aramaya kararlıdır. Ve aniden çalıların arasında, belki de kuşların cıvıltıları ve derenin gürültüsü arasında pek fark edilmeyen rastgele bir çıtırtı sesi, anında dikkatini değiştirir ve bir sinyal verir: "tehlike yakında." İstemsiz dikkat mekanizması, antik çağlarda insanlarda bir güvenlik mekanizması olarak oluşturulmuştu ama günümüzde hala çalışmaktadır: Örneğin bir kişi araba kullanırken, radyo dinlerken, sokakta oynayan çocukların çığlıklarını duyar, her şeyi algılar. Çevredeki dünyanın sesleri, dikkati dağılıyor ve aniden motorun sessiz vuruşu dikkatini anında arabaya çeviriyor - motorda bir sorun olduğunu fark ediyor (bu arada, bu temelde benzer bir olgudur) hata dedektörü). Bu dikkat anahtarı her insan için işe yarar. Bu mekanizmanın PET bağıntılarını keşfettik ve Yu.D. Kropotov, elektrot implante edilmiş hastalardaki elektrofizyolojik bağıntıları keşfetti. Eğlenceli. Çok önemli ve prestijli bir sempozyum öncesinde bu çalışmayı tamamladık. Aceleyle. Oraya gittik ve ikimizin de rapor aldığı yerde şaşkınlıkla ve “derin bir tatmin duygusuyla” beklenmedik bir şekilde aktivasyonun aynı bölgelerde olduğunu fark ettik. Evet bazen yan yana oturan iki kişinin konuşmak için başka bir ülkeye gitmesi gerekir.

Ne elde ettik? PET, sözde bilinçsiz dikkatin bağıntılarıdır. uyumsuzluk olumsuzluğu fenomeni - dikkatin istemsiz olarak sapkın akustik uyaranlara çevrilmesi. Hem basit işitsel uyaranlar (tonlar) hem de daha karmaşık olanlar (akorlar ve fonemler) sunulurken uyumsuzluğun olumsuzluğu üzerine çalışmalar yapılmıştır. Tüm bu tür uyaranlar için benzer uyumsuzluk olumsuzluğu korelasyonları bulundu. İlk aktivasyon modeli, her iki yarıkürenin üst temporal bölgelerinde (işitsel korteks) bulunur ve ton değişikliklerine, hatta küçük olanlara bile bir tepkiyi gösterir; temporal korteksin aktivasyonu, sapkın uyaranlar standart uyaranlarla karıştırıldığında meydana geldiğinden daha belirgindir. yalnızca sapkın uyaranlar sunulur. Önceki elektrofizyolojik bulgularla tutarlı olarak sağ yarıkürede daha belirgin aktivasyon mevcuttu. İkinci model, ön lobun aktivasyonudur ve hem yalnızca sapkın uyaranlarla uyarıldığında hem de standart ve sapkın uyaranlarla birleştirildiğinde mevcuttu. Frontal lobda, aynı zamanda önceki elektrofizyolojik verilere de karşılık gelen, orta ve üst frontal girus bölgesinde prefrontal aktivasyon odakları vardı. Anterior singulat korteksin aktivasyonları ve posterior parietal alanların iki taraflı aktivasyonları da kaydedildi (sağ taraflı parietal aktivasyon, manyetoensefalografi ile tanımlandı). Frontal lobun aktivasyonları büyük olasılıkla deneğin, her iki yarıkürenin işitsel korteksi tarafından bilinçsizce tanımlanmış bir uyaranı değiştirmeye yönelik bilinçli inancının temelini oluşturmaktadır. Frontal lobun dikkati değiştiren bir yapı olarak bu rolü, önceki çalışmalardan bilindiği gibi, nispeten uzun, düzensiz aralıklarla tek başına sunulduğunda sapkın tonlar tarafından çağrılan belirgin aktivasyon modelleri tarafından desteklenmektedir. Anterior singulat korteks ve parietal korteksin aktivasyonları, beyindeki dikkat değiştirme mekanizmalarına dahil olabilir. Ek olarak, daha önceki elektro ve manyetoensefalografik çalışmalardan bilinmeyen Reilly insula korteksinin aktivasyonu ortaya çıkarıldı, ancak benzer aktivasyonlar, eylem programında implante edilmiş elektrotlar aracılığıyla bu yapılardan uyarılmış potansiyellerin doğrudan kaydedilmesinin sonuçlarından da elde edildi. Rusya Bilimler Akademisi Kimya Kimya Enstitüsü Laboratuvarı. Bu yapının dikkat süreçlerini desteklemedeki rolü şu anda bilinmemektedir ve daha fazla çalışmaya tabidir. Böylece, sapkın işitsel uyaranların istemsiz dikkat değişimlerine neden olduğu mekanizmalara ışık tutan beyin aktivasyon kalıpları belirlendi.

Dikkat mekanizmaları bozulursa hastalıktan bahsedebiliriz. Yu.D.'nin laboratuvarında. Kropotov, dikkat eksikliği hiperaktivite bozukluğu olarak adlandırılan çocuklar üzerinde çalışıyor. Bunlar, sınıfta konsantre olamayan, genellikle erkek olan zor çocuklardır, evde ve okulda sıklıkla azarlanırlar, ancak aslında beyin fonksiyonunun bazı belirli mekanizmaları bozulduğu için tedavi edilmeleri gerekir. Yakın zamana kadar bu fenomen bir hastalık olarak görülmüyordu ve "güçlü" yöntemler bununla mücadelede en iyi yöntem olarak kabul ediliyordu. Artık sadece bu hastalığın varlığını tespit etmekle kalmıyoruz, aynı zamanda bu tür zor çocuklara tedavi de sunabiliyoruz.

Dikkat eksikliği bozukluğu üç bileşenle karakterize edilir: 1) dikkatsizlik - bir şeye uzun süre konsantre olamama; 2) dürtüsellik - bu değişiklikleri daha dikkatli bir şekilde analiz etmek için ortamdaki değişikliklere tepkiyi geciktirememek; 3) patolojik dikkat dağınıklığı - görevle ilgili olmayan herhangi bir dış uyarana karşı aşırı yönlendirme reaksiyonu. Çoğu zaman bu bozukluklara hiperaktivite de eşlik eder; genel motor ve konuşma aktivitesinin normal olanı önemli ölçüde aştığı böyle bir durum. Okul çağındaki çocukların %5-10'unda görülür. Bu davranış bozukluğu, bu hastalıktan muzdarip çocukların okula ve aileye uyum sağlamasına izin vermez; ebeveynlerin, öğretmenlerin ve hatta akranların olumsuz tepkilerine neden olur, akademik performansın düşmesine neden olur ve çoğu zaman sonuçta alkolizme, uyuşturucu bağımlılığına ve diğer antisosyal belirtilere yol açar. Bu sonuçlardan dolayı dikkat eksikliği bozukluğu ABD, Japonya ve Batı Avrupa'daki doktorlar, öğretmenler ve bilim insanları tarafından yakından takip edilmektedir. Bu ülkelerde bu hastalığın önlenmesi, teşhisi ve tedavisi için bütçeden ve özel sermayeden önemli fonlar harcanmaktadır. 1995 yılından bu yana, Rusya Bilimler Akademisi İnsan Beyni Enstitüsü'ndeki Aksiyon Programlama Nörobiyolojisi Laboratuvarı, bu hastalığın objektif teşhisinde kullanmak amacıyla dikkat eksikliğinin elektrofizyolojik bağıntılarına ilişkin araştırmayı bilimsel çalışma planına dahil etmiştir.

Ancak bazı genç okuyucuları üzmek isterim. Her şaka bu hastalıkla ilişkili değildir ve sonra. . . “zorlayıcı” yöntemler haklıdır.

Karmaşık ve sürekli değişen bir dünyada yaşayan bir kişi, çeşitli durumlarda gerçekleştirebileceği geniş bir eylem programı repertuarına sahiptir. Bu eylemler basit ve karmaşık algısal işlevleri (görsel bir görüntünün rengini veya şeklini yargılamak gibi), çeşitli zihinsel işlemleri (aritmetik hesaplama veya satranç oynamak gibi) ve hedefe yönelik motor eylemleri (kafayı istenen yöne çevirmek gibi) içerir. satranç taşını yönlendirmek ve hareket ettirmek). Zamanın her anında, kişi bu devasa eylem programlarının tamamından yalnızca belirli bir durumda en uygun olanları seçer (seçir). Bu seçimden sorumlu olan beyin süreçleri genellikle kontrol süreçleri (geniş anlamda e) veya seçici dikkat ve motor kontrol (dar anlamda e) adı altında gruplandırılır. Kropotov laboratuvarında yapılan araştırmalar, merkezi kontrol mekanizmalarının, gerekli bir eyleme dahil olma süreçlerine (başlatma, duyusal-motor-bilişsel bir eylemin seçilmesi) ve gereksiz eylemin bastırılması süreçlerine bölündüğünü göstermiştir. Bu iki mekanizma, karmaşık bir geri bildirim döngüsünde korteks, bazal ganglionlar, talamus ve korteksi birbirine bağlayan devrelerdeki ileri ve geri yolları içerir. Saçlı deri yüzeyinden kaydedilen uyarılmış potansiyellerin pozitif bileşenlerinde katılım ve baskılama süreçlerinin tespit edildiği ve dikkat eksikliği hiperaktivite bozukluğu olan çocuklarda katılım ve baskılama bileşenlerinin amplitüdünün önemli ölçüde azaldığı gösterilmiştir. Bu çalışmaların sonuçlarına dayanarak, dikkat eksikliği hiperaktivite bozukluğu olan çocuklarda, bazal gangliyonların hipofonksiyonu nedeniyle etkileşim ve eylemlerin engellenmesi mekanizmalarının bozulduğu varsayılabilir.

Bu neden şimdi önemli? Çünkü bu sendromun teşhisi ve tedavisinin takibi için objektif bir kriter ortaya çıkmıştır. Çok sayıda araştırmada ortaya çıktığı gibi, bazı durumlarda tedavi edilmesi gereken çocuklar değil (beyinlerinde hiçbir sorun yok), çocuklarından çok yüksek taleplerde bulunan ebeveynlerdir. Yeni bir teşhis yönteminin kullanılması, yalnızca doğru tanı koymayı değil, aynı zamanda belirli bir yöntemin hastalığın tedavisinde ne kadar etkili olduğunu da izlemeyi mümkün kıldı.

Ek olarak laboratuvar, normal olması gereken biyopotansiyeller ile gerçekte var olan biyopotansiyeller arasındaki tutarsızlığın monitörde şu veya bu şekilde görüntülendiği ve hastanın "geri bildirim" fenomenine dayanan yeni bir tedavi yöntemi önerdi. beyninizi normale mümkün olduğunca yakın olacak şekilde eğitin. Bu açıklama kulağa tuhaf gelse de, bu yöntem iyi sonuçlar verir ve en önemlisi ilaç tedavisinden farklı olarak kesinlikle zararsızdır. Yu.D.'nin laboratuvarında. Kropotova ayrıca başka etkili tedavi yöntemleri bulmaya çalışıyor. Beynin metabolik aktivitesini aktive etmek için yöntemler kullanılır: mikropolarizasyon yöntemi ve kutanöz elektrotlar yoluyla beynin elektriksel olarak uyarılmasının yanı sıra bitkisel ilaç yöntemleri.

Kortiko-subkortikal-kortikal etkileşimlerdeki (solda), uyaran öncesi histogramlarda (PSTH) ve harekete geçme (GO) ve hazırlanmış eylemin (NOGO) uyaranların inhibisyonuna (sağda) yanıt olarak talamik uyarılmış potansiyellerde (ERP'ler) doğrudan ve dolaylı yollar . Doğrudan yolun "açılması" talamik nöronların aktivasyonuna ve uyarılmış potansiyellerde pozitif bir dalgaya yol açar. Dolaylı yolun "açılması" talamik nöronların inhibisyonuna ve uyarılmış potansiyellerde negatif bir dalgaya yol açar. AC - ilişki korteksi, Cd - kaudat çekirdeği, GPi ve GPe - globus pallidusun iç ve dış bölümleri, Th - talamus.

Beynin uyarılmış potansiyellerinin kaydedilmesiyle yapılan psikofizyolojik çalışmalar, insanlarda çeşitli dikkat fonksiyonlarının ihlali ile ilişkili, dikkat bozuklukları tanısı konulan birkaç hasta alt grubunun varlığını göstermiştir ve bu alt grupların her biri, kendi yeterli tedavi yöntemlerini gerektirir. Faaliyetlere katılım süreçlerinde baskın bir bozukluğu olan çocuklarda iyi sonuçlar verebilen bir şey, ketleme süreçlerinde baskın bir bozukluğu olan çocuklarda işe yaramaz ve bunun tersi de geçerlidir. Bu nedenle dikkat eksikliği bozukluğunun çeşitli tedavi yöntemlerine sahip olması önemlidir. Bu tür çocukları tedavi ederek uyuşturucu bağımlılığı ve alkolizmin önlenmesine katkıda bulunuyoruz, çünkü bu çocuklar bu tür kötü alışkanlıklar açısından risk altındadır. Yabancı istatistiklerin gösterdiği gibi, bu tür çocukların uyuşturucu bağımlısı veya alkolik olma olasılığı normal çocuklara göre çok daha yüksektir. "Frenleri" olmayan çocuklar kolaylıkla suç şirketlerine karışıp uyuşturucu ve alkolle kendilerini uyarmaya başlarlar. Batı'da dikkat bozukluğu olan çocukların tedavisinde, etki mekanizması kokainin etkisine benzeyen psikostimülanların (Ritlin gibi) kullanıldığını parantez içinde belirtelim. Bu nedenle, Amerika Birleşik Devletleri'nde şaka yollu iki uyuşturucu mafyasından bahsediyorlar: Kolombiyalı ve eczacılık. Rusya'da Enstitümüzde başka alternatif tedavi yöntemleri bulmaya çalışıyoruz. Ve başardık!

İstemsiz dikkatin yanı sıra seçici dikkat de vardır. Kokteyl resepsiyonuna sözde dikkat. Herkes aynı anda konuşuyor ve siz sadece muhatabınızı takip ederek sağdaki komşunuzun ilginç olmayan gevezeliklerini bastırıyorsunuz. Benzer bir durum şekilde gösterilmiştir. Hikayeler her iki kulakta da anlatılır. Farklı. İlk durumda hikayeyi sağ kulakta, üçüncüsünde ise solda takip ediyoruz. Beyin bölgelerinin aktivasyonunun nasıl değiştiğini görebilirsiniz. Bu arada, sağ kulakta öykü aktivasyonunun çok daha az olduğunu unutmayın. Neden? Ancak çoğu insan telefonu sağ eline alıp sağ kulağına koyduğu için. Bu nedenle hikayeyi sağ kulakta takip etmek daha kolaydır.

Seçici dikkat için beyin desteğinin lateralizasyonu. Solda, sol kulağa, sağda, doğal olarak sağda odaklanın. Farklı bölgelerin etkinleştirildiği görülebilir.

İşitsel ve görsel seçici dikkatin karşılaştırılması. Dikotik dinleme ve çeşitli metinlerin eşzamanlı görsel sunumu sırasındaki görsel dikkatle karşılaştırıldığında sol taraflı işitsel seçici dikkat görevinde, önceki şekilde olduğu gibi seçici ayarı yansıtan karşı yarıkürenin işitsel korteksinin aktivasyonu da belirlenir. sunulan teşviklerin türü ve karmaşıklığından bağımsız olarak işitsel korteksin. İşitsel dikkat sırasında alakasız ancak önemli görsel uyaranların işlenmesini bastırma süreci, görsel korteksin (oksipital) belirgin aktivasyonuna neden olur.

Binaural uyarım sırasında işitsel seçici dikkatin, sinyallerin işitsel sunumuna özgü temporal korteks alanlarını seçici olarak aktive ettiği gösterilmiştir. Bu sonuçlar küresel verilerle tutarlıdır ve bu hemisferik lateralizasyonun ciddiyetinin aynı zamanda dikkatin yönüne de bağlı olduğunu doğrulamaktadır. Verilerimiz, bu lateralizasyon (tek taraflılık) etkisinin birincil işitsel kortekste yoğunlaştığını, yanallaştırılmış seslere seçici dikkatin, işitsel korteksin aktivitesini ağırlıklı olarak uyaranın iletildiği yönün kontralateral birincil işitsel alanlarında arttırdığını göstermektedir. Yani işitsel korteks, genellikle beynin elektriksel veya manyetik aktivitesinin ekstrakranyal kaydıyla tespit edilmeyen dikkatin yönüne göre seçici olarak ayarlanır. Uzamsal olarak odaklanmış işitsel dikkatle ilişkili olarak ortaya çıkan işitsel korteksin aktivasyonunun yarı küresel lateralizasyonunun, sunumdan önce, dikkatin yönüne uygun olarak sol ve sağ işitsel korteksin dikkatine yönelik hazırlık ayarlamasından kaynaklanması muhtemeldir. Uyaranların etkisi ve mekansal dikkatin odaklanması sırasında meydana gelen Prefrontal korteks dikkatin kontrolünde rol oynuyor gibi görünüyor çünkü... Bir dizi çalışmada lokal serebral kan akışında bir artış ve elektriksel aktivitede bir artış ortaya çıktı. Çalışmalarımızda, özellikle dorsolateral bölgede artan prefrontal aktivite, sağ ve sol işitsel korteksteki dikkat ayarının kontrolü ile ilişkilidir ve işitsel sırasında ön bölgedeki aktivasyonun görsel seçici dikkat ile karşılaştırıldığında daha şiddetli olması büyük olasılıkla Dikkatin rakip iki uyaran akışından birine yönlendirilmesi gerektiğinde işitsel ayrımcılığı gerçekleştirmek için daha fazla bilişsel çabanın neden olduğu, görsel dikkat görevindeki performansın intramodal seçici dikkat gerektirmediği durumlarda. Böylece işitsel korteksin dikkatin yönüne göre seçici olarak ayarlandığı gösterildi. Bu ayar, işitsel seçici dikkat sırasında artan prefrontal aktiviteyle kanıtlandığı gibi, prefrontal yürütme mekanizması tarafından kontrol edilir.

Monitörde üçüncü bir metin de varsa ve monitördeki işitsel veya metni takip etmeniz gerekiyorsa ne olur? Bir şey yapmaktan kaçınmak için bölgelerin etkinleştirildiğinden bahsetmiştik. Ünlü "beyaz maymunu düşünme" sözünü hatırlayın. Üç hikaye aynı anda sunulursa: biri bir kulakta, biri diğerinde ve biri monitörde ve bunlardan birini takip etmesi istenirse (seçici dikkat), o zaman ortaya çıkan aktivasyonların açıklanmasının o kadar kolay olmadığı ortaya çıktı. Görsel olarak sunulan bir hikayeye dikkat edilirken korteksin oksipital (görsel) kısımlarının, kulağa sunulan bir hikayeye dikkat edilirken ise temporal (işitsel) korteksin daha aktif hale getirilmesi gerektiği görülmektedir. HAYIR! İşitsel dikkat sırasında kuneus ve pruneus bölgeleri, yani ilişkisel görsel korteks etkinleştirilir. Neden? Hala kesin bir cevap veremiyoruz ama görsel olarak sunulan önemli ve yeterli bilginin yine de beyin tarafından analiz edilerek çeşitli yapılardan geçerek hafıza içeriğiyle karşılaştırılarak kama bölgesine geri dönüp hüküm vermesi çok muhtemel görünüyor. : “Evet, bu anlamlı.” Değerli ve anlamlı bir bilgi, şu anlama geliyor.” Ama görevi farklı, bu bilgi gereksiz olmakla kalmıyor, tam tersine zararlı, müdahale ediyor. Ve gözlemlenen aktivasyon, "beyaz bir maymunu düşünemediğiniz" "anormal" moddaki çalışmayı yansıtıyor.

Kliniğe erişimi olan başka bir PET çalışması. Kaygı diye bir şey var. Genel olarak adından ne olduğunu anlayabilirsiniz. Her kişi, bir noktada, özel ve oldukça basit bir anket kullanılarak belirlenen belirli bir düzeyde karakterize edilir. Katılımcılar kabaca üç gruba ayrılabilir: yüksek düzey, orta ve düşük düzey. Bu seviyeyi hangi beyin yapıları belirler? Sadece bir yapının değil, bütün bir setin olduğu ortaya çıktı. Kaygı düzeyini belirleyen onların koordineli durumudur. Bu durumda kaygı ne kadar yüksekse yapının aktivasyonunun da o kadar fazla (veya daha az) olduğunu varsaymak mantıklı olacaktır. Her şeyin daha karmaşık ve ilginç olduğu ortaya çıktı. Aslında bir alanda aktivasyon düzeyi kaygı düzeyiyle doğrusal olarak ilişkilidir. Ancak soldaki parahipokampal girusta, ortalama kaygı düzeyinde aktivasyon minimum düzeydedir ve arttığında veya azaldığında artar. Böylece, her bir bağlantının kendi özel rolünü oynadığı çok sayıda yapıdan oluşan bir sistem ortaya çıkar.

Ayrı olarak, görme ve işitmeyi yeniden sağlamak için elektriksel stimülasyon yönteminden de bahsetmek istiyorum. Optik veya işitsel sinirin neredeyse tamamen körelmesiyle bu görünüşte imkansızdır - bir dizi uyarıdan sonra kişi görmeye veya duymaya başlar. Bu fenomenin teorik olarak doğrulanması hala tam olarak anlaşılmaktan uzaktır, ancak gözün elektriksel uyarımı meydana geldiğinde, tüm beynin elektriksel aktivitesinde karmaşık değişikliklerin meydana geldiği, yani karmaşık telafi edici süreçlerin etkinleştirildiği gösterilmiştir. ve hasarlı sinirlerin restorasyonunu keskin bir şekilde uyaran çeşitli biyolojik olarak aktif maddeler salınır.

Tedavi süresince görme alanlarının dinamiği. Görme sisteminin afferent girdileri üzerindeki darbeli modülasyonlu elektriksel etkilerin ardından görme alanlarının genişlemesi.
	Tedaviden önce (A) ve tedaviden sonra (B) elektroensefalogramın spektral gücünün haritalanması. Görme fonksiyonlarının pozitif klinik dinamiği olan bir hastada beynin arka kısımlarında düzenli bir alfa ritminin ortaya çıkması.

Burada ismi fantastik olan bir tedavi yönteminden bahsetmek istiyorum: Beyin nakli. Bu operasyon ülkemizde ilk kez ICH'de gerçekleştirildi. Şematik olarak özü, insan embriyosunun beyninin bir bölümünün beyne nakledilmesi ve eksikliği bir hastalığa, örneğin Parkinson hastalığına yol açan maddeler üretmeye başlamasıdır. Beynin bu yabancı parçası kök salabilir çünkü beyinde reddedilme reaksiyonu yoktur. Bununla birlikte, sadece embriyonun beyninin belirli yapılarından (yasal kürtaj yoluyla elde edilen) yabancı hücrelerin alındığı ve alıcının beyninin belirli yapılarına yerleştirildiği bu tür hedefe yönelik bir beyin naklinin tedavi edici bir etkiye sahip olmadığı ortaya çıktı. Bir embriyonun sinir dokusunu "basitçe" alıp karın duvarına yerleştirirseniz, elbette kök salmaz, ancak içerdiği aktif maddeler insan vücudu üzerinde son derece uyarıcı bir etkiye sahiptir ve bu tür bir tedavi yardımcı olur. epilepsi, koma vb. ile

Bu görev, kişinin beyninin vücudunda yer almasından kaynaklanmaktadır. Beyin sistemlerinin tüm organizmanın çeşitli sistemleriyle etkileşiminin zenginliğini dikkate almadan çalışmasını anlamak imkansızdır. Bazen bu açıktır: Adrenalinin kana salınması beyni yeni bir çalışma moduna geçmeye zorlar. Sağlıklı bir vücutta bulunan sağlıklı bir zihin, tamamen vücut ve beyin arasındaki etkileşimle ilgilidir. Ancak burada her şey net değil. Bu etkileşimin keşfedilmesi kesinlikle önemlidir.

Bugün bir sinir hücresinin nasıl çalıştığına dair pek çok şeyin bilindiğini, beyin haritasında birçok beyaz noktanın anlamla doyurulduğunu ve birçok zihinsel fonksiyondan sorumlu alanların belirlendiğini söyleyebiliriz. Ancak hücre ile beyin bölgesi arasında çok önemli başka bir seviye daha vardır: bir sinir hücreleri topluluğu, bir nöron topluluğu. Burada hala çok fazla belirsizlik var. PET sayesinde belirli görevleri yerine getirirken beynin hangi bölgelerinin “açıldığını” ancak bu bölgelerde neler yaşandığını, sinir hücrelerinin birbirlerine hangi sinyalleri gönderdiğini, hangi sırayla, nasıl etkileşime girdiklerini takip edebiliyoruz. , şimdilik bunun hakkında konuşacağız, çok az şey biliyoruz. Her ne kadar bu yönde bazı ilerlemeler olsa da. Burada mikro haritalama, anlambilimin sağlanmasıyla ilişkili PET verilerine göre ön lobun alt arka kısımlarında hangi fizyolojik süreçlerin meydana geldiğini deşifre etmeyi mümkün kıldı.

Daha önce, beynin, her biri kendi işlevinden "sorumlu" olan, açıkça tanımlanmış alanlara bölündüğüne inanılıyordu - bu, küçük parmağın bükülme bölgesidir ve bu, ebeveynlere duyulan sevgi bölgesidir. Bu sonuçlar basit gözlemlere dayanıyordu: Belirli bir alan hasar görürse, onunla ilişkili işlev de bozulur. Zamanla her şeyin daha karmaşık olduğu ortaya çıktı: Farklı bölgelerdeki nöronlar birbirleriyle çok karmaşık bir şekilde etkileşime giriyor ve bir işlevin her yerde bir beyin alanıyla net bir "bağlantısını" sağlamak, sağlamak açısından imkansız. daha yüksek işlevler. Sadece bu alanın konuşma, hafıza ve duygularla ilgili olduğunu söyleyebiliriz. Ancak beynin bu nöron topluluğunun (bir parça değil, dağıtılmış bir ağ) ve harflerin algılanmasından yalnızca onun sorumlu olduğunu ve bunun ve bunun içinde (kesinlikle hücresel düzeyde) gerçekleştiğini ve bunun da olduğunu söylemek gerekir. - kelimeler ve cümleler, geleceğe yönelik bir görevdir.

Beynin daha yüksek türdeki faaliyetleri sağlaması, havai fişeklerin parıltısına benzer: İlk başta çok fazla ışık görürüz, sonra sönüp tekrar yanmaya başlarlar, birbirlerine göz kırparlar, bazı parçalar karanlık kalır, diğerleri yanıp söner. Aynı şekilde beynin belirli bir bölgesine bir uyarı sinyali gönderilir ancak buradaki sinir hücrelerinin aktivitesi, kendi özel ritimlerine, kendi hiyerarşisine tabidir. Bu özellikleri nedeniyle bazı sinir hücrelerinin yok edilmesi beyin için telafisi mümkün olmayan bir kayıp olabilirken, bazılarının yerini komşu, “yeniden öğrenilmiş” nöronlar alabilir. Her bir nöron, sinir hücresi kümesinin tamamı içinde değerlendirilmelidir. Şimdi asıl görev sinir kodunu deşifre etmek, yani daha yüksek fonksiyonların tam olarak nasıl sağlandığını anlamaktır. Büyük olasılıkla bu, beyindeki işbirlikçi etkilerin ve elemanlarının etkileşiminin incelenmesi yoluyla yapılabilir. Bireysel nöronların bir yapı halinde, bu yapının da bir sistem ve beynin tamamı halinde nasıl birleştirildiğinin incelenmesi. Gelecek yüzyılın asıl görevi budur.

SSCB Devlet Ödülü sahibi Profesör V.A. Ilyukhina başkanlığındaki Fonksiyonel Durumlar Laboratuvarı, beynin fonksiyonel durumlarının nörofizyolojisi alanında gelişmeler yürütmektedir. Nedir? Herkes aynı etkinin, aynı cümlenin bazen bir kişi tarafından, beynin ve vücudun mevcut işlevsel durumuna bağlı olarak taban tabana zıt şekillerde algılandığını bilir. Bu, bir orgdan çalınan aynı notanın, kayda bağlı olarak farklı bir tınıya sahip olmasına benzer. Beynimiz ve vücudumuz, kayıt rolünün devlet tarafından oynandığı karmaşık bir çoklu kayıt sistemidir. Uygulamada, bir kişi ile çevre arasındaki tüm ilişki yelpazesinin büyük ölçüde onun işlevsel durumu tarafından belirlendiğini söyleyebiliriz. Bu aynı zamanda karmaşık bir makinenin kontrol panelindeki bir insan operatör için bir "arızanın" mümkün olup olmadığı ve hastanın alınan ilaca verdiği tepkinin özellikleri için de geçerlidir.

Laboratuvarın görevi fonksiyonel durumları, hangi parametreler tarafından belirlendiğini, bu parametrelerin ve durumların vücudun düzenleyici sistemlerinin durumuna nasıl bağlı olduğunu, dış ve iç etkilerin durumları nasıl değiştirdiğini, bazen hastalığa neden olduğunu ve nasıl, buna karşılık beynin ve vücudun durumları hastalığın seyrini ve ilaçların etkisini etkiler. Tüm organizmanın tepkisi gibi, bireysel yapıların tepkilerinin de modüle edildiği ve durumlarına veya yazarın terminolojisinde nispeten kararlı işleyiş (LSF) düzeyine bağlı olduğu gösterilmiştir. Bu çalışmalara dayanarak, beyin sistemlerinin hiyerarşik organizasyonu ilkesi ve yavaş yavaş süreçlerin beyin yapılarının durumunu kontrol etmedeki rolü hakkında fikirler formüle edildi. SVF'nin beynin geniş alanları üzerindeki uzaysal dağılımının ve beyin durumunun göreceli stabilitesinin korunmasının, beyin yapılarının bölgelerinin nispeten stabil işleyiş seviyelerinin karşılıklı dengelenmesinden kaynaklandığı bulunmuştur. Bu fenomen, bireysel bölgelerde yerel değişiklik olasılığı ile birlikte, yapının mevcut durumunu ve işlevsel olarak ilgili bir dizi yapıyı önemli değişiklikler olmadan koruyacak şekilde çalışır. Kantitatif açıdan, UOSF, ultra yavaş fizyolojik süreç türlerinden birinin - milivolt aralığında kararlı potansiyel a'nın (omega potansiyeli a) değerlerinin işareti, büyüklüğü ve stabilite süresi ile belirlenir. Günlerce ve aylarca süren uzun vadeli çalışmalar koşullarında, UOSF'nin, nöronların spontan çok hücreli dürtü aktivitesinin genlik-zaman özelliklerini (dürtü akış gücü), ESCoG veya ECoG tipini, genlik-zaman özelliklerini belirlediği bulunmuştur. Beyin yapılarının aynı bölgelerinde aynı anda kaydedilen, saniyede 0,05 ila 0,5 salınım (zeta, tau, epsilon dalgaları) aralığındaki nöron potansiyelinin kızılötesi yavaş salınımlarının zaman özellikleri. Beyin oluşum bölgelerinin durumundaki ve fizyolojik aktivitesindeki kendiliğinden veya indüklenen değişiklikler, farklı nörodinamik türlerinin değişkenliğine yansıdı; bu, farklı hızlarda paralel olarak meydana gelen nörofizyolojik süreçlerin karmaşık mekansal-zamansal dönüşümlerini, bunların bağlılığını gözlemlemeyi mümkün kıldı. ve göreceli bağımsızlık, yani bu karmaşık hiyerarşik sistemin dinamik çalışmasını fiilen gözlemlemek.

Acil basmakalıp aktivite türlerini gerçekleştirirken (dikkatin etkinleştirilmesi, eyleme hazır olma, kısa süreli hafızanın harekete geçirilmesi), onları destekleyen beyin sistemleri potansiyel olarak fizyolojik olarak aktif bağlantılardan oluşur; Bu aktiviteyi belirli koşullar altında göstermeye hazırız. Aynı zamanda, aktivitenin yapısına bağlı olarak, sistem birimlerinin fizyolojik aktivitesi, ilk olarak nöronların dürtü aktivitesinin dinamiklerinde ve uyarılmış potansiyellerin erken evrelerinde bir reaksiyonun olası görünümü ile belirli bir zaman dizisinde ortaya çıkar ( EP'ler). Ayrıca, zaman içinde gecikme (gizli dönem - onlarca ve yüzlerce milisaniye), EP'nin geç bileşenlerinde değişiklikler, ikinci aralığın (CNV, tipik fazik değişiklikler) ultra yavaş fizyolojik süreçlerinin yoğunluğunda zayıf (onlarca μV genlik). zeta dalgaları) meydana gelebilir. Sistemdeki acil stereotipik aktivitelerin sağlanmasına yönelik bağlantıların, eksojen veya endojen etki (USF) nedeniyle mevcut durumları değişene kadar fizyolojik aktiviteyi koruduğu bulunmuştur. Bu koşullar altında beyin yapılarının UOSF bölgelerindeki bir değişikliğin, bazı birimlerin fizyolojik aktivitesinin ortadan kalkmasına ve tersine diğerlerinin fizyolojik aktivitesinin tezahürüne yol açtığı vurgulanmalıdır.

Farklı bölgelerdeki değişimlerin karşılıklılığı ve bunların aktivasyonunun yeniden dağıtılması, beynin temel özelliklerinden biri gibi görünmektedir; beynin stabilitesini, yeteneklerinin ve koruyucu fonksiyonlarının zenginliğini belirler. Bu, özellikle seksenlerde N.P. Bekhtereva'nın önderliğinde yürütülen duyguların beyin desteğine ilişkin çalışmalarda belirgindi. Duygusal açıdan dengeli bir insanda, herhangi bir duygunun gelişimi sırasında, bazı yapılardaki omega potansiyeli a'nın büyüklüğü ve işareti ile belirlenen ultra yavaş fizyolojik süreçlerdeki belirli kaymalara genellikle bu zıtlık göstergesindeki değişikliklerin eşlik ettiği bulunmuştur. diğer yapılara imza atın. Bu mekanizma herhangi bir duygunun aşırı gelişmesini engeller, kişiyi duygusal açıdan dengede ve dengede tutar. İhlal edildiğinde, ciddi duygusal bozukluklar tam olarak gelişir çünkü belirli bir duygunun aşırı gelişimini engellemeyi mümkün kılan mekanizma çalışmaz. Dürtü aktivitesi araştırmalarında (Medvedev, Krol), son derece monoton aktiviteler gerçekleştirirken bile, beynin işleyişini tamamen stabilize etmek amacıyla, yapılarının işleyişinde endojen spontan yeniden düzenlemelerin meydana geldiği gösterilmiştir. Yani monoton kalıplaşmış zihinsel aktivite gerçekleştirilirken bile onu destekleyen sistem sürekli olarak yeniden düzenlenmektedir. Böylece, bir görevi tamamlamak için sürekli değişen geçici bir iş kolektifinin oluşturulduğunu ve tüm üyelerinin öncelikle çeşitli görevleri yerine getirmek üzere eğitildiğini ve ikinci olarak düzenli olarak görev alma fırsatına sahip olduğunu söyleyebiliriz. bir mola.

Beyin ve vücudun koşullarının özellikleri dikkate alınarak alternatif tedavi yolları arasında doğru seçim yapılabilir. Bir kişinin uyum sağlama yeteneklerinin tanımı ilginçtir: Belirli bir bireyin herhangi bir etki veya stres altında ne kadar istikrarlı olacağı tahmin edilebilir. Bazılarının, hatta gençlerin bile uyum yeteneklerini çoktan tükettikleri ve orta dereceli stresin bile onlarda patolojik bir reaksiyona neden olabileceği ortaya çıktı. Bu tür kişileri tespit etmek ve onlara zamanında düzeltici tedavi sağlamak mümkündür.

Nöroimmünoloji laboratuvarı (Profesör, Tıp Bilimleri Doktoru I.D. Stolyarov) mevcut görevle meşgul. Artık birçok sinir hastalığının bağışıklık sisteminin hatalı işleyişiyle ilişkili olduğu bilinmektedir. İmmünoregülasyon bozuklukları sıklıkla ciddi beyin hastalıklarına yol açar. Sinir ve bağışıklık sistemleri koruyucu işlevlerini yakın etkileşim içinde yürütürler. Bunlar, bir bütün olarak organizma için önemli olan ortak organizasyon ilkeleri, ortak aracı moleküller ve düzenleyici işlevlerle birleşirler. Yabancı bir uyarana karşı keşfedilen nöroimmün reaksiyon modelleri, elde edilen verilerin bir dizi beyin hastalığının tanı ve tedavisinde kullanılmasını mümkün kıldı. Klinisyenler, bir yandan beyin yapılarının tahribatına veya az gelişmesine bağışıklık yetersizliğinin eşlik ettiğini, diğer yandan birincil ve ikincil bağışıklık yetmezliklerinin beyinde fonksiyonel bozukluklara veya hastalıklara yol açtığını daha önce belirtmişlerdi. Sinir sisteminin birçok kronik hastalığının gelişiminde bulaşıcı viral ve diğer immünopatolojik mekanizmalar beklenenden çok daha büyük önem taşımaktadır.

Multipl skleroz, 20 ila 40 yaş arasındaki nispeten genç insanları etkileyen, beyin ve omuriliğin ciddi bir kronik hastalığıdır. Hastalığın ortaya çıkışı ve gelişim mekanizmaları ile ilgili birçok konunun belirsizliği, gelişimin erken evrelerinde tanı zorlukları, hızlı sakatlık ile seyreden klinik varyantların çeşitliliği ve etkili tedavi yöntemlerinin eksikliği, çalışmayı gündeme getirmiştir. Multipl sklerozdan modern tıbbın en acil sorunlarına kadar. Rusya Bilimler Akademisi İnsan Beyni Enstitüsü Nöroimmünoloji Laboratuvarı, merkezi sinir sistemi hücrelerine verilen hasarı değerlendirmek için spesifik immünolojik yöntemlerin kullanılmasıyla eş zamanlı olarak manyetik rezonans ve pozitron emisyonunun kullanılmasına olanak tanıyan yeni bir yaklaşım geliştirdi. Patolojik süreci görselleştirmek için tomografi. Temel yenilik, bu yaklaşımın hem multipl sklerozdaki sistemik otoimmün bozuklukların hem de merkezi sinir sistemindeki lokal fonksiyonel ve morfolojik değişikliklerin eş zamanlı değerlendirilmesine olanak sağlamasıdır. Multipl sklerozlu hastaların kapsamlı bir nöroimmünolojik, enstrümantal ve klinik muayenesi, bu hastalığın gelişim mekanizmalarında korteks ve subkortikal yapıların lezyonlarının önemli rolünün belirlenmesini mümkün kılmıştır.

Daha önce "multipl skleroz" tanısı ölüm cezası gibi gelse de, artık genetik olarak tasarlanmış modern immüno-düzeltici ilaçların kullanımı, hastanın yaşam kalitesini önemli ölçüde artırabilir ve uzun süre çalışma yeteneğini koruyabilir. Bu ilaçların kullanımının etkinliğini artırmak için nöroimmünoloji laboratuvarı, multipl skleroz hastalarında immün düzeltici ve genetiği değiştirilmiş ilaçların etkinliğini değerlendirmek için immünolojik kriterler geliştirdi.

İmmünolojik mekanizmalar sadece multipl sklerozda rol oynamaz. Felç sırasında beyin dokusunun bir kısmının tahrip olması da immünolojik değişikliklere neden olur. Ayrıca, ikincil bağışıklık yetersizliğinin neden olduğu enfeksiyöz komplikasyonlar en şiddetli olanlardan biridir ve sıklıkla hastanın bu felç komplikasyonlarından ölümüyle sonuçlanır. Nöroimmünoloji laboratuvarı çalışanları tarafından yapılan araştırmalar, deneylerde ve kliniklerde serebral iskemi sırasında beyin lezyonunun tarafının immünolojik reaktivitedeki değişikliklerin özelliğini belirleyebildiğini göstermiştir. Felç sonrası hastaların tedavisi ve rehabilitasyonuna yönelik yeni yöntemlerin kapsamlı gelişiminin bir parçası olarak, subakut iskemik felçlerde serebral korteks yapılarının elektriksel stimülasyonunun mevcut IMC çalışanları tarafından 1990'lardan bu yana kullanıldığı ilk kez kanıtlanmıştır. 1972'ye immünolojik parametrelerin normalleşmesi eşlik ediyor. Zamanında immüno-düzeltici tedavi, komplikasyonların ciddiyetini önemli ölçüde azaltabilir veya bunları tamamen önleyebilir. Kısa bir süre önce bu laboratuvarın başkanı Multipl Skleroz Araştırma ve Tedavisi Avrupa Komitesi'nin yönetim kuruluna katıldı.

On dokuzuncu yüzyılın ikinci yarısında ve yirminci yüzyılın büyük bölümünde doğaya karşı zafer sloganı vardı. Ve gerçekten de insan, doğaya karşı kazandığı zaferi birbiri ardına kutladı. Nehirleri fethetti ve hastalıkları yendi. Ancak bunların doğaya boyun eğdirme olmadığı, güçlerini yeniden toplamak için taktiksel bir geri çekilme olduğu ortaya çıktı. Artık tabiri caizse doğanın başarılı karşı saldırılarına birçok örnek verebiliriz. Buna AIDS, hepatit C ve çok daha fazlası dahildir. Doğa, özellikle insanın kendisi tarafından yaratılan, sözde insan yapımı sorunların özellikle akut hale gelmesiyle yanıt verdi. Güçlü manyetik alanlarda (tramvay, metro, elektrik hatları vb.), gaz lambalarının ışığı altında - 50 hertz yanıp sönen, saatlerce bilgisayar ekranına bakmak - aynı hertz, cep telefonuyla konuşmak vb. yaşıyoruz. . . Bütün bunlar bir kişi için kayıtsız olmaktan çok uzaktır ve artan yorgunluk en kötü şey değildir. Bu çalışmalar Tıp Bilimleri Doktorunun yönetimindeki bir laboratuvar tarafından yürütülmektedir. E.B.Lyskova.

Artık telefon olmadan, televizyon olmadan, elektrik akımı olmadan ve medeniyetin diğer kazanımları olmadan yaşayamayız. Bu nedenle onlarla barış içinde nasıl bir arada yaşanabileceği konusunda araştırmalara ihtiyaç var. Örneğin yanıp sönen ışıkların epileptik nöbete bile neden olabileceği iyi bilinmektedir. Ancak en basit önlemlerin bile tehlikeyi dramatik bir şekilde azaltabilmesi şaşırtıcı. Karşı tepki - bir gözü kapatın ve genelleme meydana gelmeyecektir. Radyotelefonun "zarar verici etkisini" önemli ölçüde azaltmak için - bu arada, bu henüz kesin olarak kanıtlanmadı - anteni aşağıya bakacak şekilde tasarımı kolayca değiştirebilirsiniz ve beyin ışınlanmayacaktır. Örneğin laboratuvar, alternatif bir manyetik alana maruz kalmanın öğrenme üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Ancak herhangi bir alan değil, belirli bir frekans ve genliğe sahip bir alan. Bu nedenle, kaçınmaya çalışmanız gereken bu parametrelerdir. Yenileme hızı 50-60 Hz olan bir monitör, özellikle yakınına oturduğunuz takdirde zararlıdır. Ancak frekans en az 80 Hz yapılırsa zararlı etki büyük ölçüde azalacaktır. Artık risk altındaki kişileri, yani insan yapımı etkilere karşı aşırı duyarlı olanları tanımlamayı öğrendik. Böylece görünüşte nedensiz sinir bozukluklarını açıklıyoruz. Bu çalışma çok yakın uluslararası işbirliği çerçevesinde yürütülmektedir.

Beyin araştırmaları, ona doğrudan erişimin zorluğu nedeniyle önemli ölçüde engellenmektedir.

Geleneksel bir karın ameliyatı sırasında cilt kesilir ve cerrahın hemen ilgilenilen organa erişimi olur. Operasyonun sonunda cilt dikilir ve 2-3 hafta sonra sadece iz kalır. Beyin kafatası tarafından kaplıdır ve ona erişmek için cerrahın kafatasının trepanasyonu yapması gerekir, yani kafatasının bir kısmını, bazen de küçük olmayan bir kısmını yok etmesi gerekir. Ama bu en kötü şey değil. Lezyon beynin derinliklerinde yer alıyorsa, beynin diğer bölgelerini birbirinden ayırarak (ve bazen "yol boyunca" yok ederek) ona ulaşmak gerekir. Bu, ameliyatın morbiditesini önemli ölçüde artırır ve bazen imkansız hale getirir, çünkü bu ikincil hasar, hastalığın kendisinden daha kötü sonuçlara neden olabilir.

Bu çelişki stereotaktik teknik kullanılarak çözülebilir. Stereotaksi, beynin derin yapılarına düşük travmatik, nazik, hedefe yönelik erişim ve bunlar üzerinde dozlanmış etkiler olanağı sağlayan yüksek teknolojili bir tıbbi teknolojidir. Stereotaksi birçok açıdan geleceğin nöroşirürjisidir; bir dizi “açık” nöroşirürji müdahalesini, düşük travmatik, koruyucu etkilere sahip geniş osteoplastik trepanasyonlarla değiştirme kapasitesine sahiptir.
Modern nöroşirürji, beyindeki lezyonların kesin lokalizasyonu için zamanla test edilmiş teknikleri kullanır ve bugün bu, öncelikle, çözünürlüğü cerrahi müdahale yerinin belirlenmesi ihtiyaçlarını karşılayan manyetik rezonans görüntüleme kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Modern bir kliniğin tipik koşullarında http://hospital.ukr/neurosurgery, etki alanını lokalize etmenin en modern yöntemleri de dahil olmak üzere neredeyse tüm beyin cerrahisi bakımı gerçekleştirilir.

Stereotaksinin özü: Beynin neresinde etkilenmesi gereken bir yapının (hedefin) bulunduğunu çok kesin bir şekilde bilmek - pıhtılaşması, dondurulması, boşaltılması, uyarılması ve kafatasındaki küçük bir delikten - yaklaşık bir santimetre - ince bir şeyin yerleştirilmesi Çapı yaklaşık iki milimetre olan, genellikle delmeyen, bunun yerine beyin dokusunu minimal travmatik etkiyle parçalara ayıran alet. Bu enstrümanın sonunda gerekli efekti üreten bir efektör bulunmaktadır. Bu durumda aletle hedef yapıya doğru bir şekilde vurmak yine son derece önemlidir.

Başta ABD olmak üzere gelişmiş ülkelerde klinik stereotaksis nöroşirürjide hak ettiği yeri almıştır. Şu anda Amerika Birleşik Devletleri'nde Amerikan Stereotaktik Derneği'nin üyesi olan yaklaşık 300 stereotaktik beyin cerrahı bulunmaktadır. Stereotaksinin temeli, ince aletlerin beyne hedeflenen şekilde daldırılmasını sağlayan matematik ve hassas aletlerdir. Stereotakside önemli bir rol, yaşayan bir insanın beynine "bakmayı" sağlayan modern yöntemler ve introskopi cihazları tarafından oynanır. Yukarıda da bahsettiğimiz gibi bunlar pozitron emisyon tomografisi, manyetik rezonans görüntüleme, bilgisayarlı röntgen tomografisidir. "Stereotaksi, beyin cerrahisinin metodolojik olgunluğunun bir ölçüsüdür" - merhum beyin cerrahı L.V. Abrakov'un görüşü. Ve son olarak, stereotaktik tedavi yöntemi için bireysel çekirdeklerin, insan beynindeki “noktaların” rolünü bilmek, etkileşimlerini anlamak, yani. Belirli bir hastalığı tedavi etmek için beynin tam olarak nerede ve ne yapılması gerektiğine dair bilgi.

Dr. med yönetimindeki Rusya Bilimler Akademisi İnsan Beyni Enstitüsü Stereotaktik Yöntemler Laboratuvarı. SSCB Devlet Ödülü sahibi A.D. Anichkov, Rusya'nın önde gelen stereotaktik merkezidir. Burada stereotaksinin en modern yönü doğdu - bilgisayarda uygulanan yazılım ve matematik ile bilgisayar stereotaksisi (bu gelişmelerden önce, stereotaktik hesaplamalar ameliyat sırasında beyin cerrahları tarafından yapılıyordu veya travmatik bir çerçevedeki hastanın entroskopiye (MRI veya CT) girmesi gerekiyordu. ) operasyondan hemen önce). Burada düzinelerce stereotaktik cihaz da geliştirildi; bunlardan bazıları klinik testlerden geçmiş ve stereotaktik rehberliğin en karmaşık sorunlarını çözmek için kullanılmış. Elektropribor Merkezi Araştırma Enstitüsü'nden meslektaşlarıyla birlikte bilgisayarlı bir stereotaktik sistem oluşturuldu ve Rusya'da ilk kez seri üretildi; bu, bir dizi temel göstergede benzer yabancı modellerden üstün. Bilinmeyen yazar, "Sonunda medeniyetin çekingen ışınları karanlık mağaralarımızı aydınlattı".

Enstitümüzde stereotaksi, hareket bozuklukları (Parkinson hastalığı, Huntington koresi, diğer hemihiperkinezi vb.), epilepsi, dayanılmaz ağrı (özellikle hayalet ağrı sendromu) ve bazı ruhsal bozuklukları olan hastaların tedavisinde kullanılmaktadır. Ayrıca stereotaksi, bazı beyin tümörlerinin kesin tanı ve tedavisinde, hematomların, apselerin ve beyin kistlerinin tedavisinde de kullanılabilir ve kullanılmaktadır. Stereotaktik müdahalelerin (diğer tüm beyin cerrahisi müdahaleleri gibi) hastaya ancak cerrahi olmayan (ilaçlı) tedavinin tüm olanakları tükendiğinde ve hastalığın kendisi hasta için tehlike oluşturduğunda (veya onu mahrum bıraktığında) önerildiğini vurgulamak önemlidir. çalışma yeteneğinin azalması onu sosyallikten uzaklaştırır). Doğal olarak, tüm operasyonlar ICH kliniğinde çeşitli profillerdeki uzmanlara danışıldıktan sonra yalnızca hasta ve yakınlarının rızasıyla gerçekleştirilir.

İki tür stereotaksiden bahsedebiliriz. İşlevsel olmayan ilki, beynin derinliklerinde bir tür organik hasar olduğunda kullanılır. Örneğin bir tümör. Geleneksel teknolojiyle çıkarmaya çalıştığınızda önemli işlevleri yerine getiren sağlıklı yapılardan geçmek zorunda kalırsınız ve hasta zarar görebilir, hatta bazen hayatla bağdaşmaz hale gelebilir. Ancak bu tümör, modern intravizyon araçları kullanılarak açıkça görülebilir: manyetik rezonans ve pozitron emisyon tomografileri. Koordinatlarını hesaplayabilir ve yok edebilirsiniz veya örneğin (IMC'de geliştirilen başka bir yöntem), tümörü yakacak ve aynı zamanda parçalanacak düşük travmatik ince bir prob kullanarak radyoaktif kaynakları dahil edebilirsiniz. Beyin dokusundan geçerken hasar minimum düzeydedir, yalnızca tümör yok edilir, bazen çok karmaşık bir şekle sahiptir, çok agresiftir ve radikal bir şekilde yok edilir. Birkaç yıl önce buna benzer bir dizi operasyon gerçekleştirdik ve hâlâ geleneksel tedavi yöntemleriyle umudu olmayan, yaşayan hastalar var.

Bu yöntemin özü, açıkça görülebilen “kusur”u ortadan kaldırmamızdır. Sorun, ona nasıl ulaşılacağı, önemli alanları etkilememek için hangi yolun seçileceği, "kusurun" ortadan kaldırılması için hangi yeterli yöntemin seçileceğidir: kaynakların implantasyonu, termokoagülasyon veya kriyo-tahribat, ancak özü aynıdır: ortadan kaldırırız açıkça gördüğümüz şey.

Yukarıda açıklanan bir dizi hastalığın tedavisinde kullanılan "fonksiyonel" stereotaksi ile durum temelde farklıdır. Hastalığın nedeni genellikle küçük bir hücre grubunun veya birbirine yakın veya uzak birkaç hücre grubunun düzgün çalışmamasıdır. Ya gerekli maddeleri salmazlar ya da çok fazla salgılarlar. Patolojik olarak heyecanlanabilirler ve sağlıklı hücreleri "kötü" aktiviteye teşvik edebilirler. Bu kötü hücrelerin bulunması ve ya yok edilmesi, izole edilmesi ya da (ki bu çok ilginç) elektriksel uyarı kullanılarak "yeniden eğitilmesi" gerekiyor. Önemli olan etkilenen bölgenin burada görülememesidir. Tıpkı Le Verrier'in Neptün'ün yörüngesini hesapladığı gibi bizim de bunu hesaplamamız gerekiyor.

Beynin prensipleri, parçalarının etkileşimi ve beynin her bir bölümünün işlevsel rolü hakkındaki temel bilgilerin kritik önem taşıdığı nokta burasıdır. Ekibimizin bir üyesi olan merhum Profesör V.M. Smirnov tarafından geliştirilen yeni bir yönün sonuçlarını kullanmak önemlidir: stereotaktik nöroloji. Bu akrobasi. Ancak zihinsel olanlar da dahil olmak üzere birçok ciddi hastalığın tedavi edilmesi olasılığı tam da bu yoldadır.

Araştırmamız da dahil olmak üzere sonuçlar, hemen hemen her karmaşık aktivitenin, özellikle de zihinsel aktivitenin, beyinde, farklı sertlik derecelerindeki bağlantılardan oluşan, uzaya dağılmış ve temelde zaman içinde değişken olan karmaşık bir sistem tarafından sağlandığını göstermiştir. . Sistemin işleyişine müdahale etmenin çok daha zor olduğu açıktır. Ancak şimdi aşağıda tartışılacak olan bazı durumlarda bunu yapabiliriz.

Doğumdan itibaren işlerine hazır olan sinir hücreleri vardır. Bunlar örneğin birincil görsel korteksteki nöronlardır. Diğerleri ise doğuş sırasında yetiştirilir ve bir şeyler öğrenir. Bu nasıl oluyor? İlk olarak, yeni aktivitenin sağlanmasında büyük bir hücre grubu rol oynar. Daha sonra “basmakalıplaştırıldığı” için bölgeler küçültülür ve bunu sağlayan nöronların sayısı radikal bir şekilde azalır. Geriye kalan hücreler, nasıl yapılacağını bildiklerini unutmuş gibi görünüyor. Ancak gösterebildiğimiz gibi, sonsuza kadar değil. Bu uzmanlaşmadan sonra bile prensip olarak başka görevleri de üstlenebilirler; nasıl farklı çalışacaklarını tamamen “unutmuş değiller”. Bu nedenle onları, kayıp sinir hücrelerinin işini devralmaya ve onları değiştirmeye zorlayabilirsiniz.

Beynin nöronları bir geminin mürettebatı gibi çalışır: Biri gemiyi rotasında yönlendirmede, diğeri ateş etmede ve üçüncüsü de yemek hazırlamada iyidir. Ama bir topçuya pancar çorbası pişirmeyi, bir aşçıya da silahı nasıl nişan alacağını öğretebilirsin. Onlara bunun nasıl yapıldığını açıklamanız yeterli. Prensipte bu doğal bir mekanizmadır: Bir çocukta beyin hasarı meydana gelirse, sinir hücreleri kendiliğinden "yeniden öğrenir". Yetişkinlerde hücreleri “yeniden eğitmek” için özel yöntemler kullanılmalıdır.

Tedavi yönteminin temeli budur: noktasal elektriksel veya dağıtılmış manyetik stimülasyonun yardımıyla, bazı sinir hücreleri, artık geri yüklenemeyen diğerlerinin işini yapmak üzere eğitilir. Büyük olasılıkla, buradaki elektriksel uyarım, beynin bir bölgesini keskin bir şekilde ve spesifik olmayan bir şekilde harekete geçirirken, aynı zamanda esnekliğinin seviyesini de arttırıyor. Bu yönde zaten iyi sonuçlar elde edildi: örneğin, konuşma oluşumundan sorumlu olan Broca ve Wernicke bölgelerinde travmatik lezyonları olan bazı hastalara yeniden konuşma ve konuşmayı anlama öğretilebildi.

Bu nöronların yeniden eğitimiydi. Ancak bir dizi beyin hastalığı, özellikle obsesif kompulsif sendrom (obsesif durumlar), Gilles de la Tourette hastalığı, patolojik saldırganlık gibi ciddi zihinsel bozukluklara yol açanlar, belirli beyin yapılarının hiperaktivitesinden dolayı ortaya çıkar. Burada stereotaktik cerrahinin görevi bu uyarılma odağını ortadan kaldırmaktır. Bu, prensip olarak, işlevsel stereotaksis için “kendine ait” bir görevdir. Elektriksel stimülasyon yönteminden farklı olarak, “artı” bir fenomen (patolojik uyarılma, bir maddenin aşırı üretimi ve buna bağlı hiperkinezi, duygusal uyarılma vb.) olduğunda ve yok edilmesi gerektiğinde kullanılır, ortadan kaldırıldığında kullanılmaz. Örneğin beynin herhangi bir bölümünün hipoaktivitesinden dolayı pleji meydana geldiğinde “eksi” fenomeni.

Şimdilerde çok konuşulan bir örneğe bakalım: Uyuşturucuya bağlı obsesif kompulsif bozukluğun cerrahi tedavisi. Uyuşturucunun korkunç özelliklerinden biri de ona bağımlılıktır; o kadar bağımlılık yapar ki, bağımlı bağımlı hale gelir ve onsuz yaşayamaz. Bağımlılığın iki türü vardır: fiziksel ve psikolojik. Birinci tür bağımlılık, eroinin beyin hücresinin enerji tüketim mekanizmasına entegrasyonundan kaynaklanmaktadır. Hücre daha hafif (fakat etkili olmayan) versiyonu yemeye alışır ve eski ve etkili olana dönmek istemez. Bu nedenle, ilacı almayı bıraktığınızda, aşırı derecede acı veren ve hatta uyuşturucu bağımlısının ölümüyle sonuçlanabilecek bir "yoksunluk" meydana gelir - yoksunluk. Ancak modern tıp bununla nispeten kolay ve acısız bir şekilde baş etmeyi öğrendi; fiziksel bağımlılığı ortadan kaldırmanın birçok klinikte başarıyla kullanılan çeşitli, çok etkili yolları var. Yani uyuşturucu bağımlısı “aklanıyor”. Vücudunun artık ilaca ihtiyacı yok. Ancak bunları kullanırken yaşadığı harika duyguyu hatırlıyor ve ruhunun her zerresiyle bunu yeniden yaşamanın hayalini kuruyor. Bu bir heves değil, bu ciddi bir akıl hastalığıdır: obsesif kompulsif sendrom - ve bu çekiciliğe direnmek imkansızdır. Makul argümanlar onun üzerinde işe yaramıyor. Ne yazık ki, uyuşturucuya psikolojik bağımlılık tedavisinin etkinliği hala son derece düşüktür ve yüzde 3 ile 8 arasında değişmektedir. Bir eroin bağımlısının ortalama ömrünün dört yıl olduğunu düşünürsek hastanın ölüme mahkum olduğunu söyleyebiliriz. Bu anlamda eroin kötü huylu bir tümörle karşılaştırılabilir ve kural olarak tedaviden değil, hayatta kalma süresinden, korkunç sondaki gecikmeden söz edilebilir.

Kliniğimizde eroine bağlı obsesif kompulsif sendromun tedavisinde cerrahi yöntem kullanılmaktadır. Hem sendromun kendisinin hem de önerilen tedavi yönteminin etki mekanizmasının teorik açıklaması henüz tam olarak tamamlanmış sayılamaz, bu nedenle aşağıda en olası olduğunu düşündüğümüz kavramlardan birini sunacağız. Doğal olarak genel okuyucuya yönelik bu makalede, uzmanlardan özür dilediğim için basitleştirilmiş bir biçimde sunulacaktır.

Uyuşturucuya yönelik patolojik özlem, onu aldıktan sonra yaşanan duyguların duygusal hafızasına damgalanmasından kaynaklanır. Bu duygusal heyecan o kadar güçlü ki neredeyse her şeyi gölgede bırakıyor. Bir uyuşturucu bağımlısının tüm hayatı, aynı duruma tekrar ulaşma fikrine bağlıdır. Tüm psikolojik olaylar gibi bu da belirli nörofizyolojik süreçlere karşılık gelir. Duyguları sağlayan en önemli sistem limbik sistemdir. Şematik olarak, çeşitli beyin yapılarından oluşan bir kısır döngü olarak tasvir edilebilir ve duygusal olaylar, bu yapılardaki nöronların belirli bir dürtüsüne (aktivasyon veya deaktivasyon) karşılık gelir. Bağlı olduğumuz kavrama göre, bir daire içinde dolaşan, pozitif bir geri bildirim mekanizması yoluyla doygunluk seviyesine ulaşan, diğer duyguları bastıran ve kontrol edilemez hale gelen bu patolojik aşırı uyarılma çemberinde obsesif bir durum ortaya çıkıyor. . (Duyguların dengelenmesi hakkında yukarıya bakın.) Bu mekanizma her türlü obsesif durum için aynıdır.Bu, kısa süreli belleğin ana özünü belirleyen çok yankılanan uyarımdır. Sadece genellikle bu tür uyarılmalar uyku sırasında söndürülür, ancak takıntılı bir durum o kadar güçlü bir şekilde uyandırılır ve bazı dış uyaranlarla desteklenir ki öyle değildir. Uykudan sonra bile aktif olmaya devam eder, bu yüzden takıntılı ve sürekli olarak kendini gösterir. Doğal olarak bu kısır döngüyü kırma fikri ortaya çıkıyor. Bu nedenle altmışlı yıllarda obsesif kompulsif sendrom ameliyatlarında limbik sistem yapıları hedef yapılar olarak önerilmişti. Özellikle uyuşturucu bağımlılarının tedavisinde kullandığımız hedef 1962'de önerildi. Ancak o dönemde mevcut olan yetersiz metodolojik seviye, bu operasyonun yaygın olarak kullanılmasına izin vermedi. Enstitümüzde diğer şeylerin yanı sıra geliştirilen modern stereotaksinin tanıtılmasıyla durum kökten değişti. Dış çapı 2,6 mm olan bir kriyoprob kullanarak düşük travmatik bir yaklaşımla singulat girusun ön ve orta bölümleri arasındaki küçük bir bölümünü dondurmanın ve böylece bu kısır döngüyü kesmenin mümkün olduğu ortaya çıktı. Operasyonun kendisi son derece düşük travmatiktir, beyne yapılan bir enjeksiyon gibidir. Seçilen maruz bırakma yöntemi (dondurma), arterlerin ve arteriyollerin duvarlarını sağlam bırakması ve böylece kanama riskini en aza indirmesi açısından termokoagülasyondan ve diğer dokuyu tahrip eden etkilerden olumlu şekilde farklıdır. Kural olarak, halihazırda ameliyat masasında olan hasta artık uyuşturucuya ilgi duymadığını söylüyor. Neden? Evet, çünkü uyuşturucuları hatırlamasına rağmen bu patolojik aşırı dürtüsellik artık mevcut değil ve bu anı duygusal olarak renkli değil. Evet. Kendisine enjeksiyon yaptığını hatırlıyor ama neden bu kadar harika olduğunu hatırlamıyor. Yoluna çıkan her şeyi silip süpüren bu duygusal heyecan kaybolur ve geriye sadece anılar kalır. Özel olarak yürütülen çalışmaların, belki de duygusal alanın doğal genişlemesi dışında kişilik profilinin değişmediğini göstermesi ilginçtir. Doğal olarak sadece ilacı düşünüyordu ama şimdi güzel kızların da olduğunu fark etti.

Bu, çeşitli nitelikteki obsesif durumların stereotaktik tedavisi için olası bir mekanizmadır. Bu, tedavi sırasında uyuşturucuya olan isteğin ortadan kalktığını (hastalar ağrıyı hafifletmek için ilaç almaya zorlandı) ve diğerlerini keşfettiğimiz hayalet ağrı sendromunu içerir.

Ancak doğal olarak operasyon bir operasyon olarak kalıyor. Her zaman potansiyel olarak tehlikelidir, bu nedenle ancak diğer tüm konservatif tedavi yöntemleri tükendiğinde buna başvururuz. Böylece, limbik sistemin yapılarını kapatmayı amaçlayan psikocerrahi operasyonların terapötik etkisinin mekanizmaları, sinir yolları boyunca dolaşan patolojik uyarıların kısmen kesilmesiyle açıklanabilir. Beynin farklı (farklı hastalıklar için) alanlarının hiperaktivitesinin (aşırı aktivitesinin) bir sonucu olan bu dürtü, epilepsi, obsesif kompulsif bozukluk gibi sinir sisteminin bir dizi kronik hastalığında ortak bir mekanizmadır. Bu yollar mümkün olduğunca dikkatli bir şekilde bulunup kapatılmalıdır. Stereotaktik psikocerrahi müdahaleler (yüzlercesi gerçekleştirildi ve çoğu ABD'de yapıldı), belirli zihinsel bozukluklardan (öncelikle OKB - obsesif-kompulsif bozukluklar, yani obsesif durumlar) muzdarip hastaların tedavisinde modern bir yöntemdir. Cerrahi yöntemlerin etkisiz tedavi olduğu kanıtlanmıştır.

Hücresel düzeyde, tüm beyin çalışmaları çeşitli maddelerin kimyasal dönüşümleriyle ilişkilidir, bu nedenle Profesör S.A. Dambinova başkanlığındaki moleküler nörobiyoloji laboratuvarında elde edilen sonuçlar bizim için önemlidir. Laboratuvar, modern moleküler yaklaşımları kullanarak beyin ve vücudun işlevsel bütünlüğünün nörokimyasal temelini araştırıyor. Başka bir deyişle, laboratuvar, basit kimyasal sinyallerin tüm organizmanın işlevlerini sağlayan karmaşık bütünleştirici sinyallere dönüştürülmesiyle ilişkili moleküler süreçleri inceler. Bunun nasıl gerçekleştiğine bakalım.

Örneğin, hareket bozukluklarında beyin aktivitesine ilişkin fizyolojik çalışmalara paralel olarak, nörotransmiterlerin (nöron a'dan nöron y'ye bilgi ileten maddeler) metabolizması incelenmiştir: glutamat, GABA, dopamin ve serotonin. Terapötik elektriksel stimülasyonun (TES) olumlu etkisi ile parkinson hastalarında klinik dinamiklerinin stabilleştiği belirlendi. Ancak dopamin ve serotonin eksikliğinin farmasötik tedavi kullanılarak telafi edilmesi parkinson hastalarında beklenen etkiyi yaratmadı. Ancak LES'ten hemen sonra ortaya çıkan ve hastaların klinik durumundaki iyileşmeye eşlik eden düşük moleküler ağırlıklı peptid fraksiyonları ilk keşfedildikten sonra - titreme, sertlik ve pozitif duygusal reaksiyonların ortaya çıkmasında azalma, hareketin nörokimyasındaki temel rolleri haline geldi. temizlemek.

Bu peptit fraksiyonlarının daha fazla incelenmesiyle, taşikinin grubunun peptitleri veya P maddesi grubunun peptitleri izole edildi ve karakterize edildi. Bu peptitlerin, beyin cerrahlarıyla birlikte geliştirdiğimiz otohemolitik beyin omurilik sıvısı transfüzyon yöntemini kullanarak hastanın beyin omurilik sıvısına dahil edilmesi. LES'in terapötik etkisini ve parkinson hastalarında olumlu duyguların eş zamanlı uyarılmasını tekrarladı.

Bu peptitlerin antikolinerjik ve dopaminerjik yolları düzenlediği ve prolaktin hiperfonksiyonunu inhibe eden özelliklere sahip olduğu ortaya çıktı. LES'in uzun vadeli etkileri, her şeyden önce, motor ve yakından ilişkili duygusal reaksiyonların organizasyonunda nörotransmiter-nöropeptitler-nörohormonlar sistemindeki moleküler eksikliklerin normalleştirilmesi ve telafi edilmesiyle ilişkilidir. Biyolojik sıvılarda dopamin ve serotonin içeriğinde önemli değişiklikler gösteren eroin bağımlılığı olan hastalarda benzer modellerin daha sonra keşfedilmesi özellikle ilginçtir. Bu nedenle, keşfedilen nöropeptitlere dayalı yeni farmakolojik ajanların oluşturulması, parkinsonizm, uyuşturucu bağımlılığı ve depresif durumların tedavisinde oldukça umut verici bir yöndür.

Beynin motor ve duygusal fonksiyonlarının altında yatan spesifik mekanizmaları anlamak için sinyal iletimi hiyerarşisinde bir sonraki hücrelerarası nöroreseptör seviyesini incelemek gerekliydi.

Nöroreseptörler, mozaiği fonksiyonlarının özgüllüğünü, bir bölgenin veya beyin yapısının fonksiyonlarını belirleyen bir nöronun zarı üzerindeki makromoleküllerdir. Beyin yapısının çoklu alıcı doğası, sinir dokusundaki aynı hücrelerin ve bölgelerin farklı aktivitelerini destekleyen sistemlerin çok işlevliliğini yansıtır.

Beyin yapılarında mu ve delta opiat reseptörlerinin lokalizasyonu.	Opiyatların uygulanması, dopaminerjik nöronların aktivasyonuna ve ventral tegmental alanda ve nükleus accumbens'te dopamin salınımına yol açar. Opiatların bu etkisine GABAerjik nöron aktivitesinin inhibisyonu aracılık eder.

Bu nedenle laboratuvarda, serebral iskemi ve konvülsif reaksiyonların gelişiminde ve psikotrop ilaçlara zihinsel ve fiziksel bağımlılığın ortaya çıkmasında rol oynayan glutamat, opiatlar ve bunların metabolitleri için nöroreseptörlerin yapı ve fonksiyonlarının incelenmesine özel önem verilmektedir. İnsan beyninin hareket ve duygusal davranışla ilişkili karmaşık işlevlerini sağlayan sistemlerin etkileşiminde ve yeniden düzenlenmesinde öncelikle rol oynayanların bu uyarıcı beyin reseptörleri olduğu varsayılmaktadır.

Nöroreseptörlerin hücrede nasıl çalıştığı, sistem içinde nasıl etkileşime girdiği ve sistemler arası bağlantıları, sağlıkta ve hastalıkta özelliklerinin neler olduğu derinlemesine nörokimyasal araştırmaların konusudur.

Laboratuvarda uzun yıllara dayanan araştırmalara dayanarak, glutamat ve opiat reseptörlerinin aşırı uyarılma sırasında beyin dokusundaki işlevlerini değiştirdiklerini ve farmakolojik agonistler ve antagonistler tarafından uyarıldığında tüm organizmanın durumunu değiştirebildiklerini tespit etmek mümkün oldu. Bu reseptörlerin moleküler özelliklerinin incelenmesi, biyolojik sıvılardaki reseptör metabolitlerinin (glutamat, aspartat, opiatlar) bozulmuş metabolizmasıyla ilişkili "beyin-vücut" sistemindeki çeşitli fonksiyonların yeniden düzenlenmesi dinamiklerindeki benzerliklerini ortaya çıkarmıştır. Sıçanlarda eroinin kendi kendine uygulanmasına ilişkin deneysel bir model kullanarak, opiat reseptörlerinin duygusal deneyimleri organize etme mekanizmalarına katılımına ilişkin aşağıdaki örnekleri verelim. Aşağıdaki modeller belirlendi:

İlaçların (eroin ve morfin) ödüllendirici etkilerinin, mezolimbik sistemde yer alan ve hücreler arası boşluktaki dopamin içeriğindeki artışı düzenleyen opiat reseptörleri aracılığıyla aracılık ettiği tespit edilmiştir.
- eroin tarafından opiat reseptörlerinin kronik aktivasyonunun, işlevlerini yerine getirmek için ilacın yeni bölümlerine ihtiyaç duyan ve eroin tüketimi için karşı konulamaz bir istek oluşumunda rol oynayan ek reseptörlerin uyarılmasına yol açtığı gösterilmiştir.
- İlk aşamada opiat reseptör genlerinin ifadesinde bir artış olduğu ve beyin aktivitesinde önemli bir uyarılma olduğu ortaya çıktı - davranışsal reaksiyonların aktivasyonu, duygusal deneyimlerin uyarılması (korku eksikliği, ağrı, öfori).

Öte yandan, uzun süreli ve sistematik eroin tüketimi, beyin-vücut sisteminin stabilitesini bozar ve yavaş yavaş, beyin fonksiyonlarını organize eden sistemin yeniden yapılanmasını ve beyin fonksiyonlarını düzenleyen sistemin yeniden yapılanmasını yansıtan, fazla miktarda ve daha sonra gerekli miktarda nöroreseptörlerin yok olmasına yol açar. yapılarındaki sinir hücrelerinin yıkıcı süreçlerinin derecesi. Vücut bu bozukluklara, sinir dokusunun "yabancı" antijenlerine "tanık" olarak, opiat reseptörlerinin spesifik parçalarına "otoantikorlar" üreterek tepki verir. Opiyat reseptörlerinin ayrı ayrı parçalarına karşı otoantikorların görünümü ve miktarının, uyuşturucu bağımlılığı semptomlarının ciddiyeti ile ilişkili olduğu ortaya çıktı. Bu nedenle, beyindeki nöroreseptörlere karşı otoantikorların içeriği açısından kan analiz edilerek, hayvanların ve insanların beyninin ve vücudunun işlevsel durumunu belirlemek mümkün hale geldi ve kişinin objektif olarak test etmesine olanak tanıyan bir "İlaç Testi" teşhis kiti oluşturuldu. uyuşturucu bağımlılığının derecesini değerlendirmek ve uyuşturucu bağımlıları için tedavinin etkinliğini izlemek.

Epilepsi ve iskemik beyin lezyonlarının gelişiminin moleküler mekanizmaları incelenirken benzer modeller belirlendi; bu, paroksismal aktivite ve serebral iskeminin erken laboratuvar tanısı için beyin fonksiyonunun (PA testi ve CIS testi) değerlendirilmesine yönelik orijinal ve objektif göstergelerin geliştirilmesini mümkün kıldı. insanlarda. Bu laboratuvar tanı yöntemleri halihazırda yurt içi ve yurt dışındaki bazı bilimsel ve tıbbi kurumlarda kullanılmaktadır.

Dolayısıyla nörokimya alanındaki temel araştırmalar halihazırda tıp için pratik sonuçlar sağlıyor. Bu durumda nörokimya, insanlarda patolojik durumlarda beyin ve vücuttaki karmaşık bütünleştirici süreçlerin şifresini çözmeyi mümkün kılan temel bir moleküler “dil” görevi görür.

Moleküler Nörobiyoloji Laboratuvarı'nın Rusya'nın önde gelen nörokimyasal merkezlerinden biri olduğunu ve İtalya ve ABD'de kendi araştırma gruplarının bulunduğunu belirtmek gerekir. Geçtiğimiz yıl boyunca, muhtemelen pek çok kişi gibi bana da geçen yüzyılın en büyük başarıları ve gelecek yüzyılın beklentileri hakkında sorular soruldu. Belirli başarılar tartışılabilir ama genel olarak yirminci yüzyılın teknoloji ve fizik yüzyılı olduğunu söyleyebiliriz. Ancak son yıllar, gelecek yüzyılın biyoloji yüzyılı olacağını açıkça gösterdi ve beyin faaliyeti mekanizmalarının ve her şeyden önce sinirsel faaliyet kodunun anlaşılmasının öncelikli konumlarda yer almasını bekleyebiliriz. Enstitü ve laboratuvarları hakkında burada kısaca söylediklerim, listesi ekte sunulan makalelerde çok daha ayrıntılı olarak anlatılmaktadır.

1

Bu derleme makalesi, birçok ünlü bilim insanının insan beyni çalışmalarındaki bilimsel başarılarını sunmaktadır. İnsan vücudu, beynin diğer organ ve sistemlerle koordineli bir çalışmasıdır. İnsan beyni fonksiyonlarına ilişkin çalışmalar I.M. gibi ünlü bilim adamları tarafından gerçekleştirildi. Sechenov, I.P. Pavlov, N.P. Bekhterev ve diğerleri. Beynin işlevleriyle ilgili temel fikirleri araştırdılar ve gösterdiler. Pek çok araştırmaya rağmen insan beyni bilim açısından en gizemli ve en az bilinen organ olmaya devam ediyor. Sırlarını kolay kolay açığa vurmaz. Beynin gri maddesi anılar, fanteziler, duygular ve arzulardan oluşan benzersiz, çeşitli bir iç dünyayı tanımlar. Nörofizyoloji alanında modern araştırma yöntemlerinin gelişmesi ve en son ekipmanların kullanılma imkanının artmasıyla birlikte bilim insanları beynin bazı sırlarını ortaya çıkarabildiler.

nörofizyoloji

ilaç

uyarma sinyali

1. Bekhterev V.M. Ruh ve yaşam // Kitap Kulübü Knigovek. – 2015. – S. 220–221.

2. Bekhtereva N.P. Beynin büyüsü ve yaşamın labirentleri. – M., 2013. – s. 156–168.

3. Kobozev N.I. Bilgi ve düşünme süreçlerinin termodinamiği alanında araştırma. – M., 1971. – S. 58–59.

4. Sechenov I.M. Beynin refleksleri. – M.: AST, 2014. – S. 70–80.

5. Medvedev S.V. İnsan beyninin sırları // Rusya Bilimler Akademisi Bülteni - 2005. - No. 6.

6. Strauk B. Yetişkin beyninin sırları. Hayatının ortasına gelmiş bir adamın inanılmaz yetenekleri ve yetenekleri. – M.: Kariyer Basını, 2011.

7. Stewart-Hamilton Y., Rudkevich L.A. Yaşlanma psikolojisi // Peter, 2010. – s. 155–169.

Nörofizyolojide yeni yöntemlerin gelişmesiyle birlikte insan beyninin gizli yetenekleri bilimsel araştırmaların konusu haline geliyor. V.M. Bekhterev, N.P. Bekhtereva, N.I. Kobozev ve diğerleri yaptıkları araştırmada, nöronlar arası sinapslarda elektriksel uyarıların iletilme hızının düşük olması nedeniyle fizyolojik beynin bilinçli ve özellikle bilinçsiz işlevleri tam olarak sağlayamayacağını kanıtladılar. Sinapslarda dürtülerin 0,2-0,5 milisaniye geciktiği, insan düşüncesinin ise çok daha hızlı ortaya çıktığı biliniyor.

Nörofizyolojinin gelişiminin bu aşamasında, bir sinir hücresinin nasıl çalıştığına dair iyi bir fikrimiz var. Akademisyen P.K.'nin bilimsel araştırma verilerine dayanmaktadır. Anokhin'e göre, şartlandırılmış reflekslerin oluşumu sırasında geçici bir bağlantının ortaya çıkması, korteksin her hücresindeki dürtülerin duyusal-biyolojik yakınlaşmasında yatmaktadır. PET yöntemi, belirli zihinsel işlevleri yerine getirirken hangi alanların çalıştığının izini sürmeyi mümkün kılıyor ancak bu alanların içinde neler olduğu, sinir hücrelerinin birbirlerine hangi sırayla ve hangi sinyalleri gönderdiği, birbirleriyle nasıl etkileşime girdiği henüz tam olarak bilinmiyor. . Beyin haritası belirli zihinsel işlevlerden sorumlu alanları tanımlar. Ancak hücre ile beyin bölgesi arasında çok önemli başka bir seviye daha vardır - işlevleri bilimsel olarak büyük ilgi gören, sözde nöron topluluğu olan sinir hücrelerinin bir koleksiyonu.

“Beynin Refleksleri” adlı çalışmasında I.M. Sechenov, zihinsel süreçlerin temelinin refleks faaliyet ilkesi olduğunu iddia eden ilk kişiydi. Zihinsel aktivitenin refleks doğasına dair olumlu kanıtlar sağladı, yani tüm deneyimler, düşünceler, duygular, bazı fizyolojik uyaranların vücut üzerindeki etkisinin bir sonucu olarak ortaya çıkıyor. I.P. Pavlov, koşullu reflekslerin oluşumundaki yatay kortikal geçici bağlantının sinir merkezlerinin özelliklerine - ışınlama, koşulsuz uyaran merkezlerinin baskın uyarılması ve kaldırıma dayandığına göre koşullu refleksler teorisini yarattı. V.M. tarafından birçok araştırma yapıldı. Beynin yapısını inceleyen Bekhterev, beynin işlevlerini onunla ilişkilendirdi. “Beyin atlasının” oluşturulduğu sinir lifleri ve hücrelerin yollarının kapsamlı bir şekilde incelenmesine olanak tanıyan bir yöntem önerdi. Beyin araştırmalarında gerçek bir atılım, bir beyin hücresiyle doğrudan temasa geçmenin mümkün olduğu zaman ortaya çıkar. Yöntem, teşhis ve tedavi amacıyla elektrotların beyne doğrudan implantasyonunu içerir. Elektrotlar beynin çeşitli bölgelerine implante edilir, uyarıldığında aktivitesi artar, bu da içinde meydana gelen süreçlerin detaylı olarak incelenmesini mümkün kılar.

Beynin, her biri kendi özel işlevinden "sorumlu" olan, sınırları açıkça çizilmiş alanlara bölündüğü varsayılmıştır. Mesela burası küçük parmağın bükülmesinden sorumlu bölge, burası da sevgiden sorumlu bölge. Bu sonuçlar basit gözlemlere dayanıyordu: Belirli bir alan hasar görmüşse, işlevi de buna göre bozulmuştu.

Artık her şeyin bu kadar basit olmadığı açıklığa kavuşuyor: farklı bölgelerdeki nöronlar birbirleriyle çok karmaşık bir şekilde etkileşime giriyor ve daha yüksek işlevlerin sağlanması açısından bir işlevi her yerdeki bir beyin alanına açıkça "bağlamak" imkansız. yani bu alanın hafıza, konuşma ve duygularla ilgili olduğu söylenebilir. Bu sinir topluluğunun beynin bir parçası olmayıp geniş bir alana yayılan bir ağ olduğunu, sadece harflerin algılanmasından sorumlu olduğunu, başka bir topluluğun ise kelime ve cümlelerin algılanmasından sorumlu olduğunu açıklamak hala zordur. Beynin daha yüksek zihinsel aktivite türlerini sağlamak için yaptığı karmaşık çalışma, havai fişeklerin parıltısına benzer: İlk başta birçok ışık görürüz ve sonra sönüp tekrar yanmaya başlarlar, birbirlerine göz kırparlar, bazı parçalar karanlık kalır, diğerleri yanıp söner. Aynı şekilde beynin belirli bir bölgesine uyarı sinyali gönderilir ancak buradaki sinir hücrelerinin aktivitesi kendine özel ritimlere, kendi hiyerarşisine tabidir. Bu özellikler sayesinde, bazı sinir hücrelerinin yok edilmesi beyin için onarılamaz bir kayıp olabilirken, diğerleri komşu "yeniden öğrenilmiş" nöronların yerini alabilir, yani sinir merkezlerinin özelliği - plastisite - kendini gösterir. Bazı nöronlar doğumdan itibaren işlerini yapmaya hazırdır ve gelişim sırasında "eğitilebilen" nöronlar vardır, böylece onları kayıp hücrelerin işini devralmaya zorlayabilirsiniz.

Beynin subkortikal derin yapılarındaki nöronlar, sorunu tüm dünyayla birlikte çözüyor. Oysa bu sorunu kendi başına çözen korteksin nöronları aslında aktivitesini arttırır ve derin yapıların nöronlarının dürtülerinin sıklığı azalır. Beynin daha yüksek işlevleri, sinir kodunun çözülmesiyle, yani bireysel nöronların yapılar halinde ve yapının bir sistem ve tüm beyinde nasıl birleştiğinin anlaşılmasıyla sağlanır.

Bilim insanlarına göre beynin çevresinde, genel insan biyolojik alanından farklı olan yüksek frekanslı bir alan tespit edildi. Adını aldı - psikofield. Psiko-alan, tüm nörofizyolojik süreçlerin normal yüksek hızlı akışını sağlar. Bu psikofieldın çok yüksek enerjili olduğu ve özel taşıyıcılara yani epifiz bezi kristallerine ihtiyaç duyduğu belirlendi. Proteini denatüre etmeden protein gövdesinde büyük bir enerji-bilgi hacminin tutulmasını mümkün kılarlar.

20. yüzyılın 60'lı yıllarında Moskova Devlet Üniversitesi profesörü N.I. Bilinç olgusunu inceleyen Kobozev, beynin maddi fizyolojisinin kendi başına düşünme ve diğer zihinsel işlevleri sağlamadığı sonucuna vardı. Bu, zihinsel ve duygusal dürtülerin enerjik temeli olan ultra hafif parçacıklar-psikonların dış kaynakları nedeniyle mümkündür. Araştırma, psikon akışlarını yakalayabilen bir organoid tespit etti. Epifiz bezi kristallerinin, doğumda ortaya konan tüm psikogenetik programların uzay-zamansal yayılımını belirleyen hologramların taşıyıcıları olduğu bulunmuştur. İnsan yaşamının çeşitli olumlu ve olumsuz programları hakkında büyük miktarda bilgi, epifiz bezinin kristallerinde depolanır. Epifiz bezinin kristalleri üzerindeki zihinsel ve ruhsal etki güçleri, bir kişinin yaşamı boyunca nasıl ve hangi programların uygulanacağını belirler. Birçok insan için bu süreç bilinçsizce gerçekleşir ve enerji-bilgi potansiyellerini tam olarak gerçekleştiremezler. Ve bu nedenle çok zeki insanlar bile eğilimlerinin ancak yüzde 5-7'sinde farkına varabiliyorlar.

Sorunun derhal çözülmesi gereken kritik bir durumda, muazzam güce sahip psişik enerjinin aktif üretimi başlar. Ve sonra epifiz bezinin kristallerini kendiliğinden kontrolsüz bir psikoenerjetik etkileme süreci gerçekleşir ve içlerinde kriz durumundan çıkma programı etkinleştirilir. Yalnızca güçlü, son derece ruhsal enerjilerin üretimi kısa ömürlüdür ve kriz çözüldüğünde psikoenerjetik gerilimin en büyük anları unutulur. Ve pek çok insan psişik enerjiyi bilinçli olarak kontrol edemez ve onun yardımıyla çeşitli sorunları çözemez.

Modern nörofizyolojik bilim, beyindeki psikoenerjetik süreçlerin incelenmesine özel önem vermektedir. Bu alanda teorik problemler geliştiren birçok enstitü ve laboratuvar bulunmaktadır; bunların gelişmeleri pratik psikolojinin sadece ampirik deneyime değil aynı zamanda bilimsel verilere de dayanarak insan ruhunun rezervlerini harekete geçirme problemleriyle başa çıkmasına olanak tanır. Karmaşık standart dışı sorunlar, yalnızca geliştirme programlarının etkinleştirilmesi ve ruhun gizli rezervlerinin uyandırılmasıyla etkili bir şekilde çözülebilir. Bu yaklaşım, bireyin tüm potansiyelini ortaya koymayı ve bunu gerçekleştirmenin etkili yollarını sağlamayı mümkün kılar.

40-70 yaşlarında beynin kendine has özellikleri vardır. Sağlıklı bir yaşam tarzıyla birlikte entelektüel “güç” yaşla birlikte düşmez, yalnızca artar. Bilişsel işlevlerin maksimum tezahürü 40-60 yaş aralığındadır. 50 yaşından itibaren kişi, sorunları çözerken gençlerde olduğu gibi aynı anda bir yarım küreyi değil, her ikisini de kullanır (serebral iki el becerisi). Orta yaşta kişinin strese karşı daha dirençli hale geldiğine ve güçlü duygusal stres koşulları altında daha verimli çalışabileceğine inanılmaktadır. Beyin nöronları inanıldığı gibi% 30'a kadar ölmez, ancak kişi ciddi zihinsel çalışma yapmazsa aralarındaki bağlantılar kaybolabilir. Beyindeki miyelin (beynin beyaz maddesi) miktarı yaşla birlikte artarak 60 yaş sonra maksimuma ulaşırken, sezgiler de önemli ölçüde artar.

40-70 yaşlarındaki beyin genellikle olgun, tamamlanmış ve çalışmaya hazır değil, gerilemede ve işlevleriyle tam olarak başa çıkamadığı kabul edilir. Bir dizi Rus psikolog aynı sonuca varmıştır: Yaşla birlikte bir kişinin beyni gençliğe göre daha verimli çalışmaya başlar.

Bibliyografik bağlantı

Zhumakova T.A., Ryspekova S.O., Zhunistaev D.D., Churukova N.M., Isaeva A.M., Alimkul I.O. İNSAN BEYNİNİN SIRLARI // Uluslararası Uygulamalı ve Temel Araştırma Dergisi. – 2017. – Sayı 6-2. – S.230-232;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=11656 (erişim tarihi: 19.09.2019). "Doğa Bilimleri Akademisi" yayınevinin yayınladığı dergileri dikkatinize sunuyoruz

21. yüzyılda bilim insanları bilim tarihindeki belki de en zorlu zorlukla karşı karşıya: beyni anlamak. Geçtiğimiz yüzyılın genetik yüzyılı olarak adlandırılmasına benzer şekilde, yüzyılımız zaten beyin ve bilinçle ilgili bilimlerin yüzyılı olarak adlandırılmıştır. Bu görev inanılmaz derecede zordur, çünkü araştırmanın yürütüldüğü araç genellikle araştırmanın nesnesinden daha karmaşıktır. Şimdi aklın yardımıyla aklın kendisini anlamaya çalışıyoruz. Başarılı olacak mı?

Beyin nedir, neden ona ihtiyacımız var?

Beyin vücudumuzun en karmaşık ve en az anlaşılan organıdır. Yalnızca 1-2 kg ağırlığında (ortalama ağırlık ortada bir yerdedir), vücudumuzun ürettiği enerjinin %20'sini tüketir. Genomumuzun genlerinin %70'inden fazlası hücrelerinde aktif olarak çalışmaktadır (diğer hücrelerde bu rakam çok daha azdır). Gri madde, her biri diğer nöronlarla (mutlaka komşu olanlarla değil - örneğin, motor nöronlarının süreçleri bir metreden uzundur) 10 bine kadar bağlantısı olan 90 milyardan fazla nörondan oluşur.

Ama bunların hepsi biyoloji, o kadar da ilginç değil. Peki ya bilinç?

Antik çağlardan beri bu konuyu yalnızca felsefe ele almıştır. Platon ve Aristoteles zihnin maddeden ayrı ontolojik bir gerçeklik olarak var olduğuna inanıyordu. Parmenides ise tam tersine varlık ve düşünmenin bir olduğunu savundu. Artık doğa bilimleri de bu sürece katılmıştır.

Son yıllarda araştırmalar, beyni çalışırken incelemeye başlayabileceğimiz noktaya kadar ilerledi. Molekülleri, hücreleri, bunların bağlantılarını ve aynı zamanda bilinç olan daha yüksek madde davranışını kapsar.

Bilim kurgu yazarları uzun zamandır yapay zekanın hayalini kuruyorlar, ancak çoğu zaman onu kontrolden çıkmış, hiç de insanlığın yararına olmayan bir canavar olarak tasvir ediyorlar (bilim kurgu filmleri “The Terminator”, “Hooked”, “Ben, Robot”).

Son filmlerden biri olan Supremacy'de yapay zeka oluşturmak için bir konuşma modeli ve onu işlemek için özel algoritmalar kullanıldı. Bu tür fikirler temelsiz değildir. Yarım kürelerin aktif gelişimine katkıda bulunan şeyin konuşma modeli olduğuna ve olayları öğrenme ve tahmin etme yeteneğimizden ve nihayetinde karar verme yeteneğimizden sorumlu olduğuna inanılmaktadır.

Nitekim mevcut deneyimlere dayanarak eylemler hakkında kararlar alırız ve bunları gerçekleştirdikten sonra beklenen sonucu gerçek sonuçla karşılaştırırız. Yani beyin bize geleceğe bakma fırsatı verir.

Asi yapay zeka, birden fazla bilim kurgu romanı ve filminin temasıdır.

Peki bir makinenin düşünmesini nasıl sağlayabilirsiniz?

Herhangi bir yapay zekanın en büyük engeli öğrenme algoritmalarıdır. İnsanların gezegenimizin diğer tüm sakinlerine göre avantajı, soyut düşünme ve çeşitli düzeylerde genellemeler oluşturma yeteneğidir. Günümüzde “derin öğrenme” olarak adlandırılan algoritmaların geliştirilmesi oldukça popüler bir bilgi alanıdır. Büyük BT şirketleri bu tür algoritmalarla aktif olarak ilgileniyor. Örneğin Google yakın zamanda bu tür görevlerde uzmanlaşmış bir şirket olan DeepMind Technologies'i satın aldı. Sonuçta buradaki pazar çok büyük. Konuşma tanıma, yüz tanıma, elektronik cihazlarda "akıllı" kullanıcı arayüzlerinin geliştirilmesi, protezler vb. için kullanılabilirler. Bu alandaki ilerlemeler şimdiden meyvelerini veriyor.

Tamamen yeni bir mimarinin veya Skynet'in Terminator T-800 işlemcisi veya Altıncı Gün ve Ada'da klonların oluşturulması gibi fikirler artık gerçekçi görünmüyor.

Araştırma devam ediyor. Dünyanın her yerinde beyni incelemek için muazzam miktarda para harcanıyor. 2013–2014'te ABD, Avrupa ve Japonya'da büyük ölçekli beyin araştırma projeleri başladı (Rusya da yolda). Kim bilir belki de bilimkurgu yazarlarının hakkında yazdığı gelecek çok yakındadır.

Neden beyni incelemeliyiz?

Sağlıklı bir insan beyni, normal işleyişi için her unsurun önemli olduğu inanılmaz derecede karmaşık, ince ayarlanmış bir sistemdir ve bu sadece nöronlar ve onların ağları değildir. Beyin aynı zamanda bir dizi yardımcı elementtir: nöronlar için beslenme ve koruyucu işlevler yerine getiren glial hücreler, vasküler sistem hücreleri, çeşitli hücre dışı proteinler, nörotransmiterler. Beynin herhangi bir bileşeninin işleyişindeki en ufak bir değişiklik, patolojilerinin ortaya çıkmasına ve gelişmesine yol açabilir.

Geleneksel olarak beyin patolojileri üç gruba ayrılabilir.

Nörodejeneratif hastalıklar- Dışarıdan demans ve motor fonksiyon bozuklukları şeklinde ifade edilen, sinir hücrelerinin ölümüyle ilişkili sinir sisteminin yavaş ilerleyen bir grup hastalığı (Alzheimer, Huntington ve Parkinson hastalıkları bu grubun en ünlü temsilcileridir).

Duygu, düşünce ve davranış alanındaki bozukluklarla ilişkili zihinsel bozukluklar. Bu grupta depresyon, anoreksi, bulimia, uyku bozuklukları, alkol ve uyuşturucu bağımlılığı ve şizofreni yer alıyor.

Damar sistemi ile ilişkili hastalıklar.

Bu hastalıkların tümü çeşitli nedenlerle ortaya çıkar, ancak nöronal düzeyde tezahürleri her zaman aynıdır: sinir uyarılarının iletimi bozulur. Bu tür bozuklukların nedenine bağlı olarak farklı tedaviler gerekir. Ancak sorun şu ki, bu hastalıkların nedenlerini hâlâ bilmiyoruz.

Bazıları kısmen doğrulanan, bazıları doğrulanmayan teoriler, varsayımlar var. Ancak şu anda, istisnasız, bu hastalıkları tedavi etmeye yönelik tüm yöntemler, nedenlere değil semptomlara göre etki etmektedir. Bu nedenle, bu tür hastalıkların ortaya çıkma ve gelişme mekanizmalarına ilişkin araştırmalar tam anlamıyla hayati öneme sahiptir, bu tam olarak eksik olan bilgidir ve bu tür deneyler için fon sağlanması çok faydalıdır.

Alzheimer'ı öldür

Alzheimer hastalığının, nörotransmiter asetilkolin (parasempatik sinir sisteminin ana vericisi) eksikliği nedeniyle geliştiğine inanılıyordu. Daha sonra hastalığın asetilkolinesteraz enzim inhibitörleriyle tedavi edilmesi fikri ortaya çıktı. Enzim, nöronların birleşim yerinde bulunur ve asetilkolini yok eder, böylece sinir uyarısını keser. Bu arada, birçok tarım ilacı ve kimyasal savaş maddesi (sarin, soman ve VX) bu enzimin en güçlü inhibitörleridir; parasempatik sinir sisteminin felce uğramasına neden olurlar (kişinin nefes alması durur). Terapinin etkisi minimaldi. Diğer bir teori ise amiloid plaklarının oluşmasıydı; antikorları kullanarak bunları çözmeyi öğrendiler ama bu yöntem de işe yaramadı. Nöron içindeki taşıma sisteminin yapısını koruyan tau proteininin yapısının bozulduğuna dair bir teori var. Şimdi aktif olarak kontrol ediliyor.

Sinir sistemi bozukluklarının tedavisinde yeni yaklaşımlar

Şu anda, hastalıkları tedavi etmek için, bazıları klinik uygulamada kullanılan, bazıları ise henüz uyarlanmakta olan birçok modern teknoloji zaten bulunmaktadır. Merkezi sinir sisteminin birçok bozukluğu genlerin arızalanmasıyla (içlerindeki hataların varlığı, çalışmalarının düzenleyici sistemlerinin bozulması) ilişkili olduğundan, moleküler ve hücresel terapi teknolojileri bu tür hataları düzeltmeyi amaçlamaktadır.

Bu tür yöntemlerin fikri basittir: Uygun araçları kullanarak terapötik ajanı, düzeltmenin gerçekleştiği hücrenin doğru yerine ve doğru seviyesine ulaştırırız. Seviyeler – DNA, RNA, proteinler, basit maddeler. Ajanlar basit maddeler (modern ilaçların çoğu), aktif proteinler, enzimler, spesifik antikorlar, RNA fragmanları ve hatta DNA olabilir. Örneğin virüsler dağıtım aracı olarak kullanılabilir.

Aşağıda bu tür teknolojilerin bazı örnekleri verilmiştir.

SiRNA kullanarak terapi. MiRNA molekülleri haberci RNA'ya (vücudumuzun ana işletim elemanları olan proteinlerin sentezinde bir ara element) bağlanır; bu tür kompleksler hücresel sistemler tarafından tanınır ve yok edilir (böylece hücredeki herhangi bir proteinin sentezi azaltılabilir).

Sentetik transkripsiyon faktörleri. Bu maddeler DNA'ya bağlanır ve haberci RNA sentezi sürecini aktive eder (bu maddeler tam tersine protein üretimini arttırır).

Gen düzenleme için sentetik nükleazlar. Bu yöntemler genomun doğrudan düzeltilmesine olanak tanır (kusuru ortadan kaldırırız ve hücrenin bozulmadan çalışacak bileşenlerini yeniden sentezleriz).

Antikorların kullanımı. Antikorlar, vücudumuzdaki yabancı maddelerin (örneğin virüsler, yabancı proteinler) ortaya çıkmasına yanıt olarak üretilir. İnsanlar uzun zamandır yapay antikorları sentezlemeyi öğrendiler. Onların yardımıyla beyindeki çeşitli oluşumları ortadan kaldırabilirsiniz (örneğin Alzheimer hastalığında amiloid plakların ortadan kaldırılması).

Bu yöntemlerin aktif kullanımıyla ilgili sorunlar, tedavinin amacı hakkında bilgi eksikliği ile ilişkilidir. Beyin ve merkezi sinir sistemi çok karmaşık ve çok bileşenlidir ve patolojilerine çoğunlukla çeşitli faktörler neden olur. Bu alandaki araştırmalar, nöropatolojilerin tedavisinde çığır açan yeni teknolojiler geliştirmemize ve test etmemize olanak tanıyacak.

Beyin Araştırma Programları

Bir araştırma nesnesi olarak beyin, uzun zamandır bilim camiasının ilgisini çekmektedir. Muazzam sayıda proje tamamlandı ve aynı sayıda proje aktif aşamada veya geliştirme aşamasında. Görevleri bilim camiasının tüm ilgi alanlarını kapsamaktadır: sinir uyarısı iletim süreçlerinin moleküler mekanizmalarının araştırılması, yeni terapötik ajanlar ve araçların araştırılması, yeni araştırma yöntemlerinin geliştirilmesi, patolojilerin teşhisi ve tedavisi ve geliştirilmesi. Farklı çözünürlük derecelerine sahip haritalar. Beyin araştırmalarının öncüleri Avrupa Birliği, ABD ve Japonya'dır.

Tüm girişimlerin ortak dezavantajı parçalanmış olmalarıdır. Şimdiye kadar araştırmalar bireysel bilimsel grupların çıkarları doğrultusunda yürütülüyordu. Şimdi bu durumu düzeltecekler.

Avrupa, Amerika Birleşik Devletleri ve Japonya'da ulusal beyin ve bilinç araştırma girişimleri başlatıldı. Kısmen örtüşüyorlar, bu da başarılı araştırma konsorsiyumlarının oluşturulmasına ve çalışmanın amacı hakkında en eksiksiz bilginin elde edilmesine katkıda bulunabilir. Ancak bu projelerin ana hedefleri birbirini iyi bir şekilde tamamlıyor ve bu da bilim camiasının maksimum fayda elde etmesini sağlayacak.

Avrupa programları

Avrupa Birliği'nde bilimsel araştırmaları finanse etmenin ana aracı Araştırma ve Teknolojik Gelişme Çerçeve Programlarıdır (FP). Programlar ilk kez 1984'te tanıtıldı (FP1). O zamandan bu yana bilimsel araştırmalara ayrılan fon istikrarlı bir şekilde arttı ve 2014 yılına gelindiğinde bu artış 20 kattan fazla oldu. FP8 programı veya Horizon 2020, 80 milyar Euro'nun üzerinde toplam finansman içeriyor.

Henry Markram, İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü'nde (EPFL) sinirbilim profesörüdür. Beyin ve Zihin Bilimleri Enstitüsü'nün kurucusu, Mavi Beyin Projesi'nin başlatıcısı ve yöneticisi ve İnsan Beyni Projesinin Temel Alt Program (SP6) Koordinatörüdür. Araştırma ilgi alanları sinoptik plastisite (nöronların birbirleriyle bağlantı kurma yeteneği), beynin yapısal organizasyonu ve işlevi ve neokortekste (yeni korteks) sinyal iletimi alanlarıdır. Bu süreçlerin işleyişinin temel ilkelerini formüle eden ilk kişi oydu.

Bir diğer inanılmaz derecede önemli başarısı ise Sıvı Durum Makinesi (LMS) konseptinin geliştirilmesiydi. Bu, birbirine rastgele bağlanan özel bir nöron ağıdır (makinelerden bahsediyorsak düğümler). Her düğüm sürekli olarak diğer düğümlerden ve/veya dış kaynaklardan sinyaller alır ve bunları hemen işlemeye başlar. Sistem ayrıca çıkışta sürekli bir sinyal üretir. Bu yaklaşımın benzersizliği, birim zamanda makinenin tüm geçmiş giriş sinyalleri hakkında önemli bilgiler içerebilmesi ve bilgi akışlarının birbirine hiçbir şekilde müdahale etmeden eş zamanlı olarak işlenebilmesidir.

Henry Makram, Mavi Beyin projesinde sinir ağlarının çalışmasını simüle etmek için bu modeli kullandı. Bu proje bir kişinin dünyayı nasıl değiştirebileceğinin bir örneğidir. Henry Macram, kendi başarıları ve enerjisi sayesinde, kendisinden önce imkansız olduğu düşünülen bir araştırma için hibe almayı başardı.

Avrupa'da araştırma finansmanı hacmi

Aynı zamanda 2007'den 2013'e kadar olan dönemde beyinle ilgili araştırmalar da yapıldı. Karşılaştırma için, 2005 yılı itibarıyla bu bilgi alanındaki toplam mali yatırım hacmi 4,1 milyar Avro'yu geçmemiştir. ikincisinin payı ancak 900 milyon Euro'ya ulaşıyor (ABD'de aynı dönemde özel ve kamu yatırımları sırasıyla 6,1 ve 8,4 milyar dolardı).

Avrupa Birliği tarafından onaylanan birçok araştırma programı arasında en önemli ve/veya büyük ölçekli projelerden bazılarını vurgulamakta fayda var. Bunlardan biri Mavi Beyin programıdır.

Mavi Beyin

Bu proje, etkinliklerini kanıtlamış olan beyin modellerinin oluşturulmasına yönelik ilkeler geliştirdi ve bilim camiasını ilk kez öngörü potansiyellerine inandırdı. Bu ilkeler İnsan Beyni Projesinin Beyin Simülasyon Platformunun (SP6) temelini oluşturdu (aşağıya bakınız). Programın ideolojik ilham kaynağı ve yöneticisi Henry Makram'dı (İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü'nde sinirbilim profesörü).

Projenin adı, IBM tarafından sağlanan ve dağıtılmış hesaplama için kullanılan Blue Gene süper bilgisayarının adından ve asıl araştırma nesnesi olan beyinden geliyor.

Bir araştırma aracı olarak modelleme uzun zamandır bilimsel uygulamanın bir parçası olmuştur. Örneğin, ilaç geliştirmede yeni hedeflerin aranması amacıyla moleküler yerleştirme yöntemleri aktif olarak kullanılmaktadır.

Mavi Beyin projesinin sonucu, serebral korteksteki sinapsların konumunu yüksek olasılıkla (yaklaşık %74) tahmin edebilen, çalışan bir bilgisayar modelidir. Yazarlar, geliştirmelerinde matematiksel modelleri değil, kendi biyolojik deneyleri sırasında elde edilen verileri kullandılar (bunların çoğu, projenin uygulandığı dönemde oluşturulmuştu).

Sinaps oluşumunun kesin mekanizması hala bilinmemektedir. İki hipotez var: Nöronlar arasındaki bağlantılar, süreçlerinin temas noktalarında rastgele oluşuyor ve bağlantılar, hücrelerin salgıladığı kimyasal bileşiklerin kontrolü altında oluşuyor.

Mavi Beyin projesindeki morfolojik deneyler sırasında (model hayvan bir sıçandı), projenin yazarları altı tip nöron ve bunların sinoptik bağlantılarını tanımladılar. Daha sonra, yalnızca iki parametre (sinapsın nöron gövdesinden uzaklığı ve üzerindeki süreçlerin konumu) kullanarak araştırmacılar, her bir nöron tipine özgü sinaps konumlarının modelini belirlediler.

Bir model deneyinde nöronlar, yalnızca iki parametre dikkate alınarak kesin olarak tanımlanmış bir gri madde hacmi içine rastgele yerleştirildi: konum yoğunluğu ve her türden hücrelerin göreceli sayısı. Vakaların neredeyse %75'inde model, hücreler arasındaki bağlantıların varlığını doğru bir şekilde gösterdi. Bundan sinapsların oluşumunda rastgele bir mekanizma olduğu sonucuna varabiliriz. Kalan yüzdeler bu süreçte yer alan daha karmaşık moleküler mekanizmaları gösterebilir.

Sandia Ulusal Laboratuvarlarında (ABD) beynin elektroensefalogramı alınarak insan hafızası süreçlerinin incelenmesi

Öyle olsa da, çalışma bir konnektom (beynin bir modeli, hücrelerin mekansal düzeni ve en önemlisi aralarındaki bağlantılar) oluşturmak için farklı türdeki nöronları beynin doğru alanlarına yerleştirmenin yeterli olduğunu gösterdi. uygun yoğunlukta ve gerekli miktarda serebral korteks. Daha önce düşünüldüğü gibi korteksteki her bir nöronun konumunu haritalandırmaya gerek olmadığı, ancak konumları hakkında yalnızca genel bir fikre sahip olmanın yeterli olduğu ortaya çıktı.

İnsan Beyni Projesi'nin faaliyetlerine yol açan bu sonuçtu. Ocak 2013'te Avrupa Birliği'nden destek açıklandı.

Ancak şu anda vücudumuzda bulunan sinir hücrelerinin türleri ve bunların moleküler düzeydeki farklılıkları hakkında hala çok az bilgimiz var. Nöronların yanı sıra, glial hücreler ve damar sistemindeki hücreler de vardır; bunlar olmadan nöronlar işlevlerini yerine getiremezler. Ve İnsan Beyninin öncelikli görevlerinden biri, modelin daha doğru hale gelmesini sağlayacak olan eksik verileri doldurmaktır.

"İnsan Beyni" Projesi
(İnsan Beyni Projesi, HBP)

İnsan Beyni projesi (hibe numarası 604102) Ekim 2013'ün başında başladı. Bu girişim, Avrupa Komisyonu'nun gelecek 8 yıl boyunca geleceğe ve gelişen teknolojilere yönelik beyin araştırmasının amiral gemisi projesidir (projenin 2023'te sona ermesi planlanmaktadır). Bu süre zarfında sadece bilimsel araştırma yapılması değil, aynı zamanda elde edilen sonuçların yöntem, yeni bilgi ve teknolojiler şeklinde hayata aktif olarak uygulanması da planlanmaktadır.

İnsan Beyni Proje Rutinleri

Beyin ve Zihin Enstitüsü'nün kurucusu ve profesörü Henry Markram'a göre bilim insanları, insan beynini en küçük ayrıntısına kadar yeniden yaratmayı amaçlıyor.

Markram, "Genetik, moleküler seviyeden nöronlara ve sinapslara, ayrıca nöron devrelerine, makro devrelere, orta devrelere, beyin loblarına kadar - tüm bu seviyelerin birbirine nasıl bağlı olduğuna ve davranışları nasıl belirlediklerine ve bilinci nasıl oluşturduklarına dair bir anlayış oluşana kadar" diyor.

Böylece HBP projesinin küresel hedefi beynimizin nasıl çalıştığını, nasıl düşündüğümüzü, karar verdiğimizi ve hissettiğimizi anlamamızı sağlayacak doğru bir model oluşturmaktır. Belleğin altında hangi süreçler yatıyor? Sonuçta, tüm vücut tarafından üretilen enerjinin %20'sini tüketen bir buçuk kilogram biyomateryalin kafamızda nasıl çalıştığının net bir şekilde anlaşılması, giderek yaygınlaşan nörodejeneratif hastalıkların tedavisine yönelik araçların geliştirilmesini mümkün kılacaktır. yaşlanan insanlığın başına bela.

Üstelik bu tür modellere sahip olarak yapay zeka yaratma fikrine daha da yaklaşabileceğiz. Ama bu o kadar basit değil. Henry Markram'ın kendisine göre, eğer bilinç kritik bir etkileşim kütlesinin sonucu olarak ortaya çıkıyorsa, o zaman bu mümkün olabilir, ancak bilincin ne olduğunu gerçekten anlamıyoruz, bu yüzden onun hakkında konuşmak zor. En azından şimdilik.

Projenin 113 ortak kuruluş, 21 uygulayıcı kuruluş ve aralarında dünyanın önde gelen üniversitelerinin (toplam 24 ülke) yer alması, projeyi uluslararası kılmaktadır. Beyin patolojilerinin incelenmesi, nörodejeneratif hastalıkların tedavisinde bilim ve teknolojideki en son gelişmelere ve gelişmelere dayalı yeni terapötik yaklaşımların geliştirilmesi ve uygulanması konusunda uzmanlaşmış ticari şirketler de bu projede aktif olarak yer almaktadır.

Proje yol haritası aşağıdaki görevleri içerir:

Beyin simülasyonu;

Bilgisayar ve robotik sistemlerin geliştirilmesi;

Etkileşimli bir bilgi işlem sisteminin geliştirilmesi;

Beyin patolojilerinin haritası;

Fare ve insan beyni haritalarının oluşturulması;

Beyin teorilerinin gelişimi;

Çığır açan araştırmaların hızlandırılması;

Diğer araştırma projeleriyle işbirliği;

Program sonuçlarının teknolojilere, ürünlere ve hizmetlere dönüştürülmesi;

Sorumlu araştırma ve yenilik politikası izlemek.

Girişim, her biri kendi işlevini yerine getiren çeşitli alt projelere (SP1–SP13) bölünmüştür. Aynı zamanda SP5–SP10 projeleri ölçekleri ve önemleri itibarıyla platform statüsündedir.

Toplamda, “İnsan Beyni” projesine yaklaşık 1,2 milyar Avro harcanması planlanıyor. Projenin, yeni araştırma yöntemlerinin uyarlandığı, bağlantıların kurulduğu, katılımcı kuruluşlar arasında temasların kurulduğu ön aşaması için finansmanın 54 Avro tutarında olması planlanıyor. milyon.

Nisan 2015'te, ana katılımcıların katıldığı genel toplantının ardından, projenin başlangıcından bu yana yıl içinde yapılan çalışmalara ilişkin teknik bir rapor proje web sitesinde yayınlandı.

Programın ilk yılı organizasyonel hale geldi. Katılımcıları yeni yöntemler ve geliştirilmiş araçlar konusunda uzmanlaştı ve bunları geliştirdi. Genel olarak, her araştırma grubunun sonuçları (elbette her zaman istisnalar vardır) belirlenen programa uygundur. Tüm katılımcılara genel bir not şudur: Aralarında yeterli düzeyde çapraz iletişim yoktur. Üstelik bu tek açıklama tüm projenin uygulama planlarını önemli ölçüde etkiliyor.

Beyin modelleme projeleri için gerekli bilgisayar kümesi performansı

Ve onları sayamazsınız!

Yüksek Performanslı Bilgi İşlem Platformu (SP7) katılımcılarını zor bir görev bekliyor. Gerçek şu ki, İnsan Beyni projesinin iddialı hedeflerini gerçekleştirmek için muazzam güce sahip bilgi işlem sistemlerine ihtiyaç duyulacak. Blue Brain projesinde kullanılan IBM'in Blue Gene süper bilgisayarı, sıçan neokorteksinin (beynin yapısal birimi, toplamda 100 bin teraflop) bir sütununun çalışmasını simüle etmek için yeterli kaynağa (300 bin teraflop ve 10 TB RAM) sahipti. sıçan beynindeki bu tür sütunlar). İnsan beyninin işleyişini simüle etmek için 100 bin kat daha güçlü bir kümeye ihtiyaç duyulacaktır (şekle bakınız). Karşılaştırma için, 3,7–4,2 GHz'deki 6 çekirdekli Intel Core i7-4930K işlemci, 130–140 gigaflops (teorik zirve 177 GFlops) performansa sahiptir. Bu, teorik olarak böyle bir küme oluşturmanın 7 milyonun üzerinde işlemci gerektireceği anlamına gelir.

Genel olarak burada para olsaydı hiçbir şey imkansız değildir. Örneğin Intel, 2020 yılına kadar 4 exaflop performansına sahip bir süper bilgisayar yaratmayı planlıyor. Ancak bu tür sistemlerin devreye alınması ve desteklenmesi işi son derece zor olduğundan araştırmacılara başarılar diliyoruz.

İnsan Beyni projesinin öncelikli bilimsel sonucunun, biyolojik deneylerden elde edilen veriler üzerine inşa edilmiş, insan beyninin bir modeli olması gerektiğinden (analoji yoluyla herhangi bir memelinin beyninin bir modelini kolayca geliştirmek mümkün olacaktır), yazarları (alt program) SP6) bu bilgiyi almak ve kullanmak için bu girişimdeki diğer katılımcılarla aktif olarak etkileşimde bulunmakla yükümlüdür. Üstelik böyle bir etkileşimin çifte faydası var. Bir yandan bu verilere dayanarak bir çalışma modeli oluşturuluyor (SP6), diğer yandan test edildikçe hangi çalışmaların hala eksik olduğu ortaya çıkıyor (SP1, SP2, SP3, SP4). Bu süreç, deneylerin daha hedefe yönelik tasarlanmasına olanak sağlayacaktır.

Uzman geri bildirimlerine dayanarak, SP1 ve SP2'nin SP6'nın amaç ve hedeflerinden bağımsız olarak çalıştığı görülmektedir. Durum SP3 ve SP4'te de benzer. Aynı zamanda “ham” veriler, beynin çalışan bir modelini oluşturmak için henüz yeterli değil.

Yale Üniversitesi'nden bir ekip, hastaların kafalarındaki 64 sensörden oluşan bir diziyi kullanarak beyin fonksiyonlarını inceliyor.

Model geliştiricilere yönelik şikayetlerin çoğunluğunun uzmanların olması dikkat çekicidir ve onlar projenin kalbidir. Neurorobots platformunun (SP10) mühendisleri de bunu anladılar ve “Sanal Fare” modelini oluşturdular; burada vücudun bir modeline bağlı basitleştirilmiş bir beyin modeli kullandılar (tüm bunlar sanal bir ortamda bulunuyor). Model, Allen Beyin Enstitüsü (Seattle, ABD), Biyomedikal Bilgi Araştırma Ağı (San Diego, ABD) verilerine ve Mavi Beyin projesi (Cenevre, AB) sonucunda elde edilen verilere dayanıyordu. Sunulan basitleştirilmiş modelde 200 bin nöron kullanıldı (fare beyninde toplam 75 milyon nöron var).

Böyle bir model şüphesiz kendi içinde ilginçtir, çünkü öncelikle çeşitli kaynaklardan elde edilen çeşitli veri türlerini entegre etme sorununu çözmenin bir örneğidir ve ikincisi, yalnızca araştırma yapmak için değil aynı zamanda çalışmak için de güçlü bir araçtır. Robotikte nesnelerin akıllı davranışlarının ortaya çıkarılması (harici uyarıma tepki mekanizması).

Bununla birlikte, uzmanların SP10 grubuyla ilgili şikayetleri, ikincisinin, modellerin kendi özelliklerine (beyin, vücut, çevre) zarar verecek şekilde, görselleştirme paketlerinin yanı sıra, geliştirilmekte olan araçların ergonomisine daha fazla odaklandığı yönündeydi. Uzmanlara göre bu durum, bu tür araçların kullanılma olasılığı ve bilimsel değeri konusunda şüphe uyandırıyor.

Projeyi savunurken, sonuçların sunulduğu tarihte başlangıcından bu yana yalnızca bir yıl geçmiş olduğu ve gerekli çaba gösterilirse bu eksikliklerin kolaylıkla düzeltilebileceği söylenebilir.

ABD'de araştırma

B.R.A.I.N.

Başlık "B.R.A.I.N." "Yenilikçi Nöroteknolojileri Geliştirerek Beyin Araştırması" anlamına gelir. Girişim, hayvanların beynindeki tüm nöronların dürtülerini kaydetmeyi öğrenmeyi içeren Beyin aktivite haritası programından dönüştürüldü. Girişimin hedefleri ciddi biçimde genişledi ve artık bu proje İnsan Beyninden ve çoğu Amerikan girişiminden daha iddialı görünüyor.

“Ortaya çıkarmamız gereken derin bir sır var ve Project B.R.A.I.N. bu konuda yardımcı olacaktır. Bu, bilim adamlarına beyin aktivitesinin dinamik bir resmini oluşturma ve nasıl düşündüğümüzü, öğrendiğimizi ve hatırladığımızı daha iyi anlama fırsatı verecek” dedi ABD Başkanı Barack Obama, programın başlatıldığını duyururken.

Küresel araştırma hedefleri yeni değil: Alzheimer hastalığı, otizm, epilepsi ve yüksek sinirsel aktiviteyle ilişkili diğer bozukluklar hakkındaki bilimsel bilginin derinleştirilmesi, bu hastalıkların erken teşhis ve tedavi olasılıklarının araştırılması. Ancak projenin yazarları, girişimin uygulanması sırasında çığır açan keşifler olasılığını dışlamıyor.

BEYİN. beyin hücrelerinin tam moleküler özelliklerine (DNA, RNA, proteinler, basit moleküller), birbirleriyle olan bağlantılarının haritalarına (konnektom) ve bu verileri bilişsel işlevlerle ilgili bilgilerle birleştirmek için araçlara dayalı bir atlas oluşturmayı içerir. Girişim aynı zamanda sağlıklı bir beyin ve çeşitli patolojilere sahip bir beyin modellerinin oluşturulmasını da içeriyor; bu, bunların ortaya çıkmasının ve gelişiminin nedenlerini incelememize olanak sağlayacak. Bütün bunlar Avrupa İnsan Beyni Projesinde şu veya bu şekilde mevcut.

BEYİN. - erişilebilir dil

Artık insan beyninde bir ameliyat gerçekleştirmek için (örneğin epileptik bir bandı çıkarmak veya titremeyi ortadan kaldırmak için bir implant yerleştirmek) cerrahın her seferinde beynin haritasını çıkarması gerekiyor. Bu şu şekilde olur. Bilinci açık bir adam ameliyat masasında yatıyor, kafatası açık. Doktor özel bir uyarıcıyla beynin çeşitli bölgelerine dikkatlice dokunur ve hasta ona ne hissettiğini ve durumunun nasıl değiştiğini anlatmalıdır. 2008 yılında yaklaşık 4 saat süren bir operasyon sırasında doktorlar, Amerikalı müzisyen Eddie Adcock'un beyninin çeşitli bölgelerini uyardı ve kendisi banjo çalarak bu uyarının bir etkisi olup olmadığını bildirdi (çalmasını engelleyen bir titremesi vardı). Patolojinin tezahüründen sorumlu bölgeyi lokalize ettikten sonra içine bir elektrot yerleştirildi. Hasta operasyonun ardından iyileşerek konser verdi.

Beynin haritasını çıkarmaya yönelik invaziv olmayan yöntemler, ayrıntılı haritalar ve ayrıca gri maddenin belirli alanlarının hedeflenen uyarılması (fiziksel veya ilaç) yöntemleri bu tür prosedürleri önemli ölçüde basitleştirebilir. Bir hayal edin: Hastaya bir kask takılıyor ve belirli aralıklarla, beynin muhtemelen hastalıktan sorumlu olabilecek bölgelerini sırayla uyarmaya başlıyorlar. Ve hastanın ihtiyacı olan tek şey, sisteme bir sinyal vermek için düğmeye zamanında basmaktır: Kendimi daha iyi hissediyorum. Kolay kalibrasyon, hedeflenen etki; tedavi tamamlandı, hasta sağlıklı.

Bu iki proje arasındaki temel fark, Avrupalıların beynin işleyişini simüle eden bilgisayar modelleri oluşturmaya odaklanırken, Amerikalıların öncelikle yeni teknolojiler, araçlar, araştırma yöntemleri, beyin üzerinde hedefe yönelik etkiler (mümkünse müdahalesiz) geliştirecek olmalarıdır. ) ve ancak o zaman temel sorunlara başlar.

B.R.A.I.N. girişiminin başlatılması hakkında 2013 yılında tanındı. Uygulamaya başlama tarihi Eylül 2014 olarak açıklandı (çoğu projenin finansmanı bu aydan itibaren başlıyor). Program 12 yıl için tasarlanmıştır.

Projeye beş federal kurum katılıyor: Gıda ve İlaç İdaresi (FDA), İstihbarat İleri Araştırma Projeleri Ajansı (IARPA), Ulusal Sağlık Enstitüleri (NIH), Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA) ve Ulusal Bilim Vakfı (NSF). Ayrıca GE, Google, GlaxoSmithKline ve Inscopix'in yanı sıra Ulusal Fotonik Girişimi üyeleri de B.R.A.I.N.'e altyapı katkısında bulundu ve birçok özel vakıf, kuruluş ve üniversite araştırmaya katkıda bulunmayı kabul etti.

Girişim planının ideologları olarak (ana koordinatör Ulusal Sağlık Enstitüsü, NIH'dir), ilk iki yıl (2014 ve 2015 mali yılları) hazırlık niteliğinde olacak ve ilk “beş yıllık planın” (mali) ana odağı olacak. 2016-2020 yılları arasında) beyin araştırmaları için yeni teknolojiler geliştirmeyi hedefleyecek ve önümüzdeki “beş yıllık dönemde” (2021-2025) bilim insanları, geliştirilen teknolojiler kullanılarak temel keşiflerin yapılacağını umuyor.

B.R.A.I.N.'in ana hedefleri.

1. Çeşitliliğin incelenmesi: her tür beyin hücresinin deneysel tanımı, bunların sağlıklı ve hastalıklı beyinlerdeki rolleri. Hücresel çeşitliliği sistematize etmek için bu gereklidir. Elde edilen veriler kullanılarak, canlı beyindeki nöronları kaydetmek, etiketlemek ve manipüle etmek için araçların yanı sıra genlerin, proteinlerin ve basit maddelerin beyin hücrelerine seçici olarak iletilmesine yönelik yöntemler geliştirilecek.

2. Büyük ölçekte haritalama: Bireysel sinapslardan bir bütün olarak beyne kadar çözünürlükte sinir bağlantılarının diyagramlarını oluşturmak. Böyle bir harita, sadece komşu hücreler arasındaki bağlantıları değil, aynı zamanda beynin farklı bölgelerinde bulunan hücreleri de tanımlamayı ve bireysel alanları arasındaki ilişkiyi incelemeyi mümkün kılacaktır. Gelecekte, sinir ağlarını herhangi bir ölçekte yeniden yapılandırmak için hızlı ve daha ucuz teknolojiler geliştirilecektir (tüm beynin müdahalesiz incelenmesinden hücre altı düzeyde bireysel sinapsların incelenmesine kadar).

3. Hareket halindeki beyin: Sinirsel aktiviteyi izlemek için yeni yöntemler kullanarak beyin işleyişinin dinamik resimlerinin elde edilmesi (tüm sinir ağlarının sinyallerinin uzun zaman aralıklarında kaydedilmesi). Bu çalışmalar, elektrotların, optiklerin, moleküler genetiğin vb. kullanımına dayalı yöntemler de dahil olmak üzere, nöronlarla çalışmak için mevcut teknolojilerin iyileştirilmesine ve yeni teknolojilerin geliştirilmesine olanak sağlayacaktır.

4. Sebep-sonuç ilişkilerinin gösterilmesi: Sinir ağlarının dinamiklerini değiştiren araçları kullanarak beyin aktivitesini davranışsal reflekslerle ilişkilendirmek (nöron popülasyonlarının aktivasyonu veya inhibisyonu). Model hayvanların ve ardından insanların sinir ağlarını (optogenetik, kemogenetik, biyokimyasal ve elektromanyetik modülasyonlar için) manipüle etmek için özel araçlar geliştirilecektir.

NPI, fotonik odaklı beş temel alanda ABD finansmanına ve yatırımına rehberlik edecek tavsiyeleri toplamak için endüstri, akademi ve hükümetten uzmanları bir araya getiriyor: ileri üretim, iletişim ve BT, savunma ve ulusal güvenlik, enerji ve sağlık ve tıp.

5. Temel ilkelerin belirlenmesi: yeni teorik araçlar kullanılarak psikolojik süreçlerin biyolojik temellerine ilişkin modellerin geliştirilmesi. Teori, modelleme ve istatistiksel analiz, beynin fonksiyonel özelliklerinin kapsamlı, doğrusal olmayan bir analizine olanak sağlayacaktır. Verileri analiz etmek ve yorumlamak için yeni yöntemlerin geliştirilmesi istatistik, fizik, matematik, mühendislik ve bilgisayar bilimleri alanlarındaki bilim insanlarıyla yakın işbirliği içinde gerçekleştirilecektir.

6. İnsan araştırması: İnsan beynini incelemek ve patolojilerini tedavi etmek için yenilikçi teknolojilerin geliştirilmesi, entegre araştırma konsorsiyumunun oluşturulması ve desteklenmesi. Çeşitli beyin patolojilerinden muzdarip ve kliniklerde muayene ve tedavi gören kişilerin bilimsel araştırmalara dahil edilmesine yönelik bir sistemin geliştirilmesi. Böyle bir sistem, hasta verilerinin toplanması ve işlenmesine yönelik araçlar oluşturmanın yanı sıra, hastalara ilişkin kişisel verilerin korunmasına yönelik katı etik standartların ve sistemlerin oluşturulmasını gerektirecektir.

7. B.R.A.I.N girişiminden beyne: 1-6. paragraflarda açıklanan yeni teknolojiler ve yaklaşımlar, dinamik sinirsel aktivite dizilerinin biliş, duygu, algı ve eylem gibi insan beyni aktivitelerine nasıl dönüştürüldüğünü gösterecektir. Bu girişimin en önemli sonucu olacak.

Girişim, araştırma görevlerine ek olarak altyapı projelerinin geliştirilmesini de içeriyor; bunların arasında en önemlileri şunlardır:

İnsan ve insan dışı modellere ilişkin paralel çalışmaların düzenlenmesi;

Disiplinlerarası etkileşim mekanizmaları;

Verilerin mekansal ve zamansal ölçeklerde entegrasyonu (dinamik modeller);

Veri depolama ve alışverişi için bir platformun geliştirilmesi;

Yeni teknolojilerin doğrulanması ve uygulamaya uygulanması;

Araştırma sonuçlarının uygulanmasının etik sonuçları;

Proje katılımcıları için vergi raporlama mekanizmaları.

2014-25 MY finansmanının disiplinler arasında tahsisi.

Amerika Birleşik Devletleri ve Avrupa Birliği'nin iki büyük ölçekli programı açıkça birbirini tamamlıyor. Kesişme noktalarının varlığı, ortak uluslararası araştırmaların organize edilmesini mümkün kılar. Örneğin, İnsan Beyni projesinin SP1–SP5 alt programlarının hedefleri B.R.A.I.N.'in 1-5. paragraflarında belirtilen görevlerle örtüşür ve SP8'in hedefleri 6. paragrafın hedefleriyle örtüşür. Altyapıya gelince, uzun zamandır yaygındı ABD ve Avrupa'nın bilimsel topluluklarına.

B.R.A.I.N. Toplamda 4,9 milyar dolarlık finansman sağlanmaktadır. Proje yazarlarının maliyet beklentileri Şekil 1'de gösterilmektedir. altında. Dolayısıyla önümüzdeki 10 yıl içinde beyin araştırmalarında ve patolojilerinin tedavisinde çığır açan teknolojilerin ortaya çıkmasını bekleyebiliriz.

Japonya'da araştırma

Brain/MINDS olarak kısaltılan Hastalık Çalışmaları için Entegre Nöroteknolojilerle Beyin Haritalaması adlı proje Haziran 2014'te başladı. Proje finansmanı 2014'te 3 milyar Yen (27 milyon $) olarak gerçekleşti; 2015'te bu rakamın 4 milyar Yen'e çıkması bekleniyor.

Program Eğitim, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı (MEXT) tarafından desteklenmektedir. Lider kuruluş RIKEN Beyin Bilimi Enstitüsü (BSI) olacak.

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。

Proje temel bir soruyu incelemeyi amaçlıyor: İnsan zihni nasıl çalışır? Girişimin şu hedefleri var: İnsan beyninin tüm işlevlerini anlamak; patolojilerinin teşhis ve tedavi yöntemlerini geliştirmek; Beynin mekanizmalarına dayalı bilgi teknolojileri geliştirmek.

Brain/MINDS projesinin önemli bir özelliği, yazarlarının araştırmaların çoğunu maymun Callithrix jacchus gibi model hayvanlar üzerinde yürütmesidir. Boyutları küçüktür ve iyi çoğalırlar, bu nedenle onlarla çalışmak kolaydır ve popülasyonu yenilemek kolaydır. Ayrıca beyin anatomisi ve sosyal davranışlar (ebeveynler ve yavrular arasındaki ilişkiler dahil) açısından bu maymunlar insanlara benzer. Benzersiz ses yeteneklerine sahipler ve nörodejeneratif hastalıklarla insanlara ilişkin modelleri birbirine çok benziyor.

Model hayvanlarla ve özellikle Callithrix jacchus maymunlarıyla çalışmanın diğer önemli avantajları:

Frontal frontal korteks iyi gelişmiştir ve diğer model hayvanlara (örneğin deneylerde sıklıkla kullanılan kemirgenlere) kıyasla insan korteksiyle daha tutarlıdır;

Kompakt beyin (sadece 8 g ağırlığında), tüm beyin sinir ağı analizi yapılırken bir avantajdır;

Beynin daha az katmanı vardır, bu da onu fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme, optik, kontrast ve elektrofizyolojik yöntemler kullanarak inceleme prosedürünü basitleştirir;

Maymunlarla genetik deneyler, modifikasyonlar ve manipülasyonlar gerçekleştirilebilir - bu, bu projenin son derece önemli bir yönüdür, çünkü birçok sürecin in vivo modellenmesine ve incelenmesine izin verir (örneğin, kesinlikle zarar görecek bir hat oluşturabilirsiniz, örneğin, , Alzheimer hastalığı).

Transgenik hayvanlar üzerinde yapılan araştırmalar sayesinde (ABD ve AB'den farklı olarak Japonya'da mevzuat bu tür deneylere izin veriyor), bilim insanları nörodejeneratif hastalıkların gelişiminin başlangıç ​​noktalarını belirleyebilecek. Alzheimer hastalığı tanısı konulduğunda yani ilk belirtileri ortaya çıkmaya başladığında hiçbir şey yapılamaz. Sinir liflerinin bozulma süreci başlar, hücreler ölür, beyin küçülür, kişi hafızasını kaybeder ve ölüm meydana gelir. Erken tanı, herhangi bir patolojinin başarılı tedavisinin anahtarıdır. Böylece, başlangıç ​​\u200b\u200bnoktasını belirleyerek ve hastalığın başlangıcı ve gelişiminin tüm sürecini inceleyerek, prensipte bu tür patolojileri sadece tedavi etmekle kalmayıp aynı zamanda önlemenin de terapötik yollarını geliştirmek mümkündür.

Ayrıca, makalenin başında bahsettiğimiz modern tedavi teknolojileri de hayvanlar üzerinde test edilecek.

DTI-MRI hakkında daha fazla bilgi

Traktografi ile difüzyon tensör manyetik rezonans görüntüleme yöntemi, beyin maddesindeki su moleküllerinin difüzyonunun büyüklüğünü ve yönünü ölçmeye dayanır. Su moleküllerinin beyaz cevher lifleri boyunca hareketinin dik yönlere göre çok daha aktif olduğu, bu farkın difüzyon tensör görüntülerinin elde edilmesinin temelini oluşturduğu bulunmuştur. Bu yöntemi kullanarak beyin hasarının derecesini değerlendirebilirsiniz. Beyaz madde liflerinin üç boyutlu rekonstrüksiyonunu oluşturmanıza, ayrıca sinir bağlantılarındaki hasarı tespit etmenize ve değerlendirmenize olanak tanır. Ek olarak, onun yardımıyla elde edilen veriler, sinir bağlantılarındaki hasar ile ilgili sistemdeki nörolojik eksiklikler arasında korelasyon kurmak için kullanılabilir.

Kafamızda meydana gelen süreçlerin (duygular, davranışlar, patolojiler) altında yatan mekanizmaları belirlemek için araştırmacıların farklı düzeylerde büyük miktarda veriyi entegre etmesi gerekir.

Bu amaçla projenin görevleri, her biri ayrı bir araştırmacı grubu tarafından ele alınan üç kategoriye ayrılmıştır:

Grup A - marmoset Callithrix jacchus'un beyninin yapısı ve işlevsel haritalaması;

Grup B - beyin haritalaması için yenilikçi nöroteknolojilerin geliştirilmesi;

Grup C - insan beyni haritalaması ve klinik çalışmalar.

Grup A Profesör Hideyuki Okano (RIKEN Beyin Bilimleri Enstitüsü ve Keio Üniversitesi Tıp Fakültesi) tarafından yönetilmektedir. Araştırma çeşitli düzeylere ayrılmıştır: makro, orta ve mikroskobik.

Makro düzeyde, yazarlar Parkinson hastalığının tanısında traktografi (DTI-MRI) ile difüzyon tensör manyetik rezonans görüntülemenin potansiyelini ortaya koydular. Model hayvanlar (Parkinsonizm hastası maymunlar) üzerinde yapılan çalışmalar, yöntemin, beynin bu hastalığın gelişiminden sorumlu alanlarındaki değişiklikleri belirlememize izin verdiğini ve bunun klinik uygulamada kullanılabileceğini göstermiştir. DTI-MRI kullanılarak, marmoset beyninin, patolojik ve kontrol beyinlerini karşılaştırmak için kullanılabilecek bir 3 boyutlu modeli oluşturuldu. Yazarlar, klinisyenlerle (grup B) yakın işbirliği içinde, bu yöntemin çeşitli nörodejeneratif hastalıkların tanısında kullanılma olasılığını araştırmayı amaçlamaktadır.

Beyaz maddenin lifli yapısı ve tüm marmoset beyninin bölgeleri, traktografi ile DTI-MRI kullanılarak elde edilen veriler kullanılarak sanal alanda yeniden yapılandırıldı. Beyaz maddenin lifleri beynin farklı bölgelerini birbirine bağlayan birçok sürekli iplik içerir. Beynin tüm yapısında bölgeler arasındaki bağlantıları da görebilirsiniz.

Işık mikroskobu (orta çözünürlük seviyesi), floresan etiketlerin tanıtılması ve yerinde hibridizasyon kullanılarak, beyin patolojilerinin ortaya çıkmasından ve gelişmesinden sorumlu genlerin ekspresyonu ve ayrıca görme gibi fizyolojik işlevler incelenecektir. Grup, adenovirüsleri kullanarak çeşitli floresan proteinlerin (bu proteinler belirli bir dalga boyundaki radyasyonla uyarıldığında parlıyor) sentezi için genleri tanıtacak ve böylece nöronları, aksonlarının dağılımını ve diğer hücrelerle bağlantıları izleyecek. Buna ek olarak, özellikle harita geliştirme amacıyla, beyin fonksiyonunun organizasyonuyla ilişkili bir veya daha fazla gende kusurlu olan benzersiz marmoset türleri yaratılacak.