Beyinler Anatominin Önerdiğinden Daha Karmaşık

Beyinler Anatominin Önerdiğinden Daha Karmaşık Bilim adamları hala beynin nasıl çalıştığı bulmacasını birleştiriyorlar. Getty Images üzerinden Yuichiro Chino / Moment

Beynin nasıl çalıştığı sadece birkaç parça ile bir bulmaca olarak kalır. Bunlardan, büyük bir parça aslında bir varsayımdır: beynin fiziksel yapısı ve işlevselliği.

Beynin işleri, konuşma, akıl yürütme, duygular, öğrenme, hareketin ince kontrolü ve diğerlerinin yanı sıra dokunma, görsel ve ses girişlerini yorumlamayı içerir. Sinirbilimciler, tüm bu işlevleri mümkün kılan yüz milyarlarca sinir lifi ile beynin anatomisinin olduğunu varsayarlar. Beynin “canlı telleri”, insanların şaşırtıcı yeteneklerine yol açan ayrıntılı nörolojik ağlarla bağlantılıdır.

Bilim adamları sinir liflerini ve bağlantılarını haritalayabilir ve görme gibi daha yüksek bir işlev için içinden akan dürtülerin zamanlamasını kaydedebilirlerse, örneğin kişinin nasıl gördüğü sorusunu çözebilmeleri gerekir. Araştırmacılar kullanarak beyin haritalama daha iyi oluyor traktorafi - 3D modelleme kullanarak sinir lifi yollarını görsel olarak temsil eden bir teknik. Ve kan akışını ölçmek için gelişmiş fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme kullanarak bilginin beyinden nasıl geçtiğini kaydetme konusunda daha iyi oluyorlar.

Ancak bu araçlara rağmen, hiç kimse anlamaya çok daha yakın görünmüyor gerçekten nasıl görüyoruz. Sinirbilim, hepsinin nasıl bir araya geldiğine dair basit bir anlayışa sahiptir.

Bu eksikliği gidermek için, ekibimin biyomühendislik araştırması beyin yapısı ve fonksiyonu arasındaki ilişkiye odaklanır. Genel amaç, bilişsel görevler sırasında farklı beyin bölgelerini aktive eden hem anatomik hem de kablosuz tüm bağlantıları bilimsel olarak açıklamaktır. Bilim adamlarının beyin fonksiyonu hakkında bildiklerini daha iyi yakalayan karmaşık modeller üzerinde çalışıyoruz.

Sonuçta, yapı ve fonksiyonun daha net bir resmi, beyin cerrahisinin yapıyı düzeltmeye çalıştığı yolların ince ayarını yapabilir ve bunun tersine, ilaç fonksiyonu düzeltmeye çalışır.

Beyinler Anatominin Önerdiğinden Daha Karmaşık Elektrikli yakın alan bağlantıları, beyin içinde başka bir iletişim seviyesi sağlar. Getty Images aracılığıyla PM Görüntüleri / Taş


InnerSelf'ten En Son Haberleri Alın


Kafanızda kablosuz erişim noktaları

Akıl yürütme ve öğrenme gibi bilişsel işlevler, zamana göre dizilmiş bir dizi farklı beyin bölgesini kullanır. Tek başına anatomi - nöronlar ve sinir lifleri - bu bölgelerin uyarılmasını aynı anda veya birlikte açıklayamaz.

Bazı bağlantılar aslında “kablosuz” dur. Bunlar elektrikli yakın alan bağlantılarıve traktograflarda yakalanan fiziksel bağlantılar değil.

[Gelen kutunuzdaki uzmanlık. The Conversation'ın bültenine kaydolun ve her gün bugünün haberlerini uzman olarak alın.]

Araştırma ekibim birkaç yıl boyunca bu kablosuz bağlantıların kökenleri ve alan kuvvetlerini ölçmek. Beyinde neler olup bittiğinin çok basit bir benzetmesi, bir kablosuz yönlendiricinin nasıl çalıştığıdır. İnternet, kablolu bir bağlantı yoluyla bir yönlendiriciye gönderilir. Yönlendirici daha sonra bilgileri kablosuz bağlantıları kullanarak dizüstü bilgisayarınıza gönderir. Genel bilgi aktarım sistemi, hem kablolu hem de kablosuz bağlantılar nedeniyle çalışır.

Beyinler Anatominin Önerdiğinden Daha Karmaşık Elektrik alanları, yalıtımsız Ranvier düğümlerinde nöronların içine ve dışına akan yüklü parçacıklardan kaynaklanır. Getty Images Plus aracılığıyla ttsz / iStock

Beyin durumunda sinir hücreleri, hücre gövdesinden diğer nöronlara akson adı verilen uzun ipliksi kollar boyunca elektriksel uyarılar iletir. Bu arada, kablosuz sinyaller doğal olarak sinir hücrelerinin yalıtılmamış kısımlarından yayılır. Aksonun geri kalanını saran koruyucu yalıtıma sahip olmayan bu noktalara denir Ranvier düğümleri.

Ranvier düğümleri yüklü iyonların nöronun içine ve dışına yayılmasına izin vererek elektrik sinyalini aksondan aşağıya doğru yayıyor. İyonlar içeri ve dışarı aktıkça elektrik alanları oluşur. Bu alanların yoğunluğu ve yapısı sinir hücresinin aktivitesine bağlıdır.

İşte Küresel Nörolojik Ağlar Merkezi bunların nasıl olduğuna odaklanıyoruz kablosuz sinyaller beyinde çalışır bilgi iletmek.

Beynin doğrusal olmayan dünyası

Heyecanlı beyin bölgelerinin bilişsel işlevlerle nasıl eşleştiği konusundaki araştırmalar, aşırı basit modellere yol açan varsayımlara güvenirken başka bir hata yapar.

Araştırmacılar ilişkiyi şu şekilde modelleme eğilimindedir: tek değişkenli doğrusaltek bir beyin bölgesinin yanıtının ortalama büyüklüğünü ölçmek. Arkasındaki mantık ilk işitme cihazının tasarımı - bir kişinin sesi iki kat daha yüksek olursa, kulak iki kat daha fazla cevap vermelidir.

Beyinler Anatominin Önerdiğinden Daha Karmaşık İşitme cihazı kullanıcıları, duyusal girdiyi ikiye katlamanın temel bir düzeltme olduğunu bilirler. Getty Images Plus aracılığıyla AndreyPopov / iStock

Ancak, araştırmacılar kulağın doğrusal bir sistem olmadığını ve dinleyicinin kapasitesiyle üretilen sesleri eşleştirmek için bir tür doğrusal olmayan sıkıştırma gerektiğinin daha iyi anlaşılması için yıllar boyunca işitme cihazları büyük ölçüde iyileşmiştir. Aslında, çoğu canlıların uyaranlara doğrusal, bire bir şekilde tepki veren algılama sistemleri yoktur..

Doğrusal modeller, bir sisteme girdi ikiye katlanırsa, o sistemin çıktısının da iki katına çıkacağını varsayar. Bu, girişin tek değeri için birçok çıkış değerinin mevcut olabileceği doğrusal olmayan modeller için geçerli değildir. Ve çoğu bilim adamı buna katılıyor sinirsel hesaplamalar aslında doğrusal değildir.

Beyin ve davranış arasındaki bağlantıyı anlamada çok önemli bir soru, beynin rakip alternatifler arasında en iyi eylem yoluna nasıl karar verdiğidir. Örneğin, beynin ön korteksi, çok miktarda veya değişkeni hesaplamak - potansiyel getirinin, başarı olasılığının ve zaman ve çaba açısından maliyetin hesaplanması. Sistem doğrusal olmadığından, potansiyel getirinin ikiye katlanması nihai bir kararı iki kat daha fazla verebilir.

Beyindeki bilgi akışı, bir 2D modelin yeterince gösterebileceğinden çok daha karmaşık ve dinamiktir.

Doğrusal modeller, beyin fonksiyonunda, özellikle anatomik yapının önerebileceğinin ötesinde ortaya çıkabilecek zengin olasılıkları kaçırır. Etrafımızdaki dünyanın 2B ve 3B gösterimleri arasındaki fark gibi.

Mevcut doğrusal modeller sadece bir beyin bölgesindeki ortalama uyarım seviyesini veya bir beyin yüzeyindeki akışı tanımlar. Bu, hem gelişmiş fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme hem de elektrikli yakın alan biyo görüntüleme verilerinden doğrusal olmayan modellerimizi oluştururken kullandığım meslektaşlarımdan ve daha az bilgi. Modellerimiz, beynin yüzeyleri boyunca ve içindeki derinliklere bilgi akışının 3D bir görüntüsünü sunar ve bizi her şeyin nasıl çalıştığını temsil etmeye yaklaştırır.

Beyinler Anatominin Önerdiğinden Daha Karmaşık Sağlıklı görünen bir beynin fonksiyonel sorunları olabilir. Getty Images aracılığıyla Bilim Fotoğraf Kütüphanesi

Normal anatomi, fizyolojik işlev bozukluğu

Araştırma ekibim, tamamen normal görünümlü beyin yapılarına sahip insanların hala önemli fonksiyonel problemleri olabileceği gerçeğiyle ilgileniyor.

Nörolojik işlev bozukluğu ile ilgili araştırmamızın bir parçası olarak, bakımevlerinde, yas destek gruplarında, rehabilitasyon bakım tesislerinde, travma merkezlerinde ve akut bakım hastanelerinde bireyleri ziyaret ediyoruz. Sevdiklerini kaybeden insanların benzer semptomlar sergilemek Alzheimer hastalığı tanısı alan hastalara.

Keder, ölüme veya diğer kayıp türlerine karşı duygusal, bilişsel, işlevsel ve davranışsal tepkiler dizisidir. Bu bir devlet değil, daha ziyade geçici veya devam eden bir süreçtir.

Acı çekenlerin sağlıklı görünen beyinleri fizyolojik keder büzülmüş beyin bölgeleri ve nöron ağları arasındaki kesintili bağlantılar da dahil olmak üzere Alzheimer hastalığı olan kişilerde bulunan aynı anatomik sorunlara sahip değildir.

Bunun beynin sıcak noktalarının - fiziksel olmayan bağlantıların - artı beynin doğrusal olmayan operasyonunun zenginliğinin nasıl bir beyin taraması tarafından tahmin edilemeyecek sonuçlara yol açabileceğine sadece bir örnek olduğuna inanıyoruz. Muhtemelen daha birçok örnek var.

Bu fikirler, noninvaziv yollarla ciddi nörolojik durumların azaltılmasına yol açabilir. Yas tedavisi ve noninvaziv, elektrikli yakın alan nöromodülasyon cihazları sevilen birinin kaybı ile ilişkili semptomları azaltabilir. Belki de bu protokoller ve prosedürler, görüntülemenin anatomik değişiklikleri ortaya çıkardığı nörolojik disfonksiyonu olan hastalara daha yaygın olarak sunulmalıdır. Bu bireylerin bazılarını invaziv cerrahi prosedürlerden kurtarabilir.

Elektrikli yakın alan haritalamasındaki son ilerlemelerimizi kullanarak tüm beynin fiziksel olmayan bağlantılarını diyagram haline getirmek ve biyolojik olarak gerçekçi çok değişkenli doğrusal olmayan modeller olduğuna inandığımız şeyleri kullanmak, gitmek istediğimiz yere bir adım daha yaklaşmamızı sağlayacaktır. Beynin daha iyi anlaşılması, sadece işlevi düzeltmek için invaziv çalışma prosedürlerine olan ihtiyacı azaltmakla kalmayacak, aynı zamanda beynin en iyi yaptığı şey için daha iyi modellere yol açacaktır: hesaplama, bellek, ağ ve bilgi dağıtımı.Konuşma

Yazar hakkında

Salvatore Domenic Morgera, Elektrik Mühendisliği ve Biyomühendislik Profesörü, Tau Beta Pi Seçkin Mühendis, Güney Florida Üniversitesi

Bu makale şu adresten yeniden yayınlandı: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak Orijinal makale.


Önerilen Kitaplar: Sağlık

Taze Meyve TemizliğiTaze Meyve Temizliği: Detoks, Kilo Verin ve Doğanın En Lezzetli Yemekleriyle Sağlığınızı Yenileyin [Paperback], Leanne Hall.
Vücudunuzdaki toksinleri temizlerken, kilo verin ve sağlıklı bir şekilde kendinizi sağlıklı hissedin. Taze Meyve Temizliği Günlük programlar, ağız sulandıran tarifler ve temizliğin giderilmesi için tavsiyeler dahil, kolay ve güçlü bir detoks için ihtiyacınız olan her şeyi sunar.
Daha fazla bilgi ve / veya Amazon'da bu kitabı sipariş etmek için buraya tıklayın.

Gıdalar gelişmekGıdaları Geliştirin: 200 Peak Health için Bitki Bazlı Tarifler [Paperback], Brendan Brazier.
Ünlü vegan beslenme rehberinde tanıtılan, stresi azaltan, sağlığı artırıcı beslenme felsefesini temel alarak Gelişmek, profesyonel Ironman triatlet Brendan Brazier şimdi dikkatini yemek tabağınıza çeviriyor (kahvaltı tabağı ve öğle yemeği tepsisi de).
Daha fazla bilgi ve / veya Amazon'da bu kitabı sipariş etmek için buraya tıklayın.

Gary Null tarafından Tıp ÖlümTıbben Ölüm Gary Null, Martin Feldman, Debora Rasio ve Carolyn Dean
Tıbbi ortam, ilaç şirketleri tarafından sızan iç içe geçmiş şirket, hastane ve devlet yönetim kurullarının bir labirenti haline gelmiştir. En toksik maddeler genellikle ilk önce onaylanırken, daha hafif ve daha doğal alternatifler finansal nedenlerle göz ardı edilir. Tıp yüzünden ölüm.
Daha fazla bilgi ve / veya Amazon'da bu kitabı sipariş etmek için buraya tıklayın.


enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

InnerSelf'i takip et

facebook-icontwitter-ikonrss-ikon

E-posta ile son alın

{Emailcloak = off}

EDİTÖRLERDEN

InnerSelf Haber Bülteni: Eylül 6, 2020
by İç Kadro
Hayatı algımızın merceklerinden görüyoruz. Stephen R. Covey şöyle yazdı: "Dünyayı olduğu gibi değil, olduğumuz gibi veya onu görmeye şartlandırıldığımız gibi görüyoruz." Bu hafta, bazılarına bir göz atacağız ...
InnerSelf Bülten: Ağustos 30, 2020
by İç Kadro
Bu günlerde gittiğimiz yollar zaman kadar eski ama bizim için yenidir. Yaşadığımız deneyimler zaman kadar eskidir ama bizim için de yenidir. Aynı şey için de geçerli ...
Gerçek Çok Korkunç Olduğunda Acıtıyor, Harekete Geçin
by Marie T. Russell, InnerSelf.com
Bu günlerde yaşanan tüm dehşetlerin ortasında, parıldayan umut ışınlarından ilham alıyorum. Sıradan insanlar doğru olanı (ve yanlış olanı) savunur. Beyzbol oyuncuları,…
Sırtınız Duvara Dayandığında
by Marie T. Russell, İçsel
İnterneti seviyorum. Artık pek çok insanın bu konuda söyleyecek çok kötü şeyleri olduğunu biliyorum, ama bunu seviyorum. Tıpkı hayatımdaki insanları sevdiğim gibi - mükemmel değiller ama yine de onları seviyorum.
InnerSelf Bülten: Ağustos 23, 2020
by İç Kadro
Tuhaf zamanlarda yaşadığımız konusunda muhtemelen herkes hemfikir olabilir ... yeni deneyimler, yeni tutumlar, yeni zorluklar. Ancak, her şeyin her zaman akış halinde olduğunu hatırlayarak cesaretlendirilebiliriz,…