Psiholoģija

Spiediens

Pēdējais atjauninājums: 06:37:44 GMT

Smadzenes un atmiņa

Smadzenes ir centrālās nervu sistēmas galvenais orgāns, ar kura palīdzību tiek kontrolēta visu brīvprātīgo un piespiedu cilvēku darbība, kā arī tās galvenās fiziskās un kognitīvās funkcijas: kustība, runas, domāšana, uztvere, emocijas un atmiņa. Smadzenes sastāv no miljardiem smadzeņu šūnu, ko sauc par neironiem.

Tie satur jutekļu sūtījumus. Neironi ir savstarpēji saistīti un savstarpēji sazinās ar elektrisko impulsu palīdzību. Smadzenēs ir aptuveni desmit miljoni savienojumu, kas apvieno visus neironus.

Muguras smadzenes ir smadzeņu audu pīlārs, kas darbojas mugurkaula centrā, galvenais ceļš, no kura tiek saņemti ziņojumi no ķermeņa vai ķermeņa.

Lielākā daļa mūsdienu zinātnieku nošķir trīs galvenās smadzeņu daļas: medu oblongata, smadzeņu un smadzeņu. Atrodoties starp muguras smadzenēm un smadzenēm, medulla oblongata ir atbildīga par impulsu pārnešanu no muguras smadzenēm uz lielo. Turklāt tā regulē sirds un asinsvadu, elpošanas orgānu un gremošanas orgānu darbību. Smadzeņu funkcijas ietver līdzsvaru saglabāšanu un kustību koordināciju.

Lielās smadzenes, visgrūtākā daļa no zīdītāju organisma un jo īpaši cilvēka organisma, ir atbildīgas par visām augstākajām funkcijām un svarīgāko uzdevumu izpildi, kas saistīti gan ar brīvprātīgām, gan automātiskām darbībām, sākot ar darbību ārējā vidē un beidzot ar kognitīvajiem vai kognitīvajiem procesiem. Lielās smadzenes padara muskuļu līgumus un rodas domas.

Smadzenes ir sadalītas divās gandrīz simetriskās daļās, ko sauc par puslodes (pa labi un pa kreisi). Viņi veic apzinātu intelektuālo darbību.

Atmiņa, kā arī runas un radošā darbība ir viena no svarīgākajām un sarežģītākajām cilvēka smadzeņu funkcijām. To izpilde notiek smadzeņu galvenajā daļā - lielajās smadzenēs.

Atmiņas procesā ir iesaistītas dažādas smadzeņu daļas, bet nesenie pētījumi ir norādījuši, ka, piemēram, atmiņas netiek saglabātas nevienā no tām, bet ir izkaisītas pa nervu savienojumu sistēmu. Šajā nodaļā sīkāk apskatīsim nodaļu “Kur dzīvo dzīvās atmiņas”.

Atmiņa ir viena no svarīgākajām smadzeņu funkcijām. Diemžēl bez atmiņas mēs nevarējām neko nedz mācīties, nedz izmantot mūsu pieredzi.

Smadzeņu limbiskajai sistēmai ir galvenā loma atmiņas procesā. Tas atrodas uz īslaicīgo daivu iekšējās virsmas. Šeit ir hipotalāma - svarīga struktūra atmiņas konsolidēšanai. Šīs platības lielums ir ar bērna īkšķi.

Kura smadzeņu daļa ir atbildīga par atmiņu

Kāda smadzeņu daļa ir atbildīga par atmiņu un kas ietekmē šo procesu, ir svarīgi, lai ikviens to zinātu. Katru dienu mēs saņemam daudz informācijas, no kurām dažas ir atceras. Kāpēc dažas atmiņas paliek atmiņā, bet citas ne, kāda ir atmiņas darbības mehānisms?

Kur ir atmiņa

Atmiņa ir spēja iegaumēt, uzkrāt un iegūt saņemto informāciju. Cik daudz cilvēks atceras, ir atkarīgs no viņa uzmanības.

Atmiņu veido vairākas smadzeņu daļas: smadzeņu garoza, smadzeņu, limbiskā sistēma. Bet lielā mērā to ietekmē smadzeņu īslaicīgās daivas. Atmiņas process notiek hipokampā. Ja laika reģions ir bojāts, no vienas puses, atmiņa pasliktinās, bet, ja ir traucējumi abos laikposmos, tad iegaumēšanas process pilnībā apstājas.

Atmiņas darbība ir atkarīga no neironu un neirotransmiteru stāvokļa, kas nodrošina komunikāciju starp nervu šūnām. Tie ir koncentrēti hipokampā. Acetilholīns ir arī neirotransmiters. Ja šo vielu nepietiek, tad atmiņa ievērojami pasliktinās.

Acetilholīna līmenis ir atkarīgs no tauku un glikozes oksidēšanas procesā saražotās enerģijas daudzuma. Neirotransmiteri koncentrējas organismā mazākos daudzumos, ja personai ir stress vai cieš no depresijas.

Memorizācijas mehānisms

Cilvēka smadzenes darbojas kā dators. Lai saglabātu pašreizējo informāciju, tā izmanto RAM, un ilgstošai uzglabāšanai nevar veikt bez cietā diska. Atkarībā no tā, cik ilgi smadzeņu daļa, kas ir atbildīga par atmiņu, glabā informāciju, tiek piešķirta:

  • tūlītēja atmiņa;
  • īstermiņa;
  • ilgtermiņa.

Interesanti, ka atkarībā no veida atmiņa tiek glabāta dažādās smadzeņu daļās. Īstermiņa atmiņas ir koncentrētas smadzeņu garozā un ilgstoši - hipokampā.

Spēja iegaumēt tiek uzskatīta par svarīgu intelekta daļu. Tāpēc informācijas apjoms, kas personai pieder, ir atkarīgs no tā attīstības.

Atmiņas darbu veido atmiņa, saglabāšana un reproducēšana. Kad cilvēki saņem informāciju, tas notiek no vienas nervu šūnas uz citu. Šie procesi notiek smadzeņu garozas rajonā. Šie nervu impulsi rada nervu savienojumu izveidi. Šādā veidā persona vēlāk izgūst, tas ir, atgādina saņemto informāciju.

Cik veiksmīgi un ilgu laiku atceras informāciju, ietekmē fakts, ar kuru cilvēks pievērš uzmanību objektam. Ja tas viņam interesē, tad viņš vairāk koncentrējas uz interesējošo tēmu un iegaumēšanas process notiek augstā līmenī.

Uzmanību un koncentrāciju sauc par psihes funkciju, kas ļauj koncentrēt visas domas uz konkrētu objektu.

Ne mazāk svarīgi kā atcerēties ir aizmirst informāciju. Šī iemesla dēļ nervu sistēma tiek izkrauta un vieta jaunai informācijai, sāk veidoties jauni nervu savienojumi.

Nav iespējams precīzi noteikt, kura puslode ir atbildīga par atmiņu, jo abām šīm jomām ir svarīga loma informācijas apstrādes un uzglabāšanas procesā.

Atmiņas ietilpība

Saskaņā ar jaunākajiem pētījumu rezultātiem zinātnieki ir atklājuši, ka cilvēka smadzeņu atmiņas ietilpība ir aptuveni miljons gigabaitu.

Ja iegaumēšanas spēja ir labi attīstīta, radošām personām tā var būt daudz problēmu.

Smadzenes satur aptuveni simtu miljardu nervu šūnu, no kurām katra ir tūkstošiem nervu savienojumu. Informācija tiek nosūtīta sinapsē. Tas ir tā punkta nosaukums, kurā kontaktējas ar neironiem. Divu neironu mijiedarbības laikā stipru sinapšu veidošanās. Nervu šūnu sazarošanas procesos ir dendrites, kas palielina izmēru jaunas informācijas saņemšanas laikā. Šie procesi ļauj sazināties ar citām šūnām, palielinājuma laikā tas var uztvert lielāku skaitu signālu, kas nonāk smadzenēs.

Daži zinātnieki salīdzina dendritus ar datoru koda bitiem, bet skaitļu vietā tie izmanto to lielumu aprakstošos raksturlielumus.

Bet agrāk viņi pat nezināja, cik lielā mērā šie dzinumi spēj sasniegt. Tikai mazo, vidējo un lielo dendritu definīcija.

Zinātnieki no Kalifornijas saskaras ar interesantu iezīmi, kas ļāva viņiem pārskatīt zināmo informāciju par dzinumu lielumu. Tas notika, pētot žurkas hipokampu. Tā ir daļa no smadzenēm, kas atbild par atmiņu saistībā ar vizuālajiem attēliem.

Pētnieki ir pamanījuši, ka viens no nervu šūnu procesiem, kas atbild par signālu pārraidi, spēj mijiedarboties ar diviem dendritiem, kas saņem informāciju.

Zinātnieki ir norādījuši, ka dendriti spēj saņemt tādu pašu informāciju, ja tas nāk no viena axona. Tāpēc to lielumam un stiprumam jābūt vienādam.

Tika veikta mērījumu veikšana par sinaptisko savienojumu veidošanu. Pētījumā konstatēts, ka atšķirība starp dendritiem, kas saņem informāciju no viena axona, ir aptuveni astoņi procenti. Kopumā bija iespējams identificēt 26 iespējamos procesu izmērus.

Pamatojoties uz pētījumu rezultātiem, tika izvirzīta hipotēze par cilvēka atmiņas spēju uzglabāt informācijas kvadrātu. Lai salīdzinātu smadzenes ar datoru, ir pietiekami zināt, ka ierīces vidējās RAM lielums nav lielāks par astoņiem gigabaitiem. Tā kā smadzenes var ietaupīt miljonu gigabaitu.

Ikviens zina, ka nevar pilnībā izmantot visu atmiņas apjomu. Daudzi vismaz vienreiz aizmirsa draugu un radinieku dzimšanas dienas, bija grūtības mācīties dzejoļus vai iegaumēt vēstures punktus. Šo parādību uzskata par normālu. Bet, ja cilvēks pilnībā atceras visu, tad to uzskata par parādību. Pasaule zina tikai dažus cilvēkus, kuri atcerējās lielāko daļu saņemtās informācijas.

Kā strādā kāda cilvēka atmiņa un ko tas veido?

Ikdienas dzīvē mēs uztveram apkārtējo informāciju, mēs atceramies dažus no šiem datiem. Tajā pašā laikā mēs nerūpējamies par to, kāpēc mēs precīzi iegaumējām to, nevis citu informāciju, kāpēc mēs aizmirstam visus mirkļus un vispār, kā darbojas cilvēka atmiņa.

Kas ir atmiņa?

Atmiņa ir personas spēja iegaumēt, uzkrāt un iegūt saņemto informāciju. Atmiņas apjomu un kvalitāti ietekmē personas uzmanība. Arī, iegaumējot, jūtas ir ļoti svarīgas. Atmiņa ietver šādus procesus:

  • iegaumēšana ir process, kurā tiek saglabāti jauni fakti;
  • uzglabāšana - saņemtās informācijas uzkrāšana, apstrāde un uzglabāšana;
  • reproducēšana ir iegūto materiālu ieguves process.

Atmiņa un reproducēšana ir patvaļīga un piespiedu kārtā. Patvaļīgu iegaumēšanu un pavairošanu papildina cilvēka pūles un piespiedu darbs tiek veikts bez piepūles.

Informācijas atmiņa

Ja jūs pastāvīgi garīgi atkārtojat jebkuru materiālu, tas īslaicīgi paliks atmiņā. Lai kaut ko iegaumētu ilgāk, būs nepieciešams vairāk pūļu. Šeit iegaumēšana notiek emociju līmenī. Spēcīgas emocijas, atstājot neizdzēšamas pēdas cilvēka atmiņā, palīdz atcerēties informāciju, kas ir saistīta ar šīm emocijām. Turklāt spēcīgu emocionālu apvērsumu laikā cilvēks atceras vissvarīgāko.

Personas ilgtermiņa atmiņā paliek 10-24% no tā, ko vēl gribēja nodot viņam. Vidēji cilvēks atceras 20% no tā, ko viņš dzirdēja, un 60% no tā, ko viņš redzēja. Izskaidrojot redzamo informāciju, cilvēks var atcerēties apmēram 80%. Vislabāk cilvēks atceras kaut ko jaunu laika posmā no 10 līdz 12 un pēc 20 stundām. Tieši šajā laikā cilvēka ķermenim piemīt maksimāla izturība pret skābekļa badu.

Zemapziņas līmenī jaunā materiāla absorbcija ir efektīvāka miega laikā. Turklāt, katru jaunu miega fāzi, atmiņa notiek intensīvāk. Labākais miega laiks iegaumēšanai ir aptuveni divas stundas pirms pamošanās. Atmiņas darbam vislabākais laiks ir vasara.

Eksperimentāli pierādīts, ka persona labāk atceras viendabīgas informācijas sākumu un beigas, un vidējā daļa dod maksimālu grūtību. Palielinoties atmiņā saglabājamā materiāla sarežģītībai, uzlabojas atmiņas veiktspēja. Atkārtojot pētīto informāciju, pārliecinieties, ka ir pārtraukumi.

Atmiņas struktūras smadzenēs

Dažas smadzeņu garozas, smadzeņu un limbiskās sistēmas daļas ietekmē atmiņu. Bet galvenajai ietekmei uz šo darbu ir teritorijas, kas atrodas kreisās un labās puslodes laika reģionā. Vēl viena svarīga smadzeņu struktūra, kas ietekmē atmiņas procesu, ir hipokamps. Ja laika zona ir bojāta, no vienas puses, atmiņas darbs pasliktinās, un, ja tas ir bojāts abās pusēs, tas pilnībā apstājas.

Atmiņas funkcijas nervu šūnu - neironu - darbības dēļ.

Smadzeņu struktūra, par kuru ir atbildīgs katrs departaments?

Cilvēka smadzenes ir ļoti noslēpums pat mūsdienu bioloģijai. Neskatoties uz visiem panākumiem medicīnas attīstībā, jo īpaši uz zinātni kopumā, mēs joprojām nevaram skaidri atbildēt uz jautājumu: „Kā tieši mēs domājam?”. Turklāt, saprotot atšķirību starp apzināto un zemapziņu, nav iespējams skaidri noteikt to atrašanās vietu, daudz mazāk.

Tomēr, lai noskaidrotu dažus aspektus sev, tas ir vērts pat cilvēkiem no attālas medicīnas un anatomijas. Tāpēc šajā rakstā mēs aplūkojam smadzeņu struktūru un funkcionalitāti.

Smadzeņu noteikšana

Smadzenes nav cilvēka prerogatīva. Lielākajai daļai akordu (kas ietver homo sapiens) ir šis orgāns un bauda visas tās priekšrocības kā atskaites punkts centrālajai nervu sistēmai.

Jautājiet ārstam par savu situāciju

Kā smadzenes

Smadzenes ir orgāns, kas dizaina sarežģītības dēļ ir diezgan slikti pētīts. Tās struktūra joprojām tiek apspriesta akadēmiskajās aprindās.

Tomēr ir šādi pamatfakti:

  1. Pieaugušo smadzenes sastāv no divdesmit pieciem miljardiem neironu (aptuveni). Šī masa ir pelēka viela.
  2. Ir trīs čaulas:
    • Grūti;
    • Mīksts;
    • Zirneklis (šķidruma cirkulācijas kanāli);

Viņi veic aizsargfunkcijas, ir atbildīgi par drošību streiku laikā un jebkādiem citiem bojājumiem.

Turklāt pretrunīgie punkti, kas attiecas uz atlīdzības pozīcijas izvēli.

Visbiežāk sastopamais aspekts smadzenes ir sadalītas trīs daļās, piemēram:

Nav iespējams izcelt citu kopīgu šīs iestādes viedokli:

  • Terminal (puslode);
  • Starpnieks;
  • Aizmugures (smadzeņu);
  • Vidējais;
  • Garens;

Turklāt ir nepieciešams pieminēt galīgās smadzeņu struktūru, kombinētās puslodes:

Funkcijas un uzdevumi

Tas ir diezgan grūti apspriežams temats, jo smadzenes dara gandrīz visu, ko darāt (vai kontrolē šos procesus).

Mums ir jāsāk ar to, ka smadzenes veic visaugstāko funkciju, kas nosaka cilvēka racionalitāti kā sugu - domāšanu. Šeit tiek apstrādāti arī signāli, kas iegūti no visiem receptoriem - redzes, dzirdes, smaržas, pieskāriena un garšas. Turklāt smadzenes kontrolē sajūtas, emocijas, jūtas utt.

Kas ir atbildīgs par katru smadzeņu reģionu

Kā minēts iepriekš, smadzeņu veikto funkciju skaits ir ļoti, ļoti plašs. Daži no tiem ir ļoti svarīgi, jo tie ir pamanāmi, daži ir otrādi. Tomēr ne vienmēr ir iespējams precīzi noteikt, kura smadzeņu daļa ir atbildīga par to. Pat mūsdienu medicīnas nepilnības ir acīmredzamas. Tomēr tie aspekti, kas jau ir pietiekami izpētīti, ir izklāstīti turpmāk.

Papildus dažādiem departamentiem, kas ir izcelti atsevišķos punktos, jums ir jānorāda tikai daži departamenti, bez kuriem jūsu dzīve kļūtu par īstu murgu:

  • Medulla oblongata ir atbildīga par visiem ķermeņa aizsardzības refleksiem. Tas ietver šķaudīšanu, vemšanu un klepu, kā arī dažus svarīgākos refleksus.
  • Talamus ir vides informācijas un ķermeņa stāvokļa tulkotājs, ko receptori saņem cilvēka lasāmos signālos. Tātad, tā kontrolē sāpes, muskuļus, dzirdi, ožas, vizuālo (daļēji), temperatūru un citus signālus, kas nonāk smadzenēs no dažādiem centriem.
  • Hipotalāms vienkārši kontrolē jūsu dzīvi. Turpina sekot līdzi, lai runātu. Tas regulē sirdsdarbības ātrumu. Tas savukārt ietekmē arī asinsspiediena regulēšanu un termoregulāciju. Turklāt hipotalāms var ietekmēt hormonu veidošanos stresa gadījumā. Viņš arī kontrolē jūtas, piemēram, badu, slāpes, seksualitāti un prieku.
  • Epithalamus - kontrolē jūsu bioritmus, tas ir, tas dod jums iespēju aizmigt naktī un justies atsvaidzināti dienas laikā. Turklāt viņš ir atbildīgs arī par vielmaiņu, vadošo.

Tas nav pilnīgs saraksts, pat ja jūs šeit pievienojat to, ko lasāt tālāk. Tomēr lielākā daļa funkciju ir kartētas, un strīds joprojām notiek par citiem.

Kreisā puslode

Kreisā smadzeņu puslode ir šādu funkciju kontrolieris:

  • Mutiska runa;
  • Dažāda veida analītiskās darbības (loģika);
  • Matemātiskie aprēķini;

Turklāt šī puslode ir atbildīga arī par abstraktu domāšanu, kas atšķir cilvēkus no citām dzīvnieku sugām. Tā arī kontrolē kreisās ekstremitātes kustību.

Labā puslode

Smadzeņu labā puslode ir cilvēka cietais disks. Tas ir, tas ir, ka atmiņas par apkārtējo pasauli tiek saglabātas. Taču šāda informācija pati par sevi nesniedz pietiekami daudz labuma, kas nozīmē, ka līdz ar šo zināšanu saglabāšanu labajā puslodē saglabājas arī mijiedarbības algoritmi ar dažādiem apkārtējās pasaules objektiem, kas balstīti uz iepriekšējo pieredzi.

Smadzeņu un ventrikuļi

Smadzenis zināmā mērā ir mugurkaula un smadzeņu garozas krustošanās. Šāda atrašanās vieta ir diezgan loģiska, jo tā ļauj iegūt dublētu informāciju par ķermeņa stāvokli kosmosā un signālu pārraidi uz dažādiem muskuļiem.

Smadzenes galvenokārt nodarbojas ar to, ka tā pastāvīgi koriģē ķermeņa stāvokli kosmosā, atbildot par automātiskām, refleksiskām kustībām un apzinātām darbībām. Tādējādi tā ir tādas nepieciešamās funkcijas avots kā kustību koordinācija kosmosā. Jūs varētu interesēt lasīt, kā pārbaudīt kustību koordināciju.

Turklāt smadzenis ir atbildīgs arī par līdzsvaru un muskuļu tonusu regulēšanu, strādājot ar muskuļu atmiņu.

Frontālās daivas

Frontālās daivas ir sava veida cilvēka ķermeņa vadības panelis. Tā atbalsta to vertikālā stāvoklī, ļaujot tai brīvi pārvietoties.

Turklāt tieši frontālās cilpas dēļ tiek aprēķināta personas zinātkāri, iniciatīva, darbība un autonomija lēmumu pieņemšanas laikā.

Arī viena no šīs nodaļas galvenajām funkcijām ir kritisks pašnovērtējums. Tādējādi tas padara frontālās daivas par sava veida sirdsapziņu, vismaz attiecībā uz uzvedības sociālajiem marķieriem. Tas nozīmē, ka jebkuras sabiedrības novirzes, kas nav pieņemamas sabiedrībā, neiztur frontālās daivas kontroli, un līdz ar to tās netiek veiktas.

Jebkura trauma šajā smadzeņu daļā ir pilns ar:

  • uzvedības traucējumi;
  • garastāvokļa izmaiņas;
  • vispārēja neatbilstība;
  • darbību bezjēdzība.

Vēl viena frontālās daivas funkcija - patvaļīgi lēmumi un to plānošana. Dažādu prasmju un spēju attīstība ir atkarīga arī no šīs nodaļas darbības. Šīs nodaļas dominējošā daļa ir atbildīga par runas attīstību un tās turpmāko kontroli. Tikpat svarīgi ir spēja domāt abstrakti.

Hipofīzes

Hipofīzes bieži sauc par smadzeņu papildinājumu. Tās funkcijas ir samazinātas līdz hormonu ražošanai, kas atbild par pubertāti, attīstību un darbību kopumā.

Faktiski, hipofīzes ir kaut kas no ķīmijas laboratorijas, kurā tiek nolemts, kā jūs kļūsiet ķermeņa nogatavināšanas procesā.

Koordinācija

Koordināciju kā prasmi pārvietoties kosmosā un nepieskarties objektiem ar dažādām ķermeņa daļām nejaušā secībā kontrolē smadzenis.

Turklāt smadzenis pārvalda šādu smadzeņu funkciju kā kinētisko apziņu - kopumā tas ir visaugstākais koordinācijas līmenis, kas ļauj jums pārvietoties apkārtējā telpā, atzīmējot attālumu līdz objektiem un gaidot iespējas pārvietoties brīvajās zonās.

Šādu svarīgu funkciju kā runu vienlaicīgi pārvalda vairāki departamenti:

  • Frontālās daivas dominējošā daļa (iepriekš), kas ir atbildīga par mutiskās runas kontroli.
  • Laika cilpas ir atbildīgas par runas atpazīšanu.

Būtībā mēs varam teikt, ka smadzeņu kreisā puslode ir atbildīga par runu, ja mēs neņemam vērā galvas smadzeņu sadalījumu dažādās daivās un sekcijās.

Emocijas

Emocionālais regulējums ir apgabals, ko pārvalda hipotalāms, kā arī vairākas citas svarīgas funkcijas.

Faktiski emocijas nav izveidotas hipotalāmā, bet tā ir ietekme uz cilvēka endokrīno sistēmu. Jau pēc tam, kad ir izveidots zināms hormonu kopums, cilvēks jūtas kaut kas, lai gan atšķirība starp hipotalāmu pasūtījumiem un hormonu ražošanu var būt pilnīgi nenozīmīga.

Pirmskoka garoza

Prefrontālās garozas funkcijas ir organisma garīgās un motoriskās aktivitātes jomā, kas atbilst nākotnes mērķiem un plāniem.

Turklāt prefrontālai garozai ir nozīmīga loma sarežģītu domāšanas modeļu, plānu un darbību algoritmu radīšanā.

Galvenā iezīme ir tā, ka šī smadzeņu daļa “neredz” atšķirību starp ķermeņa iekšējo procesu regulēšanu un šādu ārējās uzvedības sociālo sistēmu.

Kad jūs sastopaties ar sarežģītu izvēli, kas radusies galvenokārt jūsu pretrunīgo domu dēļ - paldies par šo prefrontālo garozu. Tieši tiek veidota dažādu jēdzienu un objektu diferenciācija un / vai integrācija.

Arī šajā nodaļā tiek prognozēts jūsu darbību rezultāts, un tiek veikta korekcija, salīdzinot ar rezultātu, kuru vēlaties saņemt.

Tādējādi mēs runājam par gribas kontroli, koncentrēšanos uz darba tēmu un emocionālo regulējumu. Tas ir - ja jūs strādājat nepārtraukti novirzīsieties, nevarat koncentrēties, tad secinājums, ko izdarīja prefrontālā garoza, bija neapmierinošs, un jūs nevarat sasniegt vēlamo rezultātu šādā veidā.

Pēdējais līdz šim pierādītā prefrontālās garozas funkcija ir viens no īstermiņa atmiņas substrātiem.

Atmiņa

Atmiņa ir ļoti plašs jēdziens, kas ietver augstāko garīgo funkciju aprakstus, kas ļauj reproducēt iepriekš iegūtās zināšanas, prasmes un spējas īstajā laikā. Visiem augstākiem dzīvniekiem tas ir, tomēr tas ir visizplatītākais cilvēks.

Atmiņas darbības mehānisms ir šāds - smadzenēs stingra secībā tiek uztraukta noteikta neironu kombinācija. Šīs sekvences un kombinācijas sauc par neironu tīkliem. Agrāk, jo biežāk bija teorija, ka par atmiņām ir atbildīgi atsevišķi neironi.

Smadzeņu slimības

Smadzenes ir tāds pats orgāns kā visiem pārējiem cilvēka organismā, un tāpēc tie ir arī uzņēmīgi pret dažādām slimībām. Līdzīgu slimību saraksts ir diezgan plašs.

Tas būs vieglāk apsvērt, ja sadalīsiet tos vairākās grupās:

  1. Vīrusu slimības. Visbiežāk tās ir vīrusu encefalīts (muskuļu vājums, smaga miegainība, koma, domu apjukums un vispārējas domāšanas grūtības), encefalomielīts (drudzis, vemšana, koordinācijas zudums un ekstremitāšu kustīgums, reibonis, samaņas zudums), meningīts (paaugstināts drudzis, t vispārējs vājums, vemšana) utt.
  2. Audzēja slimības. To skaits arī ir diezgan liels, lai gan ne visi no tiem ir ļaundabīgi. Jebkurš audzējs parādās kā pēdējais posms šūnu ražošanā. Parastās nāves un turpmākās nomaiņas vietā šūna sāk vairoties, aizpildot visu telpu bez veseliem audiem. Audzēju simptomi ir galvassāpes un krampji. Tās ir viegli identificējamas ar dažādu receptoru halucinācijām, apjukumu un runas problēmām.
  3. Neirodegeneratīvas slimības. Vispārīgā definīcijā tas ir arī traucējums šūnu dzīves ciklā dažādās smadzeņu daļās. Tātad, Alcheimera slimība ir aprakstīta kā nervu šūnu vadītspēja, kas izraisa atmiņas zudumu. Hantingtona slimība, savukārt, ir smadzeņu garozas atrofijas rezultāts. Ir arī citas iespējas. Vispārējie simptomi ir šādi: problēmas ar atmiņu, domāšanu, gaitu un kustīgumu, krampju, trīce, spazmas vai sāpes. Izlasiet arī mūsu rakstu par atšķirību starp krampjiem un trīci.
  4. Asinsvadu slimības arī ir diezgan atšķirīgas, lai gan patiesībā tās uzkrājas līdz asinsvadu struktūras pārkāpumiem. Tātad, aneirisms nav nekas cits kā konkrēta kuģa sienas izvirzījums, kas to padara mazāk bīstamu. Ateroskleroze ir asinsvadu sašaurināšanās smadzenēs, bet asinsvadu demenci raksturo pilnīga iznīcināšana.

Smadzeņu atmiņas noslēpums

Apziņas ekoloģija. Zinātne un atklāšana: kad kaut kas notiek ar mums, mūsu smadzenes to uztver, radot atmiņas. Izmaiņas, kas šajā gadījumā notiek ar smadzenēm, parasti sauc par Engrams vai atmiņas pēdām.

Smadzeņu atmiņas noslēpums. Atmiņas pēdas

Kad kaut kas notiek ar mums, mūsu smadzenes to uztver, radot atmiņas. Izmaiņas, kas šajā gadījumā notiek ar smadzenēm, parasti sauc par Engrams vai atmiņas pēdām.

Ir pilnīgi dabiski saprast, kā atmiņas izskatu pēdas ir galvenais smadzeņu izpētes jautājums. Bez tam nav iespējams izveidot jebkādu bioloģiski uzticamu sava darba modeli. Atmiņas struktūras izpratne ir tieši saistīta ar izpratni par to, kā smadzenes kodē informāciju un kā tā darbojas. Tas viss līdz šim ir neatrisināts noslēpums.

Vēl vairāk intriģējošs atmiņas atmiņā veicina atmiņu lokalizācijas izpēti. Divdesmitā gadsimta pirmajā pusē Carl Lashley bija ļoti interesanti eksperimenti. Sākumā viņš apmācīja žurkas, lai atrastu izeju labirintā, un pēc tam viņš ar tām atdalīja dažādas smadzeņu daļas un atkal uzsāka to pašu labirints. Tāpēc viņš centās atrast smadzeņu daļu, kas ir atbildīga par iegūto prasmju atmiņu. Taču izrādījās, ka atmiņa saglabājās katru reizi, neraugoties uz dažkārt nozīmīgiem kustības traucējumiem. Žurkas vienmēr atcerējās, kur meklēt izeju un stūrgalvīgi to centās.

Šie eksperimenti iedvesmoja Carl Pribram formulēt populāru teoriju par hologrāfisko atmiņu. Saskaņā ar to, tāpat kā optiskā hologramma, katra konkrētā atmiņa neatrodas nevienā garozas vietā, bet tā atrodas katrā no tās vietām un līdz ar to katra garozas vieta visu atmiņu saglabā uzreiz.

Vienlaikus ļoti lielas cerības engramu meklēšanā bija saistītas ar sinaptisko plastiskumu. Sinapses spēja mainīt savu jutību deva cerību, ka caur to ir iespējams aprakstīt visus atmiņas mehānismus. Sinaptiskās plastiskuma ideja radīja mākslīgo neironu tīklu izveidi. Šie tīkli ir parādījuši, kā neirons var iemācīties iemācīties kaut ko kopīgi ar atmiņu kolekciju. Bet vispārējā atklāšana nav tāda pati kā atsevišķu atmiņu glabāšana.

Ja neesat tieši iesaistīts neirozinātnē, tad, visticamāk, rodas iespaids, ka neirobiologiem ir daudz teoriju par atmiņu, bet acīmredzot nav pārliecības par to, kura no tām ir pareiza. Un tā kā, visticamāk, šīs teorijas ir ļoti sarežģītas, tautas literatūrā tās nav īpaši runātas. Tātad, joprojām, pārsteidzoši, izklausās, ka nav vienas atmiņas teorijas. Tas ir, ir dažādi pieņēmumi par to, kas var būt saistīts ar atmiņu. Taču nav modeļu, kas kaut kā varētu izskaidrot, kā Engrams izskatās un kā viņi strādā.

Tajā pašā laikā ir uzkrātas milzīgas zināšanas par neironu bioloģiju, par atmiņas izpausmēm, par atmiņu veidošanās molekulārajiem procesiem un tamlīdzīgi. Taču zināšanu padziļināšana nepalielina situāciju, bet tikai sarežģī to. Līdz šim nav daudz zināms par pētījuma priekšmetu, tas ir ērti fantāzēt. Fancy lidojums nav ļoti ierobežots ar zināšanām. Bet, tā kā arvien vairāk jaunu faktu kļūst zināmi, daudzas hipotēzes pašas izzūd. Izgudrojot jaunus, kas atbilst faktiem, kļūst grūtāk.

Ja šāda situācija notiek zinātnē, tā ir pārliecinoša zīme, ka kaut kur pašā argumenta sākumā ir iestājusies fatāla kļūda. Vienā reizē Aristotelis formulēja kustības likumus. Viņš aizgāja no tā, ko viņš redzēja. Aristotelis sacīja, ka pastāv divu veidu kustības: dabiska kustība un piespiedu kustība. Dabas kustība, saskaņā ar Aristotelis, ir raksturīga tikai debess materiālam, un tikai debesu ķermeņi var pārvietoties bez spēka pielietošanas. Visiem citiem "zemes" ķermeņiem ir nepieciešama kustības spēka kustība, pretējā gadījumā jebkurai kustībai jābeidzas agrāk vai vēlāk. Gandrīz divus tūkstošus gadu to uzskatīja par acīmredzamu patiesību, jo visi citi redzēja to pašu. Bet tajā pašā laikā, kāda iemesla dēļ nevienam no šiem diviem tūkstošiem gadu nav izdevies izveidot vienu praktisku teoriju, kas būtu plašāka par Aristoteļa apgalvojumiem. Un tikai tad, kad Galileo un Ņūtons norādīja uz Aristoteļa kaitinošo kļūdu, viņš saka, ka viņš aizmirst par berzes spēku, un izrādījās, ka ir iespējams formulēt zināmos mehānikas likumus. Tad tomēr bija Einšteins, bet tas ir vēl viens stāsts.

Man šķiet, ka šāda “piespiedu kustība” tagad ir “vecmāmiņas neirons” neirozinātnē. Faktiski visas galvenās grūtības, kas saistītas ar atmiņas teorijas izveidi, ir saistītas ar to, ka ir ļoti grūti sasaistīt konkrētu neironu, ja tam piešķiram jebkura īpašuma detektora funkcijas un atmiņu, kuru daudzu iemeslu dēļ nevajadzētu stingri saistīt ar konkrētu neironu..

Tālāk es parādīšu, kā Engrams var meklēt gadījumu, kad neironi zaudē „vecmāmiņas” slīpumu.

Iepriekšējās sadaļās tika aprakstīta šūnu automātika, kas sastāv no viendabīgiem elementiem. Ja kādā no šī automobiļa vietām tiek izveidots kāds darbības modelis, viļņa priekšpuse atšķiras no šīs vietas. Katrā šīs frontes vietā rodas unikāls specifisks modelis, tikai šim viļņa modelim.

Ja atceraties, kurš attēls rada vilni, kas iet caur jebkuru vietu, tad jūs varat reproducēt to pašu attēlu tajā pašā vietā un sākt jaunu vilni no šīs vietas. Katrā vietā, kurā šī jaunā viļņa iet, tā atkārto sākotnējā viļņa modeli.

Ja jūs izveidojat vārdnīcu, kas sastāv no ierobežota jēdzienu skaita, tad katra koncepcija var būt saistīta ar savu unikālo vilni. Tad jebkurā automata vietā būs iespējams noteikt, kāda koncepcija šī viļņa izplatās ar garām vilnis. Un no jebkuras vietas būs iespējams sākt jebkura jēdziena vilni, ja šajā vietā atveidosim vajadzīgā viļņa modeļa fragmentu.

Plakanajam avomātam var piešķirt tilpumu.

Pēc tam vilnis, kas pārvietojas nelielā cilindriskā tilpumā, izskatīsies, kā parādīts zemāk redzamajā attēlā.

Ja sākat mašīnas informācijas vilni un pēc tam sāciet viļņu identifikatoru. Tātad jūs varat atcerēties šo viļņu nosacīto „iejaukšanos”. Lai to izdarītu, katrā automātikas vietā, kurā atrodas elementi, pa kuriem pagājis informācijas vilnis, ir jāatceras to apzīmējuma viļņa modelis. Šī procedūra ļauj atcerēties pāris "atslēgas vērtības". Ja pēc tam automātā ieslēdzas identifikatora identifikatora vilnis, automātikas elementi atveidos pašas atmiņas informatīvā viļņa modeli.

Jūs varat atcerēties informācijas atslēgas vērtību pāru, gan selektīvi jebkurā mazā mašīnas daļā, gan visā pasaulē visā mašīnas telpā. Izmantojot globālo atmiņu, informācija tiek atkārtoti dublēta visā iekārtas laukumā.

Ja informatīvs apraksts nesastāv no vienas koncepcijas, bet no vairākiem, tad šādu aprakstu var pārraidīt pa automātiku, secīgi izplatot šo jēdzienu informācijas viļņus.

Katrā automāta fiksētajā tilpumā viļņu sērijas pāreja radīs izmaiņas modeļos, no kuriem katrs var tikt rakstīts ar bināro vektoru. Ja aprakstā jēdzienu secība ir nenozīmīga, tad vienas vietas automātam bināri vektori, kas izveidoti ar dažādiem viļņiem, var būt loģiski bitiski un iegūt kopējo apraksta vektoru. Šis kopējais vektors ar pietiekamu bitu platumu saglabā visu informāciju par tajā ietvertajiem jēdzieniem.

Kopējam vektoram ir liels bitu dziļums un tajā ir liels skaits vienību. Aprēķinot hash funkciju, varat samazināt vienību skaitu un samazināt kopējā vektora platumu.

Atmiņas identifikators, tāpat kā pats apraksts, var sastāvēt no vairākiem jēdzieniem. Tad viņam var aprēķināt atbilstošo maiņu. Kad iegaumēšana var tikt izmantota nevis avota kodi, tā rezultātā.

Iepriekš tika parādīts, ka reālām smadzenēm iespējamie kandidāti par šūnu automātikas elementiem var būt dendritisko neironu koku zariņi.

Dendritisko signālu hash funkcijas neironu aprēķins

Dendriti zari veido dendritu koku (attēls zemāk). Filiālēm ir tikai pārī savienotas filiāles, un tās nerada slēgtus ciklus.

Reāli neironu modeļi (EyeWire projekts)

Neirona smaile rodas tad, kad membrānas depolarizācija uz ķermeņa axona pilskalna reģionā sasniedz kritisko vērtību. Somas depolarizācija, proti, neirona ķermenis, notiek galvenokārt dendritu zaru signālu dēļ. Potenciāli šādi signāli var būt strāvas, kas rodas dendritisko zaru un dendrītu tapās.

Sakarā ar to, ka ceļā uz sams, dažādu filiāļu signāli filiāles punktos mijiedarbojas, signāli, kas sasniedz neironu ķermeņus, izrādās dendritu zaru signālu noteiktas funkcijas. Pašu neironu ķermeņa membrānas potenciāls ir visu dendritu koku zaru signālu funkcija. Tas, starp citu, nav īpaši pretrunā ar klasiskā formālā neirona koncepciju. Ar nosacījumu, ka klasiskais formālais neirons ir vienkāršs sintēzes signālu sliekšņa papildinātājs, un mēs runājam par dendritu zaru signālu diezgan gudru funkciju.

Aprakstītajā interpretācijā viena neirona smaile var droši tikt saukta par dinamiskajām izmaiņām, kas radušās no dendritisko zaru signāliem. Tādējādi varam teikt, ka visu neironu aktivitātes priekšstatu var interpretēt kā dendritisko segmentu aktivitātes hash transformācijas rezultātā.

Lai aktivizētu neironu, visa aktivitāte, kas notiek uz dendritiskā koka, ir jāiepako mazā laika intervālā, kas ir vairākas milisekundes. Ja pieņemam, ka kopējais dendrīta aktivitātes modelis veidojas šī intervāla laikā, kas notiek pēc visu kompleksā apraksta viļņu, tad neironu tapas ir ideāli piemērotas izsaukuma lomai, kas saistīta ar modeli, kas rodas dendritu segmentos.

Lai iegaumētu rakstus, izmantojot traucējumus, ir nepieciešami divi viļņi: identifikācijas vilnis un vērtības vilnis, tas ir, saglabātā informācija. Reālā garozā šie viļņi var izplatīties vienlaicīgi. Tajā pašā laikā pats identifikators var būt diezgan sarežģīts apraksts. Var uzskatīt, ka garozā informācijas vienādojums un identifikators var tikt izveidots vienlaicīgi, bet gan ar dažādiem neironiem. Principā šie neironi var būt dažāda veida neironi. Visbiežāk sastopamie neironi garozā ir piramīdie un stellāti neironi. Var izrādīties, ka, piemēram, piramīdo neironu darbība kodē šifrēšanas funkciju informācijai, un zvaigžņu formas hash funkcijas darbība atmiņu identifikatoriem.

Dendrite atlasītie punkti

Mēs nonācām pie secinājuma, ka katrā zarnu garozas vietā pašreizējo informāciju var kodēt ar šajā vietā esošo neironu darbības kombināciju. Tādā gadījumā to tapu kumulatīvo momentāno attēlu var uztvert kā dendrīta aktivitātes hash funkciju, kas atbilst šiem neironiem.

Šūnu automātikā iegaumēšanai bija nepieciešams, lai katrs automātikas elements redzētu un varētu iegaumēt pietiekama garuma hash koda fragmentu. Identifikācijas vilnis norādīja, kādi elementi ir jāreģistrē, un virkne informācijas viļņu veidoja kopējo priekšstatu par to elementu darbību, no kuriem tika iegūts tāds pats hash kods, ko viņiem vajadzētu iegaumēt.

Analoģiski ar smadzenēm tas nozīmē, ka katrai dendritikas zonai ir jāapskata to apkārtējo neironu darbība un jāspēj selektīvi to atcerēties.

Ja mēs uzskatām, ka mēs vēlamies, lai viena filiāle atcerētos ne vienu, ne divus, bet tūkstošus vai miljonus dažādu neironu darbības kombināciju, uzdevums kļūst ļoti interesants.

Līdz šim mēs galvenokārt runājām par dendrītu neironu kokiem, tagad paskatīsimies uz to akoniem. Tātad, galvenās kortikālo neironu procentuālās daļas ir piramīdas un stellātu neironi. Šo neironu aksoniem ir raksturīgi stipri sazaroti sargi. Lielākā daļa axon sinaptisko kontaktu ir apjomā, kuru izmēri ir salīdzināmi ar dendrīta koka lielumu (attēls zemāk). Šī aksona ģeometrija nodrošina, ka signāls par neirona aktivitāti kļūst pieejams gandrīz visām šīs un citu neironu dendrītēm, kas atrodas šī neirona noteiktā apkārtnē (aptuveni 50-70 mikronu rādiusā).

Zvaigžņu neirona struktūra, lineāls - 0,1 mm (Braitenberg, 1978)

Signāla pieejamība ir jāsaprot tādā nozīmē, ka katrai blakus esošajai dendrītiskajai filiālei tā būs neirons, kuram tuvu atrodas šī neirona aksons. Līdz ar to neironu aktivitātes brīdī smaile izplatās gar tās aksonu un neirotransmiteri tiek atbrīvoti no visām sinonīmēm, ko veido axon. Daži no šiem neirotransmiteriem spilovera dēļ, tas ir, atbrīvošana ārpus sinapses, var sasniegt vēlamo dendritisko zari.

Kopumā aksoni var izplatīties tālu gar garozu vai ārpus tās. Bet lielākā daļa axon lielākajā daļā gadījumu iekrīt telpā, kas apņem sevī neironu. Vidējais attālums starp sinendēm uz dendrīta ir 0,5 mikroni. Vidējais attālums starp sinonsijām uz aksona ir 5 mikroni. Kontaktpersonu skaits dendritos ir vienāds ar kontaktu skaitu sinapses. Attiecīgi kopējais aksona garums ir 10 reizes lielāks par dendrīta kopējo garumu. Tuvākajā apkārtējā neironu telpā ir aptuveni 6000 tās sinapses. Tas atbilst 3 centimetru garam aksona garumam. Tagad iedomājieties, ka šie 3 centimetri tiek likti sfērā ar rādiusu, kas ir mazāks par vienu desmitdaļu milimetra, un jūs iegūsiet priekšstatu par axon zarojumam. Blakus jebkuram dendrīta segmentam ir daudzas blakus esošu neironu asis, no kuriem daži ir vairāk nekā vienreiz.

Sinapses, kas tieši saistītas ar dendritisko filiāli, gan pašas, gan tieši tuvējās, ir šīs filiāles papildu sinaptisko neirotransmiteru avoti. Mēs attēlojam šo avotu atrašanās vietu pie nosacītā dendrīta segmenta (attēls zemāk). Šim nolūkam avoti ir savietojami ar dendrītu, aptuveni saglabājot savu pozīciju gar dendrīta garumu. Uzskaitiet neironus aptverošo dendrītu. Tad katram šīs filiāles avotam varat norādīt neirona numuru no apkārtējās telpas, kas kontrolē šo avotu. Katram no vides neironiem var būt vairāki avoti, kurus tā kontrolē, nejauši sadalot pa dendritu. Apzīmē neironu un avotu korelāciju D vektora dendritiskajā zonā ar elementiem di, kur katrs elements ir avota kontrolējošā neirona numurs.

Apkārtējo neironu un to kontaktu korelācija uz dendrītu

Apzīmē Nneirons - vides neironu un Navots - avotu skaits vienam dendrīta segmentam.

Ja nosakām attālumu, kuram pēc izplatīšanās izplatās neirotransmiteri, mēs varam noteikt, kuras sinapses spēj ietekmēt izvēlēto dendrīta vietu. Apzīmē ar Nnozvejas avotu skaits, kas spēj ietekmēt dendrīta izvēlēto atrašanās vietu. Šādiem avotiem šādu vietu var saukt par „slazdu”.

Tagad pieņemsim, ka vairāki neitoni no dendrīta vides radīja tapas. To var interpretēt kā signālu, kas pieejams mūsu dendrīta segmenta novērošanai. Apzīmē Nsig - aktīvo neironu skaits, kas rada informācijas signālu. Uzrakstiet šo signālu ar bināro vektoru S ar izmēru Navots.

Visām dendrīta pozīcijām, izņemot visizplatītākās, varat noteikt aktīvo avotu skaitu (signāla blīvumu), kas iekļūst slazdā, izmantojot formulu

Piemēram, signālam, kas parādīts zemāk redzamajā attēlā, signāla blīvums atzīmētajā sinaptiskā slazdā būs 2 (1. un 4. neironu signālu summa).

Dendrīta segmentā parādās divu vides neironu darbība (tiek parādīta tikai daļa savienojumu un numerācija)

Jebkuram patvaļīgam signālam ir iespējams aprēķināt, kādu blīvuma sadalījumu tas radīs uz dendrīta. Šis blīvums būs no 0 līdz Nnozvejas. Maksimālā vērtība tiks sasniegta, kad visi avoti, kas veido attiecīgo slazdu, būs aktīvi.

Mēs izmantojam patiesajai žurka mizai raksturīgās vērtības (Braitenberg V., Schuz A., 1998), un, pamatojoties uz tiem, mēs izvēlamies modeļa aptuvenos parametrus:

Sekcijas garums = 150 mikroni (300 sinapses, vidēji 0,5 mikroni starp sinapsijām)

Dendrīta blīvais sazarojuma rādiuss = 70 µm

Neironu blīvums garozā = 9x10 4 / mm 3

Neitonu skaits, ko ieskauj dendrīts (N. Tneirons) = 100

Dendrīta segmenta avotu skaits (N. Tavots) = 3000

Slazdu izmēri (Nnozvejas) = 15

Pieņemsim, ka signālu kodē aktivitāte, piemēram, 10% neironu, tad Nsig = 10

Jūs varat aprēķināt varbūtību, ka patvaļīgam signālam, kas sastāv no Nsig Dendritic segmentā ir vismaz viena vieta, kur signāla blīvums būs tieši K vienības. Dotajiem parametriem varbūtība ir šāda:

Varbūtības tabula vismaz vienam slazdam ar noteiktu blīvumu. Pirmā sleja ir vajadzīgais aktīvo avotu skaits slazdā. Otrais ir varbūtība atrast vismaz vienu vietu uz dendrīta, kur būs tikai tik daudz aktīvo avotu.

Tabulā redzams, ka ar varbūtību tuvu 1 jebkuram izvēlētajam tilpuma signālam jebkurā dendrīta segmentā būs vieta, kurā tuvinās vismaz 5 aktīvo neironu aksoni. Šo dendrīta vietu var uzskatīt par izvēlētu attiecībā pret izvēlēto signālu. Ja šajā vietā atceraties, kuri axoni (sinapsi) bija aktīvi, tad tas ļaus ar augstu precizitāti noteikt tā paša signāla atkārtošanos.

Noteikšanas precizitāti nosaka sadursmju varbūtība, tas ir, varbūtība, ka tie paši neironi darbosies kādā citā tilpuma signālā, kura aksoni konverģē izvēlētajā vietā. Tas ir, ja, piemēram, signālu nosaka 10 neironu aktivitāte no 100 un 5 no šiem 10 neironiem kombinācija tika reģistrēta izvēlētajā vietā, tad sadursmes gadījumā pietiek, ka jebkurā citā signālā šie 5 neironi arī izrādās aktīvi.

Mēs apzīmējam slazdā nozvejotos neironus, tas ir, kura darbība sakrīt izvēlētajā vietā, izmantojot K.sig aktīvie neironi, izraisīja kļūdainu tās neironu nepieciešamības sakritību ar slazdu neironiem.

Šādu atbilstības signālu skaits ir.

Kopējais iespējamo signālu skaits - kļūdas varbūtība


Mūsu modelim, ar K = 5, atklāšanas kļūdas varbūtība būs 3.34x10 -6, attiecīgi K = 6, varbūtība ir zemāka - 1,76x10 -7.

Signālu kodēšana izvēlētajā vietā, izmantojot neirotransmiteru kombināciju

Katru dendrīta vietu ieskauj sinapses, gan tās pašas, gan blakus esošās dendrites. Šīs sinapses ir ekstrasynaptisko neirotransmiteru avoti. Tie no sinapsiem, kas spēj ietekmēt izvēlēto dendrīta vietu, veido slazdu. Šādu sinapšu vidējais skaits patvaļīgā dendrīta vietā ir Nnozvejas. Nosakīsim K vērtību, kas nosaka, cik sinapsēm jābūt aktīvām, lai apsvērtu vietu, kas izvēlēta attiecībā uz surround signālu. Ir redzams, ka katrai dendrīta vietai būs diezgan daudz signālu, kas šajā vietā izveido vismaz K krustojumus. Lai mēs varētu izsekot vēlamā signāla atkārtošanos ar augstu precizitāti, ir nepieciešams ne tikai noteikt faktu, ka šim signālam izvēlētajā vietā strādāja uz avotiem, bet mums ir arī jāpārliecinās, ka šie avoti atbilst signālam. Tas ir, ir nepieciešams saprast ne tikai to, cik sinapses tika aktivizētas ar neirotransmiteru atbrīvošanu, bet gan noteikt, kuras sinapses strādāja šoreiz.

Kā mēs jau teicām, lielākajā daļā sinapsju aktivitātes brīdī tiek atbrīvots viens “galvenais” neirotransmiters un, papildus, viens vai vairāki neiropeptīdi (Lundberg, JM 1996. Pharmacol. Rev. 48: 113-178.) (Bondy, CA, et Al., 1989. Cell. Mol. Neurobiol. 9: 427-446). Liels neirotransmiteru un neiromodulatoru klātbūtnes faktors smadzeņu neironos liecina, ka šādas daudzveidības galvenā funkcija ir radīt neironu sinhronās aktivitātes laikā katrā kosmosa vietā unikālās neirotransmiteru un modulatoru kombinācijas. Var pieņemt, ka papildu vielas sinaptiskajās vezikulās tiek sadalītas pa sinapsijām, lai nodrošinātu maksimālu dažādību katrā kosmosa vietā. Ja tas tā ir, tad konkrētas sinapses aktivitātes kombinācijas noteikšana tiek samazināta, lai noteiktu unikālo emitēto vielu kopumu, kas atbilst šīm sinapsēm.

Tādējādi, ja detektors, kas ir jutīgs pret šo signālu raksturīgo vielu kombināciju, tiek novietots dendrīta vietā, kas izvēlēta attiecībā pret noteiktu signālu, tad šī detektora reakcija ar ļoti lielu varbūtību atkārto sākotnējo signālu.

Tagad mēs zinām, ka katrā dendritikas zonā vienmēr būs vieta, kas tiks izvēlēta saistībā ar jebkuru apkārtējo neironu signālu. Mums ir jāsaprot, kā dendrīta filiāle var atcerēties, ka šai izvēlētajai vietai ir jāatbild uz noteiktu neirotransmiteru kombināciju.

Neironu receptoriem, piemēram, atmiņas elementiem

Aprakstot neirona darbu, mēs teicām, ka apkārtējās vielas ietekmē neirona darbību caur receptoriem. Receptori ir ionotropiski un metabotropi. Jonotropie receptori saistās ar sinapsē atbrīvotajiem neirotransmiteriem, kas izraisa izmaiņas to konformācijā. Molekulas konformācija ir tās telpiskās struktūras izmaiņas, nemainot pašas molekulas sastāvu.

Jonotropi receptori vienlaicīgi ir jonu kanāli. Konformācijas izmaiņas atver receptoru jonu kanālu, kas noved pie jonu kustības un līdz ar to uz membrānas potenciāla izmaiņām.

Metabotropiem receptoriem nav jonu kanālu un tie darbojas citādi. Tā daļa, kas atrodas neironā, ir saistīta ar tā sauktajām G-olbaltumvielām. Kad šie receptori mijiedarbojas ar to signalizācijas vielām, to konformācija mainās un G-proteīns tiek atbrīvots. Tas noved pie dažādām iespējamām sekām. Viena no iespējamām sekām ir kaimiņu jonu kanālu atrašana G-proteīnos, kas ātri maina neirona lokālo membrānas potenciālu. Tas savukārt izraisa straumes dendritā un var izraisīt dendritisku smaili.

Metabotropa receptoru, neironu membrāna un G-proteīns

Metabotropie receptori galvenokārt atrodas ārpus sinapsēm un ir īpaši mērķi ekstrasynaptiskiem neirotransmiteriem. Receptori galvenokārt ir apvienoti un darbojas kopā. Faktiski metabotropo receptoru kopas ir dažādi detektori, kas pielāgoti specifiskām neirotransmiteru kombinācijām.

Metabotropisko receptoru kopas ir ļoti piemērotas Engram elementu lomai mūsu modelī. Katras sinapses tuvumā var būt simtiem šādu kopu. Tajos iepriekš nejauši tiek veidotas receptoru kombinācijas, kas potenciāli ir jutīgas pret daudzām ekstrasynaptisku neirotransmiteru kombinācijām, kas ir iespējamas šajā vietā, tas ir, neirotransmiteriem, kurus var izdalīt ārējā vidē no blakus esošajām sinapsēm.

Tas nozīmē, ka metabotropi receptori, kas lielā skaitā atrodas katrā dendrīta vietā, var būt „sagataves” nākotnes Engrams. "Blanku" pāreju Engrams var raksturot šādi. Pieņemsim, ka receptoru kopas, kas pieder pie jebkura dendrīta filiāles, sākotnēji nav aktīvas un neietekmē tās darbu. Kad šī filiāle ir jāatceras, tas ļauj visiem metabotropajiem receptoriem par to zināt. Šāds signāls, piemēram, var būt neliela šīs filmas membrānas kopējā depolarizācija. Kā jau iepriekš teicām, kaut kur šajā pavedienā noteikti būs iecienīta vieta. Tas ir, vieta, kur blakus šai filiālei būs vairākas aktīvas sinapses. Ja šajā filiāles vietā ir klasteris ar receptoriem, kuru jutīgums sakrīt ar neirotransmiteru kokteili, tad šai klasterim būs jāpārslēdzas uz aktīvu stāvokli un pēc tam vienmēr jāatbild uz tā kokteiļa izskatu. Ja pirms šī klastera neietekmēja dendrīta zariņa darbību, tad, kad parādīsies kokteilis, tas radīs aizraujošu postinaptisko potenciālu.

Izrādās, ka metabotropiskie receptori tiešām rīkojas šādā veidā. Atsevišķi apstākļi var iegremdēt receptora ārējās un iekšējās daļas pret membrānu, atņemot jutības receptoru. Vai, pretēji, jutīgās receptoru daļas var izspiest no membrānas. Šādā jutīgā stāvoklī receptors var palikt kādu laiku, tad tas var atgriezties sākotnējā stāvoklī - tas atbilst īstermiņa atmiņai. Receptors var pastāvīgi noteikt šādu jutīgu stāvokli. Ja tiek izveidoti piemēroti apstākļi, sākas adhēzijas un polimerizācijas procesi, kas var atstāt receptoru jutīgā stāvoklī dienām un nedēļām. Ja fiksācijas process, kas ilgst, iespējams, netiks pārtraukts apmēram mēnesi, tad receptora stāvoklis ir fiksēts uz visiem laikiem vai pareizi, lai pateiktu par dzīvi. Tas viss atbilst dažādām ilgtermiņa atmiņas konsolidācijas stadijām.

Mehānismus, kas kontrolē šo metabotropo receptoru uzvedību, rūpīgi pētīja un aprakstīja A.N. Radchenko (smadzeņu informācijas mehānismi, 2007). Starp citu, Radčenko vispirms ierosināja, ka tā bija metabotropo receptoru kopas ar to konformāciju pārejām, kas ir engrama elementi.

Atmiņai, kas balstīta uz sinaptisku plastiskumu, kapacitāti uzskata par diezgan vienkāršu. Šāda aprēķina piemērs ir dots virsraksta attēlā. Ņemiet vērā, ka mūsu modelī dendritu atmiņas ietilpība ir aptuveni 1000 reizes lielāka. Un tas vēl nav viss.

Telpiskajā struktūrā, ko rada axons un dendrites sasaiste, darbojas “izvēlēto vietu” ideoloģija. Tas nozīmē, ka, lai receptoriem “darbotos”, tiem nav jābūt saistītiem ar dendrītu, kuram pieder sinapse, caur kuru tiek pārraidīts signāls. Sakarā ar to, ka neirotransmiteri izplatās starpšūnu telpā, „faktiski” var būt jebkuri receptori, kas atrodas vienkārši ģeometriski. Un tas parasti nav obligāti neironu receptoriem.

Tādējādi, garozas šūnu šūnas, plazmas astrocīti (attēlā zemāk), ir tādu pašu receptoru kopas kā neironi, un tādēļ tie var būt atmiņas mehānismu dalībnieki.

Garozā astrocītu skaits pārsniedz neironu skaitu. Garozas astrocītiem ir īsi sazarojumi. Šie kāposti aptver tuvākās sinapses (attēlā zemāk).

Trīspusējā sinapse (R. D. Fields, B. Stevens-Graham, 2002)

Astrocīti var gan pastiprināt sinapses reakciju, emitējot atbilstošu mediatoru, gan vājinot to absorbcijas vai neirotransmiteru saistošo proteīnu atbrīvošanās dēļ. Turklāt astrocīti spēj izdalīt signalizācijas molekulas, kas regulē neirotransmitera izdalīšanos ar aksonu. Signāla pārraides starp neironiem jēdzienu, ņemot vērā astrocītu ietekmi, sauc par trīspusēju sinapsi (R. D. Fields, B. Stevens-Graham, 2002). Iespējams, ka trīspusējā sinapse ir galvenais elements, kas īsteno dažādu atmiņas sistēmu savstarpējās darbības mehānismus.

Hipokampusa loma. Informācija identifikatoros. Zvana identifikatori

Aprakstītajā atmiņas modelī, lai jebkura garozas zona varētu veidot atmiņas, papildus pašam informācijas attēlam tai ir jānosūta atmiņas identifikatoru signāli. Tā kā garozas zonas veic dažādas funkcijas, ir lietderīgi pieņemt, ka atmiņas identifikatori atšķiras dažādās zonās vai zonu grupās.

Dažas labi zināmas smadzeņu daļas to specifiskuma dēļ ir piemērotas avota identifikatoru lomai. Tādējādi kvadrātu augšējie kalni var būt vizuālo zonu identifikatoru avots. Quadrilateralia apakšējie pakalni ir piemēroti identifikatoru ģeneratoru lomai garozas dzirdes zonās. Visizplatītākais orgāns, kas saistīts ar atmiņu, ir hipokamps, kas ir labi piemērots atmiņu galveno ģeneratoru lomai prefrontālās garozas apgabalos.

1953. gadā pacients, kuru sauc par H.M. (Henry Molaison), mēģinot izārstēt epilepsiju, tika veikta hippokampusa divpusēja aizvākšana (W. Scoviille, B. Milner, 1957). Rezultātā H.M. spēja iegaumēt kaut ko ir pilnīgi pazudusi. Viņš atcerējās visu, kas bija ar viņu pirms operācijas, bet kaut kas jauns aizlidoja no galvas, tiklīdz viņa uzmanība tika pārcelta. Tie, kas skatījās filmu „Atcerēties” (“Memento”), ko sapratīs Kristofers Nolāns, sapratīs, par ko saruna ir.

Lieta H.M. diezgan unikāls. Citos gadījumos, kas saistīti ar hipokampusa izņemšanu, kur nebija tik pilnīgas divpusējas iznīcināšanas, kā H.M., atmiņas traucējumi nebija tik izteikti vai vispār nebija (W. Scoviille, B. Milner, 1957).

Pilnīga hipokampusa noņemšana neļauj veidot jaunas atmiņas. Hipokampusa pārkāpumi var novest pie Korsakova sindroma, kas arī samazinās līdz nespējai ierakstīt pašreizējos notikumus, saglabājot veco atmiņu.

Diezgan izplatīta ideja par hipokampusa lomu ir tā, ka hipokamps ir vieta, kur noturēt pašreizējās atmiņas, kas pēc tam tiek pārdalītas pāri garozas telpai. Aprakstītajā modelī hipokampusa loma ir atšķirīga, tā rada unikālu atmiņas atslēgu.

Taustiņi, ko hipokamps rada caur projekcijas sistēmu, attiecas uz attiecīgajām garozas zonām. Hipokampusa identifikatoru un informatīvo aprakstu traucējumi rada atmiņu. Šajā gadījumā atmiņa tiek nekavējoties veidota „vietā” un nepārvietojas starp hippokampu un garozu. Šāda pārstāvība ir labā līmenī ar eksperimentālajiem datiem. Patiešām, hipokampusa noņemšana padara to par neiespējamu jaunai iegaumēšanai, jo pazūd atmiņas galvenais ģenerators. Vecās atmiņas paliek neskartas, jo tās vairs nav atkarīgas no hipokampusa. To identifikatorus var iegūt un izmantot, neizmantojot hipokampu.

Bet galvenie argumenti par labu hipokampusa lomai ir saistīti ar funkcijām, kas atrodamas hipokampā, un no pirmā acu uzmetiena nav tiešas saiknes ar atmiņas mehānismu.

1971. gadā Džons O'Keefe atvēra vietas šūnas hippokampā (O'Keefe J., Dostrovsky J., 1971). Šīs šūnas reaģē kā iekšējais navigators. Ja žurku novieto garā koridorā, tad ar noteiktu šūnu darbību būs iespējams precīzi noteikt, kurā vietā tā atrodas. Turklāt šo šūnu reakcija nebūs atkarīga no tā, kā viņa nonāca šajā vietā.

2005. gadā hipokampā tika atklāti neironi, kas kodē vietu kosmosā, veidojot kaut ko līdzīgu koordinātu tīklam (Hafting T., Fyhn M., Molden S., Moser M..B., Moser E.I., 2005).

2011. gadā izrādījās, ka hipokampā ir šūnas, kas zināmā mērā kodē laika intervālus. Viņu darbība veido ritmiskus modeļus, pat ja nekas cits nenotiek (Christopher J. MacDonald, Kyle Q. Lepage, Uri T. Eden, Howard Eichenbaum, 2011).

Datu glabāšana galveno vērtību pāru veidā rada asociācijas masīvu. Asociatīvā masīvā atslēgai ir divkārša funkcija. No vienas puses, tas ir unikāls identifikators, kas ļauj atšķirt vienu pāri no otra, no otras puses, atslēga pati par sevi var sniegt informāciju, kas ievērojami atvieglo meklēšanu. Piemēram, datora failu sistēmu var uzskatīt par asociācijas masīvu. Vērtība ir failā saglabātā informācija, galvenais ir informācija par failu. Informācija par failu ir ceļš uz uzglabāšanas vietu, faila nosaukumu, izveidošanas datumu. Fotoattēliem, papildu informācijai - ģeogrāfiskā marķēšana, tās vietas koordinātas, kur tika uzņemts attēls. Mūzikas failiem - albuma nosaukums un izpildītāja vārds. Visi šie dati par failiem veido sarežģītus kombinētus taustiņus, kas ne tikai unikāli identificē failus, bet arī ļauj meklēt pēc jebkura no galvenajiem laukiem vai to kombinācijām. Jo sīkāka ir atslēga, jo elastīgākas ir meklēšanas iespējas.

Tā kā smadzenes īsteno tādus pašus informācijas uzdevumus kā datorsistēmām, ir loģiski pieņemt, ka datu uzglabāšana galvenās vērtības pāru veidā, ko veic smadzenes, tiks papildināta ar atslēgām, kas ir visērtāk meklējamas. Attiecībā uz atmiņām, ar kurām nodarbojas persona, saprātīgam galveno deskriptoru kopumam jāietver:

Norāde par darbības vietu;

Pozīcijas norāde telpā;

Norādiet notikuma laiku;

Koncepciju kopums, kas dod priekšstatu par to, kas notiek. Daži atslēgvārdi, kas raksturo raksta saturu.


Šķiet, ka hipokamps ne tikai strādā ar vietu, pozīciju telpā un laikā, bet izmanto šos datus, lai apkopotu sarežģītas atmiņas atslēgas. Vismaz tas ļoti labi izskaidro, kāpēc tik daudzveidīgas funkcijas apvienojās vienā vietā. Un vieta ir tieši atbildīga par atmiņas veidošanu.

Īpaša interese ir laika kodēšana. Cilvēka atmiņa ne tikai ļauj atcerēties statiskos attēlus, tā spēj reproducēt ainas, saglabājot to hronoloģiju. Attiecīgi šāda iespēja būtu jāiekļauj atmiņas kodēšanas sistēmā. Ir pierādīts, ka hipokampā ir laika šūnas, kas rada ritmiskus modeļus (Christopher J. MacDonald, Kyle Q. Lepage, Uri T. Eden, Howard Eichenbaum, 2011). Modeļu cikliskums liecina, ka hipokamps var izmantot tādas pašas metodes, kādas persona izmanto, lai noteiktu laiku, lai izveidotu pagaidu notikumu identifikatora laukus.

Lai aprakstītu laika gaitu, mēs izmantojam pulksteni un kalendāru. Abi no tiem balstās uz gredzenu identifikatoriem. Minūte sastāv no 60 sekundēm. Tas nozīmē, ka 60 identifikatori secīgi aizvieto viens otru, un pēc 60 sekundēm pirmais seko vēlreiz. Līdzīgi ar minūtēm stundā, stundās dienās, dienās mēnešos, dienās nedēļās, mēnešos gados, gadsimtu gaitā. Tas nozīmē, ka vairāki gredzenu identifikatori ar atšķirīgu periodiskumu ļauj identificēt jebkuru laiku.

Šķiet, ka hipokamps izmanto līdzīgu pagaidu gredzenu identifikatoru sistēmu, kas faktiski tika novērota eksperimentos. Bet īpaši interesanti ir tas, ka šāda sistēma ļauj ne tikai identificēt atmiņas, bet arī reproducēt to secību. Ja mēs zinām, kādi noteikumi ir saskaņā ar identifikatoriem, tad pēc viena notikuma identifikatora mēs varam viegli iegūt notikuma identifikatoru pēc hronoloģiskas un tā tālāk.

Jāatzīmē, ka gredzenu identifikatori ir ērti ne tikai, lai aprakstītu laiku, bet arī daudzās citās situācijās.

Tas, ko mēs esam aprakstījuši šajā daļā, ir ļoti svarīgi, lai izprastu smadzeņu darbu, bet līdz šim tajā nav "burvju". Jā, tas parāda, kur var būt atmiņa un kādā veidā to var uzglabāt, bet tā neko nesaka par to, kā smadzenes viegli atrisina problēmas, kas nav saistītas ar datora jaudu. Dators, protams, var tikt uzskatīts ātrāk nekā cilvēks, bet cilvēks spēj saprast, kas ir notiekošais.

Ja jums ir kādi jautājumi par šo tēmu, lūdziet tos mūsu projekta ekspertiem un lasītājiem.