yes, therapy helps!

"Paigutage rakud", midagi meie aju GPS-i

September 29, 2020

Uute või tundmatute ruumide orienteerumine ja uurimine on üks kognitiivseid võimeid, mida me kõige sagedamini kasutame. Me kasutame seda, et juhendada meid meie majas, meie naabruskonnas, et minna tööle.

Me sõltub ka sellest, kui me reisime uude ja tundmatuisse linna. Me kasutame seda isegi siis, kui me sõidame, ja võib-olla lugeja on olnud hooletuse ohver tema orientatsioonis või kaaslase, kes on mõistnud tema kaotuse tõttu sunnitud autoga pöörduma, kuni ta koos sobiva marsruudiga.

See pole orientatsiooni süü, see on hipokampuse süü

Kõik need on olukorrad, mis sageli meid häirivad ja mis viivad meid kurikuulsa meie või muude, solvangute, karjumiste ja erinevate käitumistega. Noh sest täna annan ma harjumiskindluse orientatsiooni neurofüsioloogilistes mehhanismides , meie Brain GPS mõista meid


Alustuseks oleme spetsiifilised: me ei tohiks valet suunata, sest see on ainult teatud piirkondade närvisüsteemi tegevus. Seetõttu alustame meie hipokampusega.

Hippokampus aju struktuur

Evolutsiooniliselt on hipokampus iidne struktuur, see on osa arquiculture, st need struktuurid, mis on fülogeneetiliselt vanemad meie liikides. Anatoomiliselt on see osa limbilisest süsteemist, kus leitakse ka teisi struktuure nagu amigdala. Lümba süsteemi peetakse mälu, emotsioonide, õppimise ja motivatsiooni morfoloogiliseks substraadiks.

Võimalik, et kui ta on psühholoogiaga harjunud, siis lugeja teab, et hipokampus on deklaratiivsete mälestuste konsolideerimiseks vajalik ehitis, st need mälestused, mis sisaldavad episoodilist sisu meie kogemuste kohta või semantilised (Nadel ja O'Keefe, 1972) .


Seda tõendavad külluslikud uuringud, mis eksisteerivad "patsiendi HM-i" populaarse juhtumi kohta, patsient, kelle ajalised poolkerad olid eemaldatud, tekitades hävitavat anterograadset amneesiat, st ta ei saanud uusi fakte meelde jätta, kuigi ta jättis enamuse oma mälestustest enne operatsiooni. Neile, kes soovivad sellel juhul süvendada, soovitan ma ScVille ja Millneri (1957) uuringuid, kes õppisid HM-i patsiendil ammendavalt.

Place Cells: mis nad on?

Siiani me ei ütle midagi uut ega midagi üllatavat. Kuid just 1971. aastal avastati juhuslikult fakt, mis tekitas aju navigatsioonisüsteemide uuringu alguse. O'keefe ja John Dostrovski, kasutades intrakraniaalseid elektroode, võiks registreerida hipokampuse spetsiifiliste neuronite aktiivsust rottidel . See pakkus võimalust, et erinevate käitumiskatsete tegemisel oli loom lootus, teadlik ja vabalt liikudes.


Mida nad ei pidanud avastama, oli neuronite olemasolu, mis reageerisid selektiivselt sõltuvalt sellest, kus rott oli. Ei ole nii, et igas positsioonis oleksid spetsiifilised neuronid (nt teie vannitoas puudub neuron), kuid neid täheldati CA1 (konkreetses hipokampuse piirkonnas) rakkudes, mis tähistasid võrdluspunkte, mida oleks võimalik kohandada erinevates ruumides .

Neid rakke kutsuti asetage rakud. Seepärast ei ole mitte iga koht, kus te sageli viibite, on neuron, vaid pigem on need viited, mis seovad teid teie keskkonnaga; Nii moodustuvad egotsentrilised navigeerimissüsteemid. Neuronite kohad moodustavad ka ühesuuruste navigatsioonisüsteemide, mis seostavad nende ruumi elemente.

Innate programmeerimine vs kogemus

See avastus hämmastas palju neuroteaduseid, kes pidasid hipokampust kui deklaratiivset õpistruktuuri ja nägid nüüd, kuidas ta suutis ruumiandmeid kodeerida. See tõi kaasa hüpoteesi "kognitiivne kaart", mis eeldaks, et meie keskkonda kujundatakse hipokampuses.

Nii nagu aju on suurepärane kaartide generaator muudeks sensoorseteks viisideks nagu visuaalsete, kuulmiste ja somatosensorsete signaalide kodeerimine; pole mõistlik mõelda hipokampust struktuurina, mis genereerib meie keskkonnas olevaid kaarte ja mis tagab meie orientatsiooni neis .

Uuringud on läinud kaugemale ja on pannud selle paradigma katsesse väga erinevates olukordades. Näiteks on täheldatud, et labürindi ülesanded paigutavad rakud, kui loom teeb vigu või kui see on sellises asendis, kus neuron tavaliselt laseb (O'keefe ja Speakman, 1987).Ülesannetel, kus loom peab liikuma läbi erinevate ruumide, on näha, et neuronid paigutatakse sõltuvalt sellest, kust loom on pärit ja kus see toimub (Frank et al., 2000).

Kuidas moodustuvad ruumikaardid?

Teine peamine fookus teadusuuringute huvi selles valdkonnas on olnud, kuidas need ruumikaardid on moodustatud. Ühelt poolt võime arvata, et koha rakud loovad oma funktsiooni, tuginedes kogemustele, mida me saame, kui me uurime keskkonda, või võime arvata, et see on meie ajaringide aluseks olev komponent, see on sünnipärane. Küsimus pole veel selge ja me leiame mõlema hüpoteesi toetavad empiirilised tõendid.

Ühelt poolt on Monaco ja Abbotti (2014) eksperimendid, mis on märkinud paljude rakkude aktiivsust, näinud, et kui loom paigutatakse uude keskkonda, kulgeb mitu minutit, kuni need rakud hakkavad tulistama Normaalsus Niisiis Koht kaardid väljendatakse mingil moel alates hetkest, kui loom siseneb uude keskkonda , kuid kogemus muudaks neid kaarte tulevikus.

Seetõttu võime arvata, et aju plastilisus mängib ruumiliste kaartide kujundamisel rolli. Siis, kui plastilisus tõesti mängis rolli, eeldaksime, et neuromediaatorglutamaadi NMDA-retseptorit, st hiiri, kes seda retseptorit ei ekspresseeri, NMDA-retseptorit ei tohiks tekitada ruumilisi kaarte, kuna see retseptor mängib olulist rolli aju plastilisuses ja õppimine

Plastlikkus mängib ruumiliste kaartide säilitamisel olulist rolli

Kuid see ei ole nii, ja on täheldatud, et NMDA retseptori või hiirte, kes on ravitud farmakoloogiliselt selle retseptori blokeerimiseks, eemaldatud hiirtel ilmnevad rakkude sarnased reaktsioonimudelid uutes või tuntud keskkondades. See viitab sellele, et ruumiliste kaartide väljendus ei sõltu aju plastilisusest (Kentrol jt, 1998). Need tulemused toetaksid hüpoteesi, et navigatsioonisüsteemid on õppimisest sõltumatud.

Hoolimata kõigest, kasutades loogikat, peavad aju plastilisuse mehhanismid olema hiljuti kujundatud kaartide mälu stabiilsuse jaoks kindlasti vajalikud. Ja kui see nii ei oleks, siis milline oleks selle linna kogemuste käivitamisel kasutatav kogemus? Kas meil pole alati tunne, et see on esimene kord, kui me sisenesime meie maja? Usun, et nagu paljudel teistel juhtudel on hüpoteesid üksteist täiendavad, kui need tunduvad ja mingil moel, hoolimata nende funktsioo- nide sisemisest toimimisest, plastilisus mängib rolli nende ruumikaartide säilitamisel mällu .

Võrgu-, aadressi- ja servareleed

Paarrakkude rääkimiseks on üsna abstraktne ja võib-olla enam kui üks lugeja on üllatunud, et sama aju pindala, mis tekitab mälestusi, teenib meile GPS-i. Kuid me ei ole valmis ja parim on veel tulemas. Nüüd laseme kõõlusel korralikult kinni keerata. Esialgu arvasin, et kosmoseuuringud sõltuvad eranditult hipokampusest, kui näidati, et külgnevad struktuurid nagu entorhinaalne korteks näitasid ruumi funktsioonina väga nõrka aktiveerimist (Frank et al., 2000).

Kuid nendes uuringutes registreeriti aktiivsus perifeerse korteksi ventraalsetes piirkondades ja hilisemates uuringutes registreeriti seljaalad, millel on suurem hulk ühendusi hipokampusega (Fyhn et al., 2004). Nii et siis täheldati, et paljud selle piirkonna rakud suleti sõltuvalt positsioonist, mis on sarnane hipokampusega . Seni oodatakse, et nad leiavad tulemusi, kuid kui nad otsustasid suurendada ala, mida nad registreerivad entorhinaalses kooreasjas, oli neil üllatav: nendest rühmadest, kes olid aktiveeritud sõltuvalt looma hõivatud ruumist, olid ilmselt vaiksed tsoonid - see tähendab, et neid ei olnud aktiveeritud-. Kui aktiveerumist näitavad piirkonnad olid praktiliselt liidetud, täheldati mustreid kuusnurkade või kolmnurkade kujul. Nad kutsusid neid neoroneid, mis olid entorhinaalsesse korteksesse "punased rakud".

Punaste rakkude avastamisel oli võimalik lahendada küsimus, kuidas rakud moodustuvad. Kui rakud asuvad võrgurakkude arvukalt ühendusi, pole mõistlik mõelda, et need on neist moodustunud. Aga veel kord, asjad ei ole nii lihtsad ja eksperimentaalsed tõendid ei kinnita seda hüpoteesi. Võrguelemente moodustavaid geomeetrilisi mustreid pole veel võimalik tõlgendada.

Navigatsioonisüsteemid ei ole piiratud hipokampusega

Selle keerukus ei lõpe siin. Veelgi vähem, kui on näha, et navigatsioonisüsteemid ei ole piiratud hipokampusega. See on võimaldanud uurimispiiranguid laiendada teistele ajualadele, avastades seega teisi rakuliike, mis on seotud koha rakke: Roolisambad ja servarakud .

Juhtimiskärud kodeeriksid suunda, milles subjekt liigub ja asetseks ajutüve seljaahelas tuumas. Teiselt poolt on servarakud rakud, mis suurendavad oma laskekiirust, kui subjekt läheneb antud ruumi piirangutele ja see võib leida hipokampuse alamküün-spetsiifilisest piirkonnast. Me kavatseme pakkuda lihtsustatud näidet, milles me püüame kokku võtta iga rakuliigi funktsiooni:

Kujutage ette, et olete oma maja söögitoas ja soovite kööki minna. Kuna olete oma maja söögitoas, siis on teil ruumikamber, mis tulib söögitoas viibimise ajal, kuid kuna soovite köögile minna, on teil ka teine ​​aktiveeritud ruumiruum, mis esindab kööki. Aktiveerimine on selge, sest teie maja on ruum, mida te teate täiesti ja aktiveerimist saab tuvastada nii koha rakkudes kui ka rakkude võrgus.

Nüüd alustage köögi poole. Siin saab olema konkreetsete adressursside rühmad, mis nüüd põlevad ja ei muutu senikaua, kuni säilitate konkreetse suuna. Nüüd kujutage ette, et köögile minemiseks peate pöörama paremale ja ületama kitsast koridori. Kui te pöördute, siis teie aadressiraamad teavad seda ja veel üks adresseerimiskettide komplekt registreerib suuna, mille ta nüüd aktiveeriks, ja eelmised neist deaktiveeritakse.

Kujutage ette ka seda, et koridor on kitsas ja ükskõik milline vale liikumine võib põhjustada seina löögi, nii et teie servakered suurendavad teie laskekiirust. Mida lähemale jõuate koridori seinale, seda suurem on tulekahju suhe, mis näitab teie servas olevaid lahtreid. Mõelge servas olevatele rakkudele sensoritena, mida mõned uued autod on ja mis muudavad helisignaali, kui te parään manööverdamiseks. Servarakud Nad töötavad sarnaselt nende anduritega, seda lähemale nad kokku põrkuvad, seda rohkem müra nad teevad . Kui jõuate köögisse, on teie koha pealikud rühmad teile öelnud, et see on jõudnud rahuldavalt ja kuna see on laiem keskkond, siis teie külgrajad lõõgastuvad.

Vaatame lihtsalt kõik

On huvitav mõelda, et meie ajul on võimalusi oma positsiooni tundma õppida. Kuid ikkagi on küsimus: kuidas me ühendame deklaratiivse mälu kosmoses navigeerimisega hipokampuses?, See tähendab, kuidas meie mälestused need kaarte mõjutavad? Või võiks see olla, et meie mälestused loodi nendest kaartidest? Sellele küsimusele vastamiseks proovige mõelda natuke kaugemale. Teised uuringud on näidanud, et samad koodid, mis kodeerivad ruumi, millest me juba rääkisid, kodeerivad ka aega . Seega on juttu olnud aja rakud (Eichenbaum, 2014), mis kodeeriks aja tajumist.

Selles asjas on üllatav asi üha enam tõendeid, mis toetavad ideed, et rakkude asetused on samad kui ajarakud . Siis saab sama neuron, kasutades samu elektrilisi impulsse, kodeerida ruumi ja aega. Seos aja ja ruumi kodeerimisega ühes ja samas aktsioonipotentsiaalis ja nende tähtsus mälus jääb saladuseks.

Kokkuvõtteks: minu isiklik arvamus

Minu arvamus sellest? Võin öelda, et võtaksin oma teadlase riide ära inimene on harjunud mõtlema lihtsa võimaluse üle ja meile meeldib mõelda, et aju räägib sama keelt, mis meil on . Probleem on selles, et aju pakub meile lihtsustatud versiooni reaalsusest, mida ta ise töötleb. Nii nagu Plato koobas varjudele. Niisiis, nii nagu kvantfüüsika barjäärides, mida me mõistame kui tegelikkust, on purustatud, avastame neuroteadlases, et ajus asjad erinevad maailmast, mida me teadlikult tajume, ja meil peab olema väga avatud vaim, mida asjadel pole miks olgu siis, kui me tõesti neid tajume.

Ainuke asi, mis mul on selge, on see, mida Antonio Damasio kordab oma raamatutes palju: aju on suurepärane kaartgeneraator . Võibolla aju tõlgendab aega ja ruumi samamoodi, et kaardistada oma mälestusi. Ja kui tundub kimäärne, et te arvate, et Einsten oma relatiivsuse teoorias üks tema poolt väljakujunenud teooriatest oli see aeg, mida ei saanud mõista ilma ruumita ja vastupidi. Need saladused on kahtlemata väljakutseks, veelgi enam, kui loomadel on keerulised aspektid.

Siiski ei tohiks neid küsimusi lahendada. Esimene uudishimu. Kui uurime universumi laienemist või hiljuti registreeritud gravitatsioonilisi laineid, siis miks me ei uuriks, kuidas aju tõlgendab aega ja ruumi? Teiseks, paljudel neurodegeneratiivsetel patoloogilistel põhjustel, nagu Alzheimeri tõbi, on esimestest sümptomitest ruumi-aja disorientatsioon.Teades selle kodeerimise neurofüsioloogilisi mehhanisme, võime avastada uusi aspekte, mis aitavad paremini mõista nende haiguste patoloogilist kulgu ja kes teavad, avastavad uued farmakoloogilised või mittefarmakoloogilised eesmärgid.

Bibliograafilised viited:

  • Eichenbaum H. 2014. Ajarakud hipokampuses: uus mõõde mälestuste kaardistamiseks. Loodus 15: 732-742
  • Frank LM, Brown EN, Wilson M. 2000. Trajektoori kodeerimine hipokampuses ja entorhinaalses kooreas. Neuron 27: 169-178.
  • Fyhn M, Molden S, Witter MP, Moser EI, Moser M-B. 2004. Ruumisisene esindatus entorhinaalses koorega. Teadus 305: 1258-1264
  • Kentros C, Hargreaves E, Hawkins RD, Kandel ER, Shapiro M, Muller RV. 1998. Uute hipokampuse kohtrakkude kaartide pikaajalise stabiilsuse kaotamine NMDA retseptori blokaadiga. Teadus 280: 2121-2126.
  • Monaco JD, Abbott LF. 2011. Grid-raku tegevuse modulaarne rekonstrueerimine hipokampuse ümberpaigutamise aluseks. J Neurosci 31: 9414-9425.
  • O'Keefe J, Speakman A. 1987. Üksiku ühiku aktiivsus hiirega hipokampuses ruumilises mäluülesandes. Exp Ajuv Res 68: 1-27.
  • Scoville WB, Milner B (1957). Hiljem mälukaardi kaotamine pärast kahepoolset hipokampust. J Neurol Neurosurg Psychiatry 20: 11-21.

Calling All Cars: Lt. Crowley Murder / The Murder Quartet / Catching the Loose Kid (September 2020).


Seotud Artiklid