Šis straipsnis man priminė, kodėl man patinka dirbti su smegenimis, kurios atrodo mielos ir švarios, kaip šis:
Nes į tikrąsias smegenis žiūrėti yra labai nemalonu ir liūdna. Žmonės nemandagūs.
Tačiau paskutinį mėnesį praleidau blizgančioje „Google“vaizdų skilties apačioje, ir dabar jūs taip pat turėsite tai patikrinti. Taigi atsipalaiduok.
Dabar eikime iš tolo. Yra toks momentas biologijoje - tai kartais priverčia susimąstyti, o smegenys taip pat kartais priverčia nenorėti. Pirmoji yra situacija su matrioška galvoje.
Po plaukais yra oda, o po ja - galvojai kaukolę? - ne, yra 19 taškų, o tada tik kaukolė. Tada ateina kaukolė ir visa krūva dalykų, kurie laukia kelyje į smegenis.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Po kaukole ir virš smegenų yra trys membranos.
Lauke dura mater (lot.), Patvarus, šiurkštus, neperšlampamas sluoksnis. Jis yra viename lygyje su kaukole. Girdėjau, kad smegenys neturi skausmui jautrios srities, tačiau dura turi tokią - maždaug tokią pat jautrią, kaip jūsų veido oda. Spaudimas dura mater smegenų sukrėtimo metu dažnai sukelia stiprų galvos skausmą.
Žemiau yra arachnoidinis materas, arachnoidinis ar arachnoidinis smegenų dangalas, kuris yra odos sluoksnis, o tada atvira erdvė su elastingais pluoštais. Aš visada maniau, kad mano smegenys tiesiog netikslingai plaukioja galvoje kažkokiame skystyje, bet iš tikrųjų vienintelis tikrasis tarpas tarp smegenų ir vidinės kaukolės sienos yra arachnoidiniai smegenų dangalai. Šios skaidulos stabilizuoja smegenis, kad jos per daug nejudėtų, ir veikia kaip amortizatorius, kai galva į ką nors atsitrenkia. Ši sritis yra pripildyta smegenų skysčio, kuris smegenis tarsi plaukia, nes jos tankis yra panašus į vandens.
Galiausiai yra pia mater, pia mater - plonas, subtilus odos sluoksnis, susiliejantis su smegenų išorine dalimi. Pamenate, kai žiūrite į smegenis, jos visada būna apaugusios kraujagyslėmis? Taigi jie nėra smegenų paviršiuje, jie tarsi uždaryti į pia mater.
Čia pateikiama išsami kiaulės galvos apžvalga.
Kairėje matote odą (rausvą), tada du galvos odos sluoksnius, tada kaukolę, tada dura mater, arachnoidą, o dešinėje - smegenis, kurias dengia tik pia mater.
Kai tik pašaliname visus nereikalingus daiktus, mes paliekame akis į akį su šiuo kvailu berniuku.
Šis keistai atrodantis dalykas yra vienas iš sudėtingiausių žinomų Visatos objektų - kilogramas, kaip sako neuroinžinierius Timas Hansonas, „viena iš daugiausiai informacijos turinčių, struktūrinių ir savaime organizuotų medžiagų tarp visų žinomų“. Visa tai veikia tik su 20 vatų energija (lygiavertės galios kompiuteris sunaudoja 24 000 000 vatų).
Masačusetso technologijos instituto profesorė Polina Anikeeva tai vadina „minkštu pudingu, kurį galite nugramdyti šaukštu“. Smegenų chirurgas Benas Rapoportas tai apibūdino moksliškiau: pudingo ir želės kryžius. Jis sako, kad jei padėsite savo smegenis ant stalo, dėl gravitacijos jos sulys kaip medūza. Sunku įsivaizduoti smegenis tokias netvarkingas, nes jos dažniausiai plaukioja vandenyje.
Bet tai mes visi apie tai. Žiūri į veidrodį, matai savo kūną ir veidą ir galvoji, kad tai tu, bet iš tikrųjų tai tik automobilis, kuriuo vairuoji. Tiesą sakant, jūs esate keistai atrodantis į želė panašus kamuolys. Kaip jums patinka ši analogija?
Atsižvelgiant į viso to keistenybes, nereikėtų kaltinti Aristotelio, senovės egiptiečių ar daugelio kitų, kad smegenys laikomos bereikšmiu kaukolės įdaru. Aristotelis tikėjo, kad širdis yra proto centras.
Galų gale žmonės suprato, kas yra kas. Bet ne iki galo.
Profesorė Krišna Shenoy palygina mūsų supratimą apie smegenis su tuo, kaip žmonija įsivaizdavo pasaulio žemėlapį 1500-ųjų pradžioje.
Kitas profesorius Jeffas Lichtmanas yra dar griežtesnis. Savo klasę jis pradeda klausimu, skirtu studentams: „Jei viskas, ką reikia žinoti apie smegenis, yra mylios atstumas, kiek mes nuvažiavome? Jis sako, kad studentai paprastai atsako „trys ketvirčiai“, „pusė mylios“, „ketvirtis mylios“ir pan. Tačiau tikrasis atsakymas, jo nuomone, yra „maždaug trys coliai“.
Trečiasis profesorius, neuromokslininkas Moranas Cerfas su manimi pasidalijo senu neuromokslininkų posakiu, kad bandymas suprasti smegenis yra triukas-22: „Jei žmogaus smegenys būtų tokios paprastos, kad galėtume jas suprasti, būtume tokios paprastos. kad jie negalėjo [jo suprasti] ".
Galbūt, pasinaudodami dideliu žinių bokštu, kurį stato mūsų rūšys, mes kažkada prieisime. Kol kas pažvelkime į tai, ką žinome apie medūzas savo galvose, pradedant nuo bendro vaizdo.
Smegenys iš tolo
Pažvelkime į dideles smegenų dalis naudodami pusrutulio skerspjūvį. Štai kaip smegenys atrodo jūsų galvoje:
Dabar paimkime smegenis iš galvos ir pašalinkime kairįjį pusrutulį, kuris mums suteiks geriausią vaizdą viduje.
Neurologas Paulas McLeanas padarė paprastą schemą, iliustruojančią pagrindinę mintį, kurią aptarėme anksčiau, palietę roplių smegenis revoliucijos procese, paskesnį žinduolių smegenų antstatą ir galiausiai mūsų pačių trečiąsias smegenis.
Tokio žemėlapio pavidalu tai yra ant mūsų tikrųjų smegenų:
Pažvelkime į kiekvieną skyrių:
Smegenų kamienas (ir smegenėlės)
Tai seniausia mūsų smegenų dalis.
Tai aukščiau esanti mūsų smegenų skyriaus dalis, kurioje gyvena varlių bosas. Tiesą sakant, visos varlės smegenys yra panašios į šią apatinę mūsų smegenų dalį:
Kai suprantate šių dalių funkciją, prasminga tai, kad jos yra senovės - kad ir ką šios dalys darytų, varlės ir driežai gali. Didžiausi skyriai yra:
Medulla
Pailgoji smegenų dalis rūpinasi tavo mirtimi. Jis atlieka nedėkingas nevalingų procesų, tokių kaip širdies ritmas, kvėpavimas ir kraujospūdis, valdymo užduotis ir verčia vemti, kai manote, kad apsinuodijote.
Pons
Varoljevo tiltas daro šiek tiek visko. Jis atsakingas už rijimą, šlapimo pūslės kontrolę, veido išraiškas, kramtymą, seiles, ašaras ir išmatas - trumpai tariant, viską.
Vidurinės smegenys
Vidurinės smegenys turi dar didesnę asmenybės krizę nei ponai. Jūs suprantate, kad smegenų dalis turi problemų, kai beveik visas jų funkcijas atlieka kita smegenų dalis. Vidurinių smegenų atveju kalbama apie regėjimą, klausą, motorinius įgūdžius, budrumą, temperatūros kontrolę ir daugybę kitų dalykų, kuriuos daro kitos smegenų dalys. Likusios smegenys taip pat nėra panašios į vidurines smegenis, atsižvelgiant į tai, kaip juokingai netolygiai susidarė „priekinės, vidurinės, užpakalinės smegenys“, tarsi sąmoningai izoliuojant vidurines smegenis.
Už tai turėtume atskirai padėkoti ponams ir vidurinėms smegenims, nes jie kontroliuoja savanorišką akių judėjimą. Todėl, jei dabar judinate akis, tada tiltelyje ir vidurinėse smegenyse vyksta procesai.
Smegenėlės
Šis keistai atrodantis dalykas, panašus į jūsų smegenų kapšelį, yra smegenėlės arba smegenėlės, lotyniškai vadinamos „mažomis smegenimis“. Jis atsakingas už pusiausvyrą, koordinaciją ir normalų judėjimą.
Limbinė sistema
Virš smegenų kamieno yra limbinė sistema - smegenų dalis, dėl kurios žmonės tampa neįtikėtini.
Limbinė sistema yra išgyvenimo sistema. Svarbi jos darbo dalis yra tai, kad visada, kai darai tai, ką gali tavo šuo - valgyti, gerti, užsiimti seksu, kovoti, slėptis ar bėgti nuo kažko baisaus - prie vairo yra limbinė sistema. Norite to ar nenorite, kai darote bet kurį iš aukščiau išvardytų dalykų, esate primityviame išgyvenimo režime.
Jūsų emocijos taip pat gyvena limbinėje sistemoje ir tik tuo atveju emocijos taip pat yra atsakingos už išgyvenimą - tai yra tobulesni išgyvenimo mechanizmai, reikalingi gyvūnams, gyvenantiems sudėtingoje socialinėje struktūroje.
Kai tik vidinė kova vyksta kažkur tavo galvoje, verta padėkoti savo limbinei sistemai už tai, kad padarei tai, ko vėliau gailiesi.
Esu visiškai tikras, kad savo limbinės sistemos valdymas yra ir brandos apibrėžimas, ir pagrindinė žmogaus kova. Nėra taip, kad mums geriau be savo limbinių sistemų - juk jie mus paverčia žmonėmis, o didžioji gyvenimo dalis yra susijusi su emocijomis ir gyvūnų poreikių tenkinimu. Tiesiog jūsų limbinė sistema neatsižvelgia į tai, kad gyvenate civilizuotoje visuomenėje, ir jei jai suteiksite per daug galios kontroliuoti savo gyvenimą, ji greitai ją sunaikins.
Bet kokiu atveju pažvelkime į tai atidžiau. Yra daug mažų limbinės sistemos dalių, tačiau mes sutelksime dėmesį į garsiausias.
Amigdala
Amigdala yra tam tikras emocinis smegenų struktūros sutrikimas. Ji yra atsakinga už nerimą, liūdesį ir baimės jausmus. Yra dvi tonzilės, ir, keista, kairieji yra geresnės nuotaikos - kartais tai sukelia nemalonų, bet ir laimingą jausmą. Antrasis visada blogos nuotaikos.
Hipokampas
Jūsų hipokampas (iš graikų kalbos reiškia „jūrų arklys“, nes atrodo vienodai) yra piešimo lenta atminčiai. Kai žiurkės pradeda įsiminti nuorodas labirinte, prisiminimai užkoduojami jų hipokampe - pažodžiui. Skirtingos dviejų žiurkių hipokampo dalys bus suaktyvintos skirtingose labirinto dalyse, nes kiekviena labirinto dalis yra saugoma jai priskirtoje hipokampo dalyje. Bet jei, įsiminusi vieną labirintą, žiurkė gauna kitą užduotį ir po metų grįžta į pradinį labirintą, ji beveik to neprisimins, nes hipokampo piešimo lenta bus ištrinta, kad atsirastų vietos naujai atminčiai.
Filmo „Memento“istorija yra tikra - anterogradinė amnezija - ir padaryta dėl hipokampo pažeidimo. Alzheimerio liga taip pat prasideda hipokampe, prieš eidama per kitas smegenų dalis, todėl dėl daugybės niokojančių ligos padarinių pirmiausia atsiranda atminties problemų.
Talamas
Centrinėje smegenų padėtyje talamas taip pat yra jutiminis pasiuntinys, kuris gauna informaciją iš jūsų jutimų ir siunčia ją apdoroti smegenų žievei. Kai tu miegi, talamas miega su tavimi, o tai reiškia, kad jutiminis tarpininkas neveikia. Todėl giliai miegodamas garsas, šviesa ar prisilietimas gali tavęs nepažadinti. Jei norite nustumti giliai miegantį žmogų, turite pabandyti prieiti prie talamo.
Išimtis yra jūsų uoslė, kuri yra vienintelis pojūtis, aplenkiantis talamą. Todėl pažadintam žmogui pažadinti naudojamos kvapiosios druskos. Kadangi esame čia, čia yra puikus faktas: uoslė priklauso nuo uoslės lemputės ir yra seniausia. Skirtingai nuo kitų pojūčių, uoslė yra giliai įsišaknijusi limbinėje sistemoje, kur ji veikia glaudžiai kontaktuodama su migdoliniu ir hipokampu, todėl uoslė taip glaudžiai susijusi su atmintimi ir emocijomis.
Žievė
Galiausiai priėjome prie žievės, žievės. Žievė. Neokorteksas. Smegenėlės. Pallium.
Svarbiausia visų smegenų dalis negali nuspręsti dėl vardo. Štai kodėl:
„Cortex“yra atsakinga už beveik viską - ji apdoroja tai, ką matote, girdite ir jaučiate, kartu su kalba, judesiu, mąstymu, planavimu ir asmenybe.
Jis suskirstytas į keturias dalis:
Nėra labai malonu aprašyti, ką kiekvienas iš jų daro, nes kiekvienas iš jų daro daug. Bet norint supaprastinti:
Priekinė skiltis valdo jūsų asmenybę, kartu su tuo, ką mes laikome „mąstymu“- dėmesiu, planavimu, įsipareigojimu. Visų pirma, virdulys labiausiai kepa priekinės skilties priekyje, prefrontalinėje žievėje. Prefrontalinė žievė yra dar vienas vidinių jūsų gyvenimo kovų personažas. Tavyje esantis racionalistas verčia tave dirbti. Vidinis balsas bando įtikinti jus nustoti jaudintis dėl to, ką kiti apie jus galvoja, ir būti tik savimi. Aukštesnė jėga, norinti, kad nustotumėte prakaituoti.
Šiuo atveju priekinė skiltis yra atsakinga už jūsų kūno judėjimą. Viršutinė priekinės skilties juosta yra jūsų pagrindinė variklio žievė.
Be kitų funkcijų, parietalinė skiltis valdo jūsų prisilietimo pojūtį, ypač pirminėje somatosensorinėje žievėje, juostoje šalia pirminės motorinės žievės.
Motorinė ir somatosensorinė žievė yra viena šalia kitos ir yra gerai ištyrinėtos. Neuromokslininkai tiksliai žino, kuri kiekvienos juostos dalis jungiasi su kiekviena jūsų kūno dalimi. Dėl to mes pasiekiame šiurpiausią diagramą šiame straipsnyje: homunculus.
Neurochirurgo Wilderio Penfieldo sukurtas homunkulas vizualiai rodo variklio ir somatosensorinės žievės žemėlapį. Kuo didesnė kūno dalis pavaizduota diagramoje, tuo daugiau žievė yra skirta jos judėjimui ar prisilietimui. Keletas įdomių faktų šia tema:
Pirma, nuostabu, kad veido ir rankų judesiams bei pojūčiams skiriama daugiau smegenų nei likusiam kūnui, užuot paimta. Vis dėlto tai turi prasmę: jūs turite turėti nepaprastai išsamią veido išraišką, o rankos turi būti labai vikrios, o likusios dalys - pečiai, keliai, nugara - gali būti daug grubesnės. Ne veltui žmonės groja pianinu pirštais, o ne kojomis.
Antra, nepaprastai svarbu, kiek šios dvi plutos yra panašios į tai, su kuo jos susijusios.
Galiausiai aš susidūriau su šituo šūdu ir dabar gyvenu su juo - taigi ir tu. 3D homunculus žmogus.
Eikime toliau.
Laiko skiltis (laikina) yra ta vieta, kurioje gyvena jūsų atmintis, ir kadangi ji yra šalia jūsų ausų, joje peri ir klausos žievė.
Galiausiai jūsų galvos gale yra pakaušio skiltis, beveik visa skirta regėjimui.
Ilgą laiką maniau, kad šios didelės skiltys yra ištisos smegenų dalys - pavyzdžiui, bendros trimatės struktūros segmentai. Tačiau iš tikrųjų žievė yra tik išoriniai du smegenų milimetrai, o mėsa po ja yra tik laidų.
Jei pašalinsite smegenų žievę, galite išskleisti 2 mm kvadratinį smegenų lakštą, kurio plotas yra 48 x 48 centimetrai. Vakarienės servetėlė.
Ši servetėlė yra ta vieta, kur didžioji dalis veiksmo vyksta jūsų smegenyse, todėl galite galvoti, judėti, jausti, pamatyti, girdėti, prisiminti, kalbėti ir suprasti kalbą. Puošni servetėlė, ką tik galima pasakyti.
Ir atsimeni, kad tu esi želė kamuolys? Kai bandai įsisąmoninti save, visa tai vyksta žievėje. Tai yra, jūs ne želė kamuolys, o servetėlė.
Raukšlių magija didinant servetėlės dydį akivaizdi, kai likusias smegenis uždedame ant savo nuluptos žievės.
Taigi, nors ir nėra tobulas, šiuolaikinis mokslas įgijo tam tikrą supratimą apie bendrą vaizdą, kai kalbama apie smegenis. Iš esmės mes gana gerai suprantame mažesnį vaizdą. Patikrinkime?
Smegenys uždaromos
Taigi, nors jau seniai supratome, kad smegenys tapo mūsų intelekto saugykla, tik neseniai mokslas išsiaiškino, iš ko iš tikrųjų yra smegenys. Mokslininkai žinojo, kad jo kūnas buvo pagamintas iš ląstelių, tačiau XIX amžiaus pabaigoje italų fizikas Camillo Golgi sugalvojo, kaip pritaikyti dažymą, kad pamatytų, kaip iš tikrųjų atrodo smegenų ląstelės. Rezultatas nustebino:
Tai neatrodė kaip ląstelės. Golgi atidarė neuroną.
Mokslininkai greitai suprato, kad neuronas yra pagrindinis didžiulio ryšių tinklo, sudarančio praktiškai visų gyvūnų smegenis ir nervų sistemą, vienetas.
Tačiau tik 1950-aisiais mokslininkai išsiaiškino, kaip neuronai bendrauja tarpusavyje.
Aksonas, ilgas neurono procesas, perduodantis informaciją, turi mikroskopinį skersmenį - per mažas tyrimams. Tačiau trečiajame dešimtmetyje anglų zoologas J. Z. Jungas suprato, kad kalmarai gali pakreipti mūsų mintis apie smegenis, nes kalmarų kūne yra neįtikėtinai dideli aksonai ir su jais galima eksperimentuoti. Dešimtmečiais vėliau, naudodami didelį kalmarų aksoną, mokslininkai Alanas Hodgkinas ir Andrew Huxley'iai neabejotinai išsiaiškino, kaip neuronai perduoda informaciją: veiksmo potencialą. Taip jis veikia.
Visų pirma, yra daug įvairių neuronų tipų:
Paprastumo sumetimais aptarsime paprastą, įprastą neuroną - piramidinę ląstelę, panašią į tą, kuri randama motorinėje žievėje. Norėdami sukurti neurono diagramą, pradėkime nuo vaikino:
Ir jei duosime jam keletą papildomų kojų, šiek tiek plaukų, nuimame jam rankas ir ištiesiame - tai neuronas.
Pridėkime daugiau neuronų.
Užuot išsamiai paaiškinę, kaip veikia veiksmo galimybės, ir pasitelkdami daug nereikalingos ir neįdomios techninės informacijos, su kuria jau susidūrėte biologijos pamokose 9 klasėje, pereikime tiesiai prie pagrindinių idėjų, kurios mums padės.
Mūsų vaikino kūno bagažinė - neurono aksonas - turi neigiamą „poilsio potencialą“, tai yra, jam esant ramybės būsenoje, jo elektrinis krūvis yra šiek tiek neigiamas. Keli žmonės nuolat spardo mūsų vaikinui, neurono dendritams, nori jis ar ne. Jų kojos ant jo plaukų išmeta chemikalus - neuromediatorių -, kurie keliauja per galvą (ląstelės kūną ar somą) ir, atsižvelgiant į cheminę medžiagą, padidina ar sumažina jo krūvį. Tai nėra labai malonu mūsų neuronui, tačiau tai yra toleruotina - ir nieko daugiau neatsitinka.
Bet jei jo plaukus liečia pakankamai chemikalų, kad pakeltų jo krūvį, neurono „slenksčio potencialą“, tai sukels veiksmo potencialą ir mūsų bičiulis bus šokiruotas.
Tai dvejopa situacija - arba mūsų vaikinui nieko neatsitinka, arba jis yra visiškai nukentėjęs nuo elektros. Jis negali būti šiek tiek įjungtas arba per daug energingas - arba jis yra po juo, arba ne, ir visada tam tikru mastu.
Kai taip atsitinka, elektros impulsas (trumpai pakeičiant normalų kūno krūvį iš neigiamo į teigiamą ir tada greitai grįžtantis prie normalaus neigiamo) praeina per kūną (aksoną) į kojas - neurono aksono gnybtus - kurie patys liečia kitų žmonių plaukus sąlyčio taškai vadinami sinapsėmis). Kai veiksmo potencialas pasiekia jo kojas, jis priverčia jas išleisti chemikalus į žmonių, kuriuos jie liečia, plaukus, o tai daro arba neveda į tai, kad šie žmonės yra nukentėję nuo elektros, kaip jis pats.
Tokiu būdu informacija paprastai keliauja per nervų sistemą - cheminė informacija, siunčiama mažame tarpelyje tarp neuronų, sukelia elektrinės informacijos perdavimą per neuroną, tačiau kartais, kai kūnui reikia greičiau perkelti signalą, neuronų ir neuronų ryšiai gali būti savaime elektriniai.
Veiksmo potencialai juda nuo 1 iki 100 metrų per sekundę. Dalis šio plitimo priežasties yra ta, kad kito tipo nervų sistemos ląstelės - Schwanno ląstelės - veikia kaip močiutė, kuri nuolat maitina tam tikrus aksonus riebių antklodžių, vadinamų mielino apvalkalais, sluoksniais. Maždaug taip:
Be apsaugos ir izoliacijos, mielino apvalkalas yra pagrindinis bendravimo greičio veiksnys - veikimo potencialai daug greičiau juda per aksonus, kai jie yra padengti mielino apvalkalais.
Vienas geras mielino sukurto greičio skirtumo pavyzdys: ar žinai, koks jausmas, kai atsitrenki pirštu, kūnas suteikia tau sekundę laiko pagalvoti apie tai, ką tu ką tik padarei ir kaip jautiesi dabar, kol dar neprasidėjo skausmas? Jūs tuo pačiu metu jaučiate mažojo piršto poveikį kažkam sunkiam ir aštriąja skausmo dalimi, nes aštri informacija apie skausmą smegenims siunčiama per mielininius aksonus. Praeina sekundė ar dvi, kol bukas skausmas pasireiškia, nes jis siunčiamas per nemielinuotas „C skaidulas“- metro per sekundę greičiu.
Neuroniniai tinklai
Neuronai yra šiek tiek panašūs į kompiuterinius tranzistorius - jie taip pat perduoda informaciją dvejetine nulių ir vienų (0s ir 1s) kalba, nesuaktyvindami ir suaktyvindami veiksmo potencialą. Tačiau skirtingai nei kompiuteriniai tranzistoriai, smegenų neuronai nuolat keičiasi.
Pamenate, kai mokotės kažko naujo ir jums tai sekasi, o kitą dieną bandote dar kartą, bet nėra šūdo? Faktas yra tas, kad vakar cheminių medžiagų koncentracija signaluose tarp neuronų padėjo jums mokytis. Kartojimas sukėlė cheminių medžiagų pasikeitimą, jūs pagerėjote, bet kitą dieną cheminės medžiagos normalizavosi, todėl patobulinimai buvo atšaukti.
Bet jei ir toliau praktikuositės, galų gale jums bus kažkas gera, ir tai bus dar ilgai. Jūs tarsi sakote smegenims: „Man to reikia daugiau nei vieną kartą“, o smegenų nerviniai tinklai reaguoja atitinkamai atlikdami struktūrinius pokyčius. Neuronai keičia formą ir vietą bei sustiprina arba susilpnina įvairius ryšius taip, kad sukurtų įgūdžių, gebėjimų ką nors padaryti kelių tinklą.
Neuronų sugebėjimas chemiškai, struktūriškai ir net funkciškai pasikeisti leidžia jūsų smegenų nervų tinklui optimizuotis išoriniam pasauliui - reiškinys vadinamas smegenų plastiškumu. Kūdikio smegenys yra lankstiausios. Gimus vaikui, jo smegenys neįsivaizduoja, kokiam gyvenimui pasiruošti: viduramžių kario, kuris turės išmokti fechtavimąsi, XVII amžiaus muzikanto, kuriam teks sukurti tikslią raumenų atmintį klavesinui groti, ar šiuolaikinio intelektualo, kurį teks išlaikyti ir dirbti su milžinišku informacijos kiekiu. Tačiau kūdikio smegenys yra pasirengusios pakeisti save bet kokiam jo laukiančiam gyvenimui.
Kūdikiai yra neuroplastikos žvaigždės, tačiau neuroplastika išlieka visą mūsų gyvenimą, todėl žmonės gali augti, keistis ir mokytis naujų dalykų. Štai kodėl mes galime suformuoti naujus įpročius ir nutraukti senus įpročius - jūsų įpročiai atspindi jūsų smegenyse egzistuojančius modelius. Jei norite pakeisti savo įpročius, turite išnaudoti daug valios, norėdami perrašyti smegenų nervinius kelius, tačiau pabandę smegenys pagaliau supras ir pakeis visus šiuos kelius, po kurių naujam elgesiui nebereikės valios. Jūsų smegenys fiziškai pavers pokyčius nauju įpročiu.
Iš viso smegenyse yra apie 100 milijardų neuronų, kurie sudaro šį nepaprastai platų tinklą, pavyzdžiui, žvaigždžių skaičių Paukščių Take. Apie 15–20 milijardų šių neuronų yra žievėje, likę - kitose jūsų smegenų dalyse. Keista, kad net smegenėlėse yra trigubai daugiau neuronų nei žievėje.
Nutolinkime ir pažiūrėkime į kitą smegenų skerspjūvį. Šį kartą pjausime ne išilgai, o skersai.
Smegenų materiją galima suskirstyti į vadinamąją pilkąją ir baltąją medžiagas. Pilkoji medžiaga iš tikrųjų atrodo tamsesnė ir susideda iš smegenų neuronų ir jų embrionų, dendritų ir aksonų ląstelių kūnų (somų) bei kitos medžiagos. Baltąją medžiagą pirmiausia sudaro elektrai laidūs aksonai, pernešantys informaciją iš somos į kitas somas ar į paskirties vietą organizme. Baltoji medžiaga yra balta, nes šie aksonai paprastai yra suvynioti į mielino apvalkalą, kuris yra baltasis riebalinis audinys.
Smegenyse yra dvi pagrindinės pilkosios medžiagos sritys: vidinis limbinės sistemos klasteris ir smegenų kamieno dalys, apie kurias kalbėjome aukščiau, ir storas žievės sluoksnis, išorėje padengtas 2 mm žievės sluoksniu. Didelis baltosios medžiagos gabalas tarp jų pirmiausia susideda iš žievės neuronų aksonų. Žievė yra didelis vadovavimo centras, ir daugelis jos įsakymų kyla iš jo sudėties aksonų masės.
Šauniausia šios koncepcijos iliustracija yra dr. Grego Dunno ir Briano Edwardso meninių reprezentacijų rinkinys. Pamatykite aiškų skirtumą tarp pilkosios medžiagos plutos išorinio sluoksnio ir po juo esančios baltosios medžiagos struktūros.
Šie žievės aksonai gali perduoti informaciją į kitą žievės dalį, į apatinę smegenų dalį arba per nugaros smegenis - nervų sistemos greitkelį - ir į likusį kūną.
Pažvelkime į visą nervų sistemą.
Nervų sistema yra padalinta į dvi dalis: centrinę nervų sistemą - jūsų smegenis ir nugaros smegenis - ir periferinę nervų sistemą - tai neuronai, spinduliuojantys nuo nugaros smegenų iki likusio kūno.
Dauguma neuronų tipų yra interneuronai, kurie bendrauja su kitais neuronais. Kai pagalvoji, tavo galvoje yra krūva interneuronų, kalbančių tarpusavyje. Interneuronai daugiausia randami smegenyse.
Kiti du neuronų tipai yra sensoriniai neuronai ir motoriniai neuronai - jie keliauja žemyn nugaros smegenimis ir sudaro periferinę nervų sistemą. Šie neuronai gali būti vieno metro ilgio. Čia yra tipinė kiekvieno tipo struktūra:
Prisimeni mūsų dvi juostas?
Šios juostos randamos ten, kur gimsta periferinė nervų sistema. Jutiminių neuronų aksonai keliauja žemyn iš somatosensorinės žievės, per baltąją smegenų medžiagą, į nugaros smegenis (tai tiesiog masyvus aksonų pluoštas). Nuo nugaros smegenų jie eina į visas jūsų kūno dalis. Kiekviena jūsų odos dalis yra nusėta nervais, kilusiais iš somatosensorinės žievės. Nervas, beje, yra daugybė aksonų ryšulių, sujungtų į mažą virvelę. Čia yra nervo dalis:
Nervas yra viskas purpuriniame ratu, o keturi dideli apskritimai viduje yra aksonų ryšuliai.
Jei musė nusileidžia ant jūsų rankos, atsitinka taip:
Musė liečia jūsų odą ir stimuliuoja sensorinių nervų pluoštą. Aksono terminalai nervuose pradeda veikti su potencialu, perduodami šį signalą jūsų smegenims, kad signalizuotų apie musę. Signalai eina į somatosensorinės žievės nugaros smegenis ir somas. Tuomet somatosensorinė žievė signalizuoja variklio žievę tingiai judinti petį, kad nubrauktų musę. Tam tikros motorinės žievės somos, sujungtos su rankos raumenimis, inicijuoja potencialą, siunčiančios signalus atgal į nugaros smegenis ir iš ten į rankos raumenis. Neuronų gale esantys aksono terminalai stimuliuoja rankos raumenis, kurie ją purto, kad išvytų musę. Musės nervų sistema išgyvena savo ciklą ir išskrenda.
Tada tavo migdolinis apsižvalgo ir supranta, kad ant tavęs sėdi vabzdys, liepia motorinei žievei trūkčioti priešiškai, o jei tai ne musė, o voras, tavo balso stygoms taip pat liepia nevalingai rėkti ir sugriauti tavo reputaciją.
Taigi mes suprantame, kaip veikia smegenys? Kodėl tada, jei profesorius uždavė šį klausimą - kiek mylių nuvažiavome, jei apie mylių mums reikia žinoti apie smegenis - atsakymas yra trys coliai?
Ir paslaptis yra tokia.
Mes žinome, kaip vienas kompiuteris siunčia el. Laišką ir puikiai suprantame visas interneto sąvokas, pavyzdžiui, kiek yra žmonių, kurios svetainės yra didžiausios, kokios tendencijos veda. Bet visa tai centre - vidiniai interneto procesai - jie šiek tiek glumina.
Ekonomistai gali jums viską papasakoti apie tai, kaip veikia individualus vartotojas, pagrindines makroekonomikos sąvokas ir svarbiausias jėgas, tačiau niekada negali tiksliai pasakyti, kaip ekonomika veikia sekundės tikslumu ar kas nutiks po mėnesio ar metų.
Smegenys yra šiek tiek panašios. Turime mažą nuotrauką - mes viską žinome apie tai, kaip aktyvuojami neuronai. Ir mes turime didelį vaizdą - mes žinome, kiek neuronų yra smegenyse, kokios yra didžiausios skilties ir struktūros, kaip jos valdo kūną ir kiek energijos sunaudoja sistema. Bet kažkur tarp to - ką daro kiekviena smegenų dalis - mes visiškai pasimetę.
Mes tiesiog nesuprantame.
Tai, kas iš tikrųjų mums parodo, kokie esame sutrikę, yra tai, kaip neuromokslininkai kalba apie mums geriausiai suprantamas smegenų dalis. Kaip ir regos žievė. Mes gerai suprantame regimąją žievę, nes ją lengva atvaizduoti.
Mokslininkas Paulas Merolla man tai apibūdino taip:
Kol kas gerai. Bet jis tęsia:
Ir atidžiau apžiūrėjus motorinė žievė, dar viena iš labiausiai ištirtų smegenų sričių, pasirodo esanti dar sudėtingesnė už regimąją žievę. Nes, nors ir žinome, kurios bendrosios motorinės žievės žemėlapio sritys atitinka tam tikras kūno sritis, atskiri šių motorinės žievės sričių neuronai nėra topografiškai suderinti, o jų bendro darbo, skirto kūno judesiui sukurti, specifika yra visiškai neaiški.
Neuroplastika, dėl kurios mūsų smegenys yra tokios naudingos, jas taip pat nepaprastai sunku suprasti, nes mūsų smegenų darbas priklauso nuo to, kaip smegenys formuojasi pačios, reaguodamos į konkrečią aplinką ir patirtį. Tai nėra bedvasis mėsos gabalas ar kažkas, ko jūs, aš, teta Maša, dėdė Petit ir Billas Gatesas turėtume bent jau išvaizda - giliai kiekvieno žmogaus smegenys yra unikalios aukščiausia šio žodžio prasme.
Pirmoji dalis: Žmogaus kolosas
Antra dalis: smegenys
Trečia dalis: Skrydis per Neuronų lizdą
Ketvirtoji dalis: neurokompiuterių sąsajos
Penkta dalis: Neuaralink problema
Šeštoji dalis: burtininkų amžius 1
Šeštoji dalis: burtininkų amžius 2
Septintoji dalis: Didžioji sintezė