Назарияи нави ташаккули синапс дар майна
Азнавташкилдиҳӣ дар кортекси визуалӣ: пеш (аз чап) ва танҳо пас аз осеб расонидан ба торро (марказ) ва дар марҳилаи баъдӣ (аз рост). Аксари нейронҳои минтақа, ки тасвирҳои аз ретинадори харобшуда тарҳрезӣ карда мешаванд, метавонанд ба асли худ бирасанд ...Бештар
Мағзи инсон дар тӯли тамоми ҳаёти инсон тағир меёбад. Пайвастагиҳои нав пайваста дар ҳоле сохта мешаванд, ки синапсҳое, ки дигар дар таназзул нестанд. То имрӯз дар бораи механизмҳои паси ин равандҳо маълумоти кам аст. Ҷулих нейроинформатик Доктор Маркус Бутз ҳоло тавонистааст, ки ташаккулёбии шабакаҳои нави асабиро дар қабати визуалӣ ба як қоидаи оддии гомеостатикӣ муқоиса кунад, ки он низ асоси бисёр равандҳои дигари худтанзимкунӣ дар табиат мебошад. Бо ин тавзеҳ, ӯ ва ҳамкасби худ доктор Арҷен ван Оойен аз Амстердам инчунин назарияи навро дар бораи пластикии мағзи сар ва муносибати навро барои фаҳмидани равандҳои омӯзиш ва табобати осеби мағзи сар ва бемориҳо пешниҳод мекунанд.
Майнаи одамони калонсол ба ҳеҷ ваҷҳ ба воситаи симҳои сахт ба амал намеояд. Дар тӯли чанд соли охир олимон ин далелро бо истифода аз усулҳои гуногуни визуалӣ собит кардаанд. Ин нейропластикӣ бо ном на танҳо дар равандҳои омӯзишӣ нақши калидӣ дорад, балки ба майна имкон медиҳад, ки аз ҷароҳат барқарор шавад ва талафи вазифаҳоро ҷуброн кунад. Муҳаққиқон танҳо ба наздикӣ дарёфтанд, ки ҳатто дар майнаи калонсолон синапсҳои мавҷуда на танҳо ба шароитҳои нав мутобиқ мешаванд, балки пайванди нав пайваста ташаккул меёбанд. Аммо, ҳоло маълум набуд, ки ин ҷараёнҳои дубора барқароркунии табиӣ дар майна назорат карда мешаванд. Дар маҷаллаи дастрас Bios Computational Biology, Бутз ва ван Оойен ҳоло як қоидаи оддиро пешниҳод мекунанд, ки мефаҳмонад, ки ин шабакаҳои нави нейронҳо чӣ гуна ташкил карда мешаванд.
"Эҳтимол дорад, ки пластикии сохти мағзи сар заминаи ташаккули хотираи дарозмӯҳлат аст" мегӯяд Маркус Бутз, ки чанд моҳи охир дар Маркази суперкомпютерии Юлих дар наздикӣ таъсис дода шудааст. «Ва ин танҳо дар бораи омӯзиш нест. Пас аз буридани узвҳо, осеби мағзи сар, пайдоиши бемориҳои нейрогенеративӣ ва сактаҳо миқдори зиёди синапсҳои нав ба вуҷуд меоянд, то мағзро ба тағироти доимии қолабҳои воридшаванда мутобиқ созанд. ”
Фаъолият ташаккули синапсро ба танзим медарорад
Ин натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки ташаккули синапсҳои нав аз ҷониби тамоюли нейронҳо ба нигоҳ доштани сатҳи 'қаблан муқарраршуда' -и фаъолияти электрикӣ ба амал меоянд. Агар фаъолияти миёнаи электрикӣ аз ҳадди муайян паст афтад, нейронҳо ба сохтани нуқтаҳои нави тамос фаъолона шурӯъ мекунанд. Инҳо барои синапсҳои нав асос мебошанд, ки вуруди иловагиро пешниҳод мекунанд - суръати тирпарронии нейронҳо меафзояд. Ин ҳам баръакс кор мекунад: вақте ки сатҳи фаъолият аз ҳадди баланд боло меравад, шумораи пайвастагиҳои синаптикӣ коҳиш дода мешавад, то аз ҳад зиёд шиддат нарасад - суръати тирпарронии нейронҳо паст мешавад. Чунин шаклҳои гомеостаз дар табиат зуд-зуд рух медиҳанд, масалан дар танзими ҳарорати бадан ва сатҳи қанди хун.
Аммо, Маркус Бутз таъкид мекунад, ки ин бидуни ягон ҳаяҷонбахшии ҳадди аққали нейронҳо кор намекунад: «Нейроне, ки дигар ҳеҷ гуна stimul намегирад, синапсҳои бештарро гум мекунад ва пас аз чанд вақт мемирад. Агар мо хоҳем, ки натиҷаҳои моделиронӣ бо мушоҳидаҳо мувофиқат кунанд, мо бояд ин маҳдудиятро ба назар гирем. ” Истифодаи щиморхона визуалӣ ҳамчун намуна, неврологҳо принсипҳоро омӯхтанд, ки тибқи онҳо нейронҳо пайвастагиҳои нав ташкил мекунанд ва синапсҳои мавҷударо тарк мекунанд. Дар ин минтақаи майна, тақрибан 10% аз имтиёзҳо пайваста таҷдид мешаванд. Вақте ретинад вайрон мешавад, ин фоиз боз ҳам зиёдтар мешавад. Бо истифодаи симулятсияҳои компютерӣ муаллифон муяссар гардид, ки таҷдиди нейронҳоро ба тавре ки ба натиҷаҳои таҷрибавӣ аз кортеки визуалии мушҳо ва маймунҳо бо ретинасҳои харобшуда мувофиқанд, барқарор кунанд.
Корти визуалӣ махсусан барои нишон додани қоидаи нави афзоиш мувофиқ аст, зеро он дорои хосиятест, ки онро ретинотопия меноманд: Ин маънои онро дорад, ки нуқтаҳои дар паҳлӯи якдигар ҷойгиршуда ба ретинара инчунин ҳангоми паҳн шудани онҳо ба қуллаи визуалӣ танҳо дар паҳлӯи ҳам ҷойгиранд ба монанди харита. Агар минтақаҳои ретинаро вайрон кунанд, ҳуҷайраҳое, ки дар онҳо тасвирҳои алоқаманд ба назар гирифта мешаванд, вурудоти гуногун мегиранд. "Дар симулятсияҳои мо, шумо мебинед, ки соҳаҳое, ки дигар ҳеҷ гуна вуруд аз ретинаро қабул намекунанд, ба сохтани алоқаҳо шурӯъ мекунанд, ки ба онҳо имкон медиҳанд сигналҳои бештарро аз ҳуҷайраҳои ҳамсояи худ қабул кунанд" мегӯяд Маркус Бутз. Ин пайвандҳо пас аз дами минтақаи осебдида оҳиста, дар раванди шабеҳи шифоёбии захм, то он даме ки сатҳи аслии фаъолияташон барқарор карда мешавад, ташаккул меёбанд.
Пластикии синаптикӣ ва сохторӣ
"Қоидаи нави афзоиш пластикаи сохториро бо як принсипе таъмин мекунад, ки тақрибан ба монанди пластикаи синаптӣ содда аст" мегӯяд ҳаммуаллиф Арҷен ван Оойен, ки даҳсолаҳост, ки дар таҳияи моделҳои рушди шабакаҳои нейронӣ кор мекунад. Ҳанӯз дар соли 1949, профессори психология Доналд Олдинг Хебб кашф кард, ки робитаҳои байни нейронҳо ки зуд-зуд фаъол мешаванд, мустаҳкамтар мешаванд. Онҳое, ки каме маълумот мубодила мекунанд, заифтар мешаванд. Имрӯз, бисёри олимон чунин мешуморанд, ки ин принсипи ҳеббаӣ дар раванди таълим ва хотираҳо нақши марказӣ мебозад. Дар ҳоле ки пластикии синаптикӣ асосан ба равандҳои кӯтоҳмуддат ҷалб карда мешаванд, ки аз якчанд миллисекунд то якчанд соат тӯл кашидаанд, тағйирпазирии сохторӣ аз миқёси тӯлонӣ аз якчанд рӯз то моҳ тӯл мекашад.
Аз ин рӯ, пластикии сохторӣ дар марҳилаи (барвақтии) барқарорсозии беморони гирифтори бемориҳои неврологӣ, ки ҳафтаҳо ва моҳҳо давом мекунад, нақши муҳим дорад. Биниши роҳнамоии лоиҳа аз он иборат аст, ки ғояҳои арзишманд барои табобати беморони сактаи мағз метавонанд аз пешгӯиҳои дақиқи пайдоиши синапс ба вуҷуд оянд. Агар духтурон медонистанд, ки сохтори майнаи бемор ҳангоми табобат чӣ гуна тағир ва тағир меёбад, онҳо метавонистанд вақти беҳтаринро барои марҳилаҳои ҳавасмандкунӣ ва истироҳат муайян кунанд, ки самаранокии табобатро беҳтар мекунад.
Усули нав барои барномаҳои сершумор
«Пештар тахмин мезаданд, ки пластикии сохторӣ инчунин принсипи пластикии Hebbian -ро риоя мекунад. Бозёфтҳо нишон медиҳанд, ки пластикии сохторӣ ба ҷои он принсипи гомеостатикиро идора мекунад, ки қаблан ба инобат гирифта намешуд, - мегӯяд профессор Абиҷайл Моррисон, роҳбари неврологияи лабораторияи моделиронӣ дар Юлих. Гурӯҳи вай аллакай қоидаи навро ба нармафзори моделиронии NEST, ки аз ҷониби олимони сершумори ҷаҳон истифода мешавад, ворид мекунад.
Ин бозёфтҳо инчунин барои лоиҳаи мағзи сари инсон аҳамият доранд. Неврологҳо, олимони соҳаи тиб, олимони компютер, физикҳо ва математикҳо дар Аврупо даст ба даст дода, тамоми мағзи сари одамро дар компютерҳои пурмаҳсули насли оянда моделиронӣ мекунанд, то фаҳманд, ки он чӣ гуна кор мекунад. «Аз ҳисоби схемаи мураккаби синаптикӣ дар инсон мани, боварибахш нест, ки таҳаммулпазирӣ ва чандирии он ба хатоҳо дар асоси қоидаҳои пайвасти статикӣ ба даст оварда мешавад. Аз ин рӯ, барои раванди худтанзимкунӣ моделҳо лозиманд, - мегӯяд профессор Маркус Дизманн аз Институти Неврология ва Тибби Юлих, ки дар лоиҳа иштирок мекунад. Вай сарварии Computational and Systems Neuroscience (INM-6) -ро иваз мекунад, ки дар интерфейси байни тадқиқоти неврологӣ ва технологияи моделиронӣ кор мекунад.
Бодиққат бошед: Аз нав дида баромадани тарзи дидан: Муҳаққиқон дар рушди визуалӣ як гузариши муҳимро месозанд
Маълумоти бештар: Қоидаи оддӣ барои сутунмӯҳраи дендритӣ ва ташаккули бутон бутон метавонад азнавсозии кортикалиро пас аз осеби ретиналии фокалӣ ба ҳисоб гирад, Маркус Буц, Аржен ван Оойен, PLoS Comput Biol (онлайн нашр шудааст 10 октябр 2013); DOI: 10.1371 / jurnal.pcbi.1003259
;