معلومة

هل تركيب المادة البيضاء في الدماغ البشري ثابت عند / قرب الولادة؟

هل تركيب المادة البيضاء في الدماغ البشري ثابت عند / قرب الولادة؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لقد قرأت أنه ، مع استثناءات لأجزاء قليلة من الدماغ البشري ، لا يحدث تكوين عصبي ، لذلك لا يتم إنشاء خلايا عصبية جديدة. لقد سمعت أيضًا أنه لا توجد محاور جديدة تتشكل من خلال المادة البيضاء للدماغ بعد الولادة أيضًا. أعلم أيضًا أن المحاور عبارة عن نخاع ، مما يقلل من الحديث المتبادل والتأثيرات الهيكلية الأخرى المثيرة للاهتمام التي قد تحدث.

بين هؤلاء ، هل يعني ذلك أن بنية المادة البيضاء في الدماغ ثابتة في سن مبكرة جدًا ، ولا تتغير أبدًا خلال حياتنا؟ يبدو وكأنه استنتاج طبيعي من البيانات ، لكنه يبدو غير بديهي عند مقارنته بالإنشاء المستمر وتدمير نقاط الاشتباك العصبي التي تحدث بالقرب من مكان قريب جدًا.


لا ، لم يتم إصلاح بنية المادة البيضاء في سن مبكرة جدًا. على الرغم من أن الشخص يولد بمعظم الخلايا العصبية التي سيحصل عليها على الإطلاق ، يجب أن تشكل هذه الخلايا العصبية روابط بين بعضها البعض ، عبر المحاور والمشابك ، وتصبح العديد من المحاور النخاعية خلال هذه الفترة. على الرغم من أن عدد الخلايا العصبية يظل ثابتًا نسبيًا ، إلا أن هذه العمليات تؤدي إلى زيادة كبيرة في الحجم الكلي للدماغ. بعد بضع سنوات ، هناك فترة من التقليم التشابكي (https://en.wikipedia.org/wiki/Synaptic_pruning) ، حيث يتم ترشيد العديد من هذه الروابط. تشرح هذه العمليات العديد من خصائص التنمية البشرية.

على سبيل المثال ، يمكن وصف أنواع الثدييات بأنها مبكرا أو ألتريسيال. النوع المبكر هو النوع الذي اكتمل فيه الكثير من نمو الدماغ في الرحم. يسمح ذلك بتوفير ذخيرة سلوكية معقدة نسبيًا على الفور (فكر في مرحلة ما قبل الاجتماع = "مبكر النضج"). على سبيل المثال ، يولد المهر ويكون قادرًا على المشي على الفور تقريبًا واتباع أمه وما إلى ذلك. في هذه الأثناء ، تولد أنواع غير طبيعية مثل الإنسان في حالة عاجزة نسبيًا ، وغير قادرة على الحركة المستقلة وحتى مع عمليات إدراكية محدودة للغاية. إن تطوير مسارات المحور العصبي والمادة البيضاء ، مع نقاط الاشتباك العصبي المرتبطة بها ، هي التي تسمح بالتعلم وتطوير مهارات جديدة في فترة ما بعد الولادة.

خلال هذه العملية ، يكون الدماغ مرنًا للغاية. على سبيل المثال ، يمكن للطفل في البداية التمييز بين الأصوات الصوتية لأي لغة. نظرًا لتطور اتصالات المادة البيضاء استجابةً للكثير من التعرض للغة (اللغات) في بيئته المنزلية ، يصبح الدماغ أكثر تخصصًا. في نهاية المطاف ، بعد فترة ما قبل المراهقة ، يصبح من الصعب جدًا إدراك وتوضيح الفروق الصوتية الدقيقة من اللغات الأخرى ، ويتحول اكتساب قواعد جديدة من دون مجهود وسريع ، إلى بطيء ويتطلب تعليمات رسمية بدلاً من أن يكون تلقائيًا.

يعكس هذا التحول إلى عدم المرونة النسبية المرحلة الثانية من تطور المادة البيضاء (أي التقليم التشابكي واسع النطاق). وهذا يعني أنه في المرحلة الأولى ، هناك نمو واسع النطاق للوصلات بين الخلايا العصبية عبر المحاور والمشابك ، جنبًا إلى جنب مع تكوّن النخاع. في المرحلة الثانية ، يتم استبدال مرونة هذا النظام بكفاءة وتركيز الدماغ الذي تعلم القدرات المحددة التي يحتاجها. يستمر هذا حتى سن العاشرة تقريبًا ، وفي هذه المرحلة يتم فقد 50٪ من نقاط الاشتباك العصبي الموجودة في سن الثانية (https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007٪2F978-0-387-79061-9_2856). بعد ذلك ، لم يعد التعلم سريعًا جدًا ، ولكن مع التخصص والتطور ، يكون الشخص البالغ قادرًا على تركيز الانتباه بشكل صريح والحفاظ على الانضباط نحو تحقيق الأهداف ، حيث يمكن أن يتشتت الطفل بسهولة ويسعى إلى التجديد.

ثم يستمر التكوين والخسارة المتشابكة طوال الحياة ، كأساس لعمليات التعلم ، ولكن لم يعد على النطاق الهيكلي الشامل الذي شوهد في التطور السابق.


هيكل كربوكسي ببتيداز A4 البشري مع مثبط البروتين الداخلي ، اللاتكسين

مثبط البروتين الداخلي الوحيد المعروف بـ metallocarboxypeptidases (MCPs) هو مادة اللاتكسين ، وهو بروتين 25 كيلو دالتون تم اكتشافه في دماغ الفئران. يثبط اللاتكسين ، وهو الاسم المستعار لمثبط الكاربوكسي ببتيداز الداخلي ، CPA4 البشري (hCPA4) ، الذي يتم تحفيز تعبيره في خلايا سرطان البروستاتا بعد العلاج بمثبطات هيستون ديسيتيلاز. hCPA4 هو عضو في عائلة A / B الفرعية لـ MCPs ويعرض خاصية α / β-hydrolase fold. يتكون اللاتكسين البشري من مجالين فرعيين متكافئين طوبولوجيًا ، يذكرنا بالسيستاتين ، ويتكون من حلزون ألفا محاط بورقة β منحنية. يتم تجميع هذه المجالات الفرعية ضد بعضها البعض من خلال الحلزونات وربطها بواسطة مقطع متصل يشمل حلزون α ثالث. يرتبط الإنزيم بواجهة هذه المجالات الفرعية. يحتوي المركب على سطح تلامس كبير ولكنه يقوم ببعض الاتصالات ، على الرغم من ثابت تثبيط نانومولار. تشرح هذه الخصوصية المنخفضة مرونة اللاتكسين في تثبيط جميع الفقاريات A / B MCPs التي تم اختبارها ، حتى عبر حواجز الأنواع. في المقابل ، تكشف دراسات النمذجة لماذا لا يتم تثبيط الفصيلة الفرعية N / E من MCPs واللافقاريات A / B MCPs. الاختلافات الرئيسية في مقاطع الحلقة التي تشكل حدود الوصول الشبيه بالقمع إلى الموقع النشط للبروتياز تعيق التكوين المعقد باستخدام اللاتكسين. تم تحديد العديد من التسلسلات التي يمكن عزوها إلى الأنسجة والأعضاء المتنوعة في جينومات الفقاريات على أنها تشبه إلى حد كبير مادة اللاتكسين. يُقترح أن تشكل عائلة اللاتكسين للمثبطات المحتملة. نظرًا لوجودها في كل مكان ، يمكن أن تمثل اللاتكسينات للفقاريات A / B MCPs نظائرها من مثبطات الأنسجة من metalloproteases لمصفوفة metalloproteinases.

اللاتكسين ، المعروف أيضًا باسم مثبط الأنسجة أو مثبط الكاربوكسي ببتيداز الداخلي (ECI) ، هو بروتين مكون من 222 بقايا في البشر ، والمثبط الداخلي الوحيد المحدد للزنك المعتمد على الزنك (MCPs) الموجود في الثدييات. إنه غير مرتبط بالتسلسل بأي بروتين مميز هيكليًا وقد تم العثور عليه في الأصل معبراً عنه في القشرة المخية الجانبية للجرذان. إنها علامة على الإقليمية والتطور في كل من الجهاز العصبي المركزي والمحيطي للقوارض ويتم تنظيمها في دماغ الفأر الذي يعاني من نقص بريسنيلين 1 ، وبالتالي تلعب دورًا مفترضًا في مرض الزهايمر (1 ، 2). أدى تحديد اللاتكسين كمثبط للكاربوكسي ببتيداز (CP) A (CPA) في سلسلة من الأنسجة غير البنكرياسية إلى عزله عن دماغ الفئران (3 ، 4). أظهر نموذج تجريبي لالتهاب البنكرياس الحاد عند الفئران أن تعبير اللاتكسين يتم أيضًا تحريضه في هذه الحالة ، مما يدل على أن توزيع الأنسجة لـ CPA واللاتكسين يرتبطان جيدًا في الفئران (5). ينتشر اللاتكسين أيضًا في البشر ، على الرغم من اختلاف توزيعه. في البشر ، يكون تعبير البروتين مرتفعًا في القلب والبروستاتا والمبيض والكلى والبنكرياس والقولون ولكنه معتدل فقط في الدماغ (3).

يمكن تصنيف MCPs إلى فئتين فرعيتين ، A / B (M14A وفقًا لقاعدة بيانات MEROPS على http://merops.sanger.ac.uk.) ونماذج N / E (M14B) ، والتي يشار إليها سابقًا باسم البنكرياس والتنظيمي سى بى على التوالى (6). كانت A / B MCPs من بين أولى البروتياز التي تمت دراستها كإنزيمات هضمية تم تصنيعها في بنكرياس الثدييات (7). النماذج الجزيئية لـ A / B MCPs هي CPA البقري البنكرياس (bCPA) و CPB البقري (bCPB) التي تستأصل C- محطة مسعور والأحماض الأمينية الأساسية ، على التوالي. في الآونة الأخيرة ، تم العثور على أعضاء هذه الفصيلة الفرعية في العتائق والبكتيريا والأوليات والفطريات والديدان الخيطية والحشرات وغيرها من اللافقاريات والنباتات والبرمائيات والطيور والثدييات (8). في السنوات القليلة الماضية ، انتقل الانتساب الوظيفي والمحلي لـ A / B MCPs بعيدًا عن مجرد التحلل البروتيني للبروتينات المأخوذة في الجهاز الهضمي. على وجه الخصوص ، تم تحديد موقعهم في الدماغ والقلب والمعدة والقولون والخصية والرئة (4). يشاركون في نشاط هرمون الببتيد ونمو الأنسجة التي ينظمها الهرمون أو تمايزها ، وفي تثبيط انحلال الفيبرين وتنشيط البراديكينين في مصل الدم ، وفي الاستجابة الخلوية أو تكميل الكيماز في الخلايا البدينة (9). أحد الأمثلة على ذلك هو منتج جيني ، برو كاربوكسي ببتيداز A4 (hPCPA4) ، متورط في سرطان البروستاتا (10). يتم تنظيمه عن طريق مسار هيستون فرط الأسيتيل كتأثير في اتجاه مجرى النهر أثناء علاج زبدات الصوديوم لخطوط خلايا سرطان البروستاتا. ال hPCPA4 الجين مطبوع وقد يكون مسؤولاً عن عدوانية سرطان البروستاتا (11). تم اكتشاف التعبير في الأنسجة التي ينظمها الهرمون البشري ، ومع ذلك ، فإن المستويات منخفضة جدًا في أنسجة البالغين الطبيعية ، بما في ذلك البروستاتا والمبيض والخصية والبنكرياس (10 ، 11).

يتم إفراز A / B MCPs كمواد زيموجينية غير نشطة تشمل مجالًا طرفيًا N (PD) الذي يمنع الوصول إلى شق موقع النشط للإنزيم. يحدث التنشيط من خلال تحلل البروتين المحدود في جزء متصل في نهاية PD. يؤدي هذا التفاعل إلى إطلاق CP النشط من PD الخاص به ، والذي يعمل كمثبط ذاتي (12). تم الإبلاغ عن مثبطات بروتين MCP غير المتجانسة من البطاطس والطماطم والطفيليات المعوية اسكاريس سووموالعلقة الطبية والقراد Rhipicephalus الجراب (12 ، 13). يتوفر عدد من الهياكل ثلاثية الأبعاد لـ A / B MCPs ، إما في أشكالها النشطة ، أو المعقدة المثبطة أو zymogenic (انظر المرجع 12 للمراجعة) ، ولأعضاء عائلة N / E الفرعية (14 ، 15). ومع ذلك ، لا يتوافق أي من السابق مع بروتين غير بنكرياس. لم يتم الإبلاغ عن أي بنية لمثبط بشري داخلي لـ MCPs حتى الآن. نقدم هيكل hCPA4 في مركب مع مادة اللاتكسين المانع ، ودليل كيميائي حيوي لدور الأخير كمثبط عالمي للفقاريات A / B MCPs.


نتائج

هناك نوعان من isozymes معروف من HPIMT يعزى إلى التفاضل mRNA الربط (Takeda وآخرون. 1995). يحتوي Isozyme 1 على حمض أميني واحد أقل في الطرف C وينتهي بـ WK ، بينما ينتهي isozyme 2 بـ DEL ، وهو عامل استبقاء شبكي إندوبلازمي معروف. يتوافق تسلسل الهيكل الحالي مع isozyme 1. وهناك أيضًا موقع تعدد الأشكال في البقايا 119 ، وهو 77٪ Ile و 23٪ Val (Ingrosso et al. 1989). يشير تسلسل الحمض النووي ، بالإضافة إلى خريطة كثافة الإلكترون عالية الدقة ، إلى أن Val polymorph كان موجودًا في هذا الهيكل البلوري. أظهرت فحوصات الإنزيم باستخدام HPIMT المؤتلف عالي النقاء أنه نشط إنزيميًا.

أنتجت تجارب بلورة انتشار البخار مع البذرة الكلية بلورات مفردة ذات جودة حيود كألواح رفيعة بأبعاد تقارب 0.3 × 0.2 × 0.05 مم. انحرفت بلورات HPIMT الأصلية إلى 1.5 Å. كانت معلمات خلية الوحدة = 48.1 Å و b = 53.9 Å و c = 48.8 Å و β = 116.15 ° للمجموعة الفضائية P21. كان معامل ماثيوز ، بافتراض جزيء واحد لكل وحدة غير متماثلة ، 2.4 3 / دالتون وكان محتوى المذيب لهذه المعلمات 45٪. ترد ملخصات جمع البيانات وإحصاءات التحسين في الجدول 1.

يظهر الشكل العام لهيكل HPIMT في الشكل 2 على أنه أ شرائط رسم بياني (كارسون 1997). يتكون هيكل HPIMT من حزمة ثلاثية الحلزون N-terminal متبوعة بمجال ربط نيوكليوتيدات α / متوازي مفتوح. فقط البقايا الأولى والأخيرة لم تكن مرئية في خريطة كثافة الإلكترون ، ربما بسبب اضطراب الاهتزازات. البقايا بالقرب من كلا النهايتين تحتوي على عوامل درجة حرارة كبيرة تشير إلى قدرة عالية على الحركة. ومع ذلك ، تشير عوامل درجات الحرارة المنخفضة في جميع أنحاء الجزء المتبقي من الجزيء إلى أن شكل السطح ثابت إلى حد كبير. HPIMT لديه واحد رابطة الدول المستقلة البرولين ، Pro 151 ، المحفوظ في هيكل TMPIMT مثل رابطة الدول المستقلة Pro 144.

يوضح الشكل 3 عرضًا مجسمًا لموقع ربط AdoHcy. على الرغم من أن الحفاظ على التسلسل للمخلفات المتضمنة في ربط AdoHcy ليس قوياً (الشكل 4) ، إلا أن هناك أوجه تشابه بنيوية قوية بين هياكل ميثيل ترانسفيراز المعروفة لموقع الربط هذا. المنطقة الغنية بالجليسين المتمركزة في Gly 85 محفوظة بشكل كبير بين PIMTs وأنواع أخرى من methyltransferases. يقع Gly 85 و Gly 87 في الأسفل ويقومان بإجراء اتصالات كارهة للماء مع AdoHcy. تعمل ذرات Asp 109 Oδ1 و Oδ2 المحفوظة على تكوين روابط هيدروجينية مع أكسجين حلقة الريبوز O2 و O3. روابط الهيدروجين المحفوظة Asp 141 Oδ1 إلى الأدينين N6. تم حفظ Gly 142 N و Thr 216 O و N رابطة الهيدروجين بذرات الأدينين N1 و N6 و N7 على التوالي. يحتوي الأدينين أيضًا على تفاعل متوازٍ كاره للماء مع السلسلة الجانبية His 110. رابطة هيدروجين homocysteinyl carboxyl Oxygens مع Ser 59 N ، له 64 Nε2 ، و Ser 88 Oγ و N. تقوم مجموعة homocysteinyl أيضًا بإجراء اتصالات كارهة للماء مع Ile 58 و Ser 86 و Gly 87 و Val 213.


علوم الحياة (لويد سميث)

لماذا تم العثور على السكان حيث هم؟ ولماذا لم يتم العثور عليهم في مكان آخر؟

مثال: لماذا بعض الطيور تحتل ارتفاعات مختلفة من سلسلة الجبال؟

لماذا تنمو أحجام السكان أو تتقلص؟ أو البقاء ثابتًا؟ أو تمر بدورات؟

على سبيل المثال: Rambo the sheep: عندما تم إدخال الأغنام إلى تسمانيا ، ازداد عدد السكان بسرعة ثم تراجعت المستويات بشكل أساسي. النمو السريع والتسوية هو اتجاه شائع.

على سبيل المثال: ركوب الدراجات في مجموعات الأرانب والوشق. تقلبت الأرنبة والوشق صعودا وهبوطا معا. تم تجميع السجلات بناءً على سجلات تجارة الفراء.

على سبيل المثال: كلب البراري
قد تبحث عن شريك التزاوج.

يتعلق بسلوك الحيوان. ما هي الدوافع قصيرة وطويلة المدى؟

التأكيد: علم البيئة ليس فقط في الأنظمة الطبيعية. تحدث العمليات البيئية في أي مكان توجد فيه الحياة ، بما في ذلك الموائل والأماكن المضطربة للغاية التي قد لا تفكر فيها على أنها موائل.

الملاحظات المنظمة: تتبع التغييرات عبر الوقت واكتشف الارتباطات بين النتائج والأسباب المحتملة. (ملاحظات أكثر تركيزًا).

غالبًا ما تكون الملاحظات الميدانية مصدرًا لأسئلة جديدة وفرضيات وتساعد في تصميم التجارب البيئية.

تجربة بيئية: دراسة علمية مصممة لاختبار فرضية ، عادة عن طريق التلاعب بالنظام. (استثناءات ، مكملات غذائية)

استفد من التكنولوجيا. حاول أن تجمع كل شيء معًا.

بيئة النظائر المستقرة: تبحث عن بصمات نظائر من أنواع مختلفة من الطعام في أنسجة الحيوان ، لمعرفة ما تم تناوله.

الإيكولوجيا الكيميائية: تدرس كيفية استخدام الكائنات الحية لمواد كيميائية خاصة للدفاع ضد الحيوانات المفترسة وجذب الشريك والوظائف الأخرى.

على سبيل المثال: ثوران بركان ، فيضان ، وباء

تساعدنا دراسة علم البيئة على:

-فهم الأنماط في العالم من حولنا

مجتمع:
- اتخاذ قرارات مستنيرة كمجتمع حول تأثيرنا على العالم من حولنا
--- توقع وتخفيف المشاكل الناشئة عن الأنشطة البشرية

الحفاظ على:
- حفظ الأنواع الأخرى والنظم البيئية العاملة
- كلاهما لمصلحتهم / من أجل الجمالية ولأنهم من الناحية العملية مهمين جدًا للاستخدام

صحة الإنسان:
- تحسين وحماية صحة الإنسان
- مسببات الأمراض ، والهواء النظيف ، والمياه النظيفة ، والطعام الكافي ، وما إلى ذلك.

هذه النظم البيئية أكثر اتساقًا من الأنظمة الطبيعية:
-محاصيل الاستزراع الاحادي
- المفترسات و & quot؛ الآفات & quot مدفوعة محليا
- التشتت بمساعدة الإنسان يطمس نطاقات الأنواع الطبيعية (انقلها إلى جزء آخر من العالم)

تاريخ طبيعي.
ملاحظات منظمة.

الإفراط في الحصاد (أو الصيد الجائر) للمجموعات البرية

إدخال الأنواع الغازية

ظهور مسببات أمراض بشرية جديدة

فقدان خدمات النظام البيئي (التلقيح ، وعزل الكربون ، والتخفيف من الفيضانات)
* بعض الخدمات تبطئ تغير المناخ

فقدان الأمن الغذائي وخطر المجاعات

للحفاظ على الأنواع لأسباب أخلاقية وجمالية

لتقليل وفرة آفات المحاصيل ومسببات الأمراض وما إلى ذلك.

الاهتمام بمستويات البشر

تختلف الوفرة باختلاف المقاييس المكانية.

النطاق الجغرافي - المنطقة التي يوجد فيها نوع ما.

ضمن النطاق ، قد تقتصر الأنواع على بيئات أو موائل معينة.

بقع الموائل هي & quot؛ أراضي & quot؛ من الموائل المناسبة مفصولة بمناطق موائل غير مناسبة.

يمكن أن تتغير بسبب التقلبات البيئية.

قد تكون كثافة أحد الأنواع مرتبطة بكثافة مجموعات الأنواع الأخرى.

التغيير في عدد السكان على التغيير في الوقت المناسب

الأهم هو الحفاظ على التوازن. خلال المواقف العصيبة ، يتم تخصيص المزيد من الموارد للتوازن. (على سبيل المثال ، إصلاح الأنسجة ، والحفاظ على درجة حرارة الجسم)

الظروف النموذجية ، والموارد الوفيرة: يتوفر المزيد من الموارد بعد تلبية احتياجات الاستتباب مما يؤدي إلى ارتفاع معدل المواليد و / أو ارتفاع معدل البقاء على قيد الحياة - & gt عالية r

الظروف المجهدة والموارد الطبيعية: الظروف المجهدة تعني إنفاق المزيد من الموارد على التوازن وقليل من الموارد المتاحة لأغراض أخرى مما يؤدي إلى انخفاض معدل المواليد و / أو انخفاض معدل البقاء على قيد الحياة - & gt low r

2. لا يمكن للأنواع أن تزدهر في ظل جميع الظروف: تؤثر الظروف البيئية على معدلات نمو نصيب الفرد مما يساهم في أنماط توزيع الأنواع.

على سبيل المثال: قد تؤدي الاستثمارات في الإنجاب إلى تقليل معدل البقاء على قيد الحياة أو نمو البالغين.

تؤثر البيئة على هذه المقايضة: إذا كان من المحتمل أن تموت صغيرًا ، فمن المنطقي الاستثمار في التكاثر المبكر.

في ظل النمو المضاعف ، يتمتع السكان بوقت مضاعف ثابت ، لذلك يتضاعف حجمهم مرارًا وتكرارًا بمعدل ثابت.

يؤدي اعتماد الكثافة هذا إلى ظهور منحنى لوجستي على شكل حرف S.

يقلل الاعتماد على الكثافة من معدل نمو الفرد ، ويمكن أن يعمل من خلال البقاء على قيد الحياة أو الخصوبة.

يمكن أن يؤدي الاختلاف الزمني في العوامل الحيوية وغير الحيوية إلى تقلب وفرة الموارد.

الوقت المضاعف آخذ في التناقص. معدل نمو نصيب الفرد يتسارع.

نحن نرفع القدرة الاستيعابية كما نمضي من خلال زيادة إنتاج الغذاء (الثورة الخضراء) وتحسين الصحة (اللقاحات والمضادات الحيوية). لقد تجاوزنا مؤخرًا 7 مليارات.

قد يكون البشر قد تجاوزوا قدرتها على التحمل. اعتمد التقدم التكنولوجي والزراعة على الموارد غير المتجددة مثل الوقود. أدى التوسع السكاني في القرن العشرين إلى تغير المناخ وتدهور النظام البيئي.

سيكون معدل الوفيات أعلى من الصفر مما يعني أن عدد السكان يجب أن ينخفض.

هناك عوامل أخرى يمكن أن تسبب معدل نمو للفرد صفر.

يحدث عندما يستخدم أعضاء من نوعين أو أكثر نفس المورد (غير حيوي أو حيوي)

يمكن لإمدادات الموارد تحديد معدلات النمو السكاني (مبدأ التخصيص).

أمراض الافتراس والحيوانات العاشبة والتطفل والطفيلية والعدوى

تحصل العديد من الكائنات على غذائها عن طريق أكل (أو سرقة) كائنات حية أخرى.

يستفيد المستهلك بينما يفقد الكائن المستهلك.

أمثلة:
طفيلي: خمول طويل الأمد ودودة شريطية غير قاتلة في الكلب

الحيوانات العاشبة: عادة ما تكون قصيرة المدى وغير قاتلة وهي مضغ اليرقة على الأوراق

التطفل: تضع حشرة بيضها في / على كاتربيلر ويقتل البيض كاتربيلر عند ولادته

المفترس: المفترس قصير المدى والقاتل يأكل الفريسة

يستفيد أحد الأنواع بينما لا يتأثر الآخر.

يتضرر أحد الأنواع بينما لا يتأثر الآخر. غالبًا ما تكون الذراع عرضية.

تشكل أنواع الموارد التي يمكن أن يستخدمها النوع مكونًا مهمًا في مكانته.

إذا تداخل مكانة بين نوعين ، فسوف يتنافسان.

الاضطراب هو جزء أساسي من كيفية عمل النظم البيئية.

نادر وكارثي (ثوران بركاني ، أعاصير ، انزلاقات أرضية ، جروح واضحة) إلى معتدلة (تفشي الآفات أو الأمراض ، حرائق الغابات) الروتينية (سقوط الأشجار ، أضرار الأمواج ، حرث حقل)

تعتبر الأنواع الأخرى منافسة أفضل: فهي تستثمر في النمو والدفاع ، ولديها عدد أقل من النسل المتأخر ومتوسط ​​العمر المتوقع. (K-: استثمار طويل الأجل)

الماكياج مدفوع بظروف المناخ والتربة.

يتم دمج 10٪ من الطاقة في الكتلة الحيوية عند مستوى غذائي واحد في الكتلة الحيوية للمستوى الغذائي التالي.

التحكم من أسفل إلى أعلى: محدود بسبب توفير الموارد (المزيد من الموارد - ووفرة أكبر على جميع المستويات)

الشلال الغذائي: عندما تؤثر التغييرات على مستوى غذائي واحد على الوفرة في عدة مستويات أخرى.

التأثيرات غير المباشرة: حيث يمكن لنوع ما أن يؤثر على نوع آخر حتى لو لم يتفاعل بشكل مباشر - لكنهم مرتبطون بسلسلة من التفاعلات بين الأنواع.

التنوع يولد التنوع.

يمكن لمجتمع نباتي أكثر تنوعًا أن يدعم مجتمعًا حيوانيًا أكثر تنوعًا من خلال الموارد والبنية.

الجزر الصغيرة والجزر الكبيرة
جزيرة معزولة وجزر مماثلة في الحجم بالقرب من البر الرئيسي
الجزر ومناطق مماثلة في الحجم في البر الرئيسي القريب

الفكرة الأساسية: يتم تحديد عدد الأنواع الموجودة من خلال توازن الهجرة / استعمار الأنواع الجديدة وانقراض الأنواع الحالية.

تختلف حسب التدرجات العرضية.
تختلف أيضًا حسب الارتفاع.

الملوحة هي التمييز الأساسي - تأثير قوي جدًا على الأنواع التي يمكن أن تعيش في المنطقة الأحيائية (اعتمادًا على قدرتها على التنظيم التناضحي).

درس والاس (مشارك في اكتشاف الانتقاء الطبيعي) توزيعات الأنواع في أرخبيل الملايو.

لاحظت اختلافًا حادًا في مجتمعات الطيور في جزيرتين متجاورتين ، والذي لا يمكن تفسيره بناءً على التربة أو المناخ.
اقترح أن خندق المياه العميقة قد أبقى الكتل الأرضية منفصلة ، حتى خلال الحد الأقصى للجليد. - & حاجز تشتت gt خلال الزمن التطوري.

تساعد العزلة على تكوين مجتمعات متميزة وتجميعها.

تعكس المناطق الجغرافية الحيوية كتل اليابسة وحواجز التشتت في الفترة الثلاثية - عندما حدثت إشعاعات واسعة من النباتات المزهرة والفقاريات. يؤدي الانجراف القاري المستمر وتغيرات مستوى سطح البحر في بعض الأحيان إلى إزالة بعض الحواجز ، مما يسمح بالتبادل الحيوي.

على سبيل المثال: اصطدمت الهند بآسيا (

45mya) تشكل الجسر البري بين أمريكا الشمالية والجنوبية (

يحمل جسم الإنسان وبكتريا gt10 لكل خلية بشرية.

يبدو أن العوامل البيئية مهمة للغاية على الرغم من أهمية القرب أيضًا.

تفاعل التأثيرات المتخصصة والتشتت (الجغرافيا الحيوية).

تحتاج الكائنات الحية إلى مواد معينة للبقاء والنمو: الماء ، والنيتروجين ، والكربون ، والفوسفور ، إلخ.

هناك كمية ثابتة من كل من هذه المواد على الأرض ، لكنها تتحرك بين الدول الحية وغير الحية.

على سبيل المثال: النيتروجين الموجود في الغلاف الجوي النيتروجين المخزن في النباتات

إذا زاد امتصاص الكربون عن طريق الإنتاج الأولي (NPP أكبر) ، فإن امتصاص N والعناصر الأخرى يرتفع أيضًا.

إذا زادت معدلات التحلل ، يزداد تدفق جميع العناصر إلى المقصورات غير العضوية.

يمكن لأي عنصر غذائي أن يحد من الوظائف البيولوجية - العامل المحدد هو في أدنى عرض بالنسبة للطلب.

تخضع التفاعلات لعلم وظائف الأعضاء في النظم البيئية.

عواقب حرق الوقود الأحفوري

هطول الأمطار بشكل عام أكبر ، ولكن المناطق الرطبة تصبح أكثر رطوبة بينما تصبح المناطق الجافة أكثر جفافاً

المزيد من الظواهر الجوية المتطرفة - العواصف والأعاصير والأعاصير

المحيط آخذ في الحموضة ، لأن ثاني أكسيد الكربون يذوب في المحيطات ويصنع حمض الكربونيك

تهدد تحولات النطاق بشكل خاص الأنواع التي:
-لا يمكن التحرك بسرعة كافية
- الاعتماد على الظروف التي أصبحت
أكثر ندرة

على سبيل المثال: الدببة القطبية (جليد البحر أصبح نادرًا)

تؤدي درجات الحرارة الأكثر دفئًا والجفاف إلى نمو خنفساء اللحاء الجبلية (المعروفة أيضًا باسم خنفساء الصنوبر الجبلية).

تأثير سلبي على الأشجار. آثار بيئية واقتصادية كبيرة.

تفشي كبير في غابات غرب الولايات المتحدة وكندا.

قتل ملايين الأفدنة من الغابات: & quot أكبر آفة حشرات غابات شوهدت في أمريكا الشمالية على الإطلاق & quot

أدى ازدياد الحرائق وجريان المياه وتآكل التربة إلى انخفاض إنتاجية الطاقة النووية

خطر التحول البيئي

ردود الفعل الإيجابية:
يؤدي تفشي خنافس اللحاء الكبيرة إلى قتل المزيد من الأشجار وزيادة الحرائق مما يؤدي إلى زيادة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي مما يؤدي إلى زيادة درجة الحرارة وتقليل هطول الأمطار مما يؤدي إلى انتشار أكبر لخنفساء اللحاء


تم الانتهاء من أول أطلس بنية دقيقة للدماغ البشري

قام فريق أوروبي من العلماء ببناء أول أطلس لبنية مجهرية للمادة البيضاء في دماغ الإنسان. النتائج النهائية للمشروع لديها القدرة على تغيير وجه علم الأعصاب والطب خلال العقد المقبل.

اعتمد العمل على تقنية التصوير بالرنين المغناطيسي الرائدة وتم تمويله من قبل برنامج التقنيات المستقبلية والناشئة التابع للاتحاد الأوروبي بمنحة قدرها 2.4 مليون يورو. تم اختيار المشاركين في المشروع ، المسمى CONNECT ، من مراكز أبحاث رائدة في دول في جميع أنحاء أوروبا بما في ذلك إسرائيل والمملكة المتحدة وألمانيا وفرنسا والدنمارك وسويسرا وإيطاليا.

التقى محققو المشروع في 19 أكتوبر في باريس ، بعد 3 سنوات من البحث ، للإعلان عن انتهاء المشروع وتقديم تقرير بالنتائج التي توصلوا إليها.

يجمع الأطلس الجديد صورًا ثلاثية الأبعاد من فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي لـ 100 دماغ من المتطوعين. لتحقيق ذلك ، طورت CONNECT طرقًا متقدمة للتصوير بالرنين المغناطيسي توفر تفاصيل ودقة غير مسبوقة.

قال البروفيسور دانييل ألكساندر ، عضو اللجنة التوجيهية لـ CONNECT من قسم علوم الكمبيوتر في كلية لندن الجامعية: "يستخدم فريق UCL أحدث خوارزميات النمذجة الحاسوبية والأجهزة لابتكار تقنيات تصوير جديدة. وكانت التقنيات التي ابتكرناها أساسية لتحقيق أطلس الدماغ CONNECT الجديد. "

"تكشف تقنيات التصوير معلومات جديدة حول بنية الدماغ تساعدنا على فهم كيفية ارتباط العمارة الخلوية منخفضة المستوى بعمليات التفكير عالية المستوى."

حاليًا ، تعتمد فرق الأبحاث الطبية الحيوية في جميع أنحاء العالم التي تدرس علوم الدماغ على أطلس الدماغ الذي تم إنتاجه من خلال الأساليب النسيجية المضنية والمدمرة على أدمغة عدد قليل من الأفراد الذين تبرعوا بأجسادهم للعلم.

يحاكي الأطلس الجديد العملية المستحيلة المتمثلة في الفحص الجاد لكل مم 2 من أنسجة المخ (التي يوجد منها حوالي 100 مليون لكل دماغ) باستخدام مجهر ، مع ترك الدماغ في حالة جيدة.

الحداثة الرئيسية في الأطلس هي تعيين الميزات المجهرية (مثل متوسط ​​حجم الخلية وكثافة التعبئة) داخل المادة البيضاء ، والتي تحتوي على الألياف العصبية التي تنقل المعلومات حول الدماغ الحي. توفر نتائج المشروع ، التي تم الحصول عليها من خلال تقنيات معالجة الصور المتقدمة ، عمقًا جديدًا ودقة في فهمنا لدماغ الإنسان في الصحة والمرض.

يصف الأطلس البنية الدقيقة للدماغ في فضاء معياري ، مما يمكّن المستخدمين غير الخبراء ، مثل الأطباء أو الباحثين الطبيين ، من استغلال ثروة المعرفة التي يحتوي عليها. يحتوي الأطلس على مجموعة متنوعة من الصور الجديدة التي تمثل خصائص الأنسجة المجهرية المختلفة ، مثل قطر الألياف وكثافة الألياف عبر الدماغ ، وكلها مقدرة باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي. ستكون هذه الصور بمثابة المعيار المرجعي لدراسات الدماغ المستقبلية في كل من الطب وعلم الأعصاب الأساسي.

سيسهل المشروع بشكل كبير ويعزز البحث المستقبلي في بنية المادة البيضاء ووظيفتها. من الناحية التاريخية في علم الأعصاب ، تم استثمار الغالبية العظمى من الجهود البحثية في فهم ودراسة المادة الرمادية والخلايا العصبية ، بينما لم تحظ المادة البيضاء باهتمام كبير نسبيًا.

هذا يرجع إلى حد كبير إلى عدم وجود أدوات بحث فعالة لدراسة المادة البيضاء ، على الرغم من أنها تضم ​​حوالي نصف حجم الدماغ. تسمح طرق التصوير بالرنين المغناطيسي الجديدة التي تم تطويرها في CONNECT للباحثين ، لأول مرة ، بتصور البنية الدقيقة للدماغ الحي على الدماغ بأكمله.

هذا يفتح عوالم جديدة في فهمنا لعضونا الأكثر تعقيدًا. في المستقبل ، يعتزم أعضاء المشروع استخدام التكنولوجيا التي طوروها لدراسة الديناميكيات والاعتماد على الوقت للبنية الدقيقة في المادة البيضاء. على سبيل المثال ، سيبحثون عن بصمة إصبع أو أثر تطبعه مهمة معرفية على بنية مجهرية للمادة البيضاء ترميز تجارب جديدة في توصيلات الدماغ.

يتمثل الاتجاه المستقبلي الآخر في توصيف وفهم التغيرات الهيكلية الدقيقة التي تسببها الأمراض التنكسية العصبية المختلفة ، مثل مرض الزهايمر أو الفصام ، من أجل تطوير إجراءات تشخيصية أفضل لهذه الحالات وغيرها من الحالات المدمرة.


معدل الذكاء والبيئة

أثبت الباحث الرائد في مجال حاصل الذكاء في العالم ، جيم فلين ، أن معدلات الذكاء قد ارتفعت في جميع المجالات على مدار القرن الماضي (منذ 100 عام ، كان متوسط ​​معدل الذكاء وفقًا لمعايير اليوم حوالي 70). سبب "تأثير فلين" ، كما أُطلق عليه ، لا علاقة له بالوراثة بل يتعلق بالبيئة - على وجه الخصوص ، زيادة التعرض لأشكال مختلفة من المنطق التجريدي ، وهو ما تقيسه الاختبارات.

تتعرض مجموعات سكانية مختلفة لظروف بيئية مختلفة بشكل ملحوظ ، وهذا هو سبب اختلاف متوسط ​​الدرجات. لهذا السبب ، فإن درجات معدل الذكاء ترتفع بشكل أسرع في بعض السكان من غيرهم (أظهر متوسط ​​معدل الذكاء للأطفال الكينيين ارتفاعًا بمقدار 26.3 نقطة في 14 عامًا). وبالمثل ، يرتفع معدل الذكاء لدى الأمريكيين السود بمعدل أسرع من نظيره لدى الأمريكيين البيض ، بينما انتقل الأمريكيون اليهود من معدل ذكاء أقل من المتوسط ​​في وقت الحرب العالمية الأولى إلى معدل ذكاء أعلى من المتوسط ​​الآن.

يوضح هذا مدى سخافة مقارنة معدلات الذكاء لمختلف المجموعات السكانية ، ولكن عندما تزيل درجات معدل الذكاء من صندوق أدوات العنصريين العلميين ، فإن بقية قضيتهم تقع في الغبار.

ومع ذلك ، فإن المزيج الشائع من الإيمان في غير محله في ثبات معدل الذكاء والإيمان الخاطئ بقدرة الجينات على تحديد السلوك قد سمح لمزاعمهم بالتلاشي ، دون منازع في الساحة العامة. المشكلة في عدم تحدي هذه الأفكار السيئة بسرعة وبقوة تتجاوز علمهم المعيب. إذا توصل الجمهور وصناع رأيهم إلى قبول مفاهيم مثل وايد - مثل أن الأفارقة بطبيعتهم ، قبليون لا يتسمون بالذكاء الشديد - فسنكون في خطر العودة إلى العقلية الخطرة التي شكلت ثقل الاستعمار والعبودية .

غافن إيفانز هو مؤلف كتاب Black Brain ، White Brain: هل المخابرات عميقة؟ الكتاب من نشر جوناثان بول في جنوب أفريقيا وثيستل في المملكة المتحدة.


قراءات أساسية للتوتر

حان الوقت للتحدث عن امتياز الرعاية الذاتية

التعامل مع الموقف العصيب عندما يكون الجميع بمفردهم

ومع ذلك ، وجد الباحثون أن الإجهاد المزمن جعل الخلايا الجذعية في قرن آمون تنضج لتصبح نوعًا آخر من الخلايا الدبقية تسمى الخلايا الدبقية قليلة التغصن ، والتي تنتج المايلين الذي يغلف الخلايا العصبية.

تشير هذه النتيجة إلى الدور الرئيسي للخلايا قليلة التغصن في التغيرات طويلة المدى ، وربما الدائمة ، في الدماغ والتي يمكن أن تمهد الطريق لمشاكل عقلية لاحقة. يقلل الإجهاد المزمن من عدد الخلايا الجذعية التي تنضج لتتحول إلى خلايا عصبية ، مما قد يوفر تفسيرًا لكيفية تأثيره أيضًا على التعلم والذاكرة ، وفقًا للباحثين.

وفقًا لكوفر ، "عادةً لا ينتج الدماغ الكثير من الخلايا قليلة التغصن في مرحلة البلوغ من تلك الخلايا الجذعية العصبية". في الواقع ، أشارت دراسة حديثة إلى أن هذه الخلايا غير قادرة على إنتاج الخلايا الدبقية قليلة التغصن ، والتي تشبه إلى حد ما كرمة تنتشر وتلتف حول محاور عصبية ، في كل من عزلها ودعمها.

الفئران التي لديها مستويات عالية من الكورتيزول والإجهاد المزمن لديها عدد أقل من الخلايا العصبية بشكل عام ، ولكن زيادة كبيرة في الخلايا الدبقية قليلة التغصن. من خلال منع ما يعادل مستقبلات الكورتيزول ، اكتشف الباحثون أن العملية مرتبطة بهرمون التوتر. قال كوفر: "لم يكن هذا على الإطلاق ما كنا نتوقع العثور عليه". "لكن هذه دائمًا أفضل الاكتشافات."

على الرغم من أن هذا الغمد أمر حيوي لأدمغة الإنسان - إلا أن تكوين المايلين يمكن أن يكون جيدًا أو سيئًا ، اعتمادًا على الوقت أو المكان ، وفقًا لكوفر. قد يكون هذا الإغماد المفرط قد تطور لتعزيز الاتصال بين اللوزة والحصين ، مما يحسن استجابات القتال أو الطيران خلال فترات التهديد أو الهجوم الطويلة. لسوء الحظ ، في العالم الحديث ، يمكن للإجهاد المزمن أن يخطف نظام القتال أو الهروب ويؤدي إلى نتائج عكسية في الحياة اليومية عندما لا تكون في خطر جسدي.

الخلاصة: اللدونة تجعل من الممكن "نحت" دماغك طوال العمر

النشاط البدني المنتظم والتأمل اليقظ طريقتان فعالتان لتقليل التوتر وخفض الكورتيزول. على الرغم من أن هذه الدراسة لا تركز على فوائد تقليل الكورتيزول ، تشير أبحاث أخرى إلى أن اتخاذ خيارات نمط الحياة التي تقلل من التوتر وتقليل الكورتيزول يمكن أن يحسن بنية الدماغ والاتصال.

للحصول على خمس طرق بسيطة لخفض الكورتيزول بدون أدوية ، راجع مدونتي ، الكورتيزول: لماذا "هرمون الإجهاد" هو العدو العام رقم 1.

تجري دانييلا كوفر الآن تجارب لتحديد كيفية تأثير الإجهاد في مرحلة الطفولة على المادة البيضاء في الدماغ ، وما إذا كان الإجهاد المزمن في وقت مبكر من الحياة يقلل المرونة في وقت لاحق من الحياة. كما تبحث في آثار العلاجات التي تتراوح من التمارين الرياضية إلى الأدوية المضادة للاكتئاب ، والتي تقلل من تأثير هرمونات التوتر والتوتر.

يخلص كوفر إلى أن الإجهاد المعتدل أو "الجيد" - مثل الدراسة الجادة لامتحان أو التدريب للمنافسة في الألعاب الأولمبية - يمكن أن يبني دوائر أقوى وعقلًا أكثر مرونة. لكن الإجهاد المزمن الحاد والمطول يسبب الفوضى. قال كاوفر: "إنك تنشئ دماغًا يكون إما مرنًا أو معرضًا بشدة للإصابة بالأمراض العقلية ، بناءً على نمط المادة البيضاء التي تحصل عليها في وقت مبكر من الحياة".

ومع ذلك ، فإن بنية دماغك تخضع لتغييرات مستمرة من خلال اللدونة. لا يتم إصلاح العقلية والسلوك والتوتر المزمن أبدًا. تتيح قوة المرونة العصبية تغيير بنية الدماغ ووظيفته طوال فترة حياتك. يمكنك بوعي اتخاذ خيارات يومية للعقلية والسلوك التي من شأنها تحسين بنية وترابط دماغك.

في عام 2012 ، نشر أليكس شليغل من كلية دارتموث دراسة تظهر أن دماغ البالغين يمكن أن يتغير للأفضل. يقول شليغل: "يساهم هذا العمل في فهم جديد مفاده أن الدماغ يبقي هذا العضو البلاستيكي طوال حياتك ، ويكون قادرًا على التغيير".

يقول شليغل: "هذا يتعارض مع كل هذه الآراء التقليدية القائلة بأن كل التطور الهيكلي يحدث في مرحلة الطفولة ، في وقت مبكر من الطفولة". "الآن بعد أن أصبح لدينا بالفعل أدوات لمراقبة تغير الدماغ ، نكتشف أنه في كثير من الحالات يمكن للدماغ أن يكون مرنًا تمامًا مثل الكبار كما هو الحال عندما تكون طفلاً أو مراهقًا."


محتويات

تحرير التشريح الإجمالي

يزن دماغ الإنسان البالغ في المتوسط ​​حوالي 1.2-1.4 كجم (2.6-3.1 رطل) وهو ما يمثل حوالي 2٪ من إجمالي وزن الجسم ، [4] [5] ويبلغ حجمه حوالي 1260 سم 3 عند الرجال و 1130 سم 3 بوصات النساء. [6] هناك اختلاف فردي كبير ، [6] مع النطاق المرجعي القياسي للرجال هو 1،180–1،620 جم (2.60-3.57 رطل) [7] وللنساء 1،030-1،400 جم (2.27–3.09 رطل). [8]

يشكل المخ ، الذي يتكون من نصفي الكرة المخية ، الجزء الأكبر من الدماغ ويغطي هياكل الدماغ الأخرى. [9] المنطقة الخارجية من نصفي الكرة الأرضية ، القشرة الدماغية ، هي مادة رمادية تتكون من طبقات قشرية من الخلايا العصبية. ينقسم كل نصف كرة إلى أربعة فصوص رئيسية - الفص الجبهي والفص الجداري والفص الصدغي والفص القذالي. [10] تم تضمين ثلاثة فصوص أخرى من قبل بعض المصادر وهي أ الفص المركزي، الفص الحوفي ، والفص المعزول. [11] يشتمل الفص المركزي على التلفيف قبل المركزي والتلفيف اللاحق المركزي ويتم تضمينه نظرًا لأنه يشكل دورًا وظيفيًا متميزًا. [11] [12]

يشبه جذع الدماغ القصبة ، ويتعلق بالمخ ويتركه في بداية منطقة الدماغ المتوسط. يشمل جذع الدماغ الدماغ المتوسط ​​، والجسر ، والنخاع المستطيل. خلف جذع الدماغ يوجد المخيخ (لاتيني: القليل من الدماغ). [9]

يتم تغطية المخ ، وجذع الدماغ ، والمخيخ ، والحبل الشوكي بثلاثة أغشية تسمى السحايا. الأغشية هي الأم الجافية القاسية الأم العنكبوتية الوسطى والأم الحنون الداخلية الأكثر حساسية. بين الأم العنكبوتية والأم الحنون هو الفضاء تحت العنكبوتية والصهاريج تحت العنكبوتية ، والتي تحتوي على السائل النخاعي. [13] الغشاء الخارجي للقشرة الدماغية هو الغشاء القاعدي لأم الحنون المسمى الدبقية المحدودة وهو جزء مهم من الحاجز الدموي الدماغي. [14] الدماغ الحي رخو للغاية وله قوام شبيه بالهلام مشابه للتوفو الطري. [15] تشكل الطبقات القشرية للخلايا العصبية جزءًا كبيرًا من المادة الرمادية الدماغية ، بينما تشكل المناطق تحت القشرية العميقة للمحاور النخاعية المادة البيضاء. [9] تشكل المادة البيضاء في الدماغ حوالي نصف الحجم الكلي للدماغ. [16]

تحرير المخ

المخ هو أكبر جزء من الدماغ ، وينقسم إلى نصفي الكرة الأرضية الأيمن والأيسر متماثلين تقريبًا بواسطة أخدود عميق ، الشق الطولي. [17] لوحظ عدم التناسق بين الفصوص بتاليا. [18] يتصل نصفي الكرة الأرضية بخمسة مفاصل تمتد على الشق الطولي ، وأكبرها هو الجسم الثفني. [9] ينقسم كل نصف كرة تقليديًا إلى أربعة فصوص رئيسية: الفص الجبهي ، والفص الجداري ، والفص الصدغي ، والفص القذالي ، والتي سميت وفقًا لعظام الجمجمة التي تعلوها. [10] يرتبط كل فص بوظيفة أو وظيفتين متخصصتين على الرغم من وجود بعض التداخل الوظيفي بينهما. [19] يتم طي سطح الدماغ في شكل نتوءات (تلافيف) وأخاديد (التلم) ، يتم تسمية العديد منها ، عادةً وفقًا لموقعها ، مثل التلفيف الأمامي للفص الجبهي أو التلم المركزي الذي يفصل بين المناطق المركزية نصفي الكرة الأرضية. هناك العديد من الاختلافات الصغيرة في الطيات الثانوية والثالثة. [20]

الجزء الخارجي من المخ هو القشرة الدماغية ، وتتكون من مادة رمادية مرتبة في طبقات. يبلغ سمكها من 2 إلى 4 مم (0.079 إلى 0.157 بوصة) ، وهي مطوية بعمق لإضفاء مظهر معقد. [21] تحت القشرة توجد المادة البيضاء في المخ. الجزء الأكبر من القشرة الدماغية هو القشرة المخية الحديثة ، التي تحتوي على ست طبقات عصبية. ما تبقى من القشرة هو القشرة المخية ، والتي تحتوي على ثلاث أو أربع طبقات. [22]

يتم تعيين القشرة عن طريق التقسيمات إلى حوالي خمسين مجالًا وظيفيًا مختلفًا تُعرف باسم مناطق برودمان. تختلف هذه المناطق بشكل واضح عند رؤيتها تحت المجهر. [23] تنقسم القشرة إلى منطقتين وظيفيتين رئيسيتين - القشرة الحركية والقشرة الحسية. [24] القشرة الحركية الأولية ، التي ترسل محاور عصبية إلى الخلايا العصبية الحركية في جذع الدماغ والحبل الشوكي ، تحتل الجزء الخلفي من الفص الأمامي ، مباشرة أمام منطقة الحسية الجسدية. تستقبل المناطق الحسية الأولية إشارات من الأعصاب الحسية والمسالك عن طريق نوى الترحيل في المهاد. تشمل المناطق الحسية الأولية القشرة البصرية للفص القذالي ، والقشرة السمعية في أجزاء من الفص الصدغي والقشرة الجزرية ، والقشرة الحسية الجسدية في الفص الجداري. تسمى الأجزاء المتبقية من القشرة بمناطق الارتباط. تتلقى هذه المناطق مدخلات من المناطق الحسية والأجزاء السفلية من الدماغ وتشارك في العمليات المعرفية المعقدة للإدراك والفكر واتخاذ القرار.[25] تتمثل الوظائف الرئيسية للفص الجبهي في التحكم في الانتباه والتفكير المجرد والسلوك ومهام حل المشكلات وردود الفعل الجسدية والشخصية. [26] [27] الفص القذالي هو أصغر فص ، وتتمثل وظائفه الرئيسية في الاستقبال البصري والمعالجة البصرية المكانية والحركة والتعرف على اللون. [26] [27] هناك الفصيص القذالي الأصغر في الفص المعروف باسم cuneus. يتحكم الفص الصدغي في الذكريات السمعية والبصرية واللغة وبعض السمع والكلام. [26]

يحتوي المخ على البطينين حيث يتم إنتاج السائل الدماغي الشوكي وتدويره. تحت الجسم الثفني يوجد الحاجز الشفّاف ، وهو غشاء يفصل بين البطينين الجانبيين. تحت البطينين الجانبيين يوجد المهاد وإلى الأمام وأسفل هذا يوجد الوطاء. يؤدي الوطاء إلى الغدة النخامية. في الجزء الخلفي من المهاد هو جذع الدماغ. [28]

العقد القاعدية ، وتسمى أيضًا النوى القاعدية ، هي مجموعة من الهياكل العميقة داخل نصفي الكرة الأرضية التي تشارك في تنظيم السلوك والحركة. [29] أكبر عنصر هو المخطط ، والبعض الآخر هو الكرة الشاحبة ، والمادة السوداء والنواة تحت المهاد. [29] ينقسم المخطط إلى مخطط بطني ، ومخطط ظهري ، وهي أقسام فرعية تعتمد على الوظيفة والوصلات. يتكون المخطط البطني من النواة المتكئة والحديبة الشمية بينما يتكون المخطط الظهري من النواة المذنبة والبوتامين. يقع البوتامين والشاحبة الكروية مفصولين عن البطينين الجانبيين والمهاد بواسطة الكبسولة الداخلية ، بينما تتمدد النواة المذنبة حول البطينين الجانبيين على جوانبها الخارجية وتتاخمها. [30] في الجزء الأعمق من التلم الجانبي بين القشرة المعزولة والمخطط توجد صفيحة عصبية رفيعة تسمى claustrum. [31]

يوجد أسفل وأمام المخطط عدد من هياكل الدماغ الأمامي القاعدية. وتشمل هذه النواة القاعدية ، والشريط المائل لبروكا ، والمادة اللامحدودة ، ونواة الحاجز الإنسي. هذه الهياكل مهمة في إنتاج الناقل العصبي ، أستيل كولين ، والذي يتم توزيعه بعد ذلك على نطاق واسع في جميع أنحاء الدماغ. يعتبر الدماغ الأمامي القاعدي ، ولا سيما النواة القاعدية ، هو الناتج الكوليني الرئيسي للجهاز العصبي المركزي إلى المخطط والقشرة المخية الحديثة. [32]

تحرير المخيخ

ينقسم المخيخ إلى الفص الأمامي والفص الخلفي والفص العقدي. [33] الفص الأمامي والخلفي متصلان في المنتصف بالدودة. [34] بالمقارنة مع القشرة المخية ، فإن المخيخ لديه قشرة خارجية أرق بكثير تتجعد بشكل ضيق إلى العديد من الشقوق المستعرضة المنحنية. [34] ينظر من الأسفل بين الفصين إلى الفص الثالث وهو الفص الندفي. [35] يقع المخيخ في الجزء الخلفي من التجويف القحفي ، ويقع تحت الفصوص القذالية ، ويفصل بينهما عن طريق الخيمة المخيخية ، وهي ورقة من الألياف. [36]

يتم توصيله بالدماغ الأوسط من جذع الدماغ بواسطة ساقي المخيخ العليا ، إلى الجسور بواسطة ساقي المخيخ الأوسط ، والنخاع بواسطة ساقي المخيخ السفلي. [34] يتكون المخيخ من لب داخلي من المادة البيضاء وقشرة خارجية من مادة رمادية مطوية غنية. [36] يبدو أن الفص الأمامي والخلفي للمخيخ يلعبان دورًا في تنسيق وتنعيم الحركات الحركية المعقدة ، والفص العقدي في الحفاظ على التوازن [37] على الرغم من وجود جدل حول وظائفه الإدراكية والسلوكية والحركية. [38]

تحرير الدماغ

يقع جذع الدماغ تحت المخ ويتكون من الدماغ المتوسط ​​والجسر والنخاع. يقع في الجزء الخلفي من الجمجمة ، ويستقر على جزء القاعدة المعروف باسم Clivus ، وينتهي عند الثقبة الكبيرة ، وهي فتحة كبيرة في العظم القذالي. يستمر جذع الدماغ تحت هذا مثل النخاع الشوكي ، [39] محميًا بواسطة العمود الفقري.

عشرة من اثني عشر زوجًا من الأعصاب القحفية [أ] تنبثق مباشرة من جذع الدماغ. [39] يحتوي جذع الدماغ أيضًا على العديد من نوى الأعصاب القحفية ونوى الأعصاب المحيطية ، بالإضافة إلى النوى المشاركة في تنظيم العديد من العمليات الأساسية بما في ذلك التنفس والتحكم في حركات العين والتوازن. [40] [39] التكوين الشبكي ، وهو شبكة من نوى تشكيل غير محدد ، موجود داخل وعلى طول جذع الدماغ. [39] العديد من المسالك العصبية ، التي تنقل المعلومات من وإلى القشرة الدماغية إلى بقية الجسم ، تمر عبر جذع الدماغ. [39]

تحرير Microanatomy

يتكون دماغ الإنسان بشكل أساسي من الخلايا العصبية والخلايا الدبقية والخلايا الجذعية العصبية والأوعية الدموية. تشمل أنواع الخلايا العصبية الخلايا العصبية الداخلية ، والخلايا الهرمية بما في ذلك خلايا بيتز ، والخلايا العصبية الحركية (الخلايا العصبية الحركية العلوية والسفلية) ، وخلايا بركنجي المخيخية. خلايا بيتز هي أكبر الخلايا (حسب حجم جسم الخلية) في الجهاز العصبي. [41] يُقدر أن الدماغ البشري البالغ يحتوي على 86 ± 8 مليار خلية عصبية ، مع عدد متساوٍ تقريبًا (85 ± 10 مليار) من الخلايا غير العصبية. [42] من بين هذه الخلايا العصبية ، يوجد 16 مليار (19٪) في القشرة الدماغية و 69 مليار (80٪) في المخيخ. [5] [42]

أنواع الخلايا الدبقية هي الخلايا النجمية (بما في ذلك الخلايا الدبقية بيرجمان) ، الخلايا الدبقية قليلة التغصن ، الخلايا البطانية العصبية (بما في ذلك الخلايا الصبغية) ، الخلايا الدبقية الشعاعية ، الخلايا الدبقية الصغيرة ، ونوع فرعي من الخلايا السلفية قليلة التغصن. الخلايا النجمية هي أكبر الخلايا الدبقية. إنها خلايا نجمية لها العديد من العمليات التي تشع من أجسامها الخلوية. تنتهي بعض هذه العمليات على شكل أقدام نهائية حول الأوعية الدموية على جدران الشعيرات الدموية. [43] تتكون الخلايا الدبقية في القشرة من عمليات القدم النجمية التي تعمل جزئيًا على احتواء خلايا الدماغ. [14]

الخلايا البدينة هي خلايا الدم البيضاء التي تتفاعل في الجهاز المناعي العصبي في الدماغ. [44] توجد الخلايا البدينة في الجهاز العصبي المركزي في عدد من الهياكل بما في ذلك السحايا [44] فهي تتوسط الاستجابات المناعية العصبية في حالات الالتهاب وتساعد على الحفاظ على الحاجز الدموي الدماغي ، خاصة في مناطق الدماغ حيث يكون الحاجز غائبًا. [44] [45] تؤدي الخلايا البدينة نفس الوظائف العامة في الجسم والجهاز العصبي المركزي ، مثل التأثير أو تنظيم الاستجابات التحسسية ، والمناعة الفطرية والتكيفية ، والمناعة الذاتية ، والالتهابات. [44] تعمل الخلايا البدينة كخلية مستجيبة رئيسية يمكن من خلالها لمسببات الأمراض أن تؤثر على الإشارات الكيميائية الحيوية التي تحدث بين الجهاز الهضمي والجهاز العصبي المركزي. [46] [47]

تبين أن حوالي 400 جينة خاصة بالدماغ. في جميع الخلايا العصبية ، يتم التعبير عن ELAVL3 ، وفي الخلايا العصبية الهرمية ، يتم أيضًا التعبير عن NRGN و REEP2. يتم التعبير عن GAD1 - ضروري للتخليق الحيوي للناقل العصبي GABA - في الخلايا العصبية الداخلية. تشمل البروتينات المعبر عنها في الخلايا الدبقية علامات الخلايا النجمية GFAP و S100B بينما يتم التعبير عن بروتين المايلين الأساسي وعامل النسخ OLIG2 في الخلايا الدبقية قليلة التغصن. [48]

تحرير السائل الدماغي النخاعي

السائل الدماغي النخاعي هو سائل شفاف عديم اللون عبر الخلايا يدور حول الدماغ في الفراغ تحت العنكبوتية ، في الجهاز البطيني ، وفي القناة المركزية للحبل الشوكي. كما أنه يملأ بعض الفجوات في الفضاء تحت العنكبوتية ، والمعروفة باسم الصهاريج تحت العنكبوتية. [49] البطينات الأربعة ، البطينين الجانبيين والثالث والبطين الرابع ، تحتوي جميعها على ضفيرة مشيمية تنتج السائل النخاعي. [50] يقع البطين الثالث في خط الوسط ومتصل بالبطينين الجانبيين. [49] القناة المفردة ، القناة الدماغية بين الجسور والمخيخ ، تربط البطين الثالث بالبطين الرابع. [51] تقوم ثلاث فتحات منفصلة ، الفتحتان الوسطى والفتحتان الجانبيتان ، بتصريف السائل الدماغي الشوكي من البطين الرابع إلى الخزان الكبير أحد الصهاريج الرئيسية. من هنا ، يدور السائل الدماغي الشوكي حول الدماغ والحبل الشوكي في الفضاء تحت العنكبوتية ، بين الأم العنكبوتية والأم الحنون. [49] في أي وقت ، يوجد حوالي 150 مل من السائل الدماغي النخاعي - معظمها داخل الفضاء تحت العنكبوتية. يتم تجديده وامتصاصه باستمرار ، ويتم استبداله مرة كل 5-6 ساعات. [49]

تم وصف الجهاز الجليمفاوي [52] [53] [54] على أنه نظام التصريف اللمفاوي للدماغ. يشتمل المسار الجليمفاوي على مستوى الدماغ على طرق تصريف من السائل الدماغي الشوكي ، ومن الأوعية اللمفاوية السحائية المرتبطة بالجيوب الجافية ، والتي تعمل بجانب الأوعية الدموية الدماغية. [55] [56] المسار يصرف السائل الخلالي من أنسجة المخ. [56]

تحرير إمدادات الدم

تقوم الشرايين السباتية الداخلية بإمداد الدم المؤكسج إلى مقدمة الدماغ والشرايين الفقرية تمد الدم إلى الجزء الخلفي من الدماغ. [57] هاتان الدورتان تتحدان معًا في دائرة ويليس ، وهي حلقة من الشرايين المتصلة التي تقع في الصهريج بين الدماغ المتوسط ​​والجسور. [58]

الشرايين السباتية الداخلية هي فروع للشرايين السباتية المشتركة. يدخلون الجمجمة عبر القناة السباتية ، ويسافرون عبر الجيب الكهفي ويدخلون الفضاء تحت العنكبوتية. [59] ثم يدخلون دائرة ويليس بفرعين ، تظهر الشرايين الدماغية الأمامية. تنتقل هذه الفروع للأمام ثم لأعلى على طول الشق الطولي ، وتزود الجزء الأمامي وأجزاء الخط الأوسط من الدماغ. [60] يتصل واحد أو أكثر من الشرايين الأمامية الصغيرة المتصلة بالشريانين الدماغيين الأماميين بعد فترة وجيزة من ظهورهما كفروع. [60] تستمر الشرايين السباتية الداخلية للأمام مثل الشرايين الدماغية الوسطى. ينتقلون جانبيًا على طول العظم الوتدي في تجويف العين ، ثم صعودًا عبر قشرة insula ، حيث تنشأ الفروع النهائية. ترسل الشرايين الدماغية الوسطى فروعًا بطولها. [59]

تظهر الشرايين الفقرية كفروع من الشرايين اليمنى واليسرى تحت الترقوة. يسافرون صعودًا من خلال الثقبة المستعرضة وهي مسافات في فقرات عنق الرحم. يدخل كل جانب في التجويف القحفي من خلال ثقب ماغنوم على طول الجانب المقابل من النخاع. [59] ويخرجون من أحد الفروع الثلاثة للمخ. تنضم الشرايين الفقرية أمام الجزء الأوسط من النخاع لتشكيل الشريان القاعدي الأكبر ، والذي يرسل فروعًا متعددة لتزويد النخاع والجسر ، والفرعين الآخرين الأماميين والأعلى من المخيخ. [61] أخيرًا ، ينقسم الشريان القاعدي إلى شرايين دماغية خلفية. هذه تنتقل للخارج ، حول ساقي المخيخ العلويين ، وعلى طول الجزء العلوي من الخيمة المخيخية ، حيث ترسل فروعًا لتزويد الفص الصدغي والقذالي. [61] يرسل كل شريان دماغي خلفي شريانًا صغيرًا متصلًا خلفيًا للانضمام إلى الشرايين السباتية الداخلية.

تحرير تصريف الدم

الأوردة الدماغية تستنزف الدم غير المؤكسج من الدماغ. يحتوي الدماغ على شبكتين رئيسيتين من الأوردة: شبكة خارجية أو سطحية ، على سطح المخ به ثلاثة فروع ، وشبكة داخلية. تتواصل هاتان الشبكتان عبر عروق مفاغرة (الانضمام). [62] أوردة الدماغ تستنزف في تجاويف أكبر من الجيوب الوريدية التي تقع عادة بين الأم الجافية وغطاء الجمجمة. [63] الدم من المخيخ والدماغ المتوسط ​​يصب في الوريد الدماغي الكبير. الدم من النخاع وجذع الدماغ له نمط متغير من التصريف ، إما في الأوردة الشوكية أو في الأوردة الدماغية المجاورة. [62]

يصب الدم في الجزء العميق من الدماغ ، من خلال الضفيرة الوريدية إلى الجيب الكهفي في الأمام ، والجيوب الصخرية العلوية والسفلية على الجانبين ، والجيوب السهمي السفلي في الخلف. [63] يصب الدم من الدماغ الخارجي إلى الجيب السهمي العلوي الكبير ، والذي يقع في خط الوسط أعلى الدماغ. الدم من هنا يتحد مع الدم من الجيب المستقيم عند التقاء الجيوب الأنفية. [63]

الدم من هنا يصب في الجيوب العرضية اليمنى واليسرى. [63] ثم يتم تصريفها في الجيوب السينية ، والتي تتلقى الدم من الجيب الكهفي والجيوب الأنفية الصخرية العلوية والسفلية. يصب السيني في الأوردة الوداجية الداخلية الكبيرة. [63] [62]

الحاجز الدموي الدماغي تحرير

تزود الشرايين الأكبر في جميع أنحاء الدماغ بالدم إلى الشعيرات الدموية الأصغر. هذه الأوعية الدموية الأصغر في الدماغ ، مبطنة بخلايا مرتبطة بوصلات ضيقة ، وبالتالي لا تتسرب السوائل إلى الداخل أو تتسرب بنفس الدرجة كما تفعل في الشعيرات الدموية الأخرى ، وهذا يخلق الحاجز الدموي الدماغي. [45] تلعب الحبيبات دورًا رئيسيًا في تكوين التقاطعات الضيقة. [64] الحاجز أقل نفاذية للجزيئات الكبيرة ، لكنه لا يزال منفذاً للماء وثاني أكسيد الكربون والأكسجين ومعظم المواد القابلة للذوبان في الدهون (بما في ذلك مواد التخدير والكحول). [45] لا يوجد الحاجز الدموي الدماغي في الأعضاء المحيطة بالبطين - وهي هياكل في الدماغ قد تحتاج إلى الاستجابة للتغيرات في سوائل الجسم - مثل الغدة الصنوبرية ومنطقة ما بعد الرمية وبعض مناطق ما تحت المهاد. [٤٥] هناك حاجز مماثل للسائل الدماغي الشوكي ، والذي يخدم نفس الغرض مثل الحاجز الدموي الدماغي ، ولكنه يسهل نقل المواد المختلفة إلى الدماغ بسبب الخصائص الهيكلية المميزة بين نظامي الحاجزين. [45] [65]

في بداية الأسبوع الثالث من التطور ، يشكل الأديم الظاهر الجنيني شريطًا سميكًا يسمى الصفيحة العصبية. [66] بحلول الأسبوع الرابع من التطور ، اتسعت الصفيحة العصبية لتعطي نهاية رأسية عريضة ، وجزء أوسط أقل اتساعًا ونهاية ذيلية ضيقة. تُعرف هذه التورمات باسم حويصلات الدماغ الأولية وتمثل بدايات الدماغ الأمامي (الدماغ المتقدم) والدماغ المتوسط ​​(الدماغ المتوسط) والدماغ المؤخر (الدماغ المعين). [67]

تملأ خلايا القمة العصبية (المشتقة من الأديم الظاهر) الحواف الجانبية للوحة عند الطيات العصبية. في الأسبوع الرابع - أثناء مرحلة العصيبة - تقترب الطيات العصبية من تشكيل الأنبوب العصبي ، وتجمع معًا خلايا القمة العصبية في القمة العصبية. [68] تمتد القمة العصبية على طول الأنبوب مع خلايا القمة العصبية القحفية في نهاية الرأس وخلايا القمة العصبية الذيلية في الذيل. تنفصل الخلايا عن القمة وتهاجر في موجة قحفية (من الرأس إلى الذيل) داخل الأنبوب. [68] الخلايا في نهاية الرأس تؤدي إلى تكوين الدماغ ، والخلايا في نهاية الذيلية تؤدي إلى ظهور الحبل الشوكي. [69]

ينثني الأنبوب أثناء نموه ، ويشكل نصفي الكرة المخية على شكل هلال في الرأس. يظهر نصفي الكرة المخية لأول مرة في اليوم 32. [70] في وقت مبكر من الأسبوع الرابع ، ينحني الجزء الرأسي بحدة إلى الأمام في انثناء رأسي. [68] هذا الجزء المرن يصبح الدماغ الأمامي (الدماغ المتقدم) ويصبح الجزء المنحني المجاور الدماغ المتوسط ​​(الدماغ المتوسط) والجزء الذيلية إلى الانثناء يصبح الدماغ المؤخر (الدماغ المعين). تتشكل هذه المناطق على شكل انتفاخات تُعرف باسم حويصلات الدماغ الأساسية الثلاث. في الأسبوع الخامس من التطور تكونت خمس حويصلات ثانوية في الدماغ. [71] ينفصل الدماغ الأمامي إلى حويقتين - الدماغ البيني الأمامي والدماغ البيني الخلفي. يؤدي الدماغ البيني إلى ظهور القشرة الدماغية والعقد القاعدية والهياكل ذات الصلة. يؤدي الدماغ البيني إلى ظهور المهاد والوطاء. ينقسم الدماغ المؤخر أيضًا إلى منطقتين - الدماغ والدماغ النخاعي. يؤدي الدماغ النخاعي إلى ظهور المخيخ والبطن. يؤدي الدماغ النخاعي إلى ظهور النخاع المستطيل. [72] وخلال الأسبوع الخامس أيضًا ، ينقسم الدماغ إلى مقاطع متكررة تسمى الخلايا العصبية. [67] [73] في الدماغ المؤخر تُعرف هذه باسم rhombomeres. [74]

من سمات الدماغ الطي القشري المعروف بالتدوير. لأكثر من خمسة أشهر بقليل من تطور ما قبل الولادة ، تكون القشرة ناعمة. بحلول عمر الحمل البالغ 24 أسبوعًا ، يكون التشكل المتجعد الذي يظهر الشقوق التي تبدأ في تحديد فصوص الدماغ واضحًا. [75] لماذا لم يتم فهم تجاعيد وطيات القشرة بشكل جيد ، ولكن تم ربط التقلبات بالذكاء والاضطرابات العصبية ، وقد تم اقتراح عدد من نظريات التعرق. [75] تتضمن هذه النظريات تلك القائمة على الالتواء الميكانيكي ، [76] [19] التوتر المحوري ، [77] والتمدد العرضي التفاضلي. [76] ما هو واضح هو أن التدوير ليس عملية عشوائية ، بل عملية معقدة ومحددة مسبقًا من الناحية التنموية والتي تولد أنماطًا من الطيات تكون متسقة بين الأفراد ومعظم الأنواع. [76] [78]

أول أخدود يظهر في الشهر الرابع هو الحفرة الدماغية الجانبية. [70] يجب أن تنحني النهاية الذيلية المتوسعة لنصف الكرة الأرضية في اتجاه أمامي لتلائم المساحة المحدودة. يغطي هذا الحفرة ويحولها إلى سلسلة من التلال أعمق بكثير تُعرف باسم التلم الجانبي وهذا يشير إلى الفص الصدغي. [70] وبحلول الشهر السادس تكونت شظايا أخرى تحدد الفصوص الأمامية والجدارية والقذالية. [70] قد يلعب الجين الموجود في الجينوم البشري (ARHGAP11B) دورًا رئيسيًا في التعرق والدماغ. [79]

دماغ جنين بشري في 4.5 أسابيع ، يظهر الجزء الداخلي من الدماغ الأمامي

باطن الدماغ في 5 أسابيع

ينظر إلى الدماغ في خط الوسط في 3 أشهر

تحرير التحكم في المحرك

يشارك الفص الجبهي في التفكير والتحكم الحركي والعاطفة واللغة. يحتوي على القشرة الحركية ، التي تشارك في تخطيط وتنسيق حركة قشرة الفص الجبهي ، المسؤولة عن الأداء الإدراكي عالي المستوى ومنطقة بروكا ، وهو أمر ضروري لإنتاج اللغة. [80] الجهاز الحركي للدماغ مسؤول عن توليد الحركة والتحكم فيها. [81] تنتقل الحركات المتولدة من الدماغ عبر الأعصاب إلى الخلايا العصبية الحركية في الجسم ، والتي تتحكم في عمل العضلات. ينقل الجهاز القشري النخاعي الحركات من الدماغ ، عبر النخاع الشوكي ، إلى الجذع والأطراف. [82] تحمل الأعصاب القحفية حركات تتعلق بالعين والفم والوجه.

يتم إنشاء الحركة الإجمالية - مثل الحركة وحركة الذراعين والساقين - في القشرة الحركية ، مقسمة إلى ثلاثة أجزاء: القشرة الحركية الأساسية ، الموجودة في التلفيف قبل المركزي ولها أقسام مخصصة لحركة أجزاء الجسم المختلفة. يتم دعم هذه الحركات وتنظيمها من خلال منطقتين أخريين ، تقعان أمام القشرة الحركية الأساسية: المنطقة الأمامية الحركية ومنطقة المحرك التكميلية. [83] الأيدي والفم لهما مساحة أكبر بكثير مخصصة لهما من أجزاء الجسم الأخرى ، مما يسمح بحركة أدق تم تصورها في حمة المحرك. [83] النبضات المتولدة من القشرة الحركية تنتقل على طول القناة القشرية على طول مقدمة النخاع وتتقاطع (decussate) في أهرامات النخاع. ثم تنتقل هذه الخلايا عبر الحبل الشوكي ، مع اتصال معظمها بالعصبونات الداخلية ، وتتصل بدورها بالخلايا العصبية الحركية السفلية داخل المادة الرمادية التي تنقل بعد ذلك الدافع للانتقال إلى العضلات نفسها. [82] يلعب المخيخ والعقد القاعدية دورًا في حركات العضلات الدقيقة والمعقدة والمنسقة. [84] الوصلات بين القشرة والعقد القاعدية تتحكم في توتر العضلات والوضعية وبدء الحركة ، ويشار إليها بالنظام خارج الهرمية. [85]

التحرير الحسي

يشارك الجهاز العصبي الحسي في استقبال المعلومات الحسية ومعالجتها.يتم تلقي هذه المعلومات من خلال الأعصاب القحفية ، ومن خلال المسالك الموجودة في النخاع الشوكي ، ومباشرة في مراكز الدماغ المعرضة للدم. [86] كما يتلقى الدماغ ويفسر المعلومات من الحواس الخاصة للرؤية والشم والسمع والتذوق. تم أيضًا دمج إشارات المحرك والحسية المختلطة. [86]

يتلقى الدماغ من الجلد معلومات عن اللمسة الدقيقة والضغط والألم والاهتزاز ودرجة الحرارة. يتلقى الدماغ من المفاصل معلومات حول وضع المفصل. [87] تم العثور على القشرة الحسية بالقرب من القشرة الحركية ، ومثل القشرة الحركية ، لديها مناطق مرتبطة بالإحساس من أجزاء مختلفة من الجسم. يتم تغيير الإحساس الذي يتم جمعه بواسطة المستقبل الحسي على الجلد إلى إشارة عصبية ، والتي يتم تمريرها عبر سلسلة من الخلايا العصبية عبر مسارات في النخاع الشوكي. يحتوي العمود الظهري - مسار الليمنيسكوس الإنسي على معلومات حول اللمسة الدقيقة والاهتزاز وموضع المفاصل. تنتقل ألياف المسار صعودًا إلى الجزء الخلفي من الحبل الشوكي إلى الجزء الخلفي من النخاع ، حيث تتصل بالخلايا العصبية من الدرجة الثانية التي ترسل الألياف على الفور عبر خط الوسط. ثم تنتقل هذه الألياف صعودًا إلى مجمع ventrobasal في المهاد حيث تتصل مع الخلايا العصبية من الدرجة الثالثة التي ترسل الألياف إلى القشرة الحسية. [87] يحمل الجهاز الفقري معلومات عن الألم ودرجة الحرارة واللمس الإجمالي. تنتقل ألياف المسار إلى أعلى النخاع الشوكي وتتصل بالخلايا العصبية من الدرجة الثانية في التكوين الشبكي لجذع الدماغ للألم ودرجة الحرارة ، وتنتهي أيضًا عند مجمع ventrobasal للمهاد من أجل اللمس الإجمالي. [88]

تتولد الرؤية عن طريق الضوء الذي يصيب شبكية العين. تقوم المستقبلات الضوئية في شبكية العين بتحويل المنبه الحسي للضوء إلى إشارة عصبية كهربائية يتم إرسالها إلى القشرة البصرية في الفص القذالي. تترك الإشارات البصرية شبكية العين من خلال الأعصاب البصرية. تعبر ألياف العصب البصري من نصفي الأنف في شبكية العين إلى الجوانب المتقابلة التي تربط الألياف من النصفين الصدغيين لشبكية العين المعاكسة لتشكيل المسالك البصرية. تعني ترتيبات بصريات العينين والمسارات البصرية أن الرؤية من المجال البصري الأيسر يستقبلها النصف الأيمن من كل شبكية ، وتتم معالجتها بواسطة القشرة البصرية اليمنى ، والعكس صحيح. تصل ألياف السبيل البصري إلى الدماغ في النواة الركبية الجانبية ، وتنتقل عبر الإشعاع البصري لتصل إلى القشرة البصرية. [89]

يتولد كل من السمع والتوازن في الأذن الداخلية. ينتج عن الصوت اهتزازات العظام التي تستمر أخيرًا إلى العضو السمعي ، ويؤدي التغيير في التوازن إلى حركة السوائل داخل الأذن الداخلية. هذا يخلق إشارة عصبية تمر عبر العصب الدهليزي القوقعي. من هنا ، يمر عبر نواة القوقعة ، نواة الزيتون العليا ، النواة الركبية الإنسي ، وأخيراً الإشعاع السمعي للقشرة السمعية. [90]

تتولد حاسة الشم عن طريق الخلايا المستقبلة في ظهارة الغشاء المخاطي لحاسة الشم في تجويف الأنف. تمر هذه المعلومات عبر العصب الشمي الذي يدخل الجمجمة من خلال جزء قابل للاختراق نسبيًا. ينتقل هذا العصب إلى الدوائر العصبية للبصلة الشمية حيث تنتقل المعلومات إلى القشرة الشمية. [91] [92] يتولد الطعم من المستقبلات الموجودة على اللسان ويمرر على طول أعصاب الوجه والبلعوم اللساني إلى النواة المنفردة في جذع الدماغ. يتم أيضًا تمرير بعض معلومات التذوق من البلعوم إلى هذه المنطقة عبر العصب المبهم. ثم يتم نقل المعلومات من هنا عبر المهاد إلى القشرة الذوقية. [93]

تحرير اللائحة

تشمل الوظائف اللاإرادية للدماغ التنظيم ، أو التحكم الإيقاعي في معدل ضربات القلب ومعدل التنفس ، والحفاظ على التوازن.

يتأثر ضغط الدم ومعدل ضربات القلب بالمركز الحركي للنخاع ، مما يتسبب في ضيق الشرايين والأوردة إلى حد ما أثناء الراحة. يقوم بذلك عن طريق التأثير على الجهاز العصبي السمبثاوي والباراسمبثاوي عبر العصب المبهم. [94] يتم إنشاء المعلومات المتعلقة بضغط الدم عن طريق مستقبلات الضغط في الأجسام الأبهرية في القوس الأبهري ، ويتم تمريرها إلى الدماغ على طول الألياف الواردة من العصب المبهم. تأتي المعلومات حول تغيرات الضغط في الجيب السباتي من أجسام الشريان السباتي الواقعة بالقرب من الشريان السباتي ويتم تمرير ذلك عبر عصب ينضم إلى العصب البلعومي اللساني. تنتقل هذه المعلومات إلى النواة المنفردة في النخاع. تؤثر الإشارات من هنا على المركز الحركي لضبط انقباض الوريد والشريان وفقًا لذلك. [95]

يتحكم الدماغ في معدل التنفس ، بشكل رئيسي عن طريق مراكز الجهاز التنفسي في النخاع والبطن. [96] تتحكم مراكز الجهاز التنفسي في التنفس ، عن طريق توليد إشارات حركية تنتقل عبر الحبل الشوكي ، على طول العصب الحجابي إلى الحجاب الحاجز وعضلات التنفس الأخرى. هذا عصب مختلط يحمل المعلومات الحسية إلى المراكز. هناك أربعة مراكز للجهاز التنفسي ، ثلاثة منها بوظيفة أكثر وضوحًا ، ومركز توقف التنفس بوظيفة أقل وضوحًا. في النخاع ، تسبب المجموعة التنفسية الظهرية الرغبة في التنفس وتلقي المعلومات الحسية مباشرة من الجسم. أيضًا في النخاع ، تؤثر المجموعة التنفسية البطنية على الزفير أثناء المجهود. يؤثر مركز استرواح التنفس في الصهريج على مدة كل نفس ، [96] ويبدو أن مركز توقف التنفس له تأثير على الاستنشاق. تستشعر مراكز الجهاز التنفسي مباشرة ثاني أكسيد الكربون في الدم ودرجة الحموضة. يتم أيضًا استشعار معلومات حول الأكسجين في الدم وثاني أكسيد الكربون ومستويات الأس الهيدروجيني على جدران الشرايين في المستقبلات الكيميائية الطرفية للأجسام الأبهرية والسباتية. يتم تمرير هذه المعلومات عبر العصب المبهم والبلعومي اللساني إلى مراكز الجهاز التنفسي. يحفز ارتفاع ثاني أكسيد الكربون أو درجة الحموضة الحمضية أو انخفاض الأكسجين مراكز الجهاز التنفسي. [96] تتأثر الرغبة في التنفس أيضًا بمستقبلات تمدد الرئة في الرئتين والتي عند تنشيطها تمنع الرئتين من الانتفاخ الزائد عن طريق نقل المعلومات إلى مراكز الجهاز التنفسي عبر العصب المبهم. [96]

يشارك ما تحت المهاد في الدماغ البيني في تنظيم العديد من وظائف الجسم. تشمل الوظائف تنظيم الغدد الصماء العصبية ، وتنظيم إيقاع الساعة البيولوجية ، والتحكم في الجهاز العصبي اللاإرادي ، وتنظيم السوائل وتناول الطعام. يتم التحكم في إيقاع الساعة البيولوجية من خلال مجموعتين رئيسيتين من الخلايا في منطقة ما تحت المهاد. يشمل الوطاء الأمامي النواة فوق التصالبية ونواة ما قبل الجراحة البطنية التي تولد من خلال دورات التعبير الجيني ما يقرب من 24 ساعة على مدار الساعة. في اليوم اليومي ، يتحكم الإيقاع فوق الراديوي في نمط النوم. النوم مطلب أساسي للجسم والدماغ ويسمح بإغلاق واستراحة أجهزة الجسم. هناك أيضًا نتائج تشير إلى أن التراكمات اليومية للسموم في الدماغ تتم إزالتها أثناء النوم. [97] أثناء اليقظة ، يستهلك الدماغ خمس احتياجات الجسم الإجمالية من الطاقة. يقلل النوم بالضرورة من هذا الاستخدام ويمنح وقتًا لاستعادة ATP الموفر للطاقة. تظهر آثار الحرمان من النوم الحاجة المطلقة للنوم. [98]

يحتوي الوطاء الجانبي على خلايا عصبية أوركسينية تتحكم في الشهية والإثارة من خلال إسقاطاتها على نظام التنشيط الشبكي الصاعد. [99] [100] يتحكم الوطاء في الغدة النخامية من خلال إطلاق الببتيدات مثل الأوكسيتوسين والفازوبريسين وكذلك الدوبامين في البروز المتوسط. من خلال الإسقاط اللاإرادي ، يشارك الوطاء في تنظيم الوظائف مثل ضغط الدم ومعدل ضربات القلب والتنفس والتعرق وآليات الاستتباب الأخرى. [101] يلعب الوطاء أيضًا دورًا في التنظيم الحراري ، وعندما يحفزه جهاز المناعة ، يكون قادرًا على توليد الحمى. يتأثر الوطاء بالكليتين: عندما ينخفض ​​ضغط الدم ، فإن الرينين الذي تفرزه الكلى يحفز الحاجة إلى الشرب. ينظم الوطاء أيضًا تناول الطعام من خلال الإشارات اللاإرادية ، وإفراز الهرمون من قبل الجهاز الهضمي. [102]

تحرير اللغة

بينما كان يُعتقد تقليديًا أن وظائف اللغة محلية في منطقة Wernicke ومنطقة Broca ، [103] فمن المقبول الآن في الغالب أن شبكة أوسع من المناطق القشرية تساهم في وظائف اللغة. [104] [105] [106]

تسمى الدراسة حول كيفية تمثيل الدماغ للغة ومعالجتها واكتسابها علم اللغة العصبي ، وهو مجال كبير متعدد التخصصات مستمد من علم الأعصاب الإدراكي واللغويات المعرفية وعلم اللغة النفسي. [107]

تحرير الأفقي

يحتوي المخ على تنظيم معاكس حيث يتفاعل كل نصف من الدماغ بشكل أساسي مع نصف الجسم: يتفاعل الجانب الأيسر من الدماغ مع الجانب الأيمن من الجسم ، والعكس صحيح. السبب التنموي لهذا غير مؤكد. [108] الوصلات الحركية من الدماغ إلى النخاع الشوكي ، والوصلات الحسية من النخاع الشوكي إلى الدماغ ، كلا الجانبين متقاطع في جذع الدماغ. يتبع الإدخال البصري قاعدة أكثر تعقيدًا: تلتقي الأعصاب البصرية من العينين معًا عند نقطة تسمى التصالب البصري ، وينقسم نصف الألياف من كل عصب للانضمام إلى الآخر. [109] والنتيجة هي أن الاتصالات من النصف الأيسر من شبكية العين ، في كلتا العينين ، تذهب إلى الجانب الأيسر من الدماغ ، في حين أن الاتصالات من النصف الأيمن من الشبكية تنتقل إلى الجانب الأيمن من الدماغ. [110] نظرًا لأن كل نصف من شبكية العين يتلقى ضوءًا قادمًا من النصف المقابل من المجال البصري ، فإن النتيجة الوظيفية هي أن المدخلات البصرية من الجانب الأيسر من العالم تذهب إلى الجانب الأيمن من الدماغ ، والعكس صحيح. [108] وهكذا ، يتلقى الجانب الأيمن من الدماغ مدخلات حسية جسدية من الجانب الأيسر من الجسم ، ومدخلات بصرية من الجانب الأيسر من المجال البصري. [111] [112]

يبدو الجانب الأيمن والأيسر من الدماغ متماثلين ، لكنهما يعملان بشكل غير متماثل. [113] على سبيل المثال ، النظير من منطقة محرك نصف الكرة الأيسر التي تتحكم في اليد اليمنى هي منطقة نصف الكرة الأيمن التي تتحكم في اليد اليسرى. ومع ذلك ، هناك العديد من الاستثناءات المهمة ، والتي تشمل اللغة والإدراك المكاني. الفص الجبهي الأيسر هو المسيطر على اللغة. في حالة تلف منطقة لغة رئيسية في النصف المخي الأيسر ، يمكن أن تترك الضحية غير قادرة على التحدث أو الفهم ، [113] في حين أن الضرر المكافئ للنصف المخي الأيمن قد يتسبب فقط في ضعف طفيف في المهارات اللغوية.

جاء جزء كبير من الفهم الحالي للتفاعلات بين نصفي الكرة الأرضية من دراسة "مرضى انشقاق الدماغ" - الأشخاص الذين خضعوا لعملية قطع جراحية في الجسم الثفني في محاولة لتقليل شدة نوبات الصرع. [114] لا يُظهر هؤلاء المرضى سلوكًا غير عادي يكون واضحًا على الفور ، ولكن في بعض الحالات يمكن أن يتصرفوا تقريبًا مثل شخصين مختلفين في نفس الجسم ، حيث تقوم اليد اليمنى بفعل ما ثم تقوم اليد اليسرى بالتراجع عنه. [114] [115] هؤلاء المرضى ، عند عرض صورة موجزة على الجانب الأيمن من نقطة التثبيت البصري ، يكونون قادرين على وصفها لفظيًا ، ولكن عندما يتم عرض الصورة على اليسار ، لا يمكنهم وصفها ، ولكن قد تكون قادرة على إعطاء إشارة باليد اليسرى لطبيعة الكائن المعروض. [115] [116]

تحرير العاطفة

يتم تعريف العواطف عمومًا على أنها عمليات متعددة المكونات من خطوتين تتضمن الاستنباط ، تليها المشاعر النفسية ، والتقييم ، والتعبير ، والاستجابات اللاإرادية ، وميول العمل. [117] كانت محاولات توطين المشاعر الأساسية في مناطق معينة من الدماغ مثيرة للجدل ، ولم تجد بعض الأبحاث أي دليل على مواقع محددة تتوافق مع المشاعر ، ولكن بدلاً من ذلك وجدت دوائر متورطة في العمليات العاطفية العامة. يبدو أن اللوزة ، والقشرة الأمامية المدارية ، وقشرة الفص الجبهي الأوسط والأمامي ، وقشرة الفص الجبهي الجانبي ، متورطة في توليد المشاعر ، بينما تم العثور على دليل أضعف للمنطقة السقيفية البطنية ، والشاحبة البطنية والنواة المتكئة في بروز الحافز. [118] ومع ذلك ، فقد وجد آخرون دليلاً على تنشيط مناطق معينة ، مثل العقد القاعدية في السعادة ، والقشرة الحزامية تحت القشرة في الحزن ، واللوزة في الخوف. [119]

تحرير الإدراك

الدماغ مسؤول عن الإدراك ، [120] [121] الذي يعمل من خلال العديد من العمليات والوظائف التنفيذية. [121] [122] [123] تشمل الوظائف التنفيذية القدرة على تصفية المعلومات وضبط المحفزات غير ذات الصلة من خلال التحكم المتعمد والتثبيط المعرفي ، والقدرة على معالجة ومعالجة المعلومات المحفوظة في الذاكرة العاملة ، والقدرة على التفكير في مفاهيم متعددة في وقت واحد و تبديل المهام بالمرونة المعرفية ، والقدرة على تثبيط الاندفاعات والاستجابات المسبقة مع التحكم المثبط ، والقدرة على تحديد ملاءمة المعلومات أو ملاءمة الإجراء. [122] [123] تتطلب الوظائف التنفيذية العليا الاستخدام المتزامن للوظائف التنفيذية الأساسية المتعددة ، وتشمل التخطيط والتنقيب والذكاء السائل (أي التفكير وحل المشكلات). [123]

تلعب قشرة الفص الجبهي دورًا مهمًا في التوسط في الوظائف التنفيذية. [121] [123] [124] يتضمن التخطيط تنشيط قشرة الفص الجبهي الظهراني (DLPFC) ، والقشرة الحزامية الأمامية ، والقشرة الأمامية الجبهية الزاوية ، والقشرة أمام الجبهية اليمنى ، والتلفيف فوق الهامشي. [124] تتضمن معالجة الذاكرة العاملة DLPFC والتلفيف الجبهي السفلي ومناطق القشرة الجدارية. [121] [124] يشمل التحكم التثبيطي مناطق متعددة من قشرة الفص الجبهي ، بالإضافة إلى النواة المذنبة والنواة تحت المهاد. [123] [124] [125]

تحرير النقل العصبي

أصبح نشاط الدماغ ممكنًا من خلال الترابط بين الخلايا العصبية التي ترتبط ببعضها البعض للوصول إلى أهدافها. [126] تتكون الخلية العصبية من جسم الخلية ، ومحاور عصبية ، والتشعبات. غالبًا ما تكون التشعبات فروعًا واسعة النطاق تتلقى المعلومات في شكل إشارات من المحاور الطرفية للخلايا العصبية الأخرى. قد تتسبب الإشارات المستقبلة في قيام العصبون ببدء جهد فعل (إشارة كهروكيميائية أو نبضة عصبية) والتي يتم إرسالها على طول محورها إلى المحطة المحورية ، للتواصل مع التشعبات أو بجسم خلية عصبون آخر. يبدأ جهد الفعل في الجزء الأولي من محور عصبي ، والذي يحتوي على مركب متخصص من البروتينات. [127] عندما يصل جهد الفعل ، إلى محطة المحوار ، فإنه يؤدي إلى إطلاق ناقل عصبي عند المشبك الذي ينشر إشارة تعمل على الخلية المستهدفة. [128] تتضمن هذه الناقلات العصبية الكيميائية الدوبامين والسيروتونين و GABA والغلوتامات والأسيتيل كولين. [129] GABA هو الناقل العصبي الرئيسي المثبط في الدماغ ، والغلوتامات هو الناقل العصبي الرئيسي المثير. [130] ترتبط الخلايا العصبية عند نقاط الاشتباك العصبي لتشكيل مسارات عصبية ، ودوائر عصبية ، وأنظمة شبكة كبيرة ومتقنة مثل الشبكة البارزة وشبكة الوضع الافتراضي ، والنشاط بينهما مدفوع بعملية النقل العصبي.

تحرير الأيض

يستهلك الدماغ ما يصل إلى 20٪ من الطاقة التي يستخدمها جسم الإنسان ، أكثر من أي عضو آخر. [131] في البشر ، يعتبر جلوكوز الدم هو المصدر الأساسي للطاقة لمعظم الخلايا وهو أمر بالغ الأهمية للوظيفة الطبيعية في عدد من الأنسجة ، بما في ذلك الدماغ. [132] يستهلك دماغ الإنسان ما يقرب من 60٪ من جلوكوز الدم لدى الأفراد الصائمين وغير الناشطين. [132] يعتمد التمثيل الغذائي للدماغ عادة على جلوكوز الدم كمصدر للطاقة ، ولكن خلال أوقات انخفاض الجلوكوز (مثل الصيام ، أو تمارين التحمل ، أو تناول كميات محدودة من الكربوهيدرات) ، يستخدم الدماغ أجسام الكيتون للوقود مع احتياج أقل للجلوكوز. يمكن للدماغ أيضًا أن يستخدم اللاكتات أثناء التمرين. [133] يخزن المخ الجلوكوز على شكل جليكوجين ، وإن كان بكميات أقل بكثير من تلك الموجودة في الكبد أو عضلات الهيكل العظمي. [١٣٤] لا تستطيع الأحماض الدهنية طويلة السلسلة عبور الحاجز الدموي الدماغي ، ولكن يمكن للكبد تكسيرها لإنتاج أجسام الكيتون. ومع ذلك ، فإن الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (على سبيل المثال ، حمض الزبد ، وحمض البروبيونيك ، وحمض الخليك) والأحماض الدهنية متوسطة السلسلة ، وحمض الأوكتانويك وحمض هيبتانويك ، يمكن أن تعبر الحاجز الدموي الدماغي وتستقلب بواسطة خلايا الدماغ. [135] [136] [137]

على الرغم من أن الدماغ البشري يمثل 2٪ فقط من وزن الجسم ، إلا أنه يتلقى 15٪ من النتاج القلبي ، و 20٪ من إجمالي استهلاك الأكسجين في الجسم ، و 25٪ من إجمالي استخدام الجلوكوز في الجسم. [138] يستخدم الدماغ الجلوكوز في الغالب للحصول على الطاقة ، ويمكن أن يؤدي الحرمان من الجلوكوز ، كما يحدث في حالة نقص السكر في الدم ، إلى فقدان الوعي. [139] لا يتغير استهلاك طاقة الدماغ بشكل كبير بمرور الوقت ، ولكن المناطق النشطة من القشرة تستهلك طاقة أكثر إلى حد ما من المناطق غير النشطة: هذه الحقيقة تشكل الأساس لطرق التصوير الوظيفي للدماغ PET و fMRI. [140] توفر تقنيات التصوير الوظيفي هذه صورة ثلاثية الأبعاد للنشاط الأيضي. [141] أظهرت دراسة أولية أن متطلبات التمثيل الغذائي للدماغ لدى البشر تبلغ ذروتها عند بلوغ سن الخامسة تقريبًا. [142]

وظيفة النوم ليست مفهومة تمامًا ، ومع ذلك ، هناك أدلة على أن النوم يعزز التخلص من النفايات الأيضية ، والتي قد يكون بعضها سامًا للأعصاب ، من الدماغ وقد يسمح أيضًا بالإصلاح. [54] [143] [144] تشير الدلائل إلى أن زيادة التخلص من الفضلات الأيضية أثناء النوم تحدث عن طريق زيادة أداء الجهاز الجليمفاوي. [54] قد يكون للنوم أيضًا تأثير على الوظيفة الإدراكية من خلال إضعاف الاتصالات غير الضرورية. [145]

لم يتم فهم الدماغ بشكل كامل ، والبحث مستمر. [146] يدرس علماء الأعصاب ، جنبًا إلى جنب مع باحثين من التخصصات الحليفة ، كيفية عمل الدماغ البشري. تلاشت الحدود بين تخصصات علم الأعصاب وعلم الأعصاب والتخصصات الأخرى مثل الطب النفسي حيث تأثرت جميعها بالبحوث الأساسية في علم الأعصاب.

توسعت أبحاث علم الأعصاب بشكل كبير في العقود الأخيرة. تعتبر "عقد الدماغ" ، وهي مبادرة من حكومة الولايات المتحدة في التسعينيات ، علامة على الكثير من هذه الزيادة في الأبحاث ، [147] وتبعتها في عام 2013 مبادرة BRAIN. [148] كان مشروع Human Connectome عبارة عن دراسة مدتها خمس سنوات بدأت في عام 2009 لتحليل الروابط التشريحية والوظيفية لأجزاء من الدماغ ، وقدمت الكثير من البيانات. [146]

طرق تحرير

تأتي المعلومات حول بنية ووظيفة الدماغ البشري من مجموعة متنوعة من الأساليب التجريبية ، بما في ذلك الحيوانات والبشر. قدمت المعلومات المتعلقة بصدمات الدماغ والسكتة الدماغية معلومات حول وظيفة أجزاء من الدماغ وتأثيرات تلف الدماغ. يستخدم التصوير العصبي لتصور الدماغ وتسجيل نشاط الدماغ. تُستخدم الفيزيولوجيا الكهربية لقياس النشاط الكهربائي للقشرة وتسجيله ومراقبته. قد تكون القياسات لإمكانات المجال المحلي للمناطق القشرية ، أو نشاط خلية عصبية واحدة. يمكن أن يسجل مخطط كهربية الدماغ النشاط الكهربائي للقشرة باستخدام أقطاب كهربائية موضوعة بشكل غير جراحي على فروة الرأس. [149] [150]

تشمل التدابير الغازية تخطيط كهربية القشرة ، والذي يستخدم أقطابًا كهربائية موضوعة مباشرة على السطح المكشوف للدماغ. تستخدم هذه الطريقة في رسم خرائط التحفيز القشري ، وتستخدم في دراسة العلاقة بين المناطق القشرية ووظيفتها الجهازية.[151] باستخدام أقطاب ميكروية أصغر بكثير ، يمكن إجراء تسجيلات أحادية الوحدة من خلية عصبية واحدة تعطي دقة مكانية عالية ودقة زمنية عالية. وقد مكن هذا من ربط نشاط الدماغ بالسلوك ، وإنشاء خرائط عصبية. [152]

لقد فتح تطور العضيات الدماغية طرقًا لدراسة نمو الدماغ والقشرة ، وفهم تطور المرض ، مما يوفر آثارًا إضافية للتطبيقات العلاجية. [153] [154]

تحرير التصوير

تُظهر تقنيات التصوير العصبي الوظيفية تغيرات في نشاط الدماغ تتعلق بوظيفة مناطق معينة من الدماغ. إحدى التقنيات هي التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) الذي يتمتع بمزايا مقارنة بالطرق السابقة لـ SPECT و PET حيث لا يحتاجان إلى استخدام مواد مشعة ويوفر دقة أعلى. [155] هناك تقنية أخرى وهي التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة. تعتمد هذه الأساليب على الاستجابة الديناميكية الدموية التي تظهر تغيرات في نشاط الدماغ فيما يتعلق بالتغيرات في تدفق الدم ، وهي مفيدة في تعيين الوظائف لمناطق الدماغ. [156] في حالة الراحة ينظر الرنين المغناطيسي الوظيفي إلى تفاعل مناطق الدماغ بينما لا يؤدي الدماغ مهمة محددة. [157] يستخدم هذا أيضًا لإظهار شبكة الوضع الافتراضي.

يولد أي تيار كهربائي مجالًا مغناطيسيًا تذبذبات عصبية تحفز مجالات مغناطيسية ضعيفة ، وفي تخطيط الدماغ المغناطيسي الوظيفي ، يمكن أن يُظهر التيار الناتج وظيفة الدماغ الموضعية بدقة عالية. [158] يستخدم تصوير المسالك التصوير بالرنين المغناطيسي وتحليل الصور لإنشاء صور ثلاثية الأبعاد للمسالك العصبية للدماغ. تعطي Connectograms تمثيلًا رسوميًا للوصلات العصبية للدماغ. [159]

يمكن قياس الاختلافات في بنية الدماغ في بعض الاضطرابات ، لا سيما الفصام والخرف. أعطت الأساليب البيولوجية المختلفة باستخدام التصوير مزيدًا من التبصر على سبيل المثال في اضطرابات الاكتئاب واضطراب الوسواس القهري. المصدر الرئيسي للمعلومات حول وظيفة مناطق الدماغ هو آثار الضرر الذي يلحق بها. [160]

أتاحت التطورات في التصوير العصبي رؤى موضوعية للاضطرابات العقلية ، مما أدى إلى تشخيص أسرع ، وتشخيص أكثر دقة ، ومراقبة أفضل. [161]

تحرير التعبير الجيني والبروتيني

المعلوماتية الحيوية هي مجال للدراسة يتضمن إنشاء قواعد البيانات والنهوض بها ، والتقنيات الحسابية والإحصائية ، التي يمكن استخدامها في دراسات الدماغ البشري ، لا سيما في مجالات التعبير الجيني والبروتيني. ولدت المعلوماتية الحيوية والدراسات في علم الجينوم وعلم الجينوم الوظيفي الحاجة إلى شرح الحمض النووي ، وتقنية النسخ ، وتحديد الجينات ، ومواقعها ووظائفها. [162] [163] [164] GeneCards هي قاعدة بيانات رئيسية.

اعتبارًا من عام 2017 ، يُنظر إلى ما يقل قليلاً عن 20000 جينة مشفرة للبروتين في الإنسان ، [162] وحوالي 400 من هذه الجينات خاصة بالدماغ. [165] [166] البيانات التي تم توفيرها حول التعبير الجيني في الدماغ غذت المزيد من البحث في عدد من الاضطرابات. أظهر استخدام الكحول على المدى الطويل ، على سبيل المثال ، تغيرًا في التعبير الجيني في الدماغ ، وتغيرات خاصة بنوع الخلية قد تتعلق باضطراب تعاطي الكحول. [167] وقد لوحظت هذه التغييرات في النسخ المشبكية في قشرة الفص الجبهي ، ويُنظر إليها على أنها عامل يسبب الدافع إلى الاعتماد على الكحول ، وكذلك لتعاطي المخدرات الأخرى. [168]

كما أظهرت دراسات أخرى ذات صلة أدلة على حدوث تغيرات متشابكة وفقدانها في الدماغ المتقدم في السن. التغييرات في التعبير الجيني تغير مستويات البروتينات في مسارات عصبية مختلفة وقد ثبت أن هذا واضح في ضعف أو فقدان الاتصال التشابكي. وقد لوحظ أن هذا الخلل الوظيفي يؤثر على العديد من هياكل الدماغ وله تأثير ملحوظ على الخلايا العصبية المثبطة مما يؤدي إلى انخفاض مستوى النقل العصبي وما يتبع ذلك من تدهور معرفي ومرض. [169] [170]

تحرير الإصابة

يمكن أن تظهر إصابة الدماغ بعدة طرق. يمكن أن ترتبط إصابات الدماغ الرضحية ، على سبيل المثال التي يتم تلقيها في رياضة الاحتكاك ، بعد السقوط أو حادث مروري أو عمل ، بمشكلات فورية وطويلة المدى. قد تشمل المشاكل الفورية حدوث نزيف داخل الدماغ ، وقد يؤدي ذلك إلى ضغط أنسجة المخ أو إتلاف إمدادات الدم. قد تحدث كدمات في الدماغ. قد تسبب الكدمات تلفًا واسع النطاق للمسالك العصبية يمكن أن يؤدي إلى حالة إصابة محور عصبي منتشر. [171] من الممكن أيضًا حدوث تطورات فورية محتملة في الجمجمة المكسورة ، وإصابة منطقة معينة ، والصمم ، والارتجاج. بالإضافة إلى موقع الإصابة ، قد يتأثر الجانب الآخر من الدماغ ، وهو ما يُطلق عليه إصابة العارضة. تشمل المشكلات طويلة المدى التي قد تتطور اضطراب ما بعد الصدمة واستسقاء الرأس. يمكن أن يحدث الاعتلال الدماغي الرضحي المزمن بعد إصابات الرأس المتعددة. [172]

تحرير المرض

تؤدي الأمراض التنكسية العصبية إلى تلف تدريجي لأجزاء مختلفة من وظائف الدماغ ، وتزداد سوءًا مع تقدم العمر. تشمل الأمثلة الشائعة الخرف مثل مرض الزهايمر والخرف الكحولي أو الخرف الوعائي ومرض باركنسون والأسباب الأخرى المعدية أو الجينية أو الأيضية النادرة مثل مرض هنتنغتون وأمراض الخلايا العصبية الحركية والخرف الناجم عن فيروس نقص المناعة البشرية والخرف المرتبط بمرض الزهري ومرض ويلسون. يمكن أن تؤثر الأمراض التنكسية العصبية على أجزاء مختلفة من الدماغ ، ويمكن أن تؤثر على الحركة والذاكرة والإدراك. [173]

على الرغم من حماية الدماغ بواسطة الحاجز الدموي الدماغي ، إلا أنه يمكن أن يتأثر بالعدوى بما في ذلك الفيروسات والبكتيريا والفطريات. قد تكون العدوى من السحايا (التهاب السحايا) ، أو مادة الدماغ (التهاب الدماغ) ، أو مادة داخل الدماغ (مثل الخراج الدماغي). [١٧٤] أمراض البريون النادرة بما في ذلك مرض كروتزفيلد جاكوب ومتغيره ، وكورو قد تؤثر أيضًا على الدماغ. [174]

تحرير الأورام

يمكن أن تكون أورام الدماغ حميدة أو سرطانية. تنشأ معظم الأورام الخبيثة من جزء آخر من الجسم ، والأكثر شيوعًا من الرئة والثدي والجلد. [175] يمكن أن تحدث سرطانات أنسجة المخ أيضًا ، وتنشأ من أي نسيج داخل الدماغ وحوله. يعتبر الورم السحائي ، وهو سرطان السحايا حول الدماغ ، أكثر شيوعًا من سرطانات أنسجة المخ. [175] قد تسبب السرطانات داخل الدماغ أعراضًا مرتبطة بحجمها أو وضعها ، مع أعراض تشمل الصداع والغثيان ، أو التطور التدريجي للأعراض البؤرية مثل الصعوبة التدريجية في الرؤية أو البلع أو التحدث أو تغير المزاج. [175] يتم التحقيق في السرطانات بشكل عام من خلال استخدام الأشعة المقطعية والتصوير بالرنين المغناطيسي. يمكن استخدام مجموعة متنوعة من الاختبارات الأخرى بما في ذلك اختبارات الدم والبزل القطني للتحقق من سبب السرطان وتقييم نوع ومرحلة السرطان. [175] غالبًا ما يتم إعطاء ديكساميثازون الكورتيكوستيرويد لتقليل تورم أنسجة المخ حول الورم. يمكن النظر في الجراحة ، ولكن بالنظر إلى الطبيعة المعقدة للعديد من الأورام أو بناءً على مرحلة الورم أو نوعه ، يمكن اعتبار العلاج الإشعاعي أو العلاج الكيميائي أكثر ملاءمة. [175]

تحرير الاضطرابات العقلية

تحرير الصرع

يُعتقد أن نوبات الصرع مرتبطة بنشاط كهربائي غير طبيعي. [178] يمكن أن يظهر نشاط النوبة في صورة غياب للوعي ، أو تأثيرات بؤرية مثل حركة الأطراف أو معوقات الكلام ، أو تكون معممة بطبيعتها. [178] تشير الحالة الصرعية إلى نوبة أو سلسلة من النوبات التي لم تنته في غضون 5 دقائق. [179] هناك عدد كبير من الأسباب للنوبات ، إلا أن العديد من النوبات تحدث بدون وجود سبب محدد لها. في الشخص المصاب بالصرع ، قد تشمل عوامل الخطر لمزيد من النوبات الأرق وتناول المخدرات والكحول والتوتر. يمكن تقييم النوبات باستخدام اختبارات الدم ومخطط كهربية الدماغ وتقنيات التصوير الطبي المختلفة بناءً على التاريخ الطبي ونتائج الفحص الطبي. [178] بالإضافة إلى علاج السبب الكامن وتقليل التعرض لعوامل الخطر ، يمكن للأدوية المضادة للاختلاج أن تلعب دورًا في منع حدوث المزيد من النوبات. [178]

التحرير الخلقي

بعض اضطرابات الدماغ مثل مرض تاي ساكس [180] خلقية ، [181] وترتبط بالطفرات الجينية والكروموسومية. [181] مجموعة نادرة من الاضطرابات الرأسية الخلقية المعروفة باسم lissencephaly تتميز بنقص أو عدم كفاية الطي القشري. [182] يمكن أن يتأثر النمو الطبيعي للدماغ أثناء الحمل بنقص التغذية ، [183] ​​ماسخ ، [184] الأمراض المعدية ، [185] وباستخدام العقاقير الترويحية ، بما في ذلك الكحول (التي قد تؤدي إلى اضطرابات طيف الكحول الجنيني ). [183] ​​[186]

تحرير السكتة الدماغية

السكتة الدماغية هي انخفاض في تدفق الدم إلى منطقة من الدماغ تسبب موت الخلايا وإصابة الدماغ. يمكن أن يؤدي هذا إلى مجموعة واسعة من الأعراض ، بما في ذلك الأعراض "السريعة" لتدلي الوجه وضعف الذراع وصعوبة الكلام (بما في ذلك التحدث وإيجاد الكلمات أو تكوين الجمل). [187] تتعلق الأعراض بوظيفة المنطقة المصابة من الدماغ ويمكن أن تشير إلى الموقع المحتمل وسبب السكتة الدماغية. عادة ما تتعلق صعوبات الحركة أو الكلام أو البصر بالدماغ ، في حين أن عدم التوازن ، وازدواج الرؤية ، والدوار والأعراض التي تؤثر على أكثر من جانب من الجسم تتعلق عادة بجذع الدماغ أو المخيخ. [188]

تنتج معظم السكتات الدماغية عن فقدان إمدادات الدم ، عادةً بسبب الصمة ، أو تمزق اللويحات الدهنية التي تسبب الجلطة ، أو تضيق الشرايين الصغيرة. يمكن أن تنتج السكتات الدماغية أيضًا عن نزيف داخل الدماغ. [189] النوبات الإقفارية العابرة (TIAs) هي سكتات دماغية تختفي فيها الأعراض في غضون 24 ساعة. [189] سيتضمن التحقيق في السكتة الدماغية فحصًا طبيًا (بما في ذلك الفحص العصبي) وأخذ التاريخ الطبي ، مع التركيز على مدة الأعراض وعوامل الخطر (بما في ذلك ارتفاع ضغط الدم والرجفان الأذيني والتدخين). [190] هناك حاجة إلى مزيد من التحقيق في المرضى الأصغر سنًا. [191] يمكن إجراء مخطط كهربية القلب والقياس الحيوي لتحديد الرجفان الأذيني ، ويمكن للموجات فوق الصوتية التحقق من تضييق الشرايين السباتية ، ويمكن استخدام مخطط صدى القلب للبحث عن الجلطات داخل القلب ، أو أمراض صمامات القلب أو وجود ثقبة بيضوية سالكة. [191] يتم إجراء اختبارات الدم بشكل روتيني كجزء من العمل بما في ذلك اختبارات مرض السكري والتحليل الدهني. [191]

بعض علاجات السكتة الدماغية ضرورية للوقت. وتشمل هذه إذابة الجلطة أو الاستئصال الجراحي للجلطة من أجل السكتات الدماغية الإقفارية ، وتخفيف الضغط عن السكتات الدماغية النزفية. [192] [193] نظرًا لأن السكتة الدماغية تعد حرجة بالنسبة للوقت ، [194] تتضمن المستشفيات وحتى رعاية السكتة الدماغية قبل المستشفى إجراء تحقيقات عاجلة - عادةً الفحص بالأشعة المقطعية للتحقق من السكتة الدماغية النزفية وتصوير الأوعية المقطعية المحوسبة أو التصوير بالرنين المغناطيسي لتقييم الشرايين التي تزود الجسم بالمستشفى. مخ. [191] فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي ، غير المتوفرة على نطاق واسع ، قد تكون قادرة على إظهار المنطقة المصابة من الدماغ بشكل أكثر دقة ، خاصة مع السكتة الدماغية. [191]

بعد إصابته بسكتة دماغية ، قد يتم قبول الشخص في وحدة السكتة الدماغية ، وقد يتم توجيه العلاجات على أنها تمنع السكتات الدماغية في المستقبل ، بما في ذلك منع تخثر الدم المستمر (مثل الأسبرين أو كلوبيدوجريل) ، ومضادات ضغط الدم ، والأدوية الخافضة للدهون. [192] يلعب فريق متعدد التخصصات بما في ذلك أخصائيي أمراض النطق والمعالجين الفيزيائيين والمعالجين المهنيين وعلماء النفس دورًا كبيرًا في دعم الشخص المصاب بالسكتة الدماغية وإعادة تأهيلهم. [195] [191] يزيد تاريخ الإصابة بالسكتة الدماغية من خطر الإصابة بالخرف بحوالي 70٪ ، وتزيد السكتة الدماغية الأخيرة من خطر الإصابة بالخرف بحوالي 120٪. [196]

تحرير الموت الدماغي

يشير الموت الدماغي إلى فقدان كامل لا رجعة فيه لوظائف المخ. [197] [198] يتميز هذا بالغيبوبة ، وفقدان ردود الفعل ، وانقطاع النفس ، [197] ومع ذلك ، فإن إعلان موت الدماغ يختلف جغرافيًا ولا يتم قبوله دائمًا. [198] في بعض البلدان هناك أيضًا متلازمة محددة لموت جذع الدماغ. [199] إعلان الموت الدماغي يمكن أن يكون له آثار عميقة حيث أن الإعلان ، بموجب مبدأ عدم الجدوى الطبية ، سيرتبط بسحب أجهزة دعم الحياة ، [200] ولأن من يعانون من الموت الدماغي غالبًا ما يكون لديهم أعضاء مناسبة للتبرع بالأعضاء. [198] [201] غالبًا ما تكون العملية أكثر صعوبة بسبب ضعف التواصل مع أسر المرضى. [202]

عند الاشتباه في موت الدماغ ، يجب استبعاد التشخيصات التفاضلية القابلة للانعكاس مثل الكبت المعرفي العصبي والعصبي والمتعلق بالعقاقير. [197] [200] يمكن أن يساعد اختبار ردود الفعل [ب] في اتخاذ القرار ، وكذلك غياب الاستجابة والتنفس. [200] الملاحظات السريرية ، بما في ذلك النقص التام في الاستجابة والتشخيص المعروف وأدلة التصوير العصبي ، قد تلعب جميعها دورًا في قرار إعلان موت الدماغ. [197]

علم الإنسان العصبي هو دراسة العلاقة بين الثقافة والدماغ. يستكشف كيف يؤدي الدماغ إلى الثقافة ، وكيف تؤثر الثقافة على نمو الدماغ. [203] تم بحث الاختلافات الثقافية وعلاقتها بتطور الدماغ وبنيته في مجالات مختلفة. [204]

تحرير العقل

تدرس فلسفة العقل قضايا مثل مشكلة فهم الوعي ومشكلة العقل والجسد. تعتبر العلاقة بين الدماغ والعقل تحديًا كبيرًا فلسفيًا وعلميًا. هذا بسبب صعوبة شرح كيف يمكن تنفيذ الأنشطة العقلية ، مثل الأفكار والعواطف ، من خلال الهياكل المادية مثل الخلايا العصبية والمشابك ، أو عن طريق أي نوع آخر من الآليات الفيزيائية. تم التعبير عن هذه الصعوبة بواسطة Gottfried Leibniz في القياس المعروف باسم مطحنة لايبنيز:

على المرء أن يعترف بأن الإدراك وما يعتمد عليه لا يمكن تفسيره على المبادئ الميكانيكية ، أي بالأرقام والحركات. بتخيل أن هناك آلة سيمكنها بناؤها من التفكير والإحساس والإدراك ، يمكن للمرء أن يتصورها متضخمة مع الاحتفاظ بنفس النسب ، بحيث يمكن للمرء أن يدخلها ، تمامًا مثل طاحونة الهواء. لنفترض أن هذا ، يجب على المرء ، عند زيارته داخله ، أن يجد فقط الأجزاء التي تدفع بعضها البعض ، وليس أي شيء يشرح بواسطته الإدراك.

- لايبنيز ، علم الأحادي [206]

دفع الشك حول إمكانية التفسير الآلي للفكر رينيه ديكارت ، ومعظم الفلاسفة الآخرين معه ، إلى الثنائية: الاعتقاد بأن العقل مستقل إلى حد ما عن الدماغ. [207] ومع ذلك ، كان هناك دائمًا حجة قوية في الاتجاه المعاكس. هناك دليل تجريبي واضح على أن التلاعب الجسدي بالدماغ أو إصاباته (على سبيل المثال عن طريق الأدوية أو عن طريق الآفات ، على التوالي) يمكن أن تؤثر على العقل بطرق فعالة وحميمة. [208] [209] في القرن التاسع عشر ، أقنعت حالة فينياس غيج ، عامل السكك الحديدية الذي أصيب بقضيب حديدي قوي يمر عبر دماغه ، الباحثين والجمهور بأن الوظائف المعرفية موجودة في الدماغ. [205] باتباع هذا الخط من التفكير ، فإن مجموعة كبيرة من الأدلة التجريبية لعلاقة وثيقة بين نشاط الدماغ والنشاط العقلي قد أدت بمعظم علماء الأعصاب والفلاسفة المعاصرين إلى أن يكونوا ماديين ، معتقدين أن الظواهر العقلية هي في النهاية نتيجة ، أو يمكن اختزالها إلى ، الظواهر الفيزيائية. [210]

تحرير حجم الدماغ

لا يرتبط حجم الدماغ وذكاء الشخص ارتباطًا وثيقًا. [211] تميل الدراسات إلى الإشارة إلى ارتباطات صغيرة إلى متوسطة (بمتوسط ​​0.3 إلى 0.4) بين حجم الدماغ ومعدل الذكاء. [212] أكثر الارتباطات اتساقًا يتم ملاحظتها داخل الفص الجبهي والزماني والجداري والحصين والمخيخ ، ولكن هذا لا يمثل سوى قدر ضئيل نسبيًا من التباين في معدل الذكاء ، والذي له في حد ذاته علاقة جزئية فقط بالذكاء العام وأداء العالم الحقيقي. [213] [214]

الحيوانات الأخرى ، بما في ذلك الحيتان والفيلة لديها أدمغة أكبر من البشر. ومع ذلك ، عندما تؤخذ نسبة كتلة الدماغ إلى الجسم في الاعتبار ، يكون دماغ الإنسان تقريبًا ضعف حجم دلفين قاروري الأنف ، وثلاثة أضعاف حجم دماغ الشمبانزي. ومع ذلك ، فإن النسبة المرتفعة لا تُظهر ذكاءً في حد ذاتها: فالحيوانات الصغيرة جدًا لديها نسب عالية ولدى الشجر أكبر حاصل قسمة من أي حيوان ثديي. [215]

في الثقافة الشعبية تحرير

أكدت الأفكار السابقة حول الأهمية النسبية للأعضاء المختلفة لجسم الإنسان أحيانًا على القلب. [216] في المقابل ، ركزت المفاهيم الغربية الشعبية الحديثة تركيزًا متزايدًا على الدماغ. [217]

دحض البحث بعض المفاهيم الخاطئة الشائعة حول الدماغ. وتشمل هذه الأساطير القديمة والحديثة. ليس صحيحًا (على سبيل المثال) أن الخلايا العصبية لا يتم استبدالها بعد سن الثانية ولا أن البشر العاديين يستخدمون فقط 10 في المائة من الدماغ. [218] لقد بالغت الثقافة الشعبية أيضًا في تبسيط تشكيل جانبي الدماغ من خلال اقتراح أن الوظائف خاصة تمامًا بأحد جانبي الدماغ أو الجانب الآخر. صاغ أكيو موري مصطلح "لعبة الدماغ" للنظرية المدعومة بشكل غير موثوق به والتي تقول إن قضاء فترات طويلة في لعب ألعاب الفيديو يضر بالمنطقة الأمامية للمخ ، ويضعف من التعبير عن العاطفة والإبداع. [219]

تاريخيًا ، لا سيما في أوائل القرن التاسع عشر ، ظهر الدماغ في الثقافة الشعبية من خلال علم فراسة الدماغ ، وهو علم زائف يخصص سمات شخصية لمناطق مختلفة من القشرة الدماغية. تظل القشرة المخية مهمة في الثقافة الشعبية حيث تغطيها الكتب والهجاء. [220] [221]

يمكن للدماغ البشري أن يظهر في الخيال العلمي ، مع مواضيع مثل زرع الدماغ و cyborgs (كائنات ذات ميزات مثل العقول الاصطناعية جزئيًا). [222] كتاب الخيال العلمي لعام 1942 (تم تعديله ثلاث مرات للسينما) دماغ دونوفان يروي حكاية دماغ معزول بقي على قيد الحياة في المختبر، وتسيطر تدريجياً على شخصية بطل الرواية. [223]

تعديل التاريخ المبكر

تحتوي بردية إدوين سميث ، وهي أطروحة طبية مصرية قديمة كتبت في القرن السابع عشر قبل الميلاد ، على أقدم إشارة مسجلة للدماغ. يصف الهيروغليفية للدماغ ، التي تحدث ثماني مرات في هذه البردية ، الأعراض والتشخيص والتشخيص لإصابتين رضيتين في الرأس. تذكر البردية السطح الخارجي للدماغ ، وآثار الإصابة (بما في ذلك النوبات والحبسة) ، والسحايا ، والسائل النخاعي. [224] [225]

في القرن الخامس قبل الميلاد ، اعتبر Alcmaeon of Croton in Magna Grecia أن الدماغ هو مقر العقل. [225] أيضًا في القرن الخامس قبل الميلاد في أثينا ، المؤلف غير المعروف لـ على المرض المقدس، وهي أطروحة طبية هي جزء من مجموعة أبقراط وتُنسب تقليديًا إلى أبقراط ، وتعتقد أن الدماغ هو مقر الذكاء. اعتقد أرسطو في بيولوجيته في البداية أن القلب هو مقر الذكاء ، ورأى أن الدماغ آلية تبريد للدم. لقد استنتج أن البشر أكثر عقلانية من الوحوش لأن لديهم ، من بين أسباب أخرى ، دماغًا أكبر لتهدئة نزيف الدم الحار. [226] وصف أرسطو السحايا وميز بين المخ والمخيخ. [227]

تميز هيروفيلوس الخلقيدوني في القرنين الرابع والثالث قبل الميلاد بين المخ والمخيخ ، وقدم أول وصف واضح للبطينين مع تجربة Erasistratus of Ceos على الأدمغة الحية. أصبحت أعمالهم الآن مفقودة في الغالب ، ونحن نعرف إنجازاتهم بسبب مصادر ثانوية في الغالب. كان لابد من إعادة اكتشاف بعض اكتشافاتهم بعد ألف عام من وفاتهم.[225] قام طبيب التشريح جالينوس في القرن الثاني بعد الميلاد ، في عهد الإمبراطورية الرومانية ، بتشريح أدمغة الأغنام والقرود والكلاب والخنازير. وخلص إلى أنه نظرًا لأن المخيخ أكثر كثافة من الدماغ ، يجب أن يتحكم في العضلات ، بينما يكون المخ لينًا ، يجب أن يكون المكان الذي تتم فيه معالجة الحواس. كما افترض جالينوس أن الدماغ يعمل عن طريق حركة الأرواح الحيوانية عبر البطينين. [225] [226]

عصر النهضة التحرير

في عام 1316 ، ظهر موندينو دي لوزي أنثوميا بدأت الدراسة الحديثة لتشريح الدماغ. [228] اكتشف نيكولو ماسا في عام 1536 أن البطينين مملوءان بالسوائل. [229] كان رئيس الملائكة بيكولوميني من روما أول من ميز بين المخ والقشرة الدماغية. [230] في عام 1543 ، نشر أندرياس فيزاليوس مجلداته السبعة نسيج De humani corporis. [230] [231] [232] غطى الكتاب السابع الدماغ والعين ، مع صور مفصلة للبطينين ، والأعصاب القحفية ، والغدة النخامية ، والسحايا ، وهياكل العين ، وإمدادات الأوعية الدموية للدماغ والحبل الشوكي ، و صورة الاعصاب المحيطية. [233] رفض فيزاليوس الاعتقاد السائد بأن البطينين هما المسؤولان عن وظائف المخ ، بحجة أن العديد من الحيوانات لديها نظام بطيني مشابه للإنسان ، ولكن ليس لديها ذكاء حقيقي. [230]

اقترح رينيه ديكارت نظرية الثنائية لمعالجة قضية علاقة الدماغ بالعقل. واقترح أن الغدة الصنوبرية هي المكان الذي يتفاعل فيه العقل مع الجسد ، حيث تعمل كمقر للروح وكحلقة اتصال تنتقل من خلالها الأرواح الحيوانية من الدم إلى الدماغ. [229] من المحتمل أن تكون هذه الثنائية بمثابة حافز لعلماء التشريح اللاحقين لمواصلة استكشاف العلاقة بين الجوانب التشريحية والوظيفية لتشريح الدماغ. [234]

يعتبر توماس ويليس رائدًا ثانيًا في دراسة علم الأعصاب وعلوم الدماغ. هو كتب Cerebri Anatome (لاتيني: تشريح الدماغ) [ج] في عام 1664 ، تليها علم أمراض المخ في عام 1667. وصف فيها بنية المخيخ ، والبطينين ، ونصفي الكرة المخية ، وجذع الدماغ ، والأعصاب القحفية ، ودرس إمدادات الدم والوظائف المقترحة المرتبطة بمناطق مختلفة من الدماغ. [230] سميت دائرة ويليس بعد تحقيقاته في إمدادات الدم للدماغ ، وكان أول من استخدم كلمة "علم الأعصاب". [235] أزال ويليس الدماغ من الجسم عند فحصه ، ورفض الرأي الشائع القائل بأن القشرة تتكون فقط من الأوعية الدموية ، ورأي آخر ألفي عام أن القشرة كانت مهمة عرضية فقط. [230]

في منتصف القرن التاسع عشر ، تمكن إميل دو بوا ريمون وهيرمان فون هيلمهولتز من استخدام مقياس الجلفانومتر لإظهار أن النبضات الكهربائية تمر بسرعات قابلة للقياس على طول الأعصاب ، مما يدحض وجهة نظر معلمهم يوهانس بيتر مولر بأن النبضات العصبية هي وظيفة حيوية لا يمكن قياسه. [236] أظهر ريتشارد كاتون في عام 1875 نبضات كهربائية في نصفي الكرة المخية للأرانب والقرود. [237] في عشرينيات القرن التاسع عشر ، ابتكر جان بيير فلورنز الطريقة التجريبية لإتلاف أجزاء معينة من أدمغة الحيوانات واصفًا التأثيرات على الحركة والسلوك. [238]

الفترة الحديثة تحرير

أصبحت دراسات الدماغ أكثر تعقيدًا باستخدام المجهر وتطوير طريقة تلوين الفضة بواسطة كاميلو جولجي خلال ثمانينيات القرن التاسع عشر. كان هذا قادرًا على إظهار الهياكل المعقدة للخلايا العصبية المفردة. [239] استخدم هذا من قبل Santiago Ramón y Cajal وأدى إلى تشكيل عقيدة الخلايا العصبية ، التي كانت حينها فرضية ثورية مفادها أن الخلية العصبية هي الوحدة الوظيفية للدماغ. استخدم الفحص المجهري للكشف عن العديد من أنواع الخلايا ، واقترح وظائف للخلايا التي رآها. [239] لهذا ، يعتبر جولجي وكاخال مؤسسي علم الأعصاب في القرن العشرين ، وكلاهما يشتركان في جائزة نوبل في عام 1906 لدراساتهما واكتشافاتهما في هذا المجال. [239]

نشر تشارلز شيرينجتون أعماله المؤثرة عام 1906 العمل التكاملي للجهاز العصبي فحص وظيفة ردود الفعل ، التطور التطوري للجهاز العصبي ، التخصص الوظيفي للدماغ ، والتخطيط والوظيفة الخلوية للجهاز العصبي المركزي. [240] أسس جون فاركوهار فولتون مجلة الفسيولوجيا العصبية ونشر أول كتاب مدرسي شامل عن فسيولوجيا الجهاز العصبي خلال عام 1938. [241] بدأ الاعتراف بعلم الأعصاب خلال القرن العشرين باعتباره تخصصًا أكاديميًا موحدًا متميزًا ، حيث لعب ديفيد ريوش وفرانسيس شميت وستيفن كافلر أدوارًا مهمة في تأسيس المجال. [242] بدأ ريوش في دمج البحوث التشريحية والفسيولوجية الأساسية مع الطب النفسي السريري في معهد والتر ريد العسكري للأبحاث ، بدءًا من الخمسينيات من القرن الماضي. [243] خلال نفس الفترة ، أنشأ شميت برنامج أبحاث علم الأعصاب ، وهو منظمة مشتركة بين الجامعات ومنظمة دولية ، تجمع بين علم الأحياء والطب والعلوم النفسية والسلوكية. نشأت كلمة علم الأعصاب نفسها من هذا البرنامج. [244]

ربط بول بروكا مناطق من الدماغ بوظائف محددة ، ولا سيما لغة في منطقة بروكا ، بعد العمل على المرضى المصابين بأضرار في الدماغ. [243] وصف جون هيغلينجز جاكسون وظيفة القشرة الحركية من خلال مراقبة تطور نوبات الصرع عبر الجسم. وصف كارل فيرنيك منطقة مرتبطة بفهم اللغة والإنتاج. كوربينيان برودمان مناطق مقسمة من الدماغ بناءً على مظهر الخلايا. [243] بحلول عام 1950 ، حدد شيرينجتون وبابيز وماكلين العديد من وظائف جذع الدماغ والجهاز الحوفي. [246] [247] [248] تُعزى قدرة الدماغ على إعادة التنظيم والتغيير مع تقدم العمر ، وفترة التطور الحرجة المعترف بها ، إلى المرونة العصبية ، التي ابتكرتها مارجريت كينارد ، التي جربت القرود خلال الثلاثينيات والأربعينيات من القرن الماضي. [249]

يُعرف هارفي كوشينغ (1869-1939) بأنه أول جراح دماغ ماهر في العالم. [250] في عام 1937 ، بدأ والتر داندي ممارسة جراحة الأعصاب الوعائية عن طريق إجراء أول لقطة جراحية لتمدد الأوعية الدموية داخل الجمجمة. [251]

يمتلك الدماغ البشري العديد من الخصائص المشتركة بين جميع أدمغة الفقاريات. [252] العديد من سماته مشتركة بين جميع أدمغة الثدييات ، [253] وأبرزها قشرة دماغية ذات ست طبقات ومجموعة من الهياكل المرتبطة بها ، [254] بما في ذلك الحُصين واللوزة. [255] القشرة أكبر نسبيًا في البشر منها في العديد من الثدييات الأخرى. [256] لدى البشر ارتباط أكبر بالقشرة الدماغية والأجزاء الحسية والحركية من الثدييات الأصغر مثل الجرذ والقط. [257]

كدماغ الرئيسيات ، يمتلك دماغ الإنسان قشرة دماغية أكبر بكثير ، بما يتناسب مع حجم الجسم ، من معظم الثدييات ، [255] ونظام بصري متطور للغاية. [258] [259]

باعتباره دماغًا بشريًا ، يتضخم دماغ الإنسان بشكل كبير حتى بالمقارنة مع دماغ القرد العادي. تسلسل التطور البشري من أسترالوبيثكس (قبل أربعة ملايين سنة) ل الانسان العاقل (الإنسان الحديث) تميز بزيادة مطردة في حجم الدماغ. [260] [261] مع زيادة حجم المخ ، أدى ذلك إلى تغيير حجم وشكل الجمجمة ، [262] من حوالي 600 سم 3 بوصات هومو هابيليس إلى متوسط ​​حوالي 1520 سم 3 بوصة الإنسان البدائي. [263] تساعد الاختلافات في الحمض النووي والتعبير الجيني والتفاعلات بين الجينات والبيئة في تفسير الاختلافات بين وظيفة دماغ الإنسان والرئيسيات الأخرى. [264]


مناقشة

السؤال المهم المفتوح في علم الأعصاب هو كيف تؤدي بنية المادة البيضاء الثابتة نسبيًا في الدماغ إلى ديناميكيات وظيفية معقدة. جادل البعض بأن هذه الديناميكيات المعقدة تقترب جيدًا من خلال عملية أساسية واحدة 40،41 ، بينما يفضل البعض الآخر نموذجًا يتكون من عمليات متعددة يمكن للدماغ التبديل بين 40،42،43. في أي من السيناريوهين ، من المهم أن نفهم من منظور إحصائي ما إذا كان يمكن تفسير الديناميكيات المرصودة بواسطة سقالة هيكلية ثابتة ، مثل تلك التي يمثلها نمط حزم ألياف المادة البيضاء التي تربط مناطق الدماغ واسعة النطاق. تعتمد الإجابة إلى حد ما على ما إذا كان بإمكان المرء تحديد السمات الإحصائية للديناميكيات الوظيفية التي تعرض خصائص ثابتة نسبيًا مع الوقت أم لا. تم الحصول مؤخرًا على بعض الأدلة على مثل هذا الثبات الزمني من تخطيط القشرة الكهربي ، حيث تبدو أنماط الاتصال الوظيفي بين الأقطاب الكهربائية مستقرة نسبيًا في النوافذ التي يزيد حجمها عن بضع دقائق 17 ، 18 ، 44. توفر ملاحظاتنا أيضًا دليلًا متقاربًا على أن أنماط الارتباط ، وبالتالي العلاقات الزوجية الجوهرية بين مناطق الدماغ التي تؤدي إلى ديناميكيات سعة الطاقة ، مستقرة بشكل فعال في التسجيلات الطويلة المتعددة الساعات. وبالتالي ، فإن هذه النتائج تحفز أيضًا على إجراء تحقيق دقيق في المراسلات بين تلك العلاقات الوظيفية والإسقاطات التشريحية الأساسية.

السطر الثاني من الأدلة التي تدعم وجود سقالة هيكلية مشتركة للديناميات المرصودة هو وجود تشابه ملحوظ في التفاعلات الزوجية المقدرة عبر نطاقات التردد. يذكرنا هذا التشابه الإحصائي بالتفاعلات عبر التردد التي لوحظت في دراسات أخرى ، والتي يُعتقد أنها تلعب دورًا في دمج المعلومات عبر هياكل الدماغ المتخصصة وظيفيًا والمفصولة مكانيًا 45،46،47. من الشائع أن الإيقاعات المتنوعة الموجودة في نطاقات التردد المختلفة مرتبطة بمقاييس مكانية وزمانية مختلفة للنشاط العصبي 48 ، 49 ، مع ترددات منخفضة تقود النشاط على مناطق مكانية أكبر وترددات عالية تقود النشاط على مناطق مكانية أصغر 50. يقدم عملنا تكملة مفيدة لهذه الدراسات السابقة من خلال إثبات أن MEM الزوجي يوفر تشابهًا أعلى للترددات المتقاطعة في التفاعلات المقدرة من المقاييس التقليدية للاتصال الوظيفي. يمكن أن يدرس العمل المستقبلي ديناميكيات الوقت الفعلي للاقتران عبر التردد من خلال الجمع بين حالات سعة القدرة عبر جميع النطاقات في نموذج واحد. مجتمعة ، تشير ملاحظاتنا للتشابه عالي التردد إلى أن آلية فسيولوجية أساسية مشتركة 51 أو آلية تشريحية 52 من المحتمل أن تقود التفاعلات الوظيفية بين مناطق الدماغ عبر جميع نطاقات التردد.

نحن نتحقق من صحة احتمال أن تتبع أنماط التفاعلات الوظيفية سقالة هيكلية أساسية ، من خلال إظهار التشابه بين الاتصال الهيكلي ومصفوفات تفاعل MEM الزوجي. نوضح أنه يمكن استخدام قوة التفاعلات للتنبؤ ببنية المادة البيضاء الأساسية في نفس المرضى عبر مجموعة واسعة من نطاقات التردد ، بما يتوافق مع العمل السابق في طرائق التصوير الأخرى. من المهم تحديد مساهمة المسافة في اقتران الهيكل والوظيفة. تميل قوة الاتصال الهيكلي بين منطقتين دماغيتين إلى الارتباط سلبًا بالمسافة بينهما ، وكذلك قوة الاتصال الوظيفي بينهما 35. أحد الاحتمالات هو أن المصادر الشائعة التي يتم قياسها في وقت واحد بواسطة الأقطاب الكهربائية القريبة تدفع اقتران البنية - الوظيفة. لذلك ، أثبتنا أهمية النتائج التي توصلنا إليها من خلال مقارنات إحصائية صارمة ضد النماذج الفارغة الهيكلية ، والتي أنشأناها من خلال إعادة تشكيل مناطق دماغ المرضى مع ملفات تعريف المسافة المشابهة لمناطق الدماغ المسجلة. تماشياً مع النتائج السابقة التي توصلنا إليها 53 ، نظهر أيضًا أن طرق الاتصال الوظيفية البديلة مثل PLV 54 توفر نتائج متقاربة في العديد من نطاقات التردد. ومع ذلك ، مقارنة بالطرق القائمة على الطور والارتباط ، أنتجت MEM الزوجي والارتباط الجزئي لسلسلة وقت قدرة iEEG أكبر اختلاف عن القيمة الصفرية وكشفت اقترانًا كبيرًا للوظيفة الهيكلية حتى في نطاقات التردد الأعلى. يتماشى مع العمل السابق الذي قام به واتانابي وآخرون. في الشكل 29 ، توفر هذه النتائج دليلًا على أن حساب الأنماط العالمية للتفاعلات الزوجية من المحتمل أن يقلل من الارتباطات الزائفة ويساهم في الارتباط الجزئي وقدرة MEM الزوجية على الكشف عن اقتران متعدد الوسائط. تشير ملاحظاتنا معًا إلى أن الديناميكيات الوظيفية التي تم التقاطها بواسطة MEM الزوجي تمتد إلى ما وراء المصادر الشائعة أو ظواهر الانتشار المحلية ، وأن وجود اتصال هيكلي بين مناطق الدماغ يلعب على الأرجح دورًا حاسمًا في تشكيل النشاط الوظيفي الناشئ عبر مجموعة واسعة من الترددات.

توضح نتائجنا أيضًا أن الاتصال الوظيفي المقدّر عمومًا باستخدام MEM الزوجي والارتباط الجزئي لسلسلة وقت طاقة iEEG عبر جميع المونتاج الثلاثة يكشف عن اقتران كبير باتصال المادة البيضاء الأساسي بين المناطق المسجلة عبر نطاق واسع من الترددات. توفر طرق الاتصال الوظيفية الأخرى مثل PLV والارتباطات الزوجية نتائج متقاربة ، فقط بعد التصفية المكانية ، عادةً من θ إلى γ (4-50 هرتز) نطاقات التردد. تسلط هذه الملاحظات الضوء على الحساسية النسبية لـ MEM الزوجي للضوضاء المرجعية المشتركة. بشكل عام ، ومع ذلك ، تُظهر نتائجنا أن المونتاج المحلي ينتج عنه تشابه أعلى واكتشاف أكثر قوة للوصلات الهيكلية عبر عدد أكبر من المرضى وعلى ترددات أعلى ، مما يشير إلى أن تأثيرات الموصلية الحجمية هي مصدر رئيسي للقطع الأثرية التي تؤثر سلبًا على تقديرات اقتران الهيكل والوظيفة. تُظهر نتائجنا أيضًا الأداء الضعيف لمقياس WPLI ، والذي يسلط الضوء على الأهمية الوظيفية لمزامنات قريبة من الصفر.

تم استخدام MEMs الزوجية بشكل فعال لشرح أنماط النشاط العصبي الجماعي عبر مجموعة من المقاييس المكانية 26،29،31. يشير التوافق الجيد لـ MEM الزوجي إلى أنه يمكن وصف الأنماط المرصودة لحالات سعة الطاقة بدقة من خلال مجموعة من عمليات التنشيط من الدرجة الأولى والتنشيط المشترك من الدرجة الثانية (الزوجي) بين الأقطاب الكهربائية. يشير الملاءمة الضعيفة إلى أن التأثيرات ذات الترتيب الأعلى (على سبيل المثال ، التفاعلات الثلاثية أو الرباعية بين المناطق) أو أن المدخلات المشتركة من مناطق خارجية أخرى قد تكون مطلوبة لشرح سلوك النظام. هنا ، نوضح أن MEM الزوجي يسمح لنا بالتقريب الدقيق لأنماط الارتباط التجريبية لحالات سعة الطاقة في العديد من نطاقات التردد ذات الصلة بيولوجيًا. علاوة على ذلك ، نجد أن MEM الزوجي يمكن أن يتنبأ بالتردد (أي الاحتمال) لأنماط التنشيط المشترك الملاحظة تجريبياً بدقة عالية نسبيًا في جميع المرضى. تشير نتائجنا أيضًا إلى أن الاختلاف في أخذ العينات من المحتمل أن يساهم في التباين الملحوظ بين الموضوعات ، حيث أن دقة النموذج ترتبط سلبًا بعدد مناطق الدماغ التي تم فحصها في كل مريض. بشكل عام ، نوضح أن ملاءمة النموذج - درجة الاختلاف بين الاحتمالات المرصودة والمتوقعة - تكون أعلى عند عتبة ثنائيات سعة طاقة iEEG الأعلى (أي واحد) ونطاقات التردد المنخفض (أي ، θ, α, β يربط). تشير هذه النتائج إلى أن العتبات الأعلى تعمل على تحسين ملاءمة النموذج على الأرجح عن طريق زيادة نسبة الإشارة إلى الضوضاء. نتوقع بعض الخطأ التقريبي ، لأن احتمالية المراقبة التجريبية لحالات الاحتمال الأدنى منخفضة بشكل لا يصدق. في الواقع ، نلاحظ أكبر أخطاء تقدير الاحتمال في أقل الحالات التي تمت ملاحظتها. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مجموعة البيانات بين النكات الأطول نسبيًا اللازمة لتقدير مستقر لاتصال وظائف طاقة iEEG (أي معدلات التنشيط المشترك) ، من المحتمل أن تسهم في حدوث أخطاء أكبر عند γ حافظة مسافة.

ومع ذلك ، فإننا نتوقع أن الخطأ الأعلى نسبيًا عند عتبة ثنائية ثنائية منخفضة (أي صفر) ونطاقات تردد أعلى قد تنشأ أيضًا من آليات فيزيائية حيوية تساهم في التنشيط المشترك للأقطاب الكهربائية القريبة. تتضمن أمثلة هذه الآليات الفيزيائية الحيوية مصادر التنشيط الموزعة مكانيًا وأنماط الموجات ، بما في ذلك موجات السفر والموجات الحلزونية 55،56. من المهم ملاحظة أنه على الرغم من أن أقطاب iEEG تغطي جزءًا كبيرًا من السطح القشري في هؤلاء المرضى ، إلا أننا ما زلنا قادرين على التقاط جزء صغير فقط من النظام الكامل ، ومن المحتمل جدًا أن يكون هناك قدر من التنشيط المشترك. مدفوعًا بمدخلات من مصادر خارجية لا يغطيها قطب كهربائي. على الرغم من أنه يمكن تمديد MEM لتشمل معلمات ذات ترتيب أعلى تتجاوز التفاعلات الزوجية التي تم النظر فيها هنا (على سبيل المثال ، 39) ، فإن القيد العملي للتغطية الجزئية للدماغ والآليات الفيزيائية الحيوية المذكورة سابقًا تتحد لإعاقة إمكانية تفسير الآليات ذات الترتيب الأعلى. تشير النتائج التي توصلنا إليها معًا إلى أن MEM الزوجي البسيط يسمح لنا بشرح كيف تؤدي قوة التفاعلات الجوهرية بين مناطق الدماغ إلى ظهور بنية الاتصال الوظيفي المرصودة وتشكيل تواتر أنماط التنشيط المشترك الناشئة.

أحد الشواغل الشائعة فيما يتعلق باستخدام مجموعات بيانات iEEG من مرضى الصرع لدراسة التنظيم الوظيفي للدماغ البشري هو انحرافاتهم الموثقة في الاتصال الهيكلي وكذلك اقتران الهيكل والوظيفة. يمكن للمرء أن يجادل في أن جوانب نتائجنا التي تعتمد على مثل هذه الانحرافات قد لا تكون معممة ، لأنها قد لا تعكس العلاقة الهيكلية والوظيفة في الأدمغة السليمة. نظرًا لعدم وجود مجموعات بيانات iEEG من عناصر تحكم صحية ، لا يمكننا معالجة هذه المخاوف بشكل مباشر. ومع ذلك ، فإننا نستند إلى العمل الأخير الذي يوضح أن أنماط الاتصال الوظيفي لـ iEEG في المرضى تُظهر أوجه تشابه إحصائية مع التوصيلية الهيكلية المقدرة لدى المتطوعين الأصحاء 52 ، وأن هذا التشابه الإحصائي يتم دعمه بل وتقويته خلال فترات النوبات 59،60. يمكن أن يكون العمل المستقبلي باستخدام بيانات من مرضى يعانون من أمراض أخرى ، أو استخدام MEG محلي المصدر في مرضى أصحاء ، مفيدًا في زيادة فهم طبيعة المراسلات الهيكلية والوظيفة التي يمكن الوصول إليها من قبل MEM.

تكشف نتائجنا أن الاتصال الوظيفي المقدّر باستخدام MEM الزوجي يتوافق بشكل وثيق مع الاتصال الهيكلي الأساسي بين المناطق التي تم أخذ عينات منها ، واختبرنا أهمية هذه الملاحظات باستخدام نماذج خالية من الهيكلية المحافظة. على الرغم من أن طرق المعالجة المسبقة وخيارات المعلمات يمكن أن تؤثر على تقديرات الاتصال الهيكلي ، فقد لاحظنا أن المراسلات بين التفاعلات الوظيفية والوصلات الهيكلية كانت قوية للتنوع المعقول في هذه الخيارات. يمكن أن يختبر العمل المستقبلي متانة النتائج التي توصلنا إليها لمعلمات المعالجة المسبقة المهمة الأخرى مثل حجم المنطقة وتقنيات الترشيح التبسيط المعاصرة.

نوضح أن القيمة الفارغة الهيكلية الهندسية المقترحة تحافظ على توزيع المسافات بين المناطق ، مع وجود درجة صغيرة نسبيًا من الخطأ. نوضح أيضًا أنه نظرًا لتصميمنا التجريبي الحالي ، فإن مقدار الخطأ هذا يقع ضمن نطاق التسامح ، حيث أن متوسط ​​المسافة بين أقطاب iEEG والنقطة الوسطى لعائدات الاستثمار الأقرب كانت أكبر بشكل ملحوظ. يمكن أن يهدف العمل المستقبلي إلى تقليل الأول عن طريق تحيز الخوارزمية الفارغة الهندسية نحو المناطق التي بها خطأ مسافة عالية (على سبيل المثال ، عن طريق تهيئة الخوارزمية بمجموعة صغيرة من عوائد الاستثمار التجريبية مع أخطاء عالية المسافة) ، والنوع الأخير من الخطأ عن طريق تحديد القطب - عوائد الاستثمار المركزة.من الجدير بالذكر أن نتائجنا تظهر أن خطأ المسافة أكبر فقط في عدد قليل من الأقطاب الكهربائية ، مما يشير إلى أن مواضع القطب الكهربي الخاصة من المحتمل أن تساهم في التباعد المنهجي لملفات تعريف المسافة الفارغة.

ملاحظاتنا لها آثار مهمة محتملة لفهم ديناميكيات الدماغ الوظيفية واسعة النطاق وكذلك قدرتنا على تعديل هذه الديناميكيات عبر التحفيز أو الاستئصال. تتوافق نتائجنا مع الفكرة القائلة بأن MEM الزوجي قد يكون حساسًا بشكل خاص للعلاقات الوظيفية المدفوعة هيكليًا بينما قد تكون طرق الاتصال الوظيفية التقليدية حساسة للعلاقات الوظيفية غير القائمة على الهيكل والتي قد تختلف بشكل ملحوظ خلال فترات زمنية قصيرة. تشير الدرجة العالية الملحوظة من اقتران الهيكل والوظيفة إلى أن الاتصال الهيكلي هو وكيل مفيد للعلاقات الوظيفية الثابتة للوقت 52،59. يمكن أن تكون هذه الملاحظة مفيدة في علاج مرضى الصرع ، حيث يقتصر الوصول إلى الدماغ تقليديًا على مواقع التسجيل ولكن يمكن زيادتها بقياسات غير جراحية للتوصيل الهيكلي من أجل تخطيط جراحي أكثر استنارة 60. في الواقع ، من المعقول بشكل حدسي أن النماذج الحسابية التي تم إنشاؤها لإبلاغ تعديل الديناميكيات الوظيفية غير الطبيعية عن طريق التحفيز 61 أو الاستئصال 62 قد تكون قادرة على استخدام الاتصال الهيكلي الخاص بالمريض بدلاً من الاتصال الوظيفي الخاص بالمريض أو زيادته.


اكتشاف الدماغ (1992)

خارج العالم المتخصص في علم التشريح العصبي وفي معظم استخدامات الحياة اليومية ، يكون الدماغ إلى حد ما كيانًا مجردًا. نحن لا نختبر دماغنا كتجمع من الهياكل المادية (ولا نرغب في ذلك ، ربما) إذا تصورناها على الإطلاق ، فمن المحتمل أن نراها كجوز كبير ، مستدير ، رمادي اللون.

تشير هذه الصورة التخطيطية بشكل أساسي إلى القشرة الدماغية ، وهي الطبقة الخارجية التي تغطي معظم هياكل الدماغ الأخرى مثل نسيج مجعد بشكل خيالي ملفوف حول برتقالة. إن غلبة القشرة الدماغية (التي تشكل ، بهياكلها الداعمة ، ما يقرب من 80 في المائة من الحجم الكلي للدماغ) هي في الواقع تطور حديث في مسار التطور. تحتوي القشرة على الهياكل المادية المسؤولة عن معظم ما نسميه & ldquobrainwork & rdquo: الإدراك ، والصور الذهنية ، والمعالجة المعقدة للغاية للمعلومات المرئية ، والقدرة على إنتاج اللغة وفهمها. ولكن تحت هذه الطبقة توجد العديد من الهياكل المتخصصة الأخرى الضرورية للحركة ، والوعي ، والجنس ، وعمل حواسنا الخمس ، وأكثر من ذلك و mdashall بنفس القدر من الأهمية للوجود البشري. في الواقع ، من منظور بيولوجي بحت ، يمكن لهذه الهياكل أن تدعي الأولوية على الدائرة-

الشكل 2.1. يدين الدماغ بمظهره الخارجي من الجوز إلى القشرة الدماغية المتجعدة والمثنية بعمق ، والتي تتعامل مع الإشارات التي لا حصر لها والمسؤولة عن الإدراك والحركة وكذلك عن العمليات العقلية. يوجد تحت سطح القشرة عدد من الهياكل المتخصصة الأخرى: المهاد ، وهو محطة ترحيل مهمة للحواس ، ومنطقة ما تحت المهاد ، وهي نقطة التقاء بين الجهاز العصبي ونظام الغدد الصماء وبين العاطفة والشعور الجسدي. تعمل الغدة النخامية على إشارات من منطقة ما تحت المهاد ، وتنتج هرمونات تنظم العديد من الوظائف من النمو إلى التكاثر. الجسر والنخاع ، وهما عنصران رئيسيان في جذع الدماغ ، يوجهان الإشارات العصبية بين الدماغ وأجزاء أخرى من الجسم ، ويتحكمان في الوظائف الحيوية مثل التنفس والحركة المتعمدة. (إن امتداد مسار الإشارة هذا عبر الجذع والبطن هو بالطبع الحبل الشوكي.) يوجد المخيخ في الجزء الخلفي من الدماغ ، والذي ينسق تعليمات الدماغ للحركات المتكررة الماهرة وللحفاظ على الموقف والتوازن. المصدر: مقتبس من G. J. Torbra، مبادئ ال علم التشريح البشري، الطبعة الثالثة. هاربر ورو (1983).

قشرة برال. في نمو الجنين الفردي ، وكذلك في التاريخ التطوري ، يتطور الدماغ تقريبًا من قاعدة الجمجمة إلى الأعلى وإلى الخارج. بدأ الدماغ البشري في الواقع ، في جنين عمره أربعة أسابيع ، كسلسلة بسيطة من الانتفاخات في أحد طرفي الأنبوب العصبي.

المراكب

تتطور الانتفاخات في الأنبوب العصبي للجنين إلى انقسامات الدماغ الخلفي والدماغ المتوسط ​​والدماغ الأمامي و [مدش] الشائعة لجميع الفقاريات ، من أسماك القرش إلى السناجب إلى البشر. يتم الاحتفال بالبنية المجوفة الأصلية على شكل بطينين ، وهي تجاويف تحتوي على السائل النخاعي. خلال مسار التطور ، تصبح الانتفاخات الثلاثة أربعة بطينات. في الدماغ المؤخر هو البطين الرابع ، المستمر مع القناة المركزية للنخاع الشوكي. يصبح التجويف الموجود في الدماغ الأمامي هو البطين الثالث ، والذي يؤدي إلى الأمام إلى البطينين الجانبيين ، واحد في كل نصف كرة دماغية.

جذع الدماغ

يحتوي الدماغ المؤخر على العديد من الهياكل التي تنظم الوظائف اللاإرادية ، والتي تعتبر ضرورية للبقاء وليس تحت سيطرتنا الواعية. يتحكم جذع الدماغ ، الموجود أعلى النخاع الشوكي ، في التنفس ونبض القلب وقطر الأوعية الدموية. هذه المنطقة هي أيضًا مفترق طرق مهم للتحكم في الحركة المتعمدة. من خلال النخاع ، في الطرف السفلي من جذع الدماغ ، تمر جميع الأعصاب التي تعمل بين النخاع الشوكي والدماغ في أهرامات النخاع ، والعديد من هذه المسالك العصبية للإشارات الحركية تعبر من جانب واحد من الجسم إلى الجانب الآخر . وهكذا ، يتحكم الدماغ الأيسر في حركة الجانب الأيمن من الجسم ، ويتحكم الدماغ الأيمن في حركة الجانب الأيسر.

بالإضافة إلى كونه الموقع الرئيسي لتقاطع المسالك العصبية التي تعمل من وإلى الدماغ ، فإن اللب هو مقر لعدة أزواج من الأعصاب لأعضاء الصدر والبطن ، وحركات الكتف والرأس ، والبلع ، وإفراز اللعاب ، والذوق وللسمع والتوازن.

في الجزء العلوي من جذع الدماغ هو الجسر و mdashliterally ، جسر و [مدش] بين جذع الدماغ السفلي والدماغ المتوسط. النبضات العصبية

عبور الجسر يمر إلى المخيخ (أو & ldquolittle الدماغ & rdquo) ، والذي يهتم في المقام الأول بتنسيق الحركة العضلية المعقدة. بالإضافة إلى ذلك ، تنقل الألياف العصبية التي تمر عبر الجسور أحاسيس اللمس من الحبل الشوكي إلى مراكز الدماغ العليا.

يعود أصل العديد من أعصاب الوجه والرأس إلى الجسر ، وهذه الأعصاب تنظم بعض حركات كرة العين وتعبيرات الوجه وإفراز اللعاب والتذوق. جنبًا إلى جنب مع أعصاب النخاع ، تتحكم الأعصاب من الجسور أيضًا في التنفس وإحساس الجسم بالتوازن.

ما كان يمثل الانتفاخ الأوسط في الأنبوب العصبي يتطور إلى الدماغ المتوسط ​​، والذي يعمل بشكل أساسي كمركز ترحيل للنبضات العصبية الحسية والحركية بين الجسور والحبل الشوكي والمهاد والقشرة الدماغية. تتحكم الأعصاب في الدماغ المتوسط ​​أيضًا في بعض حركات مقلة العين والتلميذ والعدسة وردود الفعل في العينين والرأس والجذع.

ثالاموس والحصن

في أعماق المنطقة الأساسية من الدماغ ، فوق الجزء العلوي من جذع الدماغ ، توجد هياكل لها علاقة كبيرة بالإدراك والحركة ووظائف الجسم الحيوية. يتكون المهاد من كتلتين بيضاويتين ، كل واحدة مضمنة في نصف الكرة المخية ، والتي ترتبط بجسر. تحتوي الكتل على أجسام الخلايا العصبية التي تفرز المعلومات من أربعة حواس و [مدشسي] ، والسمع ، والتذوق ، واللمس ، ومن ثم تنقلها إلى القشرة المخية. (فقط حاسة الشم ترسل إشارات مباشرة إلى القشرة ، متجاوزة المهاد.) يتم أيضًا نقل الإحساس بالألم ودرجة الحرارة والضغط من خلال المهاد ، وكذلك النبضات العصبية من نصفي الكرة المخية التي تبدأ الحركة الإرادية.

يتحكم الوطاء ، على الرغم من صغر حجمه نسبيًا (تقريبًا حجم الصورة المصغرة) ، في عدد من المحركات الأساسية لعمل حيوان ثديي اجتماعي آكل على نطاق واسع. على المستوى اللاإرادي ، تحفز منطقة ما تحت المهاد العضلات الملساء (التي تبطن الأوعية الدموية والمعدة والأمعاء) وتتلقى النبضات الحسية من هذه المناطق. وبالتالي فهو يتحكم في معدل ضربات القلب ، ومرور الطعام عبر القناة الهضمية ، وتقلص المثانة.

منطقة ما تحت المهاد هي النقطة الرئيسية للتفاعل مع

نظاما التحكم الفيزيائيان في الجسم: الجهاز العصبي ، الذي ينقل المعلومات على شكل نبضات كهربائية دقيقة ، ونظام الغدد الصماء ، الذي يحدث تغيرات في الحالة من خلال إطلاق العوامل الكيميائية. ما تحت المهاد هو أول من يكتشف التغيرات الحاسمة في الجسم ويستجيب عن طريق تحفيز الغدد والأعضاء المختلفة لإفراز الهرمونات.

الوطاء هو أيضًا وسيط الدماغ لترجمة العاطفة إلى استجابة جسدية. عندما تتولد المشاعر القوية (الغضب والخوف والسرور والإثارة) في العقل ، سواء عن طريق المنبهات الخارجية أو بفعل الأفكار ، تنقل القشرة الدماغية النبضات إلى منطقة ما تحت المهاد ، وقد ترسل منطقة ما تحت المهاد إشارات للتغيرات الفسيولوجية من خلال العصب اللاإرادي. ومن خلال إفراز الهرمونات من الغدة النخامية. علامات الخوف أو الإثارة الجسدية ، مثل ضربات القلب المتسارعة ، والتنفس الضحل ، وربما الشعور المشدود ، & rdquo كلها تنشأ هنا.

يوجد أيضًا في منطقة ما تحت المهاد الخلايا العصبية التي تراقب درجة حرارة الجسم على السطح من خلال النهايات العصبية في الجلد ، وخلايا عصبية أخرى تراقب تدفق الدم عبر هذا الجزء من الدماغ نفسه ، كمؤشر على درجة حرارة الجسم الأساسية. يحتوي الجزء الأمامي من منطقة ما تحت المهاد على خلايا عصبية تعمل على خفض درجة حرارة الجسم عن طريق إرخاء العضلات الملساء في الأوعية الدموية ، مما يؤدي إلى تمددها وزيادة معدل فقدان الحرارة من الجلد. من خلال الخلايا العصبية المرتبطة بالغدد العرقية في الجلد ، يمكن للمهاد أيضًا أن يعزز فقدان الحرارة عن طريق زيادة معدل التعرق. في الظروف المعاكسة ، عندما تنخفض درجة حرارة الجسم إلى ما دون النطاق المثالي (الضيق نوعًا ما) ، يوجه جزء من منطقة ما تحت المهاد تقلص الأوعية الدموية ، ويبطئ معدل فقدان الحرارة ، ويسبب ظهور الارتعاش (الذي ينتج كمية صغيرة من الحرارة).

ما تحت المهاد هو مركز التحكم في المنبهات التي تكمن وراء الأكل والشرب. الأحاسيس التي نفسرها على أنها جوع تنبع جزئيًا من درجة من الفراغ في المعدة وجزئيًا من انخفاض مستوى مادتين: الجلوكوز المنتشر في الدم والهرمون الذي تنتجه الأمعاء بعد فترة وجيزة من تناول الطعام. (مستقبلات هذا الهرمون تقيس مدى تقدم الهضم منذ الوجبة الأخيرة.) هذا النظام ليس مفتاحًا بسيطًا & ldquoon & rdquo للجوع ،

ومع ذلك: جزء آخر من منطقة ما تحت المهاد ، عندما يتم تحفيزه ، يمنع تناول الطعام بشكل فعال عن طريق تعزيز الشعور بالشبع. في حيوانات التجارب ، يرتبط تلف هذا الجزء من الدماغ باستمرار الأكل المفرط ، مما يؤدي في النهاية إلى السمنة.

بالإضافة إلى هذه الوظائف العديدة ، هناك أدلة على أن الوطاء يلعب دورًا في تحريض النوم. لسبب واحد ، أنه يشكل جزءًا من نظام التنشيط الشبكي ، وهو الأساس المادي لتلك الحالة التي يصعب تحديدها والمعروفة باسم الوعي (والتي ستتحدث عنها لاحقًا) لآخر ، وقد ثبت أن التحفيز الكهربائي لجزء من منطقة ما تحت المهاد يحث على النوم. في حيوانات التجارب ، على الرغم من أن الآلية التي يعمل بها هذا لم تُعرف بعد. بشكل عام ، فإن منطقة ما تحت المهاد عبارة عن سنتيمتر مكعب غني ومعقد من الوصلات الحيوية ، والتي ستستمر في مكافأة الدراسة الوثيقة لبعض الوقت في المستقبل. نظرًا لموقعها الفريد كمحطة وسطية بين الفكر والشعور وبين الفعل الواعي والوظيفة اللاإرادية ، يجب أن يخبرنا الفهم الشامل لأعمالها كثيرًا عن أقدم تاريخ وتطور للحيوان البشري.

الغدة النخامية والصنوبرية

تعمل الغدة النخامية والغدد الصنوبرية بشكل وثيق مع منطقة ما تحت المهاد. تستجيب الغدة النخامية للإشارات القادمة من منطقة ما تحت المهاد عن طريق إنتاج مجموعة من الهرمونات ، والتي ينظم العديد منها أنشطة الغدد الأخرى: الهرمون المنبه للغدة الدرقية ، وهرمون قشر الكظر (الذي يحفز تدفق الأدرينالين استجابةً للإجهاد) ، والبرولاكتين (الذي يشارك في نشاط الغدد الدرقية). إنتاج الحليب) ، وهرمونات الجنس الهرمون المنبه للجريب والهرمون اللوتيني ، اللذين يعززان نمو البويضات والحيوانات المنوية وينظمان توقيت الإباضة. تنتج الغدة النخامية أيضًا العديد من الهرمونات ذات التأثيرات العامة: هرمون النمو البشري ، وهرمون تحفيز الخلايا الصباغية (الذي يلعب دورًا في تصبغ الجلد) ، والدوبامين ، الذي يثبط إفراز البرولاكتين ولكنه يُعرف بالناقل العصبي. الفصل 5 ).

تنتج الغدة الصنوبرية الميلاتونين ، الهرمون المرتبط بتصبغ الجلد. إفراز الميلاتونين فار-

يحدث بشكل ملحوظ خلال دورة مدتها 24 ساعة ، من المستويات المنخفضة أثناء النهار إلى الذروة في الليل ، وقد أُطلق على الغدة الصنوبرية اسم & ldquo العين الثالثة & rdquo لأنها تتحكم فيها الخلايا العصبية الحساسة للضوء ، والتي تنشأ في شبكية كل عين وتنتهي في منطقة ما تحت المهاد. في الحيوانات ذات موسم التكاثر الواضح ، تعتبر الغدة الصنوبرية رابطًا بين ساعات النهار المتغيرة والاستجابات الهرمونية لمنطقة ما تحت المهاد ، والتي بدورها توجه الوظائف الإنجابية. في البشر ، الذين يمكنهم الحمل والولادة على مدار العام ، لا تلعب الغدة الصنوبرية دورًا معروفًا في التكاثر ، على الرغم من وجود دليل على أن الميلاتونين له نصيب في تنظيم الإباضة.

و ldquoLITTLE الدماغ و rdquo في الجزء الخلفي من الرأس

بينما يتم الحفاظ على الوظائف اللاإرادية والغدد الصماء من خلال الهياكل العميقة داخل الدماغ ، هناك منطقة متخصصة أخرى تقوم بفرز ومعالجة الإشارات المطلوبة للحفاظ على التوازن والوضعية والقيام بحركة منسقة. المخيخ (المصطلح اللاتيني يعني & ldquolittle brain & rdquo) هو في الواقع شكل مشتق من الدماغ الخلفي و mdashas يقترحه موقعه في مؤخرة الرأس ، مطوي جزئيًا تحت نصفي الكرة المخية. في البشر ، مع ذخيرتنا غير المحدودة تقريبًا من الحركة ، يكون المخيخ كبيرًا في الواقع ، فهو ثاني أكبر جزء من الدماغ ، لا تتجاوزه سوى القشرة الدماغية. يتم استيعاب مساحة سطحها الكبيرة داخل الجمجمة عن طريق الطي المتقن ، مما يمنحها مظهرًا غير منتظم وثني. من الناحية النسبية ، المخيخ هو في الواقع الأكبر في دماغ الطيور ، حيث يكون مسؤولاً عن التدفقات المستمرة للمعلومات بين الدماغ والجسم المطلوبة للطيران.

في البشر ، ينقل المخيخ نبضات للحركة من المنطقة الحركية للقشرة الدماغية إلى الحبل الشوكي من هناك ، ثم تنتقل إلى مجموعات العضلات المحددة. في الوقت نفسه ، يتلقى المخيخ نبضات من العضلات والمفاصل التي يتم تنشيطها ويقارنها إلى حد ما بالتعليمات الصادرة من القشرة الحركية ، بحيث يمكن إجراء التعديلات (هذه المرة عن طريق المهاد). وبالتالي ، فإن المخيخ ليس البادئ الوحيد للحركة ولا رابطًا بسيطًا في سلسلة النبضات العصبية ، ولكنه موقع لإعادة التوجيه وفي بعض الحالات تنقيح تعليمات الحركة. هناك دليل أيضًا على أن المخيخ يستطيع ذلك

قم بتخزين سلسلة من التعليمات للحركات التي يتم إجراؤها بشكل متكرر وللحركات المتكررة الماهرة والأشخاص الذين نعتقد أنهم تعلموا عن ظهر قلب. & rdquo

يتصل كل من نصفي الكرة الأرضية الأيمن والأيسر من المخيخ بالمسالك العصبية من الحبل الشوكي على نفس جانب من الجسم ، ومع ضد نصف الكرة المخية. على سبيل المثال ، النبضات العصبية المتعلقة بحركة الذراع اليسرى تنشأ في النصف الأيمن من المخ ، ويتم تغذية المعلومات حول اتجاه وسرعة وقوة الحركة إلى النصف الأيمن من المخ ، من خلال النصف الأيسر من المخيخ. تميل الأعصاب المسؤولة عن الحركة في نهايات الذراعين والساقين إلى أن يكون أصلها بالقرب من الحواف الخارجية للمخيخ. على النقيض من ذلك ، تعمل الأعصاب التي تنشأ بالقرب من مركز المخيخ على مراقبة الاتجاه العام للجسم في الفضاء والحفاظ على الوضع المستقيم ، استجابةً للمعلومات المتعلقة بالتوازن التي تنتقل عن طريق النبضات العصبية من الأذن الداخلية ، من بين مصادر أخرى.

شبكة RETICULAR

تساهم بعض الألياف العصبية من المخيخ أيضًا في التكوين الشبكي ، وهي شبكة واسعة النطاق من الخلايا العصبية (مشتق من الكلمة اللاتينية لـ & ldquonet & rdquo). هذا التكوين وبعض الخلايا العصبية في المهاد ، مع آخرين من مختلف الأنظمة الحسية للدماغ ، يشكلون نظام تنشيط شبكي و mdashthe الوسائل التي نحافظ من خلالها على الوعي. يلعب نظام التنشيط الشبكي دورًا أيضًا عندما نركز انتباهنا عن عمد ، ونقوم بضبط الانحرافات إلى حد ما. في خط الوسط من جذع الدماغ توجد نوى الرفاء ، التي تمتد محاورها لأسفل إلى النخاع الشوكي وصولاً إلى القشرة المخية ومدشة مما يجعل من الممكن الاتصال بالعديد من مناطق الجهاز العصبي في وقت واحد. يلعب التكوين الشبكي دورًا في الحركة ، لا سيما أشكال الحركة التي لا تتطلب الانتباه الواعي: فهو يشارك أيضًا في نقل أو تثبيط الإحساس بالألم ودرجة الحرارة واللمس. بشكل أقل وضوحًا ، يبدو أن نظام التنشيط الشبكي يعمل كمرشح للمنبهات التي لا حصر لها والتي يمكن أن تعمل على الجهاز العصبي من داخل وخارج الجسم. إن هذا الترشيح للإشارات هو الذي يسمح للركاب على متن الطائرة بـ

على سبيل المثال ، الغفوة دون إزعاج من أصوات المحادثات القريبة والمحركات النفاثة الثابتة ، ولكن للاستيقاظ والتنبيه عندما تتغير نغمة المحركات وتميل الطائرة إلى هبوطها.

و ldquoemOTIONAL الدماغ و rdquo

الجهاز الحوفي (من اللاتينية ليمبوس for & ldquohem & rdquo or & ldquoborder & rdquo) هي مجموعة أخرى من الهياكل المرتبطة التي تشكل دائرة فضفاضة في جميع أنحاء الدماغ. هذا النظام هو جزء قديم إلى حد ما من الدماغ وهو جزء يشترك فيه البشر مع العديد من الفقاريات الأخرى في الزواحف ، ويُعرف باسم الدماغ الأنفي ، أو & ldquosmellbrain ، & rdquo لأنه يتفاعل بشكل أساسي مع إشارات الرائحة. في البشر ، بالطبع ، المنبهات التي يمكن أن تؤثر على الدماغ العاطفي لا حدود لها في تنوعها.

الجهاز الحوفي مسؤول عن معظم الدوافع والعواطف الأساسية والسلوك اللاإرادي المرتبط به والتي تعتبر مهمة لبقاء الحيوان: الألم والسرور والخوف والغضب والمشاعر الجنسية وحتى الانقياد والعاطفة. كما هو الحال مع دماغ الأنف ، فإن حاسة الشم هي عامل قوي. الأعصاب من البصلة الشمية ، والتي يتم من خلالها إدراك كل الرائحة ، تتعقب مباشرة في الجهاز الحوفي في عدة نقاط ثم يتم توصيلها من خلالها إلى أجزاء أخرى من الدماغ ومن ثم قدرة الفيرومونات ، وربما الروائح الأخرى أيضًا ، على التأثير السلوك بطرق معقدة للغاية دون الوصول بالضرورة إلى وعينا الواعي.

يتغذى أيضًا الجهاز الحوفي المهاد والوطاء ، وكذلك اللوزة ، وهي مجموعة صغيرة من الخلايا العصبية على شكل لوز والتي تتلقى مدخلات من كل من الجهاز الشمي والقشرة الدماغية. يتم توضيح هذه الروابط بطريقة غير عادية في سياق الصرع.ربما لأن اللوزة تقع بالقرب من موقع شائع لأصل نوبات الصرع و mdasht أي ، في الفص الصدغي لنصفي الكرة المخية و mdashepileptics في بعض الأحيان يعانون من روائح غير محددة أو كريهة أو تغيرات في المزاج كجزء من الهالة التي تسبق النوبة. لا يُعتقد أن الجهاز الحوفي متورط في أسباب الصرع ، ولكن يتم تحفيزه بشكل غير مباشر عن طريق التفريغ الكهربائي في الدماغ الذي يتسبب في حدوث نوبة ويعطي دليلًا على التحفيز بطرقه المميزة.

قرن آمون

الحصين هو هيكل رئيسي آخر للجهاز الحوفي. تم تسمية الحصين بسبب تشابهه الخيالي مع شكل حصان البحر ، ويقع في قاعدة الفص الصدغي بالقرب من عدة مجموعات من الألياف الرابطة. هذه حزم من الألياف العصبية التي تربط منطقة من القشرة الدماغية بأخرى ، بحيث يتبادل الحُصين ، بالإضافة إلى أجزاء أخرى من الجهاز الحوفي ، الإشارات مع القشرة الدماغية بأكملها. لقد ثبت أن الحصين مهم لتوحيد المعلومات التي تم الحصول عليها مؤخرًا. (على النقيض من ذلك ، يُعتقد أن الذاكرة طويلة المدى مخزنة في جميع أنحاء القشرة المخية. إن الوسائل التي يتم من خلالها تحويل الذاكرة قصيرة المدى إلى ذاكرة طويلة المدى قد شكلت لغزًا صعبًا بشكل خاص بدأ الآن فقط في الاستسلام للتحقيق انظر الفصل 8.)

وجد العمل الأخير مع مجموعة متنوعة من الحيوانات مجموعات كثيفة من مواقع مستقبلات رباعي هيدروكانابينول ، المكون النشط للماريجوانا والأدوية ذات الصلة ، في الحُصين وغيرها من الهياكل المجاورة للجهاز الحوفي. يساعد هذا التوطين في تفسير تأثيرات الماريجوانا ، والتي تتراوح من النشوة المعتدلة إلى ضعف الانتباه مؤقتًا للذاكرة قصيرة المدى. يُلاحظ أيضًا فقدان الذاكرة قصيرة المدى في بعض متلازمات إدمان الكحول ومرض الزهايمر ، والذي ينطوي على بعض الانحطاط في الحُصين والبنى الحوفية الأخرى.

القشرة المخية

تحتل القشرة المخية إلى حد بعيد أكبر مساحة سطح للدماغ البشري وتقدم جانبها الأكثر لفتًا للانتباه. تُعرف أيضًا باسم القشرة المخية الحديثة ، وهي أحدث منطقة تطورت في الدماغ. في الواقع ، يُفترض أن التوسع الهائل في منطقة القشرة المخية قد بدأ منذ حوالي مليوني سنة فقط ، في أوائل أعضاء الجنس وطي والنتيجة اليوم هي أن دماغ يزن حوالي ثلاثة أضعاف ما هو متوقع لحيوان ثديي بحجمنا. سميت القشرة لتشابهها مع لحاء الشجرة ، لأنها تغطي سطح نصفي الكرة المخية بطريقة مماثلة. مظهره الملتوي المتجعد يرجع إلى أ

الشكل 2.2. ينقسم الدماغ إلى نصفين أيسر وأيمن بواسطة أخدود عميق يمتد من مقدمة الرأس (على اليسار) إلى الخلف (على اليمين). في كل نصف كرة ، تنقسم القشرة الدماغية إلى أربعة أقسام رئيسية ، أو فصوص ، تنفصل عن بعضها البعض من خلال طيات ملحوظة في السطح. على الرغم من وجود بعض التداخل في المهام بين الفصوص ، إلا أن كل منها يشتهر بوظيفة أو وظيفتين متخصصتين. يضم الفص الأمامي منطقة المحرك (المسؤولة عن تعليمات الحركة) ومنطقة بروكا التي تتعامل مع إنتاج الكلام. تُنسب أيضًا كليات التخطيط والتمثيل العقلي للعالم الخارجي إلى الفص الجبهي. في الفص الجداري ، تعالج القشرة المخية الإشارات التي تأتي من الإحساس ، يهتم الفص الصدغي بالذاكرة ، والسمع ، وفي منطقة ويرنيك ، بالقدرة على فهم اللغة. الفص القذالي متخصص لإدارة المعالجة المعقدة للرؤية. البصلة الشمية ، وهي واحدة من أقدم أجزاء الدماغ في الفقاريات ، مطوية تحت الفص الجبهي مباشرة.

الشكل 2.3. اثنان من المنمنمات & ldquomaps & rdquo تمثل الجسم على القشرة الدماغية. واحد من هؤلاء ، في المنطقة الحركية ، يخصص جزءًا معينًا من القشرة لكل جزء من الجسم يستدعي التحكم في العضلات ، الأجزاء المخصصة للأصابع والشفاه واللسان كبيرة بشكل مدهش ، مما يعكس متطلبات الإرشادات الدقيقة للغاية المطلوبة للكلام والمهارات اليدوية. الخريطة الأخرى ، في المنطقة الحسية ، تخصص منطقة معينة لكل جزء من الجسم يستقبل الأحاسيس. هنا ، مرة أخرى ، الجزء الخاص بالوجه واليدين كبير نسبيًا و [مدش] ولكن أيضًا هو الجزء الذي يعالج الإشارات من البطن والأمعاء. المصدر: دبليو إتش فريمان ، 1979. الدماغ: كتاب Scientific American.

طفرة في النمو خلال الشهرين الرابع والخامس من التطور الجنيني ، عندما تتوسع المادة الرمادية في القشرة بشكل كبير مع نمو خلاياها في الحجم. في غضون ذلك ، تنمو المادة البيضاء الداعمة بسرعة أقل نتيجة لذلك ، يتعامل الدماغ مع الطيات والتشققات الكثيفة المميزة لجسم ذي مساحة سطح كبيرة مزدحمة في مساحة صغيرة.

على الرغم من أن الطيات في القشرة الدماغية تبدو في البداية عشوائية ، إلا أنها تشتمل على العديد من الانتفاخات البارزة ، أو التلافيف ، والأخاديد ، أو السولسي ، التي تعمل كمعالم في ما هو في الواقع بنية عالية التنظيم (التفاصيل الدقيقة لا تزال قائمة) غير معروف تمامًا). يمتد أعمق أخدود من الأمام إلى الجزء الخلفي من الرأس ، ويقسم الدماغ إلى نصفي الكرة الأيمن والأيسر. التلم المركزي ، الذي يمتد من منتصف الدماغ إلى الخارج إلى اليسار واليمين ، والتلم الجانبي ، وهو أخدود آخر من اليسار إلى اليمين أقل إلى حد ما في نصفي الكرة الأرضية ونحو مؤخرة الرأس ، يقسم كل نصف كرة إلى أربعة الفصوص: الجبهي ، الجداري ، الصدغي ، القذالي. يقع الفص الخامس ، المعروف باسم insula ، في عمق الفصوص الجدارية والصدغية ولا يظهر كهيكل منفصل على السطح الخارجي لنصفي الكرة المخية.

تم تسمية اثنين من الانتفاخات الملحوظة ، التلفيف قبل المركزي والتلفيف اللاحق المركزي ، لمواقعهما أمام التلم المركزي وخلفه مباشرة ، على التوالي. التلفيف الأولي هو موقع المنطقة الحركية الأساسية المسؤولة عن الحركة الواعية. من الحاجبين إلى أصابع القدم ، يتم وضع الأجزاء المتحركة من الجسم & ldquomapped & rdquo في هذه المنطقة من القشرة ، مع تمثيل كل مجموعة عضلية أو طرف هنا بمجموعة من الخلايا العصبية. بطريقة تكميلية ، تتم إدارة وظيفة تلقي الأحاسيس من جميع أجزاء الجسم من خلال المنطقة الحسية الجسدية الأولية ، والتي تقع في التلفيف اللاحق المركزي. هنا أيضًا ، يتم تعيين الشكل البشري ، وكما هو الحال مع ما سبق-

تلفيف tral ، المناطق المخصصة لليد والفم كبيرة بشكل غير متناسب. يعكس حجمها دوائر الدماغ المعقدة التي تجعل من الممكن القبضة الدقيقة لليد البشرية ، والمحرك الدقيق والإشارات الحسية اللازمة لقرع آلة موسيقية للكمان أو شحذ أداة ، والتنسيق بين الشفاه واللسان والجهاز الصوتي لإنتاج الأصوات شديدة التعسف والهام للغة البشرية.

تشير الملاحظات الدقيقة للحيوانات والبشر بعد إصابة مواقع معينة من الدماغ إلى أن العديد من مناطق القشرة تتحكم في وظائف محددة تمامًا. تم الحصول على نتائج إضافية من مواقع تحفيز في القشرة الدماغية بشحنة كهربائية صغيرة في إجراءات تجريبية أو أثناء الجراحة ، وقد تكون النتيجة إجراءً في جزء ما من الجسم (إذا كانت القشرة الحركية متورطة) أو (لوظيفة حسية) نمط من التفريغ الكهربائي في أجزاء أخرى من القشرة. أثبت الاستكشاف الدقيق ، على سبيل المثال ، أن المنطقة السمعية في الفص الصدغي تتكون من مناطق أصغر ، كل منها منسجم مع ترددات صوتية مختلفة.

ولكن بالنسبة للكثير من القشرة الدماغية ، لم يتم العثور على مثل هذه الوظائف المباشرة ، ولفترة من الزمن عُرفت هذه المناطق باسم & ldquosilent & rdquo cortex. من الواضح الآن أن & ldquoassociation & rdquo cortex هو اسم أفضل بالنسبة لهما لأنهما يملآن الدور الحاسم في فهم المنبهات المستقبلة ، وتجميع الإشارات من المسارات الحسية المختلفة معًا وجعل التوليف متاحًا كتجربة محسوسة. على سبيل المثال ، إذا لم يكن هناك مجرد إدراك ولكن فهم واعي للأصوات ، فيجب أن تكون منطقة الارتباط السمعي (خلف المنطقة السمعية المناسبة) نشطة. في نصف الكرة الأرضية الذي يضم الكلام والقدرات اللفظية الأخرى و mdashthe النصف المخي الأيسر ، بالنسبة لمعظم الناس و mdasht ، تمتزج منطقة الارتباط السمعي في منطقة اللغة المستقبلة (التي تتلقى أيضًا إشارات من منطقة الارتباط المرئي ، وبالتالي توفر أساسًا عصبيًا للقراءة وكذلك لفهم الكلام في معظم اللغات).

يوجد جزء كبير من القشرة المخية في الفصوص الأمامية ، والتي توسعت بسرعة أكبر على مدار العشرين ألف جيل أو نحو ذلك (حوالي 500 ألف سنة) من التطور البشري. يُظهر التصوير الطبي نشاطًا متزايدًا في قشرة الارتباط بعد أن تتلقى مناطق أخرى من الدماغ تحفيزًا كهربائيًا وأيضًا قبل بدء الحركة. في الدليل الحالي ، في قشرة الارتباط التي نحددها

التخطيط طويل الأمد والتفسير وتنظيم الأفكار و [مدش] ربما أحدث العناصر المطورة للعقل البشري الحديث.

تحتل الوظائف المرئية الفص القذالي ، الانتفاخ في الطرف الخلفي للدماغ. المنطقة الأساسية للإدراك البصري محاطة تقريبًا بمنطقة الارتباط المرئي الأكبر بكثير. في الجوار ، يمتد إلى الجزء السفلي من الفص الصدغي ، منطقة الارتباط المرئية ذاكرةومداشة تخصص منطقة في القشرة. من الواضح أن هذه الوظيفة كانت مهمة بالنسبة إلى الرئيسيات النهمة التي تتغذى على الطعام والتي من المحتمل أن تكون قد قضت فترة تطورية طويلة تتراوح بين مصادر الطعام المتناثرة. (للحصول على وصف للآليات المعقدة التي تكمن وراء إدراك العمق ورؤية الألوان ، انظر الفصل 7.)

يُنسب نوع أقل تحديدًا من الوظائف إلى قشرة الفص الجبهي ، الموجودة في الجزء المواجه للأمام من الفص الجبهي. ترتبط هذه المنطقة بألياف مرتبطة بجميع مناطق القشرة الدماغية وأيضًا مع اللوزة والمهاد ، مما يعني أنها أيضًا تشكل جزءًا من الدماغ العاطفي ، والجهاز الحوفي. ينتج عن إصابة قشرة الفص الجبهي أو المادة البيضاء الكامنة فيها إعاقة غريبة: يعاني المريض من انخفاض شدة العاطفة ولا يمكنه بعد الآن التنبؤ بنتائج الأشياء التي يتم قولها أو القيام بها. (يجب أن تكون الإصابة ثنائية لإحداث مثل هذا التأثير في حالة إصابة نصف كروي واحد فقط ، ويمكن للآخر تعويض وتجنب هذا العجز الاجتماعي الغريب الذي قد يصيب بالشلل). العقل يركز على الأهداف ، وعلى توفير الاستمرارية في عملية التفكير.

لم يتم العثور على الذاكرة طويلة المدى حتى الآن في أي جزء حصري من الدماغ ، ولكن النتائج التجريبية تشير إلى أن الفص الصدغي يساهم في هذه الوظيفة. يثير التحفيز الكهربائي للقشرة الدماغية في هذه المنطقة أحاسيس d & eacutej & agrave vu (& ldquo المشار إليه مسبقًا & rdquo) وعكسه ، jamais vu (& ldquonever see & rdquo) كما أنه يستحضر أيضًا صورًا لمشاهد شوهدت أو سمعت كلامًا في الماضي. قد تشير مناطق الارتباط الخاصة بالرؤية والسمع ومناطق اللغة كلها في مكان قريب إلى مسارات لتخزين واسترجاع الذكريات التي تتضمن عدة أنواع من المحفزات.

توجد وظيفة اللغة نفسها في النصف المخي الأيسر (في معظم الحالات) ، في عدة مواقع منفصلة في القشرة الدماغية.

تم العثور على منطقة اللغة التعبيرية ، المسؤولة عن إنتاج الكلام ، باتجاه مركز الفص الجبهي وتسمى أيضًا منطقة بروكا ، على اسم عالم التشريح والأنثروبولوجيا الفرنسي في منتصف القرن التاسع عشر الذي كان من بين أول من لاحظ الاختلافات في الوظيفة بين نصفي الكرة الأيمن والأيسر. تسمح لنا منطقة اللغة المستقبلة ، التي تقع بالقرب من تقاطع الفصوص الجدارية والصدغية ، بفهم اللغة المنطوقة والمكتوبة ، كما هو موضح أعلاه. غالبًا ما يُطلق على هذا اسم منطقة Wernicke ، على اسم طبيب الأعصاب الألماني Karl Wernicke ، الذي وضع في أواخر القرن التاسع عشر الأساس لكثير من فهمنا الحالي لكيفية تشفير الدماغ للغة وفك تشفيرها. حزمة من الألياف العصبية تربط منطقة Wernicke مباشرة بمنطقة Broca. هذا الارتباط الوثيق مهم ، لأنه قبل أن يتم نطق أي خطاب على الإطلاق ، يجب أولاً تجميع شكله وكلماته المناسبة في منطقة Wernicke ثم نقلها إلى منطقة Broca لترجمتها ذهنياً إلى الأصوات المطلوبة عندها فقط يمكن أن تنتقل إلى التكميلية القشرة الحركية للإنتاج الصوتي.

بالنسبة لتسعة من كل عشرة أشخاص يستخدمون اليد اليمنى وما يقرب من ثلثي جميع الأشخاص الذين يستخدمون اليد اليسرى ، تقع القدرات اللغوية في النصف الأيسر من المخ. لا أحد يعرف لماذا يجب أن يكون هناك هذا التوزيع غير المتكافئ بدلاً من التوازن أو ، في هذا الصدد ، موقع ثابت للغة في الدماغ الأيسر. ما هو واضح هو أنه في جميع الحالات ، فإن نصف الكرة الأرضية يفعل ذلك ليس يحتوي على قدرات لغوية يحمل مفتاح وظائف أخرى ذات طبيعة أقل تميزًا وشمولية. يبدو أن تقدير الأشكال والأنسجة ، والتعرف على جرس الصوت ، والقدرة على توجيه نفسه في الفضاء ، كلها موضوعة هنا ، وكذلك الموهبة الموسيقية والتقدير ومجموعة مدشة من التصورات التي لا تصلح للتحليل بالكلمات.

إن التخصص المحدود لنصفي الكرة الأرضية فعال من حيث استخدام الفضاء: فهو يزيد من القدرات الوظيفية للدماغ دون إضافة إلى حجمه. (يُحسب أن جمجمة الرضيع البشري كبيرة بالفعل بقدر ما يمكن استيعابها من خلال قناة الولادة ، والتي بدورها مقيدة بمتطلبات الهيكل العظمي للمشي المستقيم.) علاوة على ذلك ، يسمح الترتيب الثنائي ببعض المرونة إذا كان أحد غالبًا ما يصاب نصف الكرة الأرضية يمكن أن يعوض النصف الآخر إلى حد ما ، اعتمادًا على العمر الذي تحدث فيه الإصابة (يتكيف دماغ شاب لا يزال في طور النمو بسهولة أكبر).

يرتبط نصفي الكرة الأرضية بشكل أساسي بحزمة سميكة من الألياف العصبية تسمى الجسم الثفني ، أو & ldquohard body ، & rdquo بسبب تناسقها القوي. حزمة أصغر ، الصوار الأمامي ، تربط فقط الفصين الصدغيين. على الرغم من أن الجسم الثفني يعد معلمًا جيدًا لطلاب تشريح الدماغ ، إلا أنه كان من الصعب تحديد مساهمته في السلوك. المرضى الذين تم قطع الجسم الثفني (طريقة لتخفيف الصرع عن طريق حصر النوبات في جانب واحد من الدماغ) يمارسون أعمالهم اليومية دون إعاقة. يؤدي الاختبار الدقيق إلى وجود فجوة بين الأحاسيس التي يعالجها الدماغ الأيمن ومراكز اللغة في الدماغ الأيسر و mdash على سبيل المثال ، لا يستطيع الشخص المصاب بجسم ثفني مقطوع تسمية كائن غير مرئي في اليد اليسرى (لأن المحفزات التي يراها اليسار تتم معالجة نصف الجسم في نصف الكرة الأيمن). على العموم ، يبدو أن العبور الهائل للألياف العصبية التي تحدث في جذع الدماغ مناسب تمامًا لمعظم الأغراض ، على الأقل تلك المتعلقة بالبقاء.

على الرغم من أن القشرة الدماغية رقيقة جدًا ، ويتراوح عمقها من 1.5 إلى 4 ملم (أقل من 3/8 بوصة) ، إلا أنها تحتوي على ما لا يقل عن ست طبقات. من السطح الخارجي إلى الداخل ، هذه هي الطبقة الجزيئية ، المكونة في معظمها من التقاطعات بين الخلايا العصبية لتبادل الإشارات ، الطبقة الحبيبية الخارجية ، بشكل أساسي الخلايا العصبية الداخلية ، والتي تعمل كأجسام عصبية متصلة داخل منطقة طبقة هرمية خارجية ، مع الخلايا كبيرة الجسم وخلايا ldquoprincipal & rdquo التي تمتد محاورها إلى مناطق أخرى طبقة حبيبية داخلية ، وهي نقطة النهاية الرئيسية للألياف من المهاد وطبقة هرمية داخلية ثانية ، والتي تقوم خلاياها بإسقاط محاورها في الغالب على الهياكل الموجودة أسفل القشرة وطبقة متعددة الأشكال ، مرة أخرى تحتوي على الخلايا الرئيسية ، والتي في هذه الحالة تتجه إلى المهاد. تختلف الطبقات في سمكها في مواقع مختلفة من القشرة ، على سبيل المثال ، تكون الطبقات الحبيبية (الطبقتان 2 و 4) أكثر بروزًا في المنطقة الحسية الأولية وأقل من ذلك في منطقة المحرك الأساسي.

كتل بناء الدماغ

واسع ومعقد مثل الدماغ البشري ، ومع الاختلاف اللامحدود تقريبًا الذي يمكنه ، فإنه مبني من وحدات أساسية قليلة نسبيًا. لبنة البناء الأساسية لـ

الدماغ البشري ، مثله مثل دماغ الجهاز العصبي في جميع أنحاء المملكة الحيوانية ، هو الخلايا العصبية ، أو الخلية العصبية. تقوم العصبون بتوصيل الإشارات عن طريق محور عصبي ، يمتد إلى الخارج من سوما ، أو جسم الخلية ، مثل ذراع واحد طويل. العديد من الأذرع الأقصر ، التشعبات (& ldquolittle الفروع & rdquo) ، ترسل إشارات إلى سوما.

يتم تعزيز قدرة المحور العصبي على توصيل النبضات العصبية بشكل كبير من خلال غمد المايلين الذي يحيط به ، والذي يتم قطعه على فترات بواسطة العقد. المايلين مادة دهنية ، عازل كهربائي طبيعي ، يحمي المحور العصبي من التداخل من النبضات العصبية الأخرى المجاورة. يزيد ترتيب العقد من سرعة التوصيل ، بحيث يمكن للنبضات الكهربائية المرسلة على طول المحور العصبي أن تقفز حرفيًا من عقدة إلى أخرى ، لتصل إلى سرعات تصل إلى 120 مترًا في الثانية.

موقع الاتصال بين أي خليتين عصبيتين و mdasha في الواقع ليس اتصالًا جسديًا ولكن شقًا متناهي الصغر تنتقل عبره الإشارات ويسمى mdashis المشبك ، من الكلمة اليونانية التي تعني & ldquoconjunction. & rdquo قد يمتد المحوار عبر مسافة متغيرة لإجراء اتصال مع الخلايا العصبية الأخرى عند المشبك . تتسع نهاية محور عصبي بالقرب من المشبك إلى حبة ، أو زر تحتوي الحبة على الميتوكوندريا ، التي تزود الطاقة ، وعدد من الحويصلات المشبكية. هذه الحويصلات ، التي يقل قطر كل منها عن 200 جزء من المليار من المتر ، تحتوي على الناقلات العصبية الكيميائية التي سيتم إطلاقها في الشق المشبكي. على الجانب الآخر من المشبك عادة ما يكون تغصن ، وأحيانًا مع عمود فقري شجيري و نتوء صغير مدشا يوسع مساحة سطح التغصنات ويوفر موقعًا لاستقبال الإشارات الواردة.

هناك ترتيب مختلف تمامًا لنقل الإشارات هو المشبك الكهربائي ، حيث تكون أغشية الخلايا في خليتين من الخلايا العصبية متقاربة للغاية من بعضها البعض وترتبط بجسر من جزيئات البروتين الأنبوبي. يسمح هذا الجسر بمرور الماء والجزيئات الصغيرة المشحونة كهربائيًا ، أي تغيير في الشحنة الكهربائية في أحد الخلايا العصبية ينتقل على الفور إلى الآخر. ومن ثم فإن آلية ترحيل الإشارات تعتمد كليًا على الاقتران الكهربائي المباشر ، حيث يبلغ عرض المشبك الكهربائي حوالي 3 نانومتر (نانومتر) ، أو أجزاء من المليار من المتر ، مقارنةً بفجوة 25 نانومتر في المشبك الكيميائي. خارج النسيج العصبي ، المشابك الكهربائية (وتقاطعات فجوة أخرى مماثلة) هي الرسل المختارون.

يقال أحيانًا أن الدماغ مليء بالمادة & ldquogray ، & rdquo التي من المفترض أن تكون مادة الذكاء. المادة المشار إليها هي في الواقع لون وردي رمادي في الدماغ الحي ، والرمادي فقط في العينات التي تم حفظها كيميائيًا يتكون من أجسام الخلايا العصبية والتشعبات وأصول ونبات المحاور. المادة الرمادية هي التي تشكل صفائح من القشرة على سطح نصفي الكرة المخية. تستقبل المادة البيضاء اسمها من ظهور المايلين الذي يحيط بالمنطقة الممدودة من المحاور. الشكل الرئيسي الثالث للمادة في الدماغ هو الخلايا العصبية ، أو الخلايا & ldquoglue & rdquo. لا تربط هذه الخلايا الخلايا العصبية ، حيث يشير اسمها إلى أن الاتصالات بعيدة كل البعد عن الندرة ، حيث يتراكم النظام الواسع من سوما العصبية ، والمحاور العصبية ، والتشعبات بكثافة في الدماغ.بدلاً من ذلك ، توفر الخلايا العصبية الدعم الهيكلي ومصدرًا للطاقة الأيضية لما يقرب من 100 مليار خلية عصبية في الدماغ البشري.

الإشارات الكيميائية والكهربائية

تأتي الإشارات الفعلية المنقولة عبر الدماغ في شكلين ، كهربائي وكيميائي. الشكلان مترابطان ويلتقيان عند المشبك ، حيث يمكن للمواد الكيميائية تغيير الظروف الكهربائية داخل وخارج غشاء الخلية.

تحتوي الخلية العصبية في حالة السكون على شحنة سالبة طفيفة (حوالي 70 مللي فولت ، أو جزء من ألف فولت ، بالسيارات) فيما يتعلق بالجزء الخارجي من غشاء الخلية يُقال إنه مستقطب. تنشأ الشحنة السالبة ، وهي قدرة الغشاء على الراحة ، من زيادة طفيفة جدًا في الجزيئات السالبة الشحنة داخل الخلية.

الغشاء في حالة السكون غير منفذة إلى حد ما لأيونات الصوديوم موجبة الشحنة (Na +) ، ولكن عند تحفيزه يكون مفتوحًا بشكل عابر لمرورها. وهكذا تتدفق أيونات الصوديوم للداخل ، وتجذبها الشحنة السالبة بالداخل ، ويعكس الغشاء قطبيته مؤقتًا ، مع شحنة موجبة أعلى من الداخل. تدوم هذه المرحلة أقل من ملي ثانية ، ثم تغلق قنوات الصوديوم مرة أخرى. تنفتح قنوات البوتاسيوم (K +) ، وتتحرك أيونات K + عبر الغشاء ، مما يعكس تدفق الأيونات الموجبة الشحنة. (تُعرف كلتا القناتين باسم بوابات الجهد ، مما يعني أنهما تفتحان أو تغلقان استجابةً لذلك


شاهد الفيديو: صغيري خالد. كن بخير (أغسطس 2022).