«Նեյրոգիտություն»–ի խմբագրումների տարբերություն

19:04, 17 Ապրիլի 2015-ի տարբերակ

ԳԻՏՈՒԹՅՈՒՆ ԳԼԽՈՒՂեՂԻ մասին

Նեյրոգիտություն՝ գիտություն գլխուղեղի մասին

Մեր գլխում բնակվում է մի զարմանահրաշ օրգան, որը բաղկացած միլիարդավոր փոքրիկ բջիջներից և կշռում է 1.5 կգ։ Այն հնարավորություն է տալիս զգալ մեզ շրջապատող աշխարհը, մտածել և խոսել։ Մարդկային ուղեղն օրգանիզմի ամենաբարդ օրգանն է և, հավանաբար, ամենաբարդ բանն այս աշխարհում։ Այս ներածական գրքույկը նախատեսված է ավագ դպրոցականների և ու սանողների համար։

Այս գրքույկում մենք նկարագրում ենք այն, ինչ գիտենք ուղեղի աշխատանքի մասին ու թե ինչքան բան դեռ ունենք սովորելու։ Ուղեղի ուսումնասիրությամբ զբաղվում են գիտնականներ և բժիշկներ բազմաթիվ բնագավառներից՝ մոլեկուլյար կենսաբանությունից մինչև փորձարարական հոգեբանություն, անատոմիա, ֆիզիոլոգիա և դեղագիտություն։ Նրանց ընդհանուր հետաքրքրությունը հանգեցրել է մի նոր գիտության զարգացման, որը կոչվում է նեյրոգիտություն՝ գիտություն գլխուղեղի մասին։

Գրքույկում նկարագրվում է գլխուղեղը, որը կարող է անել շատ բան, բայց` ոչ ամեն ինչ։ Այն կազմված է նյարդային բջիջներից՝ նրա կառուցվածքային միավորներից, որոնք իրար միանալով առաջացնում են ցանցեր։ Այս ցանցերը շարունակ պահպանում են իրենց էլեկտրական և քիմիական ակտիվությունը։ Մեր նկարագրած գլխուղեղը կարող է տեսնել, ցավ զգալ։ Այն կարող է իր քիմիական հնարքներով կարգավորել ցավի տհաճ ազդեցությունները։ Այն ունի որոշակի տեղամասեր, որոնք պատասխանատու են մեր շարժումների համաձայնեցման և բարդ գործողությունների կատարման համար։ Այս ամենի ու նման շատ այլ բաների ունակ ուղեղը միանգամից չի ձևավորվում` որպես այդպիսին։ Այն զարգանում է աստիճանաբար, և մենք նկարագրում ենք այս պրոցեսում հանգուցային նշանակության որոշ գեներ։ երբ այս գեներից մեկը կամ մի քանիսը շարքից դուրս են գալիս, տարատեսակ ախտաբանական վիճակներ են առաջանում, ինչպիսին օրինակ` դիսլեքսիան է (կարդալու ունակության խանգարումը)։ Առկա է նմանություն ուղեղի զարգացման և նոր ինֆորմացիա ընկալելիս նյարդային բջիջների կապակցումների փոփոխման մեխանիզմների միջև, այս երևույթը կոչվում է նեյրոնալ պլաստիկություն։ ենթադրվում է, որ պլաստիկությունն ընկած է ուսուցման և հիշողության հիմքում։ Մեր գրքույկի ուղեղը կարող է հիշել հեռախոսի համարներ և նույնիսկ` թե՛ ինչ ես արել անցյալ Ամանոր։ Ցավո’ք, նույնիսկ ընտանեկան տոները հիշող ուղեղը ո՛չ ուտում է, ո՛չ խմում։ Բայց այն ենթարկվում է սթրեսի, ինչպես և մենք։ Անդրադառնալով որոշ հորմոնալ և մոլեկուլյար մեխանիզմների՝ կտեսնենք, թե ինչպես է դա բերում ծայրահեղ տագնապի առաջացման՝ ճիշտ այնպիսի, ինչպիսին մենք զգում ենք քննությունից առաջ։ Սա հենց այն ժամանակն է, երբ քունը շատ կարևոր է, քանզի ուղեղն էլ հանգստի կարիք ունի։ Ցավոք, այն նույնպես հիվանդանում և վնասվում է։

Նոր տեխնոլոգիաները, ինչպիսիք են հատուկ էլեկտրոդները, որոնք կարող են հպվել բջջի մակերեսին, օպտիկական պատկերումը, մարդու ուղեղի շերտագրության սարքերը և սիլիկոնե չիպեր պարունակող արհեստական ուղեղները փոխում են ժամանակակից նեյրոգիտության դեմքը։ Մենք ծանոթացնում ենք ձեզ այս ամենին, անդրադառնում նաև որոշ էթիկական հարցերի և ուղեղի ուսումնասիրությունից բխող հասարակական խնդիրների։

Նյարդային համակարգ

Հիմնական կառուցվածքը

Նյարդային համակարգը կազմված է գլխուղեղից, ողնուղեղից և ծայրամասային նյարդերից։ Այն բաղկացած է նյարդային բջիջներից, որոնք կոչվում են նեյրոններ, և աջակից բջիջներից՝ գլիալ բջիջներ։

Նեյրոնները բաժանվում են երեք հիմնական խմբի։ Զգայական նեյրոնները կապված են ռեցեպտորների հետ, որոնք ունակ են ընկալել արտաքին և ներքին միջավայրի տարաբնույթ ազդակներ։ Ռեցեպտորներն ունակ են զգալ լուսային, ձայնային, մեխանիկական և քիմիական ազդակների փոփոխությունները` ձևավորելով տեսողական, լսողական, շոշափելիքի, համի և հոտի զգայական մոդուլացիան։ երբ մեխանիկական, ջերմային կամ քիմիական ազդակների ազդեցությունը մաշկի վրա չափազանց ուժեղ է, կարող է առաջանալ վնասում, և այդ ժամանակ ակտիվանում են հատուկ տիպի ռեցեպտորներ, որոնք կոչվում են նոցիցեպտորներ` առաջացնելով և՛ պաշտպանական ռեֆլեքսների ակտիվացում,և՛ ցավի զգացում (տես գլուխ 5. Հպում և ցավ )։ Շարժողական նեյրոնները, որոնք կարգավորում են մկանների ակտիվությունը, պատասխանատու են վարքի բոլոր ձևերի, այդ թվում և` խոսքի համար։ Զգայական և շարժողական նեյրոնների միջև տեղակայված են ինտերնեյրոնները։ Սրանք քանակապես գերազանցում են մնացածներին (մարդու ուղեղում)։ Ինտերնեյրոնները միջնորդի դեր են կատարում պարզ ռեֆլեքսներում, ինչպես նաև` պատասխանատու են ուղեղի բարձրագույն ֆունկցիաների կատարման համար։ Գլիալ բջիջները, որոնք երկար ժամանակ համարվում էին զուտ նեյրոնների «աջակիցներ», այժմ արդեն հայտնի են որպես նյարդային համակարգի զարգացման, ինչպես նաև` չափահասի գլխուղեղի գործառույթային կարևոր դերակատարներ։ Չնայած գլիալ բջիջները քանակով գերազանցում են նեյրոններին՝ նրանք ինֆորմացիա չեն փոխանցում։

Նեյրոնները կազմված են մարմնից և երկու ձևի ելուստներց։ Դրանցից մեկը կոչվում է աքսոն, որի գործն է հաղորդել ինֆորմացիան մի նեյրոնից իրեն միացած այլ բջիջների։ Մյուս տեսակի ելուստները կոչվում են դենդրիտներ, որոնց դերն է ընդունել տեղեկատվություն այլ նեյրոնների աքսոններից։ Այս երկու ելուստներն էլ մասնակցում են հատուկ միջբջջային միացումներում, որոնք կոչվում են սինապսներ (տես գլուխներ Ա և ա` Գործողության պոտենցիալ և Քիմիական միջնորդներ )։ Նեյրոնները միանում են իրար՝ առաջացնելով բարդ շղթաներ և ցանցեր, որոնց միջոցով էլ տեղեկատվությունը հաղորդվում է նյարդային համակարգում։

Գլխուղեղն ու ողնուղեղը միացած են զգայական ռեցեպտորներին և մկաններին երկար դենդրիտների և աքսոնների միջոցով՝ ձևավորելով ծայրամասային նյարդեր։ Ողնուղեղն ունի երկու գործառույթ` 1)այստեղ են իրագործվում մի շարք պարզագույն ռեֆլեքսներ, ինչպիսիք են օրինակ` ծնկան ռեֆլեքսը, ոտքի արագ հետքաշումը տաք առարկայից կամ գնդասեղից, ինչպես նաև` ավելի բարդ ռեֆլեքսներ, 2) այն մայրուղի է հանդիսանում գլխի և մարմնի միջև` ինֆորմացիայի երկկողմանի շրջանառության համար։

Նյարդային համակարգի այս հիմանական կառուցվածքը նույնն է բոլոր ողնաշարավորների մոտ։ Սակայն մարդու ուղեղը, ի տարբերություն այլոց, աչքի է ընկնում մարմնի համեմատ իր մեծ չափերով։ Վերջինս պայմանավորված է էվոլյուցիայի ընթացքում ինտերնեյրոնների ահռելի աճի հետ, որը մարդուն շնորհում է միջավայրի փոփոխություններին պատասխանելու անհաշվելի տարբերակներով։

Ուղեղի անատոմիան

Գլխուղեղը կազմված է ուղեղաբնից և կիսագնդերից։ Ուղեղաբունը բաժանվում է հետին ուղեղի, միջին ուղեղի և միջանկյալ ուղեղի, որը կոչվում է նաև դիէնցեֆալոն։ Հետին ուղեղը հանդիսանում է ողնուղեղի շարունակություն։ Այն պարունակում է նեյրոնների ցանցեր՝ կազմավորելով կենտրոններ, որոնք հսկում են կենսական կարևոր ֆունկցիաները, ինչպիսիք են` շնչառությունը, զարկերակային ճնշումը։ Բացի այդ` կան նաև ցանցեր, որոնց ակտիվությունը հսկում է այս ֆունկցիաները։ Հետին ուղեղի տանիքին է «նստած» ուղեղիկը, որը շարժումների համակարգման և հսկման գործընթացում կենտրոնական դեր է խաղում (տես Շարժողության և Դիսլեքսիայի մասին գլուխները)։

Միջին ուղեղը պարունակում է նեյրոններ, որոնցից յուրաքանչյուրն օգտագործում է գերազանցապես մեկ տիպի քիմիական միջնորդ, բայց միաժամանակ բոլորն էլ կապված են ուղեղի կիսագնդերի հետ։ ենթադրվում է, որ սրանք կարող են կարգավորել ուղեղի բարձրագույն կենտրոնների ակտիվությունը, պայմանավորելով այնպիսի գործառույթներ, ինչպիսիք են` քունը, ուշադրությունը կամ բավարարվածության զգացումը։ Միջանկյալ ուղեղը բաժանվում է երկու` իրարից խիստ տարբեր շրջանների՝ թալամուսի և հիպոթալամուսի։ Թալամուսը բոլոր զգայական համակարգերից ստացված ինֆորմացիան հաղորդում է գլխուղեղի կեղևին, որն էլ, իր հերթին, հաղորդագրություններ է ուղարկում հետ՝ դեպի թալամուս։ Ուղեղային կապակցումների այսպիսի «հետ ու առաջ» լինելը չափազանց հետաքրքրաշարժ է՝ տեղեկատվությունը չի ճանապարհորդում միայն մեկ ուղղությամբ։ Հիպոթալամուսը կարգավորում է այնպիսի ֆունկցիաներ, ինչպիսիք են` ուտելը և խմելը, այն նաև կարգավորում է սեռական ֆունկցիաները պայմանավորող հորմոնների արտադրությունը։

Ուղեղի մեծ կիսագնդերը կազմված են «միջուկից»՝ հիմնային հանգույցներից և մեծաքանակ, բայց բարակ շերտով դասավորված շրջապատող նեյրոններից, որոնք ձևավորում են գլխուղեղի գորշ նյութը։ Հիմնային հանգույցները կենտրոնական դեր են խաղում շարժումների նախաձեռնման և վերահսկման գործում (տես Շարժմանը վերաբերող գլուխ 7ը)։ Պարփակված լինելով գանգի սահմանափակ տարածության մեջ՝ գլխուղեղի կեղևն առաջացնում է ծալքեր և գալարներ՝ ստեղծելով հնարավորինս մեծ մակերես։ Կեղևային հյուսվածքը մարդու ուղեղի ամենազարգացած շրջանն է. այն մեզ մոտ չորս անգամ ավելի մեծ է, քան գորիլաների մոտ։ Մեծ կիսագնդերի կեղևը բաժանվում է մեծաթիվ առանձին շրջանների, որոնք տարբերվում են շերտերի քանակով և կապակցումների ձևով։ Դրանցից շատերի գործառույթները հայտնի են, ինչպես օրինակ՝ տեսողական, լսողական և հոտառական շրջաններ, մաշկային զգացողությունների շրջան (կոչվում է սոմատոսենսոր) և տարբեր շարժողական շրջաններ։ Զգայական ռեցեպտորներից դեպի կեղև և կեղևից դեպի մկաններ ընթացող ուղիները խաչվում են՝ մի կողմից անցնելով դեպի մյուսը։ Այսինքն՝ մարմնի աջ կողմի շարժումները հսկվում են կեղևի ձախ կեսով և հակառակը։ Նմանաբար՝ մարմնի ձախ կեսը ուղարկում է զգայական տեղեկատվություն դեպի աջ կիսագունդ, օրինակ` ձախ ականջից ձայները հիմնականում հասնում են աջ կեղև։ Ինչևէ, երկու կիսագնդերը չեն աշխատում մեկուսի. աջ և ձախ կիսագնդերը կապակցված են լայն խրձային ուղիով, որը կոչվում է բրտամարմին։

Գլխուղեղի կեղևն անհրաժեշտ է կամային գործողությունների, լեզվի, խոսքի և այնպիսի բարձրագույն գործառույթների համար, ինչպիսիք են` մտածողությունն ու հիշողությունը։ Այս գործառույթներից շատերն իրականցվում են ուղեղի երկու կողմերով էլ, բայց որոշները կատարվում են գերազանցապես մեկ կիսագնդով։ Այս բարձրագույն ֆունկցիաներից մի մասի համար պատասխանատու շրջաններն արդեն իսկ բացահայտ֊ ված են (օրինակ՝ խոսքի կենտրոնը մեծամասնության մոտ տեղակայված է ձախից)։ Սակայն դեռ շատ հարցեր սպասում են պարզաբանման, օրինակ` այնպիսի զարմանահրաշ երևույթ, ինչպիսին է գիտակցությունը։ Այնպես որ, ուղեղի կեղևի ուսումնասիրությունը նեյրոգիտության ամենաակտիվ և հետաքրքիր ոլորտներից է։

Ինտերնետային հղումներ՝ http://science.howstuffworks.com/brain.htm

http://faculty.washington.edu/chudler/neurok.html

http://psych.hanover.edu/Krantz/neurotut.html

Նեյրոնները և գործողության պոտենցիալը

Անկախ նրանից, թե նեյրոնները շարժողական են թե զգացող, մեծ թե փոքր, բոլորն օժտված են էլեկտրական և քիմիական ակտիվությամբ։ եյրոնները համագործակցում և մրցակցում են միմյանց հետ՝ կարգավորելով նյարդային համակարգի ընդհանուր վիճակը, ճիշտ այնպես, ինչպես որևէ հասարակության մեջ առանձին մարդիկ են համագործակցում ու մրցակցում միմյանց հետ՝ որևէ որոշում ընդունելիս։ Դենդրիտներում, նրանց հետ կապված աքսոններից ստացված քիմիական ազդակները փոխակերպվում են էլեկտրականի, դրանք գումարվում կամ հանվում են մնացած բոլոր սինապսներից եկած ազդակներից. այսպես որոշվում է ազդակը որևէ այլ տեղ հաղորդելու հարցը։ Էլեկտրական պոտենցիալները (ազդակները) ուղևորվում են աքսոնով դեպի հաջորդ նեյրոնի դենդրիտների կազմած սինապսներ, և այդպես շարունակ։

Դինամիկ նեյրոնը

Ինչպես մենք նկարագրել էինք նախորդ գլխում, նեյրոնը բաղկացած է դենդրիտներից, մարմնից, աքսոնից և սինապտիկ վերջավորություններից։ Այս կառուցվածքը արտացոլում է նրա ֆունկցիոնալ բաժանումը ընդունող, համակարգող և հաղորդող հատվածների։ Այլ կերպ ասած՝ դենդրիտները ընդունում են ազդակը, մարմինը համակարգում է այդ ազդանշանը, իսկ աքսոնները հաղորդում են այն. այս երևույթը կոչվում է բևեռացում, քանզի ենթադրվում է, որ ինֆորմացիան հաղորդվում է մեկ ուղղությամբ։

Ինչպես ցանկացած այլ կառույց, այն պետք է գործի որպես մեկ աբողջություն։ Նեյրոնների արտաքին թաղանթը կազմված է ճարպային նյութերից, որոնք ծածկում են բջջակմախքը (ցիտոսկելետ), որն իր հերթին կազված է խողովակավոր և թելային սպիտակուցների ձգաններից, որոնք շարունակվում են դենդրիտների և աքսոնների ընթացքով։ Այս կառուցվածքը հիշեցնում է վրանի խողովակավոր կմախքի վրա ձգված կտոր։ Նեյրոնի տարբեր մասեր գտնվում են անընդհատ շարժման մեջ. պրոցես, որն արտացոլում է սեփական և հարևան նեյրոնների ակտիվությունը։ Ստեղծելով նոր և ոչնչացնելով հին կապերը՝ դենդրիտներն անընդհատ փոխում են իրենց տեսքը, իսկ աքսոններն աճեցնում են նոր վերջավորություններ (սպրաուտինգ)՝ կարծես նեյրոնը ցանկանում է խոսել ուրիշների հետ մի փոքր բարձր կամ ցածր։

Նեյրոնների 3 տարբեր տիպեր

Նեյրոններում կան շատ ներքին բաժիններ։ Վերջիններս բաղկացած են գերազանցապես մարմնում արտադրված սպիտակուցներից, որոնք տեղափոխվում են ցիտոսկելետի երկայնքով։ Դենդրիտներից դուրս ցցված փոքրիկ թմբիկները կոչվում են դենդրիտիկ փշեր։ Հենց այստեղ են եկող աքսոնների մեծ մասը ստեղծում կապակցումներ։ Դեպի փշեր տեղափոխվող սպիտակուցները կարևոր են նեյրոնալ ակտիվության ստեղծման և պահպանման համար։ երբ «հին» սպիտակուցները իրենց գործը վերջացնում են, դրանք փոխարինվում են նորերով։ Այս ամենի համար, իհարկե, վառելիք է հարկավոր, և բջջում կան հատուկ «էներգետիկ կայաններ»՝ միտոքոնդրիումներ, որոնց շնորհիվ էլ ամեն ինչ աշխատում է։ Աքսոնի վերջավորությունները նաև «պատասխանում են» հատուկ մոլեկուլների, որոնք կոչվում են աճի գործոններ։ Այս գործոնները ներս են բերվում, ապա ուղարկվում են մարմին, ուր ազդում են նեյրոնի գեների էքպրեսիայի վրա՝ հանգեցնելով նոր սպիտակուցների արտադրման։ Սա հնարավորություն է տալիս նեյրոնին աճեցնել ավելի երկար դենդրիտներ և կատարել կառուցվածքի և ֆունկցիաների այլ դինամիկ փոփոխություններ։ Տեղեկատվությունը, սննդանյութերն ու միջնորդներն անընդհատ տեղափոխվում են դեպի մարմին և հակառակը։

Ընդունում և որոշում

Բջջի ընդունող հատվածում դենդրիտները սերտ միացում են կազմում այլ բջիջներից եկող աքսոնների հետ, որոնցից յուրաքանչյուրը բաժանված է փոքրիկ ճեղքով՝ մետրի 20 միլիարդերորդի մեծության։ Մեկ դենդրիտն ունակ է ընդունել ինֆորմացիա մեկ, մի քանի, և նույնիսկ` հազարավոր այլ նեյրոններից։ Այս միացումները կոչվում են սինապսներ (հունարենից թարգմանաբար` «միակցված»)։ Գլխուղեղի կեղևի նեյրոնների սինապսների մեծամասնությունը տեղակայված են դենդրիտիկ փշերի վրա, որոնք, փոքրիկ բարձրախոսների նման՝ «փնտրում են» թույլ ազդանշաններ։ Այս միակցումների միջոցով նյարդային բջիջների հաղորդակցությունն անվանում են սինապտիկ հաղորդում, այն կատարվում է հատուկ քիմիական գործընթացի միջոցով, որը մենք կնկարագրենք հաջորդ գլխում։ երբ դենդրիտն ընդունում է աքսոնից առաքված և դրանց բաժանող ճեղքով անցած քիմիական միջնորդերից որևէ մեկը, փոքր էլեկտրական հոսանք է ծագում ընդունող դենդրիտիկ փշում։ Դրանք սովորաբար հոսանքեր են, որ գալիս են դեպի բջիջ և առաջացնում են դրդում, կամ հոսանքեր, որոնք հեռանում են բջջից՝ առաջացնելով արգելակում (ընկճում)։ Բոլոր այս դրական և բացասական հոսքային ալիքները կուտակվում են դենդրիտներում, որտեղից էլ տարածվում են դեպի բջջի մարմին։ եթե նրանք օժտված չեն մեծ ակտիվությամբ, ապա շուտով մարում են, և հետագայում ոչինչ էլ չի պատահում։ Բայց, եթե հոսքային ալիքն այնքան մեծ է, որ գերազանցում է շեմքային մակարդակը, ապա նեյրոնն ուղարկում է հաղորդագրություն այլ նեյրոններին։

Այսպիսով` նեյրոնը նման է փոքրիկ հաշվիչի. մշտապես գումարում և հանում է։ Նա անընհատ գումարում և հանում է այլ նեյրոններից ստացվող հաղորդագրությունները։ Որոշ սինապսներ առաջացնում են դրդում, մյուսները՝ արգելակում։ Թե ինչպես են այս ազդակները ձևավորում զգացողության հիմքը կամ մտքերն ու շարժումները, մեծապես կախված է այն միջավայրից, ուր նրանք տեղակայված են։

Գործողության պոտենցիալ

Այլ նեյրոնների հետ հաղորդակցվելու համար նեյրոնալ ազդակը, նախ և առաջ, պետք է հաղորդվի աքսոնով։ Ինչպե՞ս են դա անում նեյրոնները։

Պատասխանը հետևյալն է. նրանք օգտագործում են ֆիզիկական և քիմիական գրադիենտների մեջ պարփակված էներգիան՝ լավագույնս համակցելով այս երկու շարժիչ ուժերը։ Նեյրոնի աքսոնը հաղորդում է էլեկտրական զարկեր, որոնց անվանում են գործողության պոտենցիալ։ Վերջիններս ուղղվում են նյարդային թելերի երկայնքով, ինչպես ալիքներն են «վազում» պարանի երկայնքով։ Այդպես է ստացվում այն պատճառով, որ աքսոնալ թաղանթները պարունակում են իոնային անցուղիներ, որոնք կարող են բացվել և փակվել՝ թողնելով էլեկտրականապես լիցքավորված իոններ։ Որոշ անցուղիներ բաց են թողնում նատրիումի իոններ (Na⁺), մինչդեռ ուրիշները՝ կալիումի իոններ (K⁺)։ Երբ անցուղիները բացվում են, Na⁺ կամ K⁺ անցնում են իրար հակառակ ուղղությամբ՝ իրենց քիմիական և էլեկտրական գրադիենտներին համապատասխան, բջջից դուրս և ներս՝ ի պատասխան թաղանթի էլեկտրական ապաբևեռացման։

երբ գործողության պոտենցիալն սկսվում է բջջի մարմնից, առաջինը բացվում են Na֊ական անցուղիները։ Na֊ի իոնները մի զարկով անցնում են բջջի ներս և միլիվայրկյանի ընթացքում հավասարակշռություն է հաստատվում։ Ակնթարթորեն տրանսմեմբրանային լարվածությունը աճում է մոտավորապես 100 միլիվոլտով. թաղանթի ներսում առկա բացասական ցուցանիշից (-70մՎ) դառնալով դրական (+30մՎ)։ Այս ցատկը բացում է K֊ական ուղիները, և տեղի է ունենում K֊ի իոնների թռիչքանման արտահոսք բջջից, գրեթե նույն արագությամբ, որով N՝֊ի իոնները ներհոսում էին դեպի բջիջ։ Սա իր հերթին հանգեցնում է ներսում թաղանթային պոտենցիալի սկզբնական բացասական արժեքի վերականգնմանը։ Գործողության պոտենցիալը տևում է շատ ավելի կարճ, քան բնակարանային լամպի միացնել֊անջատելը։ Այս պրոցեսի իրականացման ժամանակ շատ քիչ քանակությամբ իոններ են տեղափոխվում բջջի թաղանթով, և ցիտոպլազմայում N՝֊ի և K֊ի իոնների կոնցենտրացիան գործողության պոտենցիալի ընթացքում էականորեն չի փոփոխվում։ Այնուամենայնիվ, ժամանակի ընթացքում իոնային հավասարակշռությունը պահպանվում է իոնային պոմպերի միջոցով, որոնք դուրս են մղում N՝֊ի իոնների ավելացած քանակությունները։ Սա շատ նման է այն երևույթին, երբ նավ ներթափանցող քիչ քանակությամբ ջուրը դուրս է հանվում դույլերով` պահպնելով նավի` ջրի ճնշմանը դիմակայելու ընդունակությունը։

Գործողության պոտենցիալը էլեկտրական երևույթ է, թեպետ` բավական բարդ։ Նյարդային թելիկները դրսևորում են իրենց որպես հաղորդիչներ (թեև դրանք ավելի քիչ էֆեկտիվ են, քան մեկուսացված հաղորդալարերը), ուստի բջջաթաղանթի որևէ հատվածում ծագած գործողության պոտենցիալն այդ և դրան հարող` հանգստի վիճակում գտնվող հատվածների միջև ստեղծում է լարվածության գրադիենտ։ Այսպես գործողության պոտենցիալն ակտիվորեն շարժվում է ապաբևեռացման (դեպոլյարիզացիայի) ալիքի ձևով` տարածվելով նյարդային թելիկի մի ծայրից մյուսը։

Գործողության պոտենցիալի հաղորդումը պատկերացնելու համար շատ տպավորիչ օրինակ է բենգալյան կրակը, երբ այրելով նրա մի ծայրը` առկայծող ալիքը տարածվում է ամբողջ երկայնքով։ Առաջին թողարկիչ բռնկումներն ակտիվության շատ արագ տեղային առկայծումներ են (համարժեք աքսոնում գործողության պոտենցիալի տեղամասում իոնների ներս և դուրս հոսքին ), սակայն առկայծման ալիքի առաջխաղացումը շատ ավելի դանդաղ է ընթանում։ Նյարդային թելիկների մի զարմանալի հատկությունն էլ այն է, որ լռության շատ կարճ փուլից հետո (ռեֆրակտեր փուլ) հաղորդիչ թաղանթը վերականգնում է իր բռնկման ընդունակությունը` պատրաստելով աքսոնի թաղանթը հաջորդ գործողության պոտենցիալին։

Այս ամենի մեծ մասը հայտնի էր դեռ 50 տարի առաջ հետաքրքիր փորձարկումների շնորհիվ, որոնք իրականացվում էին` օգտագործելով որոշ ծովային կենդանիների շատ մեծ նեյրոնները և դրանց աքսոնները։ Այդ աքսոնների մեծ չափերը հնարավորություն էին տալիս գիտնականներին տեղադրել փոքրիկ էլեկտրոդներ դրանց ներսում և չափել էլէկտրական լարվածության տատանումները։ Ներկայումս ժամանակակից գրանցման մեթոդը, որը կոչվում է պոտենցիալի ֆիքսման մեթոդ, հնարավորություն է տալիս նեյրոգիտնականներին ուսումնասիրել բոլոր տեսակի նեյրոններում իոնների տեղաշարժը առանձին իոնային անցուղիների միջով, իսկ սա իր հերթին հնարավորություն է տալիս չափումները դարձնել առավել ճշգրիտ՝ ուսումնասիրելով մարդու ուղեղին նման այլ ուղեղներ։

Աքսոնների անջատումը

Շատ աքսոններով գործողության պոտենցիալն անցնում է բավականին լավ, բայց ոչ շատ արագ։ Որոշ աքսոնների երկայնքով էլ գործողության պոտենցիալն անցնում է «ցատկելով»։ Այդ «ցատկերը» կատարվում են այն պատճառով, որ աքսոնները «փաթաթված են» ճարպային մեկուսիչ ծածկով, որը կազմված է նրա երկայնքով ձգված գլիալ բջջի թաղանթից (միելինային թաղանթ)։

Նորագույն հետազոտություններում հայտնաբերվել են այն սպիտակուցները, որոնք կազմում են այդ միելինային ծածկը։ Վերջինս կանխում է իոնների արտահոսքը դեպի «սխալ» տեղամաս, սակայն ժամանակ առ ժամանակ գլիալ բջիջները «մեծահոգաբար» առաջացնում են փոքրիկ ճեղքեր, որտեղ աքսոնները խտացնում են իրենց Na֊ական և K֊ական անցուղիները։ Իոնային անցուղիների այս համալիրը գործում է որպես ուժեղացուցիչ, որը պահպանում և ամրապնդում է գործողության պոտենցիալը, և վերջինս բառացիորեն ցատկոտում է նյարդի երկայնքով։ Դա շատ արագ է կատարվում. միելինապատ նյարդաթելի երկայնքով գործողության պոտենցիալը կարող է անցնել 100 մ/վ արագությամբ։

Գործողության պոտենցիալներին բնորոշ է «ամեն ինչ, կամ ոչինչ» սկզբունքով գործելը. դրանց չափերը նույնն են, սակայն նրանց քանակը կարող է լինել մեծ կամ փոքր։ Ուստի միակ ճանապարհը, որով կարելի է ազդել առանձին վերցրած բջջում առաջացող ազդակի ուժի ու տևողության վրա, գործողության պոտենցիալների հաճախականությունն է։ Ամենահզոր աքսոններում գործողության պոտենցիալի հաճախությունը հասնում է մինչև դ000 գործողության պոտենցիալ վայրկյանում։

Ինտերնետային հղումներ՝ http://psych.hanover.edu/Krantz/neurotut.html

http://www.neuro.wustl.edu/neuromuscular/

Քիմիական միջնորդներ

Գործողության պոտենցիալը հաղորդվում է աքսոնի երկայնքով դեպի հատուկ տեղամասեր, որոնք կոչվում են սինապսներ, ուր աքսոնները միանում են այլ նեյրոնների դենդրիտներին։ Սինապսները կազմված են ա բաղադրիչ մասերից` նախասինապտիկ նյարդային վերջավորությունից, հետսինապտիկ մասից (այն հաճախ տեղակայվում է դենդրիտիկ փշի վրա) և նեղ ճեղքից, որը բաժանում է այդ երկու մասերն իրարից։ Էլեկտրական ալիքները, որոնք պատասխանատու են աքսոնի երկայնքով գործողության պոտենցիալի հաղորդման համար, չեն կարող ցատկել սինապտիկ ճեղքով։ Այդ պատճառով սինապտիկ ճեղքով հաղորդումը կատարվում է քիմիական միջնորդների օգնությամբ, որոնք կոչվում են նեյրոտրանսմիտերներ (նեյրոմիջնորդներ)։

Քիմիական միջնորդը պարփակված է գնդաձև պարկիկներում՝ պատրաստ ձերբազատման սինապտիկ միացումներով

Կուտակում և ձերբազատում

Նեյրոտրանսմիտերները կուտակված են (պահվում են) փոքրիկ գնդաձև պարկերում, որոնք կոչվում են սինապտիկ բշտիկներ՝ տեղակայված աքսոնի վերջավորությունում։ Բշտիկների մի մասը պահեստի դեր են կատարում, մյուսները՝ գտնվում են աքսոնի վերջավորության մոտ և պատրաստ են ձերբազատման։ Գործողության պոտենցիալի ժամանումը բերում է իոնային անցուղիների բացմանը, և կալցիումի իոնները (Ca⁺⁺) մտնում են ներս։ Դա բերում է հատուկ ֆերմենտների ակտիվացման։ Վերջիններս ազդում են մի շարք նախասինապտիկ սպիտակուցների վրա, որոնց կոչել են էկզոտիկ անուններով, ինչպիսիք են` «սնար», «տագմին», «բրևին» (իսկապես լավ հերոսների անուններ են՝ վերջերս պարզված այս գիտական արկածային պատմության համար)։ Նեյրոգիտնականները վերջերս են միայն բացահայտել, որ այս նախասինապտիկ սպիտակուցները վազվզում, հրմշտում և կպնում են իրար՝ առաջացնելով ձերբազատվող բշտիկների միաձուլում բջջի թաղանթի հետ, բշտիկի պատռում և քիմիական միջնորդի ելք նյարդային վերջավորությունից։

Այնուհետև այս միջնորդը դիֆուզիայի է ենթարկվում 20 նանոմետր լայնությամբ սինապտիկ ճեղքով։ Իսկ սինապտիկ բշտիկները` ձևափոխելով իրենց թաղանթները, ստանում են իրենց նախկին տեսքը, վերադառնում են նյարդային վերջավորություն, ուր կրկին լիցքավորվում են նեյրոտրանսմիտերով` հետագա ձերբազատման նպատակով, և այսպես շարունակ։ երբ միջնորդը հասնում է հակառակ կողմը, ինչն, ի դեպ, զարմանալիորեն արագ է կատարվում (մեկ միլիվայրկյանից էլ պակաս ժամանակում), այն փոխազդում է հարևան նեյրոնի յուրահատուկ մոլեկուլյար կառույցների հետ, որոնք կոչվում են ընկալիչներ։ Գլիալ բջիջները նույնպես հսկում են սինապտիկ ճեղքը։ Դրանց մի մասն ունեն փոքրիկ վակուումային մաքրիչներ՝ փոխադրիչներ, որոնց աշխատանքն է կլանել տրանսմիտերը ճեղքից։ Այս կերպ մաքրվում է ճանապարհը հաջորդ գործողության պոտենցիալի համար։ Բայց ոչինչ չի կորչում. այս գլիալ բջիջները տրանսմիտերը մշակելուց հետո այն ուղարկում են հետ` նյարդային վերջավորություններում գտնվող պահպանման բշտիկներ՝ հետագա օդտագործման նպատակով։ Սինապտիկ ճեղքի մաքրումը միայն գլիալ բջիջների հաշվին չի կատարվում։ երբեմն ինքը՝ նյարդային բջիջն է նեյրոտրասմիտերի մոլեկուլները հետ մղում դեպի նյարդային վերջավորություն։ Մեկ այլ դեպքում սինապտիկ ճեղքում տրանսմիտերը քայքայվում է հատուկ նյութերի միջոցով։

Միջնորդներ, որոնք բացում են իոնային անցուղիները

Նեյրոտրանսմիտերի և ընկալիչի փոխազդեցությունը հիշեցնում է բանալու և կողպեքի փոխհարաբերությունը։ Տրանսմիտերի (բանալի) միացումը ընկալիչին (կողպեք) սովորաբար բերում է իոնային անցուղու բացման. այդպիսի ընկալիչները կոչվում են իոնոտրոպ ընկալիչներ (տես նկարը)։ եթե իոնային անցուղին բաց է թողնում դրական իոններ (Na⁺ կամ Ca⁺⁺) դեպի ներս, դրական ալիքը բերում է դրդման։ Սա առաջացնում է թաղանթային պոտենցիալի տատանումներ, որը կոչվում է՝ դրդող հետսինապտիկ պոտենցիալ (ԴՀՍՊ)։ Որպես կանոն, մի նեյրոնին միանում են մեծաթիվ սինապսներ, և ժամանակի որոշակի պահին նրանց մի մասն ակտիվ է, մյուս մասը՝ ոչ։ եթե այս ԴՀՍՊ֊ երի գումարը հասնում է ազդակի արձակման շեմքային արժեքին, ծագում է նոր գործողության պոտենցիալ և աքսոնով տարածվում ընկալող բջջին (այնպես, ինչպես բացատրված է նախորդ գլխում)։

Գլխուղեղում գլխավոր խթանիչ նեյրոտրանսմիտերը գլուտամատն է։ Նյարդային գործունեության բարձր հստակությունը պահանջում է որոշ նեյրոնների դրդում՝ մյուսների միաժամանակյա արգելակումով։ Վերջինս հնարավոր է դառնում ընկճման միջոցով։ Ընկճող սինապսներում ընկալիչների ակտիվացումը բերում է բացասական լիցքավորված իոններ բաց թողնող անցուղիների բացման, ինչը բերում է հետսինապտիկ թաղանթի պոտենցիալի փոփոխության, որը կոչվում է ընկճող հետսինապտիկ պոտենցիալ (ԸՀՍՊ) (տես նկարը)։ Այն հակազդում է թաղանթի ապաբևեռացմանն ու հետևապես` ընկալող բջջի մարմնում գործողության պոտենցիալի առաջացմանը։ Առավել կարևոր դեր են խաղում երկու ընկճող նեյրոտրանսմիտերներ՝ ԳԱԿԹն և գլիցինը։

Սինապտիկ հաղորդումը շատ արագ գործընթաց է. ժամանակը, երբ ի պատասխան գործողության պոտենցիալի` սինապս ժամանման, հարևան նեյրոնում առաջանում է ԴՀՍՊ, շատ կարճ է՝ վայրկյանի դ/դ000։ Դեպի սինապտիկ ճեղք ձերբազատվող գլուտամատի ժամանակային կարգավորումը շատ նուրբ է. խթանում ապահովելու համար ընդունող բջջում տվյալ ժամանակահատվածում ծագող ԴՀՍՊ֊երը պետք է հասնեն շեմքային արժեքին, ընկճումը ևս պետք է տեղավորվի այդ միջակայքում՝ գործընթացն էֆեկտիվ արգելակելու համար։

Կարգավորիչ միջնորդներ

Խթանող և ընկճող նեյրոտրանսմիտերների որոնման ժամանակ բացահայտվեցին նաև նեյրոններից ձերբազատվող բազում այլ քիմիական նյութեր։ Սրանցից շատերն ազդում են նեյրոնների աշխատանքի վրա մի շարք հատուկ սպիտակուցների միջոցով, որոնք կոչվում են մետաբոտրոպ ընկալիչներ։ Այս ընկալիչները չեն պարունակում իոնային անցուղիներ, ոչ միշտ են տեղակայված սինապսի շրջանում և ամենակարևորը՝ չեն բերում գործողության պոտենցիալի առաջացման։ Այսօր արդեն գտնում են, որ սրանք օժանդակում, կարգավորում են նեյրոնների ներսում ընթացող բազմաթիվ քիմիական գործընթացներ, այդ պատճառով էլ մետաբոտրոպ ընկալիչներով պայմանավորված ներգործությունը կոչվեց նեյրոմոդուլյացիա (նեյրոկարգավորում, շտկում)։

Մետաբոտրոպ ընկալիչները սովորաբար հայտնաբերվում են բարդ համալիրների կազմում, որոնք կապում են արտաբջջային միջավայրը և բջջային նյութափոխանակությունը կարգավորող ներբջջային ֆերմենտները։ երբ նեյրոտրանսմիտերը ճանաչվում և կապվում է մետաբոտրոպ ընկալչի կողմից, կամրջային մոլեկուլները, որոնք կոչվում են G֊սպիտակուցներ, ինչպես նաև մի շարք այլ` թաղանթի հետ կապված ֆերմենտներ, միաժամանակ ակտիվանում են։ Տրանսմիտերի կապումը մետաբոտրոպ ընկալչին հաճախ համեմատում են մեքենայի լիցքավորման բանալու հետ։ Այն դուռ չի բանում իոնների համար, ինչպես դա անում են իոնային ընկալիչները, բայց փոխարենը գործարկում է ներբջջային երկրորդային միջնորդներին՝ սկիզբ տալով քիմիական գործընթացների մի ողջ շարքի (տես նկարը)։ Այդ ժամանակ բջջի մետաբոլիկ շարժիչն ուժգին «թափ է հավաքում»։ Նեյրոմոդուլացնող ազդեցությունն ընդգրկում է փոփոխություններ իոնային անցուղիներում, ընկալիչ֊ ներում, հաղորդիչներում և նույնիսկ` գեների էքսպրեսիայում։ Այս փոփոխությունները համեմատաբար դանդաղ են զարգանում, բայց ավելի երկարատև են, քան նրանք, որ առաջանում են գրգռող կամ ընկճող տրանսմիտերներից, և նրանց ազդեցությունը տարածվում է սինապսից դուրս։ Չնայած նրանք չեն առաջացնում գործողության պոտենցիալներ, սակայն ազդեցիկ դեր են խաղում նեյրոնալ ցանցում իմպուլսի փոխանցման գործընթացում։

Միջնորդների բացահայտումը

Ացետիլխոլինը, դոպամինը և նորադրենալինն այն բազմաթիվ միջնորդներից են, որ ազդում են G֊սպիտակուցի հետ կապված ընկալիչների վրա։ Այս տրանսմիտերները ձերբազատող նեյրոններն ունեն տարաբնույթ ազդեցություն բջիջների վրա, ուշագրավ է նաև նրանց անատոմիական կազմակերպումը. համեմատաբար սակավաթիվ լինելով` նրանց այնուհանդերձ հաջողվում է կապ հաստատել գլխուղեղի բոլոր բաժինների հետ՝ աքսոնների բոլոր ուղղություններով տարածման շնորհիվ (տես նկարը)։ Մարդու գլխուղեղում կան ընդամենը 1600 նորադրենալային նեյրոններ, բայց նրանք աքսոններ են ուղարկում դեպի գլխուղեղի բոլոր հատվածներ և ողնուղեղ։ Այս նեյրոկարգավորիչ տրանսմիտերները չեն կրում որևէ կոնկրետ զգայական տեղեկատվություն, փոխարենը` նրանք մանրակրկիտ կերպով հստակեցնում են ցրված նեյրոնալ համալիրները՝ բարեփոխելով նրանց գործունեությունը։

Նորադրենալինը ձերբազատվում է ի պատասխան տարբեր տեսակի նորույթների և սթրեսի՝ նպաստելով նոր պայմաններում անհատի համընդհանուր պատասխանի ձևավորմանը։ Բազմաթիվ օղակներ պետք է «տեղեկացվեն» այն մասին, որ օրգանիզմը «սթրեսի մեջ է»։ Դոպամինը հնարավորություն է տալիս կենդանուն որոշակի իրավիճակներ ընկալել որպես պարգևատրում՝ ազդելով դրական հույզերի կենտրոնների վրա (տես Գլուխ 4)։ Ի տարբերություն նախորդների` ացետիլխոլինն ազդեցության երկու ճանապարհն էլ օգտագործում է. այն ազդում է և՛ իոնոտրոպ, և՛ մետաբոտրոպ ընկալիչների վրա։ Լինելով առաջին հայտնաբերված նեյրոտրանսմիտերը` այն իոնային ընկալիչների միջոցով գործում է նյարդամկանային միակցման սինապսում՝ հաղորդելով ազդանշանը շարժական նեյրոններից դեպի միջաձիգ֊զոլավոր մկաններ։ Այն նաև կարող ծառայել որպես նեյրոմոդուլյատոր։ Օրինակ, երբ մենք ուզում ենք կենտրոնացնել մեր ուշադրությունն ինչ֊որ առարկայի վրա, նեյրոմոդուլյացիան նպաստում է, որ գլխուղեղին հաղորդվի միայն այդ առարկային վերաբերող տեղեկատվություն։

Սինապսների մասին հրաշալի ինտերնետ֊կայքի հասցե՝ http://synapses.mcg.edu/index.asp

Թմրանյութերը և գլխուղեղը

Շատ մարդիկ մեծ ցանկություն ունեն փոխել իրենց գիտակցական վիճակը` թմրանյութեր օգտագործելու միջոցով։ Ոմանք օգտագործում են խթանիչ դեղամիջոցներ, որպեսզի կարողանան արթուն մնալ և պարել ողջ գիշեր։ Մյուսներն օգտագործում են հանգստացնող (սեդատիվ) դեղեր, որպեսզի հանգստացնեն իրենց նյարդերը, կամ նույնիսկ օգտագործում են թմրանյութեր, որոնք հնարավորություն են տալիս զգալ գիտակցության նոր ձևեր և մոռանալ ամենօրյա կյանքի խնդիրները։ Այս բոլոր թմրադեղերը այս կամ այն ձևով փոխազդում են ուղեղում առկա նեյրոմիջնորդների (նեյրոտրանսմիտերների) և այլ քիմիական միջնորդավորող համակարգերի հետ։ Շատ դեպքերում նմանատիպ միջոցները «բռնագրավում են» ուղեղի բնական համակարգերը, որոնք պատասխանատու են «հաճույքի» և «պարգևատրման» համար. մի բան, որ շատ կարևոր է այնպիսի ֆիզիոլոգիական պրոցեսների համար, ինչպիսիք են ուտելը, խմելը, սեռական ակտիվությունը և նույնիսկ` ուսուցումն ու հիշողությունը։

Հակվածության և զարգացման ուղիները

Ուղեղի կամ այն սնուցող արյան շրջանառության վրա ազդող դեղերը հաճախ շատ մեծ ծառայություն են մատուցում մարդուն, օրինակ` ցավազրկող դեղերը։ Զվարճանքի նպատակով օգտագործվող դեղերը (թմրանյութերը) բոլորովին այլ նշանակություն են ստանում, և հիմնական խնդիրն այն է, որ դա կարող է բերել տվյալ թմրադեղի չարաշահման։ Դեղորայքը նմանատիպ օգտագործողը կարող է կախյալություն ձեռք բերել տվյալ դեղորայքից և նույնիսկ դառնալ թմրամոլ։

Տվյալ թմրադեղի օգտագործման կտրուկ դադարեցման դեպքում նման մարդիկ տառապում են տանջալի հոգեկան և ֆիզիկական ժուժկալման համախտանիշով (լոմկա)։

Կախյալության նման աստիճանը կարող է ստիպել մարդուն մոլեգնաբար ձգտել թմրադեղի օգտագործմանը` նույնիսկ դիմելով այնպիսի գործողությունների, որոնք կվնասեն նրա աշխատանքին, առողջությանը կամ ընտանիքին։ Ծայրահեղ դեպքերում նա կարող է հանցագործության դիմել` թմրանյութի համար գումար հայթայթելու նպատակով։

Բարեբախտաբար, զվարճանքի նպատակով թմրանյութ օգտագործողներից ոչ բոլոր են կախյալություն ձեռք բերում։ Թմրանյութերը տարբերվում են միմյանցից կախյալություն առաջացնելու ունակության աստիճանով` սկսած կախյալություն առաջացնելու բարձր ունակությամբ նյութերից, ինչպիսիք են կոկաինը, հերոինը և նիկոտինը, մինչև կախյալության առաջացնելու համեմատաբար ցածր հավանականությամբ նյութերը` կաննաբիսը, ալկոհոլը, էքսթազին և ամֆետամինները։ Դեղորայքային կախյալության զարգացման ընթացքում մարդու մարմինը և ուղեղը աստիճանաբար հարմարվում են դեղորայքի (թմրանյութի) շարունակական առկայությանը։ Բայց թե կոնկրետ ինչպիսի՞ փոփոխություններ են տեղի ունենում ուղեղում այդ ընթացքում, դեռևս մնում է անհայտ։ Չնայած որ կոկաինի, կաննաբիսի, ամֆետամինների, հերոինի և նիկոտինի ազդեցությունների առաջնային թիրախները տարբեր են` այս նյութերն ունեն մեկ ընդհանրություն` նրանք նպաստում են քիմիական միջնորդանյութ դոֆամինի ձերբազատմանն ուղեղի որոշակի շրջաններում։ Սակայն դա չի նշանակում, որ «հաճույքի» առաջացման մեխանիզմների թողարկիչ օղակներն այս թմրադեղերի մոտ պետք է համանման լինեն։ Դա ավելի շուտ ենթադրում է, որ թմրանյութով պայմանավորված դոֆամինի ձերբազատումը կարող է կարևոր ընդհանուր վերջնական ուղի հանդիսանալ՝ ուղեղում «հաճույքի» ձևավորման համար։ Վերջինս էլ հանդիսանում է այն ազդանշանը, որը դրդում է անձին շարունակաբար թմրանյութ ընդունել։

Առանձին թմրանյութեր. ինչպե՞ս են ազդում և ինչո՞վ են վտանգավոր

Ալկոհոլ

Ալկոհոլն ազդում է ուղեղի նեյրոտրանսմիտերային համակարգերի վրա, նվազեցնում դրդող փոխանցումները և առաջացնում է նյարդային ակտիվության ընկճում։ Ալկոհոլի ազդեցությունը զարգանում է փուլերով։ Մի բաժակ խմելիս առաջ եկող թուլացմանը և լավ տրամադրությանը հաջորդում է քնկոտությունը, ընդհուպ մինչև գիտակցության կորուստ։ Ահա թե ինչու է ոստիկանությունն այդքան խստորեն մոտենում ալկոհոլ օգտագործած վիճակում ղեկին նստողներին, և ահա թե ինչու է հանրությունը կողմնակից այդպիսի խիստ վերաբերմունքին։ Որոշ մարդիկ ալկոհոլ օգտագործելիս դառնում են շատ ագրեսիվ և նույնիսկ` վտանգավոր։ Պարբերաբար ալկոհոլ օգտագործողներից յուրաքանչյուր տասներորդը կախյալություն է ձեռք բերում։ երկարատև ալկոհոլի օգտագործումը վնասում է օրգանիզմը և հատկապես` լյարդը։ Այն կարող է նաև պատճառ դառնալ ուղեղի կայուն վնասման։ Ալկոհոլ օգտագործող հղի կանանց մոտ խիստ բարձր է հավանականությունն ուղեղի վնասումով և IQ֊ի ցածր մակարդակով երեխա ունենալու։ Ամեն տարի ավելի քան 30.000 մարդ է մահանում Բրիտանիայում ալկոհոլի հետ կապված հիվանդություններից։

Նիկոտին

Նիկոտինը բոլոր տեսակի ծխախոտների ակտիվ բաղադրիչն է։ Այն ազդում է ուղեղի այն ընկալիչների վրա, որոնք նորմայում ճանաչում են ացետիլխոլին նեյրոտրանսմիտերը, որը բերում է ուղեղում բնական տագնապի մեխանիզմի ակտիվացմանը։ Գաղտնիք չէ, որ մեծաթիվ ծխողներին ծխախոտն օգնում է կենտրոնանալ և նրանց վրա թողնում է հանգստացնող ազդեցություն։ Ամբողջ խնդիրն այն է, որ նիկոտինը շատ ուժեղ կախյալություն է առաջացնում։ Այդ պատճառով մոլի ծխողները շարունակում են ծխել զուտ խուսափելու համար ժուժկալման ժամանակ (չծխելու դեպքում) ծագող տհաճ զգացումից։ երկարատև օգտագործման դեպքում նախկին հաճույքի զգացումը վերանում է։ Թեպետ նիկոտինի կողմից ուղեղի նշանակալի վնասում չի հայտնաբերվել, սակայն ծխախոտի ծուխը խիստ վնասում է թոքերը, և նրա երկարատև օգտագործումը կարող է բերել թոքերի քաղցկեղի, ինչպես նաև թոքերի և սիրտ֊անոթային համակարգի շատ հիանդությունների զարգացման։ Ամեն տարի ավելի քան 100 հազար մարդ է մահանում Բրիտանիայում ծխելու հետ կապված հիվանդություններից։

Կաննաբիս

Կաննաբիսի ազդեցությունը փոքր֊ինչ հանելուկային է. այն ազդում է ուղեղում առկա կարևոր բնական համակարգի վրա, որը որպես միջնորդանյութ օգտագործում է քիմիորեն կաննաբիսին շատ նման մի նյութ։ Այդ համակարգը ղեկավարում է մկանների աշխատանքը և կարգավորում է ցավի զգայնությունը։ եթե այն օգտագործվի խելամտորեն և բուժական նպատակներով, կաննաբիսը կարող է դառնալ շատ օգտակար դեղամիջոց։ Կաննաբիսը թմրանյութ է, որի օգտագործումը կարող է լինել շատ հաճելի և անդորրաբեր։ Այն կարող է առաջացնել անիրական, ցնորական վիճակ, որում մարդու կողմից ձայնի, գույնի և ժամանակի ընկալումն աննկատ ձևով փոխվում է։ Օգտագործողներից ոչ ոք դեռևս չի մահացել կաննաբիսի գերդոզավորումից, սակայն որոշների մոտ նկատվել են խուճապի տհաճ նոպաներ։ Մինչև 30 տարեկան բրիտանացիների գրեթե կեսն առնվազն մեկ անգամ օգտագործել է կաննաբիսը։ Կարծիք կա, որ ճիշտ կլինի օրինականացնել նրա օգտագործումը. այդպիսով շատ դեպքերում հնարավոր կլինի կտրել կաննաբիսի և նրա հետ մեկտեղ մատակարարվող` շատ ավելի վտանգավոր թմրանյութերի կապը։ Դժբախտաբար, ինչպես և նիկոտինի դեպքում, կաննաբիսի` օրգանիզմ մուտք գործելու առավել էֆեկտիվ ուղին ծխելն է։ Կաննաբիսի ծուխը, ինչպես և ծխախոտինը, պարունակում է մեծ քանակությամբ թունավոր նյութերի խառնուրդ (և այն շատ դեպքերում օգտագործվում է ծխախոտի հետ միասին)։ Այդ իսկ պատճառով կաննաբիս ծխողների մոտ առկա է թոքերի հիվանդությունների և քաղցկեղի զարգացման բարձր հավանականություն (չնայած վերջինս դեռ վերջնականորեն չի ապացուցվել)։ Յուրաքանչյուր 10 օգտագործողից մեկի մոտ կախյալություն է զարգանում կաննաբիսից, և այն վաճառողները դրան քաջատեղյակ են։ Հաստատված է, որ կաննաբիսի չարաշահումը անհամատեղելի է մեքենա վարելու կամ մտավոր աշխատանք կատարելու ունակությունների հետ։ Փորձերով ապացուցվել է, որ կաննաբիսի ազդեցության տակ գտնվող մարդիկ ունակ չեն լուծելու բարդ մտավոր խնդիրներ։ Տվյալներ կան այն մասին, որ կաննաբիսի մեծ դեղաչափերի օգտագործումը որոշ երիտասարդների մոտ կարող է պատճառ դառնալ այնպիսի հոգեկան հիվանդության զարգացման, ինչպիսին է շիզոֆրենիան (տես էջ 51)։

Ամֆետամիններ

Ամֆետամինները արհեստականորեն ստացված քիմիական միացություններ են։ Դրանցից են «Դեքսեդրինը», «Սփիդը» և մեթամֆետամինի ածանցյալ «Էքսթազին»։ Այս նյութերն ազդում են ուղեղի վրա` նպաստելով երկու բնական միջնորդանյութերի ձերբազատմանը։ Դրանցից մեկը դօֆամինն է. որով էլ բացատրվում է ամֆետամինների ուժեղ դրդիչ և խիստ հաճելի ազդեցությունը։ Մյուսը՝ սերոտոնինն է, որով բացատրվում է բախտավորության զգացողության և երազանման վիճակի զարգացումը` ընդհուպ մինչև ցնորային տեսիլքների (հալյուցինացիաների) առաջացումը։ Դեքսեդրինը և Սփիդը նպաստում են հիմնականում դօֆամինի ձերբազատմանը, մինչդեռ Էքսթազին` ավելի շատ սերոտոնինի։ Առավել հզոր տեսիլածին (հալուցինոգեն) d֊LSD֊ն, նույնպես ազդում է ուղեղի վրա սերոտոնինային մեխանիզմի միջոցով։ Ամֆետամինները հզոր հոգեխթանիչներ են, և նրանք կարող են շատ վտանգավոր լինել` հատկապես գերդոզավորման ժամանակ։ Կենդանիների վրա կատարված փորձերը ցույց են տվել, որ Էքսթազին կարող է առաջ բերել սերոտոնինային բջիջների տևական և հավանաբար անդարձելի կրճատում։ Հավանաբար հենց դա է պատճառը, որ շաբաթ֊կիրակի օրերին Էքսթազի օգտագործողները շաբաթվա կեսերին տառապում են սաստիկ ընկճախտով։ Ամեն տարի բազմաթիվ երիտասարդներ մահանում են այն ընդունելուց հետո։ Շիզոֆրենիային նման փսիխոզներ են հաճախ առաջացնում Դեքսեդրինը և Սփիդը։ Հրապուրիչ է այն միտքը, որ Սփիդը կարող է օգնել քննության ժամանակ։ Բայց չարժե։ Այն չի օգնում։

Հերոին

Հերոինը բուսական ծագում ունեցող մորֆինից արհեստականորեն ստացվող ածանցյալ է։ Կաննաբիսի նման, հերոինը նույնպես «բռնազավթում է» ուղեղում առկա մի համակարգ, որը նորմայում նախատեսված է էնդորֆին կոչվող բնական միջնորդանյութի համար։ Էնդորֆինները շատ մեծ դեր են խաղում ցավի վերահսկման գործում, հետևաբար և այն նյութը, որը կրկնօրինակում է սրա ազդեցությունը, չափազանց արժեքավոր է բժշկության համար (որպես հզոր ցավազրկող միջոց)։ Հերոինը ներարկում կամ ծխում են, ինչից անմիջապես հետո այն առաջացնում է հաճույքի զգացում։ Հնարավոր է, որ սա էնդորֆինների` համապատասխան «պարգևատրման» կենտրոնների վրա ազդեցության հետևանք է։ Հերոինն օժտված է իր նկատմամբ հակվածություն առաջացնելու բարձր ունակությամբ։ Սակայն, կախյալության զարգացմանը զուգընթաց, նախկինում ունեցած հաճույքի զգացումը արագորեն մարում է, և մարդու մոտ ծագում է այն վերականգնելու մոլեգին ցանկություն։ Հերոինը բավականին վտանգավոր թմրանյութ է, և նրա նույնիսկ ոչ մեծ գերդոզավորումը կարող է բերել մահվան (այն ընկճում է շնչական ռեֆլեքսները)։ Հերոինը կործանել է և շարունակում է կործանել բազմաթիվ մարդկանց կյանքեր։

Կոկաին

Կոկաինը նույնպես բույսից ստացված քիմիական միացություն է, որը կարող է առաջ բերել խիստ արտահայտված հաճույքի զգացում, ինչպես նաև` ազդել որպես հզոր հոգեխթանիչ։ Ամֆետամինների նման, կոկաինը նույնպես շատացնում է դօֆամինի և սերոտոնինի քանակը ուղեղում։ Ինչևէ, կոկաինը, հերոինի նման, շատ վտանգավոր թմրանյութ է։ Նրա ազդեցության տակ գտնվող մարդիկ, հատկապես կոկաինի ծխախոտ (կոչվում է «քրեք») օգտագործողները, շատ շուտ դառնում են ագրեսիվ և կատաղի։ Իսկ նրա գերդոզավորումը կենսական վտանգ է ներկայացնում։ Կոկաինը նույնպես հաճախ է կախյալություն առաջացնում։ Շատերը կոկաինային սովորությանը հագուրդ տալու համար ներառնվում են քրեական գործունեության մեջ։

Ինտերնետային հղումներ. http://www.knowthescore.info, http://www.nida.nih.gov/Infofax/ecstasy.html,

http://www.nida.nih.gov/MarijBroch/Marijteens.html

Շոշափելիք և ցավ

Հպումը շատ առանձնահատուկ երևույթ է. բարևի ձեռքասեղմումը, համբույրը, կնունքը հպման միջոցով են տեղի ունենում։ Դրանում է ամփոփված մեր առաջին շփումը մեզ շրջապատող աշխարհի հետ։ Ամբողջ մարմնով տարածված ընկալիչները հարմարված են մարմնազգայական (սոմատոսենսոր) աշխարհի տարբեր գրգռիչներին` հպում, ջերմության զգացում, մարմնի դիրքը տարածության մեջ և այլն, ընդհուպ մինչև` ցավային ընկալիչներ։ Տարբերակելու ունակությունը տատանվում է ամբողջ մարմնի երկայնքով` առավել սուր զգայական ունակություն ունենեն մատների վերջնամասերը (բարձիկները)։ Շատ կարևոր է նաև ակտիվ հետազոտումը` հատկապես նկատի ունենալով նրա կարևոր փոխազդեցությունները շարժողական համակարգի հետ։ Ցավը ծառայում է որպես տեղեկատու և նախազգուշացում մարմնի վնասման մասին։ Այն ունի ուժեղ հուզական ազդեցություն և գտնվում է ուղեղի և մարմնի վերահսկողության ներքո։

Ամենը սկսվում է մաշկից

Մաշկի դերմալ շերտի հաստության մեջ` մաշկի մակերևույթի ներքո, ներդրված են տարատեսակ փոքրիկ ընկալիչներ։ Պաչինիի և Մեյսների մարմնիկները, Մերկելի սկավառակները ու Ռուֆինիի վերջավորությունները (իրենց անունները ստացել են առաջին անգամ իրենց մանրադիտակի օգնությամբ հայտնաբերած գիտնականների պատվին) ընկալում են հպման տարբեր տեսակները։ Բոլոր այս ընկալիչներն ունեն իոնային անցուղիներ, որոնք բացվում են` ի պատասխան մեխանիկական դեֆորմացիայի։ Արդյունքում առաջանում է գործողության պոտենցիալ, որը կարելի է գրանցել փորձի ընթացքում բարակ էլեկտրոդի միջոցով։ Մի քանի տարի առաջ, այս երևույթը ուսումնասիրելիս, որոշ գիտնականներ զարմանահրաշ փորձեր են կատարել՝ բառացիորեն սեփական մաշկի վրա գրանցելով զգացող նյարդից եկող ազդակները։

Այս և անզգայացված կենդանիների վրա կատարված նմանատիպ փորձերի շնորհիվ այժմ մենք գիտենք, որ ընկալիչների առաջին երկու խումբը արագ է հարմարվում և լավագույնս պատասխանում է արագ փոփոխվող ներհրումներին (թրթռալու և տատանման զգացում), Մերկելի սկավառակներն առավել լավ են արձագանքում մաշկի կայուն ներհրմանը (ճնշման զգացում), մինչդեռ Ռուֆինիի վերջավորությունները` դանդաղ ներհրումներին։

Սոմատոսենսոր ընկալիչներին վերաբերող կարևոր հասկացություններից է ընկալչական դաշտը։ Սա մաշկի այն շրջանն է, որի սահմաններում յուրաքանչյուր առանձին ընկալիչ պատասխանում է ազդակին։ Պաչինիի մարմնիկներն ունեն շատ ավելի մեծ ռեցեպտիվ դաշտեր, քան Մեյսների մարմնիկները։ Այս և այլ ընկալիչները, միասնականորեն գործելով, ապահովում են իրերի զգացողությունը մարմնի ամբողջ մակերեսով։ Ազդակն ընկալելուն պես ընկալիչները հաջորդաբար իմպուլսներ են ուղարկում զգացող նյարդի երկայնքով։ Այդ իմպուլսները մուտք են գործում ողնուղեղի հետին արմատիկներ։ Աքսոնները, որոնք շոշափելիքն ապահովող ընկալիչները միացնում են ողնուղեղին, հաստ, միելինապատ թելեր են, որոնք չափազանց արագ են տեղափոխում տեղեկատվությունը ծայրամասից դեպի գլխուղեղի կեղև։ Սառնությունը, ջերմությունը և ցավը ընկալվում են «ազատ» վերջավորությունների կողմից։ Այս ինֆորմացիան բարակ աքսոններով գլխուղեղ է հաղորդվում ավելի դանդաղ։ Ջերմաստիճանը ընկալող (ջերմային) ընկալիչները օժտված են փորձարարական նաև հարմարվելու ունակությամբ (Տես շրջանակը )։ Մինչև կեղևի հիմնական զգայական շրջան հասնելը, զգացողությունն անցնում է միջանկյալ կայաններով` տեղակայված ողնուղեղի և թալամուսի շոշափելիքի համար նախատեսված տեղամասերում։ Ապա ազդանշանները հասնում են գլխուղեղի կեղևի համապատասխան շրջանը, որը կոչվում է մարմնազգայական (սոմատոսենսոր) կեղև։ Միջին գծով անցնելիս նյարդաթելերը խաչվում են այնպես, որ մարմնի աջ կեսը ներկայացված է լինում ձախ կիսագնդում, իսկ ձախ կեսը` աջում։

Մարմնից եկող ազդակները պարբերաբար «արտացոլվում են» սոմատոսենսոր կեղևի երկայնքով և ձևավորում են մարմնի մակերեսի վերարտադրությունը։ Մարմնի որոշ մասեր, ինչպիսիք են օրինակ` մատների բարձիկները և բերանը, օժտված են ընկալիչների մեծ խտությամբ և համապատասխանաբար` զգացող նյարդաթելերի մեծ քանակով։ Իսկ օրինակ մեջքն ունիս շատ ավելի քիչ թվով ընկալիչներ և նյարդաթելեր։ Ինչևէ, սոմատոսենսոր կեղևում նեյրոնների խտությունը համահավասար է։

Հետևաբար, գլխուղեղի կեղևում առկա մարմնի մակերեսի «քարտեզը» շատ աղավաղված է։ Այն երբեմն անվանում են նաև զգայական մարդուկ (հոմունկուլուս)։ Այն կարող էր ֆանտաստիկ ձևով աղավաղել մարդուն, եթե իրականում ձևավորված լիներ մարմնի մակերեսին տեղակայված ընկալիչների թվին համապատասխան։

Մարմնի մակերեսի երկայնքով զգայնության աստիճանի տարբերությունը կարելի է ստուգել երկկետանի տարբերակման թեստի միջոցով։ Դրա համար անհրաժեշտ է վերցնել մի քանի ճկվող լարի կտոր (կարող եք օգտագործել թղթի ամրացման պնդիչներ) և Ս֊աձև տեսք տալ։ Սրանցից մի քանիսի ծայրերի միջև հեռավորությունը պետք է լինի 2֊3 սմ, իսկ մյուսների ծայրերը պետք է լինեն շատ ավելի մոտ դասավորված։ Այնուհետև պետք է կապել աչքերը և խնդրել ընկերոջը, որ նա դիպչի այդ Ս֊աձև պնդիչների ծայրերով Ձեր մարմնի տարբեր մասերին։ Ուշադրություն դարձրեք այն փաստին, թե Դուք զգում եք պնդիչի մեկ, թե՞ երկու ծայրի հպումն էլ։ երբեմն, Դուք կարող եք զգալ մեկ ծայրի հպումը, այն դեպքում, երբ Ձեզ հպել են երկու ծայրն էլ։ Ինչու՞։

Նրբագույն տարբերակման հզորությունը

Նուրբ մանրուքներ ընկալելու ունակությունը տատանվում է մարմնի մակերեսի երկայնքով և հիմնականում առավելագույնի է հասնում մատների ծայրերի (բարձիկների) և շրթունքների վրա։ Մարդու մաշկն այնքան զգայուն է, որ կարող է գնահատել 1/100֊ մմ֊ից էլ պակաս բարձրության կետը` թույլ տալով շոշափել այն, ինչպես օրինակ` կույրը Բրայլի շրիֆտը ընթերցելիս։ Այժմ ակտիվորեն ուսումնասիրվում է այն հարցը, թե ինչպե՞ս են ընկալիչների տարբեր տեսակները մասնակցում տարաբնույթ խնդիրների լուծմանը, ինչպես օրինակ՝ գործվածքի տարբերակումը և առարկայի չափերի որոշումը։

Շոշափումն ուղղակի պասիվ զգացողություն չէ, nրը պատասխանում է միայն իր ընդունածին։ Այն մասնակցում է նաև շարժման ակտիվ վերահսկմանը։ Շարժողական կեղևի նեյրոնները, որոնք կառավարում են ձեռքի մատները շարժող մկանները, զգացող ազդակներ են ստանում մատների ծայրերին տեղակայված շոշափելիքի ընկալիչներից։ Ինչպե՞ս ավելի լավ կարելի է հայտնաբերել առարկան, որը սկսում է դուրս սահել ձեռքից, եթե ոչ շարժողական և զգացողական համակարգերի արագ կապակցման միջոցով։

Զգացող և շարժիչ համակարգերի միջև կապակցումը սկսվում է ողնուղեղում` ապահովելով պրոպրիոցեպտիվ հետադարձ կապը դեպի մոտոր նեյրոններ։ Այս կապակցումը շարունակվում է դեպի վեր` սոմատոսենսոր համակարգի բոլոր մակարդակների վրա։ Առաջնային զգացողական և մոտոր (շարժողական) կեղևները գլխուղեղում տեղակայված են անմիջապես կողք կողքի։

Ակտիվ հետազոտումը որոշիչ է շոշափելիքի զգացողության համար։ Պատկերացրեք մի պահ, որ Դուք ուզում եք հայտնաբերել չնչին տարբերություններ երկու գործվածքների միջև կամ ուղղակի տարբերակել «շուշաթղթի» խոշորությունը։ Նշված միջոցներից ո՞րը, ըստ Ձեզ, լավագույնս կօգնի ամենամանրակրկիտ տարբերակմանը`

• տեղադրել մատների ծայրերը նմուշի վրա
• սահեցնել մատների ծայրերը նմուշի վրայով
• մեխանիկորեն սահեցնել նմուշը մատների ծայրերի վրայով։

Նմանատիպ վարքային փորձի ելքը հանգեցնում է մի հարցի. ուղեղի ո՞ր մասում է տեղի ունենում կարևոր զգայական տեղեկատվության մշակումը։ Ֆունկցիոնալ ուղեղապատկե֊ րումից (ուղեղապատկերման մասին մանրամասները տես էջ 4դ֊ում) ելնելով` կարելի է ենթադրել, որ շոշափման միջոցով գործվածքի կամ որևէ առարկայի ճանաչումը կատարվում է ուղեղի տարբեր շրջանների ջանքերով։ Ուղեղապատկերումը նոր ընկալում է ստեցծում նաև կեղևային պլաստիկականության վերաբերյալ` ցույց տալով, որ սոմատոսենսոր կեղևում մարմնի «քարտեզը» կարող է փոփոխվել` կախված ձեռք բերված փորձից։ Օրինակ` Բրայլի շրիֆթը կարդացող կույրերի մոտ ուժեղացած է ցուցամատի կեղևային արտացոլումը, իսկ լարային երաժիշտների մոտ առավել արտահայտված է ձախ ձեռքի մատների կեղևային ներկայացուցչությունը։

Ցավ

Չնայած նրան, որ ցավը հաճախ դասում են շոշափելիքի հետ` որպես մաշկի զգացողության մի տեսակ, այն իրականում մի առանձին համակարգ է` իր բոլորովին այլ ֆունկցիաներով և ուրույն անատոմիական կազմակերպմամբ։ Նրա հիմնական հատկանիշներից են տհաճության զգացումը, որը տատանվում է լայն սահմաններում` կախված անհատից և այն, որ որքան էլ դա զարմանալի չէ, ցավը շատ քիչ տեղեկություն է տալիս այն հարուցող ազդակի բնույթի մասին (մեծ տարբերություն չկա քերծվածքից և եղինջի կծելուց առաջացած ցավի միջև)։ Հին հույները ցավը համարել են հույզ, այլ ոչ թե` զգացողություն։

Կենդանիների վրա կատարված փորձերում առանձնացված զգացող նյարդաթելից գրանցվել են պատասխաններ այնպիսի ազդակների հանդեպ, որոնք վնասում են կամ կարող են վնասել հյուսվածքը, օրինակ` ուժեղ մեխանիկական ազդակը (օրինակ` կսմիթը), շատ տաք իրի հպումը և տարբեր քիմիական ազդակներ։ Սակայն նմանատիպ փորձերը ոչ մի տեղեկություն չեն կարող տալ ցավի սուբյեկտիվ զգացողության մասին։

Ներկայումս կենսամոլեկուլյար տեխնոլոգիաների շնորհիվ հնարավոր դարձավ պարզել մի շարք նոցիցեպտորների կառուցվածքը և բնույթը։ Դրանք ներառում են ընկալիչներ, որոնք արձագանքում են 46°C֊ից բարձր ջերմաստիճանի ազդեցությանը, հյուսվածքի թթվայնության բարձրացմանը և...(կրկին անակնկալ) կծու (չիլիական) պղպեղի ակտիվ բաղադրամասի ազդեցությանը։ Ուժեղ մեխանիկական ազդեցությանը պատասխանող ընկալիչների գեները դեռևս հայտնաբերված չեն, բայց այդպիսիք նույնպես պետք է որ լինեն։ Վնասակար ազդակի ազդեցությանը պատասխանում են երկու դասի զգացող պերիֆերիկ նյարդաթելեր` համեմատաբար արագ հաղորդող` միելինապատ Aδ թելերը, և շատ բարակ, դանդաղ հաղորդող, ոչ միելինապատ C֊թելերը։ Այս նյարդաթելերը մտնում են ողնուղեղ, որտեղ և սինապսներ են կազմում մի շարք նեյրոնների հետ, որոնք պրոյեկցվում են դեպի վեր` հասնելով գլխուղեղի կեղև։ Այս ճանապարհն իրականանում է իրար զուգահեռ ընթացող երկու վերընթաց ուղիների միջոցով, որոնցից մեկը պատասխանատու է ցավի տեղակայման համար (նմանատիպ ուղի, ինչպիսին շոշափման համար է), մյուսը` ձևավորում է ցավի հուզական բաղադրիչը։

Այս երկրորդ ուղին սոմատոսենսոր կեղևից բացի տարածվում է դեպի տարբեր շրջաններ, այդ թվում` առաջային գոտևոր կեղև և կղզյակային կեղև։ Ուղեղապատկերման կիրառմամբ կատարված փորձերում հիպնոսի միջոցով հնարավոր դարձավ տարանջատել ուղղակի ցավի զգացողությունը ցավի առաջ բերած «տհաճության» զգացումից։

Փորձի ենթարկվածները մտցնում էին իրենց ձեռքերը տաք (ցավ պատճառելու աստիճանի) ջրի մեջ, ապա հիպնոսի ազդեցության տակ նրանց ներշնչվում էր ցավի ինտենսիվության բարձրացումը կամ իջեցումը և կամ ցավային տհաճությունը։ Օգտագործելով պոզիտրոն էմիսիոնային տոմոգրաֆիան` պարզ դարձավ, որ ցավի ինտենսիվության փոփոխումը պայմանավորված է սոմատոսենսոր կեղևի ակտիվացումով, մինչդեռ ցավի տհաճության զգացումը կապված է առաջային գոտևոր կեղևի ակտիվացման հետ։

Կյանքն առանց ցավի՞

ենթադրելով, որ նման դեպքում մենք կազատվենք ցավի այնպիսի աղբյուրից, ինչպիսին է օրինակ` ատամնաբույժը, կարելի էր մտածել, որ կյանքն առանց ցավի բավականին լավը կլիներ։ Բայց դա այդպես չէ, քանի որ ցավի կարևորագույն ֆունկցիաներից է հնարավորություն տալ մեզ խուսափել այնպիսի իրավիճակներից, որոնք ցավ են առաջացնում։ Գործողության պոտենցիալները ցավը զգացող՝ նոցիցեպտիվ նյարդաթելերով մտնում են ողնուղեղ, որտեղ և հարուցում են ինքնաբերական պաշտպանական ռեֆլեքսները, ինչպիսին է օրինակ` ծալիչ ռեֆլեքսը (արդյունքում` մարդը կարող է հետ քաշվել ցավի աղբյուրից)։ Այդպիսով հավաքվում է այն տեղեկատվությունը, որը մեզ սովորեցնում է խոսափել վտանգավոր և սպառնալի իրավիճակներից։

Ցավի մյուս կարևոր ֆունկցիան ակտիվության ընկճումն է ` հանգիստը, որը թույլ է տալիս վնասված հյուսվածքին ապաքինվել։ Իհարկե, որոշ դեպքերում շատ կարևոր է, որ ակտիվությունը և փախուստի ռեակցիան չընկճվեն։ Նման դեպքերում օգնության են հասնում ֆիզիոլոգիական մեխանիզմները, որոնք կարող են ճնշել կամ խորացնել ցավի զգացումը։ Այդպիսի առաջին հայտնաբերված մոդուլատոր մեխանիզմը էնդոգեն անալգետիկների արտազատումն է։ Հնարավոր վնասման պայմաններում, ինչպիսին է օրինակ` զինվորների վիճակը ճակատամարտի ժամանակ, ցավային զգացողությունն իջնում է ապշեցուցիչ մակարդակի` հավանաբար պայմանավորված վերը նշված նյութերի արտազատմամբ։ Կենդանիների վրա կատարված փորձերով պարզվել է, որ ուղեղի որոշ շրջանների (օրինակ ջրածորանային գորշ նյութի), էլեկտրական խթանումը առաջ է բերում ցավային շեմքի արտահայտված բարձրացում։ Դա միջնորդվում է վարընթաց ուղիով, որն ուղղված է միջին ուղեղից դեպի ողնուղեղ։

Այս համակարգին են պատկանում մի շարք քիմիական միջնորդանյութեր` այդ թվում նաև էնդոգեն օպիատները, ինչպիսին է մեթ ֊ էնկեֆալինը։ «Ցավասպան» մորֆինն ազդում է նույն ընկալիչների վրա, ինչ որ` որոշ էնդոգեն օպիատներ։

Հակառակ երևույթը՝ ցավազգացության ուժեղացումը կոչվում է հիպերալգեզիա։ Այս դեպքում դիտվում է ցավային շեմքի իջեցում, ցավի ինտենսիվության բարձրացում, երբեմն նաև ցավի զգացողության շրջանի լայնացում և անգամ` ցավի զգացողություն վնասող ազդակի բացակայության պայմաններում։ Սա կլինիկական մեծ խնդիր է։ Հիպերալգեզիան ենթադրում է պերիֆերիկ ընկալիչների զգայնության բարձրացում, ինչպես նաև` նոցիցեպտիվ վերընթաց ուղու տարբեր մակարդակներում տարաբնույթ տեղաշարժեր։ Այստեղ շատ կարևոր է քիմիապես միջնորդավորված դրդման և արգելակման փոխհարաբերությունը։ Հիպերալգեզիայի երևույթը դիտվում է քրոնիկ ցավային վիճակների ժամանակ և արդյունք է դրդման պրոցեսների ուժեղացման ու արգելակման ընկճման։ Վերջինիս հիմքում հաճախ ընկած է զգայական տեղեկատվությունը մշակող նեյրոնների ռեակտիվականության փոփոխությունը։ Կարևոր փոփոխություններ են տեղի ունենում նաև ըկալիչների մոլեկուլներում, որոնք միջնորդում են համապատասխան նեյրոտրանսմիտերների ազդեցությունը։ Չնայած հիպերալգեզիայի բջջային մեխանիզմների բացահայտման մեջ գիտնականների զգալի հաջողություններին՝ քրոնիկ ցավի կլինիկական բուժումը, դժբախտաբար, դեռևս քիչ արդյունավետ է։

Ուզու՞մ եք կարդալ ասեղնաբուժության մասին

Փորձե’ք այս Ինտերնետ էջը .... http://acupuncture.com/Acup/AcuInd.htm

Տեսողություն

Մարդն էակ է, որն իրեն շրջապատող աշխարհի վերաբերյալ դատողություններ է անում մեծավ մասամբ հիմնվելով տեսողության վրա։ Այլ պրիմատների նման առջևում տեղակայված աչքերի միջոցով մենք կարող ենք զգալ մեզանից հեռու գտնվող շրջապատի բազմաթիվ մանրամասներ։ Լույսը էլեկտրամագնիսական էներգայի մի ձև է, որը մուտք է գործում մեր աչքերի մեջ, որտեղ և ազդում է ցանցենու վրա տեղակայված ֆոտոընկալիչների վրա։ Դա թողարկում է մի շարք պրոցեսներ, որոնց արդյունքում ի հայտ են գալիս նեյրոնալ իմպուլսներ, որոնք հետագայում «ճանապարհորդում են» տեսողական ուղեղի ուղիներով և ցանցերով։ Դեպի միջին ուղեղ և ուղեղի կեղև տանող առանձին ուղիներ միջնորդում են տարբեր տեսողական ֆունկցիաների իրականացումը` պատկերացում ստեղծելով առարկաների շարժման, ձևի, գույնի և այլնի մասին, ապահովելով տեսողական աշխարհի ճանաչումն ու արտացոլումը։ Դրանցից որոշները, բայց ոչ բոլորը, հասանելի են գիտակցության համար։ Կեղևում առկա մեծ թվով առանձին տեսողական շրջանների նեյրոնները մասնագիտացված են տարատեսակ տեսողական որոշումների կայացման վրա։

Աչքի լույսը

Լույսը մուտք է գործում աչք բբի միջով, իսկ եղջերաթաղանթի ու ոսպնյակի շնորհիվ ֆոկուսավորվում է աչքի հետին պատի վրա տեղակայված ցանցենու վրա։ Բիբը շրջապատված է գունավորված ծիածանաթաղանթով, որը կարող է լայնանալ կամ կծկվել, դարձնելով բիբը ավելի լայն կամ նեղ` կախված լույսի ուժգնությունից։ Բնական կլիներ ենթադրել, որ աչքը գործում է տեսախցիկի նման, որը ձևավորում է աշխարհի «պատկերը»։ Սակայն այս համեմատությունը մի շարք պատճառներով խաբուսիկ է։ Նախ` այդ դեպքում մենք երբեք չէինք ստանա կայուն պատկեր, քանզի աչքերն անընդհատ շարժվում են։ երկրորդը` նույնիսկ եթե ցանցենու վրա առկա պատկերը ուղարկվեր ուղեղ, այս երկրորդ պատկերը «տեսնելու» համար անհրաժեշտ կլիներ ևս մի մարդ, որ նայեր այդ պատկերին` մարդ, որը նստած կլիներ ուղեղում։

Որպեսզի խուսափենք բազմաթիվ հետադիմություններից, որոնք իրականում ոչ մի նշանակալի բան չեն բացահայտում, մենք կանդրադարնանք բավականին մեծ խնդրի, որը ծառացած է տեսողական ուղեղի առաջ. ինչպե՞ս է այն օգտագործում աչքերից եկող կոդավորված հաղորդագրությունները` տեսածը մեկնաբանելու և շրջակա տեսանելի աշխարհի վերաբերյալ որոշումներ կայացնելու համար։

Ցանցենու վրա ֆոկուսավորվելով` լույսը խթանում է 125մլն. ֆոտոընկալիչներ, որոնք դասավորված են ցանցենու մակերեսի երկայնքով. արդյունքում առաջանում են փոքրիկ էլեկտրական պոտենցիալներ։ Այս ազդակը սինապսների միջոցով անցնում է ցանցենում առկա բջիջների ցանցի միջով` հաջորդաբար ակտիվացնելով ցանցենու գանգլիոնար բջիջները, որոնց աքսոնները համախմբվելով կազմում են տեսողական նյարդը։ Վերջիններս (երկու կողմից) մտնում են ուղեղ, որտեղ հաղորդում են գործողության պոտենցիալները ուրույն ֆունկցիաներով տարբեր տեսողական շրջաններին։

Տեսողական մշակման այս` ամենավաղ փուլի մասին բավականին շատ բան է հայտնի։ Ամենամեծ թվով ֆոտոընկալիչները, որոնք կոչվում են ցուպիկներ, մոտ 1000 անգամ ավելի զգայուն են լույսի նկատմամբ, քան ֆոտոընկալիչների մյուս, ավելի փոքրաթիվ դասի ներկայացուցիչները` շշիկները։ Պարզ ասած` գիշերը մենք տեսնում ենք ցուպիկների օգնությամբ, իսկ օրվա ընթացքում (ցերեկը) շշիկների միջոցով։ Գոյություն ունի շշիկների երեք տեսակ, որոնք զգայուն են տարբեր ալիքի երկարությամբ լույսի նկատմամբ։ Փոքր֊ինչ չափազանցնելով կարելի է ասել, որ շշիկները ուղղակի պայմանավորում են գունավոր տեսողությունը։ եվ իսկապես, դրանք որոշիչ դեր ունեն այդ գործում։ եթե աչքը ենթարկենք միագույն լույսի երկարատև ազդեցությանը, ապա շշիկներում առկա պիգմենտը հարմարվում է լույսի այդ գույնին և հետագայում ավելի քիչ մասնակցություն է ցուցաբերում այլ` ավելի կարճ ժամանակով ներկայացված գույնի ընկալմանը (Տես Փորձարարական շրջանակը)։

Վերջին 25 տարիների ընթացքում մի շարք կարևոր հայտնագործություններ են արվել ֆոտոտրանսդուկցիայի (ցուպիկներում և շշիկներում լույսի վերափոխումը էլեկտրական ազդակի) պրոցեսի վերաբերյալ, ինչպես նաև` գունային կուրության (պատճառը որոշակի տեսողական պիգմենտի բացակայությունն է) գենետիկական հիմունքների վերաբերյալ։ Հետազոտվել է նաև ցանցենու բարդ կապերի նշանակությունը, և հաստատվել է երկու տարբեր տիպի գանգլիոնար բջիջների գոյությունը։ Այդ բջիջների մոտ 90%֊ը շատ փոքր են, մինչդեռ մյուս 5%֊ը՝ բավականին մեծ են և կոչվում են M֊տիպի կամ՝ մագնոցելուլյար բջիջներ։ Հետագայում մենք կհամոզվենք, որ M֊տիպի բջիջներում առկա պաթոլոգիաները կարող են ընկած լինել դիսլեքսիայի առանձին դեպքերի հիմքում (տես Գլուխ 9)։

Տեսողական մշակման հաջորդ քայլերը

Յուրաքանչյուր աչքի տեսողական նյարդը պրոյեկցվում է ուղեղի վրա։ Նյարդաթելերը հանդիպում են իրար մի գոյացության մոտ, որը կոչվում է տեսողական խաչվածք։ Նյարդաթելերի կեսը «խաչվում է» այդտեղ` անցնելով հակառակ կողմ, որտեղ միանում է այդ կողմի մնացած` «չխաչված» կեսին։ Միասին, թելերի այս խրձերը ձևավորում են տեսողական ուղիները, որոնք տանում են իրենց հետ թելեր երկու աչքերից էլ։ Այս ուղիներն արդեն ողղվում են (լատերալ ծնկային կորիզ կոչվող գոյացությունում առաջացող սինապտիկ հաղորդումից հետո) դեպի գլխուղեղի կեղև։ Հենց այստեղ էլ ձևավորվում են մեզ շրջապատող տեսողական աշխարհի ներքին «արտապատկերները»։ Շոշափելիքի օրինակով (Տես նախորդ գլուխը), այստեղ նույնպես տեսողական աշխարհի աջ կողմը վերարտադրվում է ձախ կիսագնդում, իսկ ձախը` աջում։ Այս նյարդային արտապատկերների ձևավորմանը մասնակցող ազդակներն ուղեղ են գնում երկու աչքերից էլ, և այդ իսկ պատճառով ուղեղի թիկնային մասում տեղակայված տեսողական շրջանների ( V1, V2 շրջան և այլն ) բջիջները կարող են ակտիվանալ` ի պատասխան աչքերից յուրաքանչյուրի կողմից ընկալված պատկերի։ Սա կոչվում է երկակնություն (բինոկուլյարություն)։

Տեսողական կեղևը բաղկացած է մի շարք շրջաններից, որոնք զբաղվում են տեսողական աշխարհի տարբեր կողմերով, ինչպիսիք են օրինակ` առարկայի ձևը, գույնը,շարժումը, հեռավորությունը և այլն։ Այս բջիջները կանոնավոր կերպով դասավորված են սյուների ձևով։ Տեսողության համար պատասխանատու բջիջներին վերաբերող կարևոր հասկացություններից է նաև ռեցեպտիվ դաշտի հասկացությունը։ Այն ցանցենու մի շրջան է, որի շրջանակներում բջիջը պատասխանում է իր նախընտրած տեսակի պատկերին։ V1֊ում, ուր ընթանում է կեղևային մշակման առաջին փուլը, բջիջները լավագույնս պատասխանում են որոշակի կողմնորոշմամբ գծերին և եզրագծերին։ Կարևոր հայտնագործություն էր նաև այն փաստի բացահայտումը, որ բջիջների ամեն մի սյան մեջ տեղակայված բոլոր նեյրոններն ակտիվանում են` ի պատասխան միևնույն կողմնորոշումն ունեցող գծերի և եզրագծերի, իսկ հարևան սյուների բջիջները՝ մի փոքր այլ կողմնորոշմանը, և այդպես շարունակ V1֊շրջանի ողջ մակերեսի երկայնքով։ Սա նշանակում է, որ կեղևի տեսողական բջիջներն ունեն իրենց ներքին կանոնավորությունը` շրջապատող աշխարհը մեկնաբանելու համար, որը սակայն անփոփոխ չէ։ Փորձի ձեռք բերմանը զուգահեռ` փոփոխվում են այն շրջանակները, որոնց սահմաններում առանձին բջիջը կարող է ղեկավարվել աջ կամ ձախ աչքի ակտիվությունից կախված։ Այդպիսով` ինչպես և մնացած բոլոր զգայական համակարգերը, տեսողական կեղևը նույնպես դրսևորում է այն, ինչն անվանում են պլաստիկականություն։

Տեսողական կեղևի բարդ կառուցվածքի հետազոտումը նյարդակենսաբաններին հետաքրքրող կարևորագույն խնդիրներից մեկն է։ Նեյրոնների տարբեր տեսակներ կանոնավոր կերպով դասավորված են կեղևային վեց շերտերի երկայնքով` իրար հետ հաստատելով խիստ որոշակի, օրինաչափ կապեր, որոնց էությունը գիտնականները դեռ նոր են սկսում հասկանալ։ Այդ կապակցություններից որոշները դրդող են, իսկ մյուսները` ընկճող։ Որոշ գիտնականներ գտնում են, որ այստեղ առկա են կանոնավոր կեղևային միկրոշղթաներ` նման համակարգչային միկրոսխեմաների։ Այս մտքի հետ բոլորը չէ, որ համաձայն են։ Ներկայումս գերիշխում է այն տեսակետը, որ մի տեսողական շրջանի կառուցակարգը շատ նման է մեկ այլ շրջանի կառուցակարգին։ Սակայն առկա նուրբ տարբերություններն արտացոլում են այն տարբեր ճանապարհները, որոնց միջոցով տեսողական ուղեղի յուրաքանչյուր հատված մեկնաբանում է տեսողական աշխարհի տարբեր կողմերը։ Տեսողական պատրանքների ուսումնասիրությունը նույնպես հնարավորություն է տալիս հասկանալ տվյալների մշակման այն եղանակը, որը, հավանաբար, ընկած է տեսողական վերլուծության տարբեր փուլերի հիմքում։

Վճռականություն և Անվճռականություն

Գլխուղեղի հանգուցային ֆունկցիաներից է նրա ունակությունը՝ բազմաթիվ աղբյուրներից ստացված զգայական ինֆորմացիայի հիման վրա ձևավորել որոշակի պատկերացում և ըստ այդմ գործել։ Որոշումների կայացումը հանդիսանում է այս ունակության կարևորագույն մասը։ Դա մտածողությունն է, պրոցեսի՝ գիտելիքների վրա հիմնված կամ «ճանաչողական» մասը։ Հասանելի զգայական տեղեկատվությունը պետք է կշռադատվի, և ապա կատարվի ընտրություն (ինչպես օրինակ` գործել, թե խուսափել գործողությունից )` ելնելով այդ պահին ունեցած պատկերացումից։ Որոշ որոշումներ բարդ են և պահանջում են տևական մտորումներ, մինչդեռ մյուսները կարող են լինել պարզ և ավտոմատիկ։ Սակայն նույնիսկ պարզագույն որոշումները ներառում են փոխազդեցություն զգայական ազդակների և առկա գիտելիքների միջև։

Հասկանալու համար որոշումների կայացման նյարդային հիմքը, կարելի է թույլ տալ մարդուն զբաղվել իր սովորական առօրյա գործունեությամբ և միաժամանակ գրանցել նեյրոնների ակտիվությունը տարբեր գործողությունների իրականացման ժամանակ։ ենթադրենք, որ մենք կարող ենք միլիվայրկյանների ճշտությամբ գրանցել ուղեղի 10^11 նեյրոններից յուրաքանչյուրի ակտիվությունը։ Այդ դեպքում մենք կունենանք ոչ միայն ահռելի թվով տվյալներ, այլև` այդ ամենը մշակելու հետ կապված գրեթե անլուծելի խնդիր։ Բացի այդ, մենք կարող ենք ունենալ շատ ավելի մեծ խնդիր` կապված այդ տեղեկատվության մեկնաբանման հետ։ Որպեսզի հասկանանք, թե ինչու՞ է դա այդպես, մտածենք մի պահ այն բոլոր պատճառների մասին, որոնցից դրդված մարդիկ կատարում են որոշակի գործողություններ։ Օրինակ, մենք տեսնում ենք մարդու, որն ուղևորվում է դեպի երկաթուղային կայարան։ Հնարավոր է, որ նա նպատակ ունի գնացք նստել կամ ինչ֊որ մեկին գնացքից դիմավորել կամ գնում է պարզապես գնացքներով հիանալու։ Առանց իմանալու մարդու մտադրությունները` չափազանց դժվար կլինի մեկնաբանել այն հարաբերակցությունները, որոնք առաջացել են նրա ուղեղում ծագած ցանկացած ակտիվացման նմուշի և նրա վարքագծի միջև։

Այդ իսկ պատճառով փորձարար նեյրոգիտնականները ձգտում են վարքային իրավիճակներն առնել հստակ փորձարարական վերահսկման ներքո։ Սրան հասնելու համար կարելի է առաջադրել սպեցիֆիկ խնդիր` համոզված լինելով, որ փորձարկվողը, բավականին մեծ փորձ ձեռք բերելուց հետո, լավագույնս կլուծի այն, ապա հետևել խնդրի կատարողականությանը։ Նմանատիպ խնդիրներից լավագույնն այն է, որը բավականաչափ բարդ է, որ լինի հետաքրքիր, բայց և միաժամանակ բավականին պարզ, որպեսզի հնարավոր լինի վերլուծել այն, ինչ տեղի է ունենում։ Լավ օրինակ է ազդակների բնույթի վերաբերյալ տեսողական որոշումների կայացումը` որպես կանոն երկուսից ոչ ավել ազդակներին ի պատասխան՝ կատարելով պարզ ընտրություն (օրինակ` լուսավոր կետերից ո՞րն է ավելի մեծ, կամ ո՞րն է ավելի պայծառ)։ Չնայած նրան, որ այս խնդիրը պարզ է` այն ներառում է իր մեջ որոշումների կայացման մի ամբողջ շրջան։ Զգայական ինֆորմացիան ընկալվում և վերլուծվում է, առկա են կայացված որոշման համար ճիշտ և սխալ պատասխաններ, և պարգևատրումը կարող է տրվել ելնելով` պատասխանի ճշտությունից։ Հետազոտման այս եղանակը հանդիսանում է «տեսողության ֆիզիկայի» մի տեսակ։

Որոշումներ շարժման և գույնի վերաբերյալ

Մեծ հետաքրքրություն է ներկայացնում այն հարցը, թե ինչպե՞ս են նեյրոններն ընդգրկվում տեսողական շարժմանը վերաբերող որոշումների կայացման մեջ։ Առարկան շարժվու՞մ է, թե ոչ, և արդյոք ո՞ր ուղղությամբ։ Սրանք շատ կարևոր հարցեր են, ինչպես մարդու, այնպես էլ` ցանկացած կենդանու որոշումների կայացման համար։ Հարաբերական շարժումը, որպես կանոն, բնորոշվում է նրանով, որ տվյալ առարկան տարբերվում է իրեն շրջապատող հարևան այլ առարկաներից։ Տեսողական ուղեղի այն շրջանները, որոնք ընդգրկված են շարժմանը վերաբերվող ինֆորմացիայի մշակման մեջ, դիտարկվում են որպես առանձին անատոմիական շրջաններ։ Դա կարելի է անել ուսումնասիրելով ուղեղի շրջանների միջև առկա կապակցումների նմուշները` կիրառելով մարդու ուղեղապատկերման տեխնոլոգիաները (Գլուխ 14) և գրանցելով կենդանիների առանձին նեյրոնների ակտիվությունը։

Կապիկի մոտ գրանցվել են MT (կամ V5) շրջանի նեյրոնները, երբ կապիկը կատարում էր պարզ տեսողական ընտրություն շարժվող կետերի նմուշի վերաբերյալ։ Կետերի մեծամասնությունը շարժվում էր անկանոն` պատահական, տարբեր ուղղություններով, մինչդեռ նրանց մի փոքր մասը շարժվում էր մեկ ուղղությամբ (օրինակ` միայն վերև)։ Դիտորդը պետք է գնահատի պատկերում շարժման ընդհանուր ուղղությունը։ Խնդիրը կարելի է հեշտացնել` մեծացնելով մի ուղղությամբ շարժվող կետերի տոկոսը, կամ բարդացնել՝ նվազեցնելով մեկ ուղղությամբ շարժվող կետերի մասնաբաժինը։ Պարզվում է, որ V5 շրջանի բջիջների ակտիվությունը ճշգրտորեն արտացոլում է շարժման ազդանշանի ուժը։ Այստեղի նեյրոններն ընտրողաբար պատասխանում են շարժման որոշակի ուղղություններին, և երբ իրենց նախընտրած ուղղությամբ շարժվող կետերի մասնաբաժինը աճում է, նրանց ակտիվությունը հստակորեն աճում է։

Զարմանալի մի բան է պարզվում. առանձին նեյրոններ նույն հաջողությամբ են իրականացնում կետերի շարժման ուղղության հայտնաբերումը, ինչ որ դիտարկողը (անկախ նրանից մարդ է, թե՞ կապիկ) որը կատարում է վարքային դատողություն։ Նմանատիպ նեյրոնների միկրոխթանումը գրանցող էլեկտրոդների միջոցով կարող է նույնիսկ որոշակիորեն ազդել այն դատողության վրա, որը պետք է կատարի կապիկը հարաբերական շարժման վերաբերյալ։ Սա ուշագրավ է այն իմաստով, որ չափազանց մեծ թվով նեյրոններ են զգայուն տեսողական շարժման նկատմամբ, և կարելի էր ակնկալել, որ որոշումների կայացումը պետք է հիմնված լինի ավելի շուտ մեծ, քան թե փոքր թվով նեյրոնների ակտիվության վրա։ Գույների վերաբերյալ որոշումները ձևավորվում են նման ձևով (Տես գիտության վերջին նորությունները` ներքևում)։

Հավատալ, ասել է թե՝ տեսնել

V5 շրջանը անում է ավելին, քան ուղղակի տեսողական ազդակի շարժման գրանցումը։ Այն գրանցում է ընկալված շարժումը։ եթե տեսողական խաբկանքները կատարվեն այնպես, որ կետերի շրջանը ընկալվի` որպես այս կամ այն ուղղությամբ շարժվող` միայն շրջապատող կետերի շարժման շնորհիվ, այսինքն ստացվի շարժման պատրանք, ապա պատրանքի շրջանին համապատասխանող նեյրոնները տարբեր ձևով կակտիվանան` ի պատասխան ընկալված աջակողմյան կամ ձախակողմյան շարժմանը։ եթե շարժումը լիովին պատահական է, ապա նեյրոնները, որոնք նորմայում «նախընտրում են» աջակողմյան շարժումը, ակտիվանում են քիչ ավելի շատ այն փորձարկումների ժամանակ, երբ դիտորդը գրանցում է, որ պատահականորեն շարժվող ազդակը շարժվում է «դեպի աջ» (և հակառակը)։ «Դեպի աջի» և «դեպի ձախի» վերաբերյալ նեյրոնալ որոշումների տարբերությունն արտացոլում է դիտորդի դատողությունները շարժման երևույթի, այլ ոչ թե` շարժվող ազդակի բացարձակ բնույթի վերաբերյալ։

Տեսողական «վճռման և անվճռականության» օրինակներից է նաև պատասխան ռեակցիան այնպիսի ընկալչական օբյեկտի նկատմամբ, որն իր բնույթով ի սկզբանե անորոշ է, ինչպես օրինակ, այսպես կոչված, Նեքերի խորանարդը (տես նկարը)։ Նմանատիպ ազդակի առկայության պայմաններում դիտորդը գտնվում է անորոշության մեջ` անընդհատ տատանվելով մեկ և մյուս մեկնաբանությունների միջև։ Նմանատիպ մրցակցություն դիտարկվում է, երբ ձախ աչքը տեսնում է ուղղաձիգ գծերով պատկեր, մինչդեռ աջը այդ նույն պատկերը տեսնում է հորիզոնական գծերի ձևով։ Ստացված ամբողջական զգացողությունը կոչվում է երկակնային (բինոկուլյար) մրցակցություն։ Այս դեպքում դիտորդը սկզբում կարծում է, որ գերիշխում են ուղղաձիգ գծերը, ապա սևեռվում է հորիզոնականի վրա, հաջորդ պահին վերադառնում է ուղղաձիգ գծերին։ եվ կրկին անգամ, տեսողական կեղևի բազում տարբեր շրջանների նեյրոններ արտացոլում են այն պրոցեսը, երբ դիտորդի գիտակցությունը փոխադրվում է հորիզոնական գծերից ուղղձիգ գծերին։

Մեր տեսողական աշխարհը զարմանահրաշ վայր է։ Լույսը, մտնելով աչքերի մեջ, հնարավորություն է տալիս մեզ գնահատել մեզ շրջապատող աշխարհը` սկսած ամենապարզ առարկաներից մինչև արվեստի գլուխգործոցները, որոնք շլացնում և գրավում են մեզ։ Միլիոնավոր նեյրոններ ընդգրկված են այս պրոցեսի մեջ իրենց համապաատասխան ֆունկցիոնալ նշանակությամբ` սկսած ցանցենու ֆոտոռեցեպ֊ տորներից, որոնք պատասխանում են կետային լույսին, մինչև V5 շրջանում տեղակայված նեյրոնները, որոնք որոշում են, թե որևէ օբյեկտ տեսողական աշխարհում շարժվու՞մ է, թե ոչ։ Այս ամենը մեր ուղեղում, անկասկած, տեղի է ունենում առանց որևէ ջանք գործադրելու։ Մենք չենք հասկանում այդ ամենը, բայց նեյրոգիտնականները այդ հայտնագործությունների միջոցով մեծ քայլ են արել դեպի առաջ։

Ինտերնետ հղումներ. http://faculty.washington.edu/chudler/chvision.html

http://www.ncl.ac.uk/biol/research/psychology/nsg

Շարժում

Մտածեք գնդակ բռնելու մասին։ Հե՞շտ է։ Դա միայն ձեզ թվում է այդպես, քանի որ անգամ այդպիսի հասարակ շարժում կատարելու համար ձեր ուղեղը պետք է կատարի որոշ զարմանահրաշ գործողություններ։ Մենք այդ ամենն ընդունում ենք` որպես բնական, սակայն այդ գործունեության հիմքում կա որոշակի պլանավորում. գնդակը ծանր է, թե՞ թեթեւ, որ կողմից է այն գալու եւ ինչ արագությամբ։ Գործում է կոորդինացիան. ինչպե՞ս պետք է մարդը կոորդինացնի իր վերջույթները, որպեսզի բռնի այդ գնդակը, ինչպե՞ս ամենից հարմարը կլինի այն բռնել, և բնականաբար կատարումը. ձեր ձեռքը հասնում է ճիշտ տեղը, և ձեր մատները փակվում են ճիշտ ժամանակին։ Նեյրոգիտնականները արդեն գիտեն, որ այս հասարակ գործունեության իրագործման համար ներգրավվում են ուղեղի տարբեր շրջաններ։ Այդ շրջանների գործունեությունը միավորվում է` առաջացնելով միասնական ճկուն հրամանային մի շղթա՝ «շարժողական հիերարխիա»՝ սկսած ուղեղի կեղևից և բազալ կորիզներից մինչեւ ուղեղիկ եւ ողնուղեղ։

Նյարդամկանային համակցում

«Շարժողական հիերարխիայի» ամենացածր մակարդակում՝ ողնուղեղում, հարյուրավոր մասնագիտացված նյարդային բջիջներ՝ շարժիչ նեյրոնները, ուժեղացնում են իրենց ազդանշանման հաճախականությունը։ Այս նեյրոնների աքսոնները հասնում են մկաններին, որտեղ նրանք ակտիվացնում են կծկողական մկանաթելերը։ Յուրաքանչյուր շարժիչ նեյրոնի աքսոնների ծայրամասային ճյուղերը առաջացնում են մասնագիտացված նյարդամկանային սինապսներ որոշակի քանակությամբ մկանաթելերի հետ։ (տես ստորև բերված նկարը)։ Շարժիչ նեյրոնում առաջացած յուրաքանչյուր գործողության պոտենցիալ առաջացնում է նյարդային վերջույթում նեյրոտրանսմիտերների ձերբազատում՝ համապատասխան գործողության պոտենցիալի զարգացմամբ մկաններում։ Սա բերում է Ca²⁺ իոնների ձերբազատման մկանաթելերի ներբջջային պահեստներից։ Սա իր հերթին բերում է մկանաթելերի կծկման. ստեղծվում են շարժումը և ուժը։

Ձեռքի մկանների էլեկտրական տատանումները կարող են գրանցվել մաշկի միջոցով՝ ուժեղացուցիչի օգնությամբ, և այս էլեկտրամիոգրաֆիկ (ԷՄԳ) գրանցումները կարող են կիրառվել ցանակացած մկանի մկանային ակտրվության գրանցման համար։

Ողնուղեղը շատ կարեւոր դեր է խաղում մկանների գործունեության հսկողության հարցում մի քանի տարբեր ռեֆլեկտոր ուղիներով։ Դրանցից են ծալիչ (հետքաշման) ռեֆլեքսները, որոնք պահպանում են մեզ սուր եւ տաք առարկաներից, տարածիչ ռեֆլեքսները, որոնք կարևոր են կեցվածքի կազմավորման համար։ Շատերին լավ ծանոթ «ծնկան» ռեֆլեքսը տարածիչ ռեֆլեքսի յուրահատուկ օրինակ է. այն ընդգրկում է ընդամենը Ա տեսակի նյարդային բջիջ՝ զգացող նեյրոններ, որոնք հաղորդում են մկանի երկարության մասին ինֆորմացիան, որոնք սինապսներով կապվում են ողնուղեղում տեղակայված շարժիչ նեյրոնների, որոնք էլ առաջացնում են շարժումը։ Այս ռեֆլեքսները հաճախ համակցվում են իրար հետ՝ կազմելով ավելի բարդ ռեֆլեքսներ ողնուղեղային շղթաներում` կազմավորելով քիչ թե շատ ամբողջական վարքագիծ, օրինակ` քայլելիս կամ վազելիս կատարվող վերջույթների ռիթմիկ շարժումները։ Դրանք ընդգրկում են շարժիչ նեյրոնների կոորդինացված դրդման եւ արգելակման գործընթացները։

Շարժիչ նեյրոնները հանդիսանում են այն վերջնական ընդհանուր ուղին, որը շարժում է մեր ոսկրերը։ Սակայն ուղեղն ունի մի մեծ խնդիր այդ բջիջների ակտիվության կառավարման գործում. ո՞ր մկաններն է պետք շարժել՝ այսինչ գործողության կատարման համար, ի՞նչ չափով և ի՞նչ հերթականությամբ։

Հիերարխիայի ղեկավարը շարժիչ կեղեւն է

Շարժիչ հիերարխիայի հակառակ կողմում (ղեկավարի դերում)՝ գլխուղեղի կեղեւում, չափազանց մեծ թվով հաշվարկներ են կատարվում տասնյակ հազարավոր բջիջների կողմից՝ ամեն մի շարժման որևէ բաղկացուցիչ մասի իրականացման համար։ Այդ հաշվարկներն ապահովում են շարժումների կատարման սահունությունը եւ վարպետությունը։ Ուղեղի կեղեւի եւ ողնուղեղի շարժիչ նեյրոնների միջեւ՝ ուղեղաբնի հատուկ շրջաններում համադրվում է ողնուղեղից դեպի վեր հաղորդվող տեղեկատվությունը՝ մկանների ու վերջույթների իրավիճակի մասին և գլխուղեղի կեղևից իջնող ազդանշանները։

Շարժիչ կեղևը հյուսվածքի մի բարակ շերտ է, որն անցնում է ուղեղի մակերեսով՝ ճիշտ սոմատոսենսոր կեղևի առջևով (տես էջ 12)։ Այստեղ գտնվում է մարդու մարմնի ամբողջական քարտեզը. վերջույթները շարժման մեջ դնող (ողնուղեղում առաջացրած կապակցումների՝ սինապսների միջոցով) նյարդային բջիջները շարժիչ կեղևում դասավորված են մարմնի մասերին համապատասխան։ Այս քարտեզի վրա ցանկացած նեյրոն կարելի է գտնել գրանցող էլեկտրոդի կիրառմամբ՝ համապատասխան մկանում շարժումը սկսվելուց դեռ դ00 միլիվայրկյան առաջ։ Թե ի՞նչ է կոդավորվում շարժիչ կեղևում երկար ժամանակ քննարկումների առարկա է եղել. արդյո՞ք կեղևի բջիջները կոդավորում են այն գործողությունները, որոնք մարդը ցանկանում է կատարել, թե՞ առանձին մկանախմբերի կծկումները, որոնք անհրաժեշտ են այդ գործողության համար։ Այս հարցի պատասխանն անսպասելիորեն բոլորովին այլ էր. առանձին նեյրոնները չեն կոդավորում դրանցից և ոչ մեկը, փոխարենը` կիրառվում է «պոպուլյացիոն կոդ» հասկացությունը, որով գործողությունները ճշգրտվում են մի խումբ նեյրոնների պարպմամբ (ակտիվացմամբ)։

Ճիշտ շարժիչ կեղևի առջևում ընկած են կարևոր նախաշարժիչ շրջաններ, որոնք մասնակցում են գործողությունների պլանավորմանը, շարժմանն անհրաժեշտ ողնուղեղային շղթայի նախապատրաստմանը, շարժումները տեսնելու, գնահատելու ու հասկանալու միջև կապի ստեղծմանը։ Վերջերս զարմանալի մի հայտնագործություն է արվել. կապիկների մոտ հայտնաբերվել են հայելանման նեյրոններ, որոնք ակտիվանում են և՛ այն ժամանակ, երբ կապիկը տեսնում է կատարվող ձեռքի շարժում, և՛ երբ կենդանին ինքն է կատարում նույն ձեռքի շարժումը։ Հայելանման նեյրոնները կարևոր դեր ունեն գործողությունների նմանակման և ընկալման հարցում։ Շարժիչ կեղևի հետևում՝ գագաթային կեղևում, կան որոշ կարևոր շրջաններ, որոնք առնչվում են մարմնի տարածական դիրքի ընկալման հետ, ինչպես նաև` շրջապատի տեսողական և լսողական օբյեկտների հետ։ Դրանք կարծես քարտեզ ունենան, որում նշված է, թե որտեղ են գտնվում մեր վերջույթները և որտեղ են տեղակայված մեզ հետաքրքրող առարկաները։

Այս շրջանների վնասումը (օրինակ ուղեղի կաթվածի հետևանքով) կարող է խանգարել մարդուն հասնել առարկաներին, ընդհուպ մինչև շրջապատող աշխարհի իրերի նկատմամբ անտարբերություն և նույնիսկ` ժխտում։ Այս հիվանդների այսպես կոչված գագաթային անտարբերությունն արտահայտվում է առարկաները նկատելու ունակության խախտմամբ (ավելի հաճախ իրենց ձախ կողմում գտնվող), որոշ դեպքերում հիվանդներն անտեսում են սեփական մարմնի ձախ կեսը։

«…հայելանման նեյրոնները կդառնան հոգեբանության մեջ այն, ինչ որ ԴՆԹ֊ն կենսաբանության համար. նրանք այն միասնական հիմքն են ապահովելու, որը կօգնի բացատրել օրգանիզմի մտավոր ունակությունները, որոնք մինչ այժմ եղել են անըմբռնելի և փորձարկումների առումով անհասանելի։ Դրանք պրիմատների ուղեղի էվոլուցիայի մեծ ցատկն են դեպի առաջ…» Վ.Ս. Ռամաչանդրան

Հիմային հանգույցներ

Հիմային հանգույցները միմյանց հետ կապակցված շրջաններ են՝ տեղակայված ուղեղի կեղևի տակ, կիսագնդերի խորքում։ Դրանք շատ կարևոր են շարժումների առաջացման համար, սակայն թե ինչպե՛ս է դա հաջողվում՝ լիովին պարզ չէ։

Հիմային հանգույցները կարծես գործում են մի բարդ ֆիլտրի նման՝ ընտրելով տեղեկատվությունն ահռելի մեծ թվով մուտքերից, որոնք այստեղ գալիս են կեղևի առաջային մասից (զգացող, շարժիչ, նախաճակատային և լիմբիկ շրջաններ)։ Հիմային հանգույցների ելքը հետադարձ ճանապարհով կապվում է շարժիչ կեղևային շրջանների հետ։

Մարդու շարժողական համակարգի տարածված խանգարում է Պարկինսոնի հիվանդությունը, որը բնութագրվում է դողով (տրեմոր) և շարժումները սկսելու դժվարությամբ։ Կարծես հիմային հանգույցների ընտրող ֆիլտրը վնասված լինի։ Խնդիրն այն նեյրոնների դեգեներացիան է, որոնք գտնվում են ուղեղի մի շրջանում, որը կոչվում է սև նյութ (այդպես է կոչվում իր արտաքին տեսքի համար)։ Այս նեյրոնների երկար աքսոնները տարածվում են դեպի հիմային հանգույցներ, որտեղ ձերբազատում են դոֆամին նեյրոտրանսմիտերը (տես «Գիտության նորությունները» հատվածը)։ Դոֆամինային աքսոնների ճշգրիտ դասավորությունը, տեղակայումը թիրախ նեյրոնների վրա բավական խճճված է. ենթադրվում է, որ այստեղ շատ կարևոր է տարբեր նեյրոտրանսմիտերների փոխազդեցությունը։ Այս հիվանդների բուժումը Լ֊Dopa դեղով, որն ուղեղում վերածվում է դոֆամինի, վերականգնում է դոֆամինի իջած մակարդակը, ուստի և՝ շարժումների ճշգրտությունը (տես Գլուխ 16)։

Հիմնային հանգույցներին կարևոր դեր է տրվում նաև ուսուցման պրոցեսում՝ հնարավորություն տալով ընտրել «պարգևատրվող» գործողությունները։

Ուղեղիկը

Ուղեղիկը վճռական նշանակություն ունի շարժումների հմուտ, սահուն իրականացման համար։ Այն մի գեղեցիկ նեյրոնալ մեքենա է, որի խառնիճաղանջ բջջային «ճարտարապետությունը» մանրամասն ուսումնասիրվել է։ Ինչպես և հիմային հանգույցները, այն խիստ փոխկապված է շարժման վերահսկողության հետ առնչվող կեղևային շրջանների հետ, ինչպես նաև՝ ուղեղաբնի կառույցների հետ։ Ուղեղիկի վնասումը բերում է շարժումների համակարգման (կոորդինացիայի) խանգարման, հավասարակշռության կորստի, խոսքը դառնում է անհասկանալի, ծագում են մի շարք իմացական խնդիրներ։ Ծանո՞թ է հնչում։ Ալկոհոլը շատ ուժեղ է ազդում ուղեղիկի վրա։

Ուղեղիկը կենսական կարևոր նշանակություն ունի շարժողական ուսուցման և ադապտացիայի համար։ Գրեթե բոլոր կամային շարժումները պահանջում են շարժիչ ազդանշանների նուրբ և ճշգրիտ կառավարում, և ուղեղիկն է, որ իրականացնում է կարգավորում, նաև՝ շարժման վերջույթների շարժումների ծրագրումից, վերջացրած ձեռքի ստատիկ ռեֆլեքսների շտկումով։ Բոլոր մակարդակներում անհրաժեշտ է զգացողական տեղեկատվությունը ինտեգրել դեպի մկանները ընթացող ազդանշանների հետ։

Գիտության նորությունները։ Անսպասելի պատմություն դոֆամինի մասին։ Գործողությունների, սովորություն դարձած շարժումների առաջացմանը մասնակցում է նեյրոտրանսմիտեր դոֆամինը, որը ձերբազատվում է դեպի հիմային հանգույցների նեյրոն, որտեղ ազդում է դրանց մետաբոտրոպ ընկալիչների վրա (Գլուխ 3). Այստեղ նա գործում է և՛ որպես շարժման խթան, և՛ որպես պարգևատրման ազդանշան` ճիշտ գործելու դեպքում։ Չափազանց հետաքրքիր է նոր հայտնագործությունը. պարզվում է, որ դոֆամինի ձերբազատումն առավելագույնն է այն ժամանակ, երբ պարգևատրումն անսպասելի է։ Այսինքն, դոֆամինային նեյրոնների ակտիվությունը խիստ մեծանում է ուսուցման փուլում, և դա լուրջ «խրախուսանք» է հանդիսանում շարժիչ համակարգերի համար՝ շարժման ճշգրիտ կատարման դեպքում։ Արդյունքում, շարժումները կարող են շղթայվել, կապվել իրար՝ շնորհիվ դոֆամինի՝ հաջողություն ավետող հաջորդական ձերբազատումների։ Հետագայում, երբ բարդ շարժումների համակցությունը դառնում է սովորություն, համակարգը ազատ աշխատում է առանց դոֆամինային պարգևատրման։ Այդ պահից սկսած, հատկապես եթե շարժումը պետք է ճշգրիտ կատարվի, գլխավոր դեր է ստանձնում ուղեղիկը։

Թե ինչպես են նեյրոգիտնականները հայտնաբերել շարժումների վերահսկողության համակարգերը կիմանաք այստեղ. http://www.pbs.org/wgbh/aso/tryit/brain/

Նյարդային համակարգի զարգացումը

Փաստացի, ուղեղի կառուցվածքը ընդհանուր առմամբ տարբեր մարդկանց մոտ գրեթե նույնն է, ավելին` ակնհայտորեն համանման կառուցվածք ունեն բոլոր կաթնասունների գլխուղեղները։ Ուղեղի կառուցվածքը հիմնականում գենետիկորեն է պայմանավորված, սակայն նեյրոնալ ցանցի մանրամասնությունները կախված են ուղեղի էլեկտրական ակտիվությունից, հատկապես կյանքի վաղ շրջաններում։ Իրականում այն այնքան բարդ կառուցվածք ունի, որ մենք դեռ շատ հեռու ենք ուղեղի զարգացումը լիովին հասկանալուց։ Բայց և այնպես, վերջին տարիներին գենետիկական «հեղափոխության» շնորհիվ այս բնագավառում ստեղծվել են հստակ պատկերացումներ։

===Վերցրե՛ք բեղմնավորված ձվաբջիջ և հետևեք հրահանգներին===

Մարդու մարմինը և ուղեղը ձևավորվում են ընդամենը մեկ բջջից՝ բեղմնավորված ձվաբջջից։ Բայց ինչպե՞ս։ Համաձայն կենսաբանական զարգացման գլխավոր օրենքի` գենոմը ցուցումների մի համալիր է, որի օգնությամբ ստեղծվում է մարմնի որևէ մի օրգան, այսինքն` դա հասարակ մի պատճեն չէ։ Գենոմում առկա մոտ 40000 գեները ղեկավարում են այդ պրոցեսը։ Այս հրահանգների իրականացումը նման է չինական թղթերի ծալման արվեստին. սահմանափակ թվով գործողությունների միջոցով (ծալել, ծռել, պարզել) ստացվող կառուցվածքի բացահայտման համար հարկավոր կլինեն շատ պատկերներ։ Սկսած սաղմնային շրջանից` գենետիկական հրահանգների համեմատաբար փոքր համակարգն ունակ է առաջացնել ուղեղի զարգացման ընթացքում ի հայտ եկող զգալի բջջային տարատեսակությունն ու նրանց միջև կապերը։

Նյարդայինթիթեղիկը ծալավորվում է, առաջացնելով նյարդային խողովակ։ Ա. Մարդու սաղմը՝ բեղմնավումից ա շաբաթ անց։ Բ. Նյարդային թիթեղիկը ձևավորում է սաղմի գագաթային (թիկնային) մակերեսից։ Գ. Մի քանի օր անց սաղմի մոտ սկսում են ձևավորվել բավական մեծ գլխային ծալքեր առաջային (ճակատային) եզրում։ Նյարդային թիթեղիկը գլխային և պոչային եզրերում մնում է բաց, սակայն դրանց միջև այն փակվում է՝ Դ, ե, Զ։ Ցույց են տրված նյարդային խողովակի փակման տարբեր ատիճանները` նրա զարգացման տարբեր մակարդակներում։

Զարմանալիորեն մեր գեներից շատերը առկա են նաև մրգային ճանճերի՝ դրոզոֆիլների գենոմում։ Ավելին՝ շնորհիվ մրգային ճանճերի վրա իրականացված փորձերի հայտնաբերվել են մարդու նյարդային համակարգի զարգացման մեջ կարևոր դեր ունեցող շատ գեներ։ Մարդու նյարդային համակարգի զարգացումն ուսումնասիրող նեյրոգիտնականները հետազո֊ տությունների համար օգտագործում են տարբեր տեսակի կենդանիներ՝ զեբրաձկներ, գորտեր, հավեր, մկներ. դրանցից յուրաքանչյուրն ունի իր առավելությունները՝ տեղի ունեցող տարբեր մոլեկուլային և բջջային իրադարձությունների հետազոտման համար։ Զեբրաձկան սաղմը թափանցիկ է, ինչը հնարավորություն է տալիս յուրաքանչյուր բջջի զարգացմանը հետևել մանրադիտակի տակ։ Մկները շատ արագ բազմանում են, այդ պատճառով հնարավոր եղավ գրեթե ամբողջությամբ «քարտեզավորել» նրանց գենոմը։ Հավերն ու գորտերը պակաս հարմար են գենետիկական հետազոտությունների համար, փոխարենը` նրանց մեծ սաղմերը հնարավորություն են տալիս միկրովիրաբուժական միջամտություններ կատարել, օրինակ՝ հետազոտել, թե ինչ կպատահի, եթե սաղմի բջիջների մի խումբ տեղափոխվի մի այլ տեղ։

Առաջին քայլերը…

Ուղեղի զարգացման առաջին քայլը բջջի բաժանումն է։ Հաջորդ հանգուցային քայլը բջջի տարբերակումն է (դիֆերենցում), որի ժամանակ բջիջը դադարում է բաժանվել և սկսում է ձեռք բերել յուրահատուկ գծեր. ասենք՝ դառնում է նեյրոն կամ գլիալ բջիջ։ Տարբերակումը տարածականորեն առանձնացված պրոցես է։ Տարբեր տեսակի նեյրոնները գաղթում են զանազան`իրենց բնորոշ տեղամասեր, այդ պրոցեսը կոչվում է նմուշի ձևավորում։

Առաջին մեծ իրադարձությունը նմուշի ձևավորման պրոցեսում զարգանում է բեղմնավորման 3֊րդ շաբաթում, երբ սաղմը դեռ իրենից ներկայացնում է բաժանվող բջիջների իրար միացած երկու թերթիկ։ Այս երկշերտի վերին թերթիկի բջիջներին կարգադրվում է ձևավորել ամբողջ ուղեղն ու ողնուղեղը։ Այս բջիջները առաջացնում են թենիսի ռակետ հիշեցնող մի գոյացություն, որը կոչվում է սաղմնային թիթեղիկ, որի առաջային մասը կազմելու է գլխուղեղը, իսկ հետին մասը՝ ողնուղեղը։ Այս բջիջների ճակատագիրը որոշող ազդանշանները գալիս են ստորադիր շերտերից, որոնք վերածվելու են սաղմի կմախքի և մկանային համակարգի։ Սաղմնային նյարդային համակարգի տարբեր շրջաններ աշխատացնում են գեների տարբեր խմբեր, որոնք էլ նախանշում են հետագայում ուղեղի տարբեր շրջանների առաջացումը՝ առաջային, միջին և հետին ուղեղները՝ իրենց յուրահատուկ բջջային կառուցվածքով և ֆունկցիայով։

Պտտվելով֊գլորվելով…

Մեկ շաբաթ անց նյարդային թիթեղը ներհրվում է վեր, փակվում և առաջացնում խողովակ, որը «խրվում է» սաղմի մեջ և ծածկվում ապագա վերնամաշկով։ Հետագա խորը փոփոխություններն առաջանում են հաջորդ մի քանի շաբաթներում. փոխվում է բջիջների ձևը, բաժանումն ու գաղթը (միգրացիան), ինչպես նաև` միջբջջային կպումները։ Այսպես, նյարդային խողովակը թեքվում է այնպես, որ գլխային շրջանը ծալվում է մարմնի նկատմամբ ուղիղ անկյան տակ։ Այս ձևավորումը բերում է

ի վերջո ստանում է իր ուրույն տեսքը։ Պատահում են նաև շեղումներ։ Նյարդային խողովակի չփակվելը բերում է «փեղեքված ողնուղեղի» (spina bifida) առաջացման, որն առավել հաճախ հանդիպում է ողնուղեղի ստորին հատվածներում։ Չնայած բավական ծանր վիճակին, այն կյանքի հետ համատեղելի է։ Իսկ գլխային եզրի փակման խանգարումը հանգեցնում է կազմավորված ուղեղի լրիվ բացակայության՝ անէնցեֆալիայի։

Մարդու ուղեղի մորֆոգենեզը բեղմնավորումից հետո չորրորդ (Ա) և յոթերորդ (Դ) շաբաթների միջև։ Տարբեր շրջաններն ընդարձակվում են և առաջացնում տարատեսակ ծալումներ գլուխ֊պոչային առանցքի երկայնքով։

Գիտցի՛ր քո տեղը կյանքում

Ուղեղի զարգացման հիմնական օրենքներից է այն, որ բջիջները գիտակցում են իրենց դիրքը ըստ նյարդային համակարգի հիմնական առանցքի՝ առաջից դեպի հետ և վերից՝ վար։ Արդյունքում յուրաքանչյուր բջիջ որոշում է իր տեղակայումն ըստ այս ողղահայաց կոորդինատների, ինչպես և մենք ենք քարտեզի միջոցով որոշում մեր տեղակայումը՝ ելնելով տրված կետերից մեր ունեցած հեռավորությունից։ Մոլեկուլյար մակարդակով դա իրագործվում է այսպես. սաղմի որոշակի հատվածներում նյարդային խողովակը առաջացնում է բևեռներ, որոնք արտազատում են ազդանշանային մոլեկուլներ։ Բևեռից հեռանալով մոլեկուլը դիֆուզիայի է ենթարկվում՝ առաջացնելով որոշակի կոնցենտրացիոն գրադիենտ։ Այդպիսի տեղագրական զգացողության մեխանիզմի օրինակ է ողնուղեղի թիկնային֊փորային (դորզովենտրալ) առանցքը. նյարդային խողովակի ստորին մասն արտադրում է մի հիասքանչ անունով սպիտակուց Ձայնային ոզնի, որը դիֆուզվելով հեռանում է ստորին թիթեղից և տարբեր ձևով ազդում դորզովենտրալ առանցքի բջիջների վրա՝ կախված նրանց՝ ստորին թիթեղից ունեցած հեռավորությունից։ Ձայնային ոզնու մոտակա շրջանների վրա ազդեցության տակ Էքսպրեսվում է մի գեն, շնորհիվ որի առաջանում է ինտերնեյրոն։ Ավելի հեռակա շրջաններում, այսինքն նրա ավելի փոքր քանակների ազդեցությամբ, Էքսպրեսվում է մի այլ գեն, որի օգնությամբ առաջանում են շարժիչ նեյրոնները։

Մնալ տեղում կամ իմանալ, թե ուր գնալ

Երբ նեյրոնն արդեն ձեռք է բերում իր ինքնությունը եւ այլևս չի բաժանվում, այն երկարեցնում է իր աքսոնը՝ բջջի մի եզրով, որը կոչվում է աճի կոն։ Հնարամիտ ու ճկուն լեռների հետախույզի նման, աճի կոնը թափանցնում է հյուսվածքների միջով՝ շնորհիվ նպաստավոր ճանապարհ ընտրելու իր արտակարգ ունակության։ Այդ ընթացքում նա՝ թելից կապված շնիկի պես, իր ետևից տանում է աքսոնը։ երբ այն հասնում է իր նպատակակետին, աճի կոնը կորցնում է իր շարժողական կարողությունները և առաջացնում սինապս։ Աքսոնալ ուղղորդումը բարձրագույն նավիգացիոն նվաճում է, որը նույնքան ճշգրիտ է գործում և՛ երկար, և՛ կարճ տարածությունների վրա։ Դա նաև շատ նպատակասլաց պրոցես է. ոչ միայն թիրախ բջիջն է մեծ ճշգրտությամբ ընտրվում, այլ նաև դրան հասնելու համար յուրաքանչյուր աճի կոն հաճախ ստիպված է հատել տարբեր ուղղություններով գնացող այլ աճի կոներին։ Ճանապարհին առաջնորդող հուշումներ կան դեպի իրենց գրավող (+), կամ իրենցից վանող (-), որոնք օգնում են աճի կոներին գտնելու իրենց ճանապարհը, բայց թե որո՞նք են այս հուշումների մոլեկուլյար մեխանիզմները՝ դեռ լիովին պարզ չէ։

Քանդակում էլեկտրական ակտիվությամբ

Չնայած նրան, որ նեյրոնների տեղագրական դասավորումը և կապերի (սինապսների) առաջացումը ի սկզբանէ կատարվում է բարձր ճշգրտությամբ, նյարդային համակարգի որոշ մասերի ձևավորումը իրագործվում է ավելի ուշ։ Այն ենթակա է ակտիվություն֊կախյալ կատարելագործման, ինչպես օրինակ՝ աքսոնների կարճացումը, կամ նեյրոնների մահը։ Այսպիսի կորուստները կարող են աննպատակահարմար թվալ, սակայն միշտ չէ, որ հնարավոր է լիարժեք ու անթերի ուղեղ ստեղծել միայն կառուցմամբ։ Էվոլուցիան հաճախ համեմատում են ձուլագործի հետ, սակայն այն նաև քանդակագործ է, օրինակ ուղեղի եւ աչքի նեյրոնների միջև ճշգրիտ «կետը կետին»

կապակցումը (որը բացարձակ անհրաժեշտ է սուր տեսողության համար), հնարավոր է դառնում շնորհիվ ցանցաթաղանթի էլեկտրական ակտիվության։ Բացի այդ, այսպես կոչված կրիտիկական շրջանում, քանդակվում֊ հեռացվում են այն ավելորդ կապերը, սինապսները, որոնք մինչ այդ առաջացել էին։ Կապիկների մոտ դա կատարվում է մոտ ութերորդ շաբաթվա ավարտին, մարդու մոտ՝ մոտավորապես մեկ տարեկանում։ Չափազանց գրավիչ մի հարց է ծագում. արդյո՞ք հնարավոր է այս վաղ զարգացմանը բնորոշ ծրագրերի վերագործարկումը ախտաբանական նեյրոնների կորստի դեպքում (օրինակ՝ Ալցհեյմերի կամ Պարկինսոնի հիվանդության դեպքում) կամ ողնուղեղի վնասման դեպքում, որի արդյունքում կաթված է առաջանում։ Վերջինիս դեպքում վնասումից հետո աքսոնները կարելի է խթանել նորից աճելու համար, սակայն հնարավոր է արդյո՞ք նրանց ստիպել կրկին հաստատել ընդհատված կապը։ Այժմ այդ հարցը բուռն ուսումնասիրման փուլում է։

Գենոմիկ հեղափոությունը

Այժմ շատ արագ պարզվում են բոլոր գեների «կատալոգը», որը հարկավոր է ուղեղի կառուցման համար։ Շնորհիվ մոլեկուլյար կենսաբանության հրաշալի մեթոդների՝ մենք կարող ենք փորձարկել գեների ֆունկցիաները, փոփոխելով նրանց էքսպրեսիան զարգացման ցանկացած փուլում և վայրում։ Այժմ գլխավոր առաջադրանքը գենետիկական հսկողության այն հիերարխիայի բացահայտումն է, որը մի շերտ բջիջներին վերածում է գործող ուղեղի։ Դա նեյրոգիտության մեծագույն մարտահրավերներից է։

Ամեն րոպե 250.000 բջիջ է ավելանում ձեր ուղեղում զարգացման որոշակի փուլում։ եթե ուզում եք իմանալ այդ մասին ավելին, համեցե՛ք այստեղ. http://faculty.washington.edu/chudler/dev.html

Դիսլեքսիա

Հիշու՞մ ես, ինչ դժվար էր կարդալ սովորելը։ Ի տարբերություն խոսքի, որի էվոլուցիոն արմատները շատ հին են, կարդալն ու գրելը մարդկանց համեմատաբար նոր հայտնագործումներ են։ Ընդամենը հազար տարի է, ինչ աշխարհասփյուռ մարդիկ հասկացան, որ խոսվող հազարավոր բառերը կազմված են շատ ավելի սակավաթիվ առանձին հնչյուններից (օրինակ՝ անգլերանում 44 ձայնահնչյուն կա), և որ դրանք էլ իրենց հերթին կարող են ներկայացվել ավելի պակաս թվով տեսողական սիմվոլներով (տառերով)։ Այս սիմվոլները սովորելը բավական ժամանակ է պահանջում, և որոշ երեխաներ մեծ դժվարություններ են ունենում կարդալ սովորելիս։ Այստեղ մտավոր ունակությունների պակաս չկա, ուղղակի այդ երեխաների ուղեղը «համարում է» կարդալու համար անհրաժեշտ հմտությունները դժվար հաղթահարելի։ Մեզանից յուրաքանչյուր տասներորդը հավանաբար ունեցել է այս դժվարությունը, որն այժմ նյարդաբանները կոչում են զարգացման դիսլեքսիա։

Դիսլեքսիան հաճախ է հանդիպում։ Ստացվող պատկերը շատ նման է այն երեխաներին, որոնք չեն հասկանում թե ինչու՞ են իրենք դժվարանում կարդալ, երբ իրենց ընկերները հեշտությամբ կարդում են՝ լինելով իրենցից ոչ ավելի խելացի. դա իսկակակն մի դժբախտության պատճառ է դառնում։ Շատ երեխաներ կորցնում են ինքնավստահության զգացումը և սա կարող է բերել հիասթափության, ապստամբության, ագրեսիայի եւ անգամ օրինազանցության։ Չնայած որ շատ դիսլեքսիկներ հաճախ բավական տաղանդավոր են այլ ասպարեզներում, ինչպես օրինակ սպորտում, գիտության և համակարգչային տեխնիկայի, կամ դառնում են հրաշալի արվեստագետներ։ Միայն թե պետք է, որ նրանք վաղ հասակում ունեցած պրոբլեմներից չհուսահատվեն և հավատան սեփական ուժերի։ Այնպես որ դիսլեքսիայի կենսբանական հիմքերը հասկանալը կարևոր է նաև դիսլեքսիայի հետ կապված հաճախ ծագող տառապանքը կանխելու համար։ Կարդալու պրոցեսի բնույթը ավելի լավ հասկանալը կօգնի հաղթահարել կամ բուժել այդ պրոբլեմը։

Կարդալ սովորելը

Կարդալը պայմանավորված է ճիշտ հերթականությամբ այբուբենի տեսողական սիմվոլների ճանաչման ունակությունից՝ այսինքն տվյալ լեզվի ուղղագրության ճանաչման ունակությունից, ինչպես նաև տվյալ բառի մեջ եղած ձայները ճիշտ հերդականությամբ լսելուց։ Այն ներառում է ֆոնետիկ կառույցի «արտահանումը», այսինքն սիմվոլների վերափոխումը հնչյունների։ Ցավոք, դիսլեքտիկները հիմնականում շատ դանդաղ և ոչ ճշգրիտ ձևով են վերլուծում բառի ուղղագրական և հնչյունային մանրամասնություններըը։

Ձայներն ու տառերը ճշգրիտ դասավորելու ունակությունը կախված է տեսողական և լսողական մեխանիզմներից։ Անծանոթ բառ հանդիպելիս (իսկ սկսնակ կարդացողի համար բոլոր բառերն էլ անծանոթ են) յուրաքանչյուր տառ պետք է ճանաչվի, ապա նոր տեղադրվի ճիշտ հերթականությամբ։ Իսկ դա այնքան էլ հեշտ չէ, որքան կարծում եք, քանի որ աչքերն անընդհատ փոքր տատանողական շարժումներով թռնում են մեկ տառից մյուսին։ Տառերը ճանաչվում են այն ժամանակ, երբ աչքերը ֆիքսվում են որևէ տառի վրա, սակայն նրանց ֆիքսման հերթականուրյունը խառն է։ Այն, ինչ աչքերը տեսնում են պետք է ինտեգրացվի աչքի շարժողական համակարգից ստացովող շարժիչ ազդանշանների հետ, և դիսլեկտիկները խնդիրները հենց այս տեսաշարժական ինտեգրացիայի հետ են կապված։

Աչքի շարժողական համակարգի ղեկավարումն իրականացնցում են մեծ չափերով նեյրոնների մի ցանց, որին անվանում են մագնոցելյուլար համակարգ։ Բջիջները այդպես են կոչվել, քանի որ նեյրոնները չափերով մեծ են (magna)։ Այս ցանցը սկսվում է հենց ցանցաթաղանթից, հասնում ուղեղի կեղեւ ու ուղեղիկ, ապա ետ գալիս դեպի աչքի շարժիչ մկաններ։ Այն լավ մասնագիտացված է շարժվող օբյեկտները, թիրախները ֆիքսելու համար։ Այս համակարգի շատ կարևոր առանձնահատկություններից է, որ այն առաջացնում է շարժման ազդանշաններ, որոնք կարդալու ընթացքում կենտրոնացնում են աչքերը տառերի վրա, ապահովելով դրանց ֆիքսացիան։ Այս շարժման սխալների ազդանշանային համակարգը կապված է ակնաշարժ համակարգի հետ, որպեսզի վերջինս աչքերը ետ բերի որոշված նշանակետին։ Մագնոցելյուլար համակարգը շատ կարևոր դեր ունի յուրաքանչյուր տառի վրա աչքերի ֆիքսման և նրանց հերթականության որոշման համար։

Կողմնային ծնկաձև կորիզի հիստոլոգիական պատկերը լավ կազմավորված մանր֊ և խոշորբջջային շերտերով նորմայում և որոշ տեղաշարժերով՝ դիսլեկտիկի մոտ։

Նեյրոգիտնականները հայտնաբերել են, որ տեսողական մագնոցելյուլար համակարգը մի փոքր խաթարված է շատ դիսլեկտիկների մոտ։ Մի կողմից դա հաստատվում է ուղեղային հյուսվածքի պատկերով (տես նկարը)։ Բացի այդ տեսողական շարժումների զգայնությունը դիսլեկտիկների մոտ ավելի թույլ է զարգացած, քան նորմալ ընթերցողների մոտ, այնպես որ շարժվող ազդակների հանդեպ նրանց ուղեղի պատասխան ալիքները աննորմալ են։ Ուղեղապատկերումը նաև հայտնաբերել է տեսողական շարժման նկատմամբ զգայուն շրջանների ֆունկցիոնալ ակտիվության շեղված պատկեր։ Աչքերի ղեկավարումը դիսլեկտիկների մոտ ավելի անկայուն է, այնպես որ նրանք հաճախ գանգատվում են նրանից, որ կարդալիս տառերը շարժվում են կամ փոխում իրենց տեղերը։ Այս տեսողական խառնաշփոթը թերևս տեսողական մագնոցելյուլար համակարգի խաթարման հետե֊ վանք է, արդյունքում այն չի կարողանում կայունացնել աչքերի շարժումները՝ ինչպես դա անում են նորմալ ընթերցողները։

Հնչյունների ճիշտ հաջորդականությունը

Շատ դիսլեկտիկներ դժվարանում են նաև բառում ճիշտ դասավորել հնչյունները, ինչն առաջացնում է բառերի արտասանության սխալներ (օրինակ` կակաչ բառի փոխարեն՝ նրանք չակաչ կարող է արտասանեն), և նրանք շատ դժվար են շուտասելուկներ ասում։ Իսկ կարդալու առումով նրանք շատ դանդաղ են և «անուշադիր», հատկապես տառերը ձայների վերածելիս։ Ինչպես և տեսողական պրոբլեմի դեպքում, այն֊ պես էլ հնչյունային խնդիրների հիմքում ընկած է հիմնական լսողական ունակությունների թեթև անբավարարությունը։

Մենք տարբերակում ենք տառերի հնչյունները (ֆոնեմները), զգալով ձայնի ինտենսիվության եվ հաճախականության նուրբ տարբերությունները, որոնցով բնութագրվում են այդ հնչյունները։ Այս ձայնային մոդուլյացիաների տարբերակումը կատարվում է մեծ լսողական նեյրոնների օգնությամբ, որոնք զգում են ձայնի հաճախականության եւ ինտենսիվության տատանումները։ Կան տվյալներ, որ այս նեյրոնները թերզարգացած են դիսլեկտիկների մոտ, և նրանք դժվարանում են տարբերակել միանման հնչյունները, օրինակ «բ»֊ն և «դ»֊ն (տես նկարը)։

Կան տվյալներ, որ որոշ դիսլեկտիկներ բացի կարդալու հետ կապված տեսողական եւ լսողական խնդիրներից, ունեն նաև ուղեղային որոշ բջիջների զարգացման խաթարումներ։ Վնասված է նեյրոնների մի խումբ, որը կապված է գլխուղեղի տարբեր կառույցների հետ և կարծես մասնագիտացած է ժամանակային փոփոխությունների արձանագրման մեջ։ Այս բոլոր բջիջները ունեն իրենց մակերեսին մոլեկուլներ, որոնցով նրանք ճանաչում եւ կապի մեջ են մտնում միմյանց հետ, սակայն հենց այդ մոլեկուկների պատճառով էլ նրանք դառնում են հակամարմինների նկատմամբ շատ խոցելի։

Մագնոցելյուլար համակարգը մեծ թվով կապեր ունի ուղեղիկի հետ (տես շարժմանը վերաբերող 7րդ գլուխը)։ Այս իմաստով հետաքրքիր է նշել, որ շատ դիսլեկտիկներ բավական դժվարաշարժ են և վատ ձեռագիր ունեն։ Ուղեղապատկերումը (տես էջ 41) և ուղեղիկի նյութափոխանակության ուսումնասիրությունները ցույց տվեցին, որ նրա ֆունկցիաները հաճախ խանգարված են դիսլեկտիկների մոտ և գուցե հենց դա է նրանց ձեռագրի հետ կապված դժվարությունների պատճառը։ Որոշ նեյրոգիտնականներ գտնում են, որ ուղեղիկը ոչ միայն պատասխանատու է շարժումների ճշգրիտ իրականացման համար (այդ թվում գրելու և խոսելու), այլ նաև իմացական ծրագրման պրոցեսներում։ եթե դա իսկապես այդպես է, ապա ուղեղիկային ֆունկցիայի խանգարումը նոր պրոբլեմներ է ստեղծում կարդալ սովոլերու, գրելու և արտասանելու համար։

Ի՞նչ կարելի է անել

Դիսլեքսիայի բուժման շատ միջոցներ կան, որոնցից յուրաքանչյուրը հիմք է ընդունում նրա առաջացման տարբեր հիպոթեզները։ Որոշները կենտրոնանում են մագնոցելյուլար հիպոթեզի վրա, այնինչ մյուսները տարբերակում են նաև ձեռքբերովի վիճակները՝ այդպես կոչված մակերեսային և խորը դիսլեքսիաները, որոնք պահանջում են տարբեր բուժական մոտեցումներ։ Բոլոր բուժումների համար էլ կարևոր է վաղ ախտորոշումը։

Գիտնականները միշտ չէ, որ համաձայնվում են իրար հետ, և դիսլեքսիայի բուժումը այդպիսի անհամաձայնություններից մեկն է։ Վերջերս արված մի ենթադրության համաձայն, դիսլեկտիկներին բնորոշ ձայնի ներքին մշակման պրոբլեմները բերում են նրան, որ հնչյունների ուսուցման համար կիրառվող նորմալ պլաստիկության ուղիները սխալ արդյունքի են բերում։ Այստեղից բխող միտքն այն է, որ երեխաները կարող են նորից վերագտնել սովորելու ճիշտ ուղին, եթե նրանք խրախուսվեն համակարգչային խաղերի միջոցով, որտեղ իրենց կողմից չըմբռնվող ձայնային հնչյունները դանդաղեցվում են և դարձվում առավել հստակ։ Ապա ձայները հետզհետե արագացվում են։ Այս գաղափարի հեղինակները պնդում են, որ դա շատ լավ արդյունք է տալիս, բայց և այնպես, անկախ հետազոտությունները դեռ ընթանում են։ Այս գաղափարի մեջ գիտական առումով շատ հետաքրքիր է այն, որ նորմալ ուղեղում ընթացող պրոցեսները՝ համադրվելով վաղ գենետիկական խաթարումների արդյունքի հետ բերում են խեղված արդյունքի։ Դա շատ յուրատեսակ օրինակ է նրա, թե ինչպես են գեներն ու միջավայրը փոխազդում միմյանց հետ։

Կարևոր է շեշտել, որ դիսլեկտիկները որոշ հարցերում կարող են ավելի լավ ընկալում ցուցաբերել, քան նորմալ ընթերցողները, օրինակ գույների և առարկաների ձևի ընդհանուր գծերի (ոչ մանրուքների) տարբերակումը նրանց հաճախ ավելի լավ է հաջողվում։ Հավանաբար հենց դրանով էլ բացատրվում է այն, թե ինչու շատ դիսլեկտիկներ իրենց լավագույնս դրսևորել են ընդհանուր բնույթի օրինաչափությունների, անսպասելի կապերի հայտնաբերման և, ընդհանրապես, «ընդհանրական» մտածելակերպի հարցում։ Հիշե՛նք, որ Լեոնարդո դա Վինչին, Հանս Քրիստիան Անդերսենը, Էդիսոնը, Էյնշտեյնը և շատ այլ գյուտարարներ ու ստաղծագործողներ դիսլեկտիկներ են եղել։

Դիսլեքսիային և ուսուցման այլ խանգարումներին վերաբերող կայքեր. http://www.sfn.org/content/Publications/BrainBriefings/dyslexia.html http://www.learningdisabilities.com/programs.shtml

Պլաստիկություն։

Կյանքի ընթացքում մեր ուղեղն անընդհատ փոփոխվում է։ Ուղեղի այս փոփոխվելու ունակությունը կոչվում է պլաստիկություն (շնորհիվ պլաստիլինի հետ նմանության, որից մենք կարող ենք տարբեր իրեր պատրաստել)։ Իհարկե, ոչ թե ուղեղն է ամբողջապես փոխվում, այլ առանձին նեյրոնները, որոնք մոդիֆիկացվում են տարբեր պատճառերով՝ գլխուղեղի զարգացման ընթացքում, ի պատասխան ուղեղի վնասմանը, ինչպես նաև սովորելու ընթացքում։ Կան պլաստիկության տարբեր մեխանիզմներ, որոնցից ամենակարևորը սինապսային պլաստիկությունն է, որը մի «գիտություն» է այն մասին, թե ինչպես են նեյրոնները փոփոխում իրենց ունակությունները՝ այլ նեյրոնների հետ հաղորդակցման համար։

Մեր ապագայի կերտումը

Ինչպես տեսանք նախորդ գլխում, կյանքի վաղ շրջաններում նեյրոնների միջև առկա կապերը կարիք ունեն մշտական և նուրբ բարեկարգման։ Միջավայրի հետ շփման պայմաններում այս սինապտիկ կապերը սկսում են փոփոխվել՝ ստեղծվում են նորերը, օգտակար կապերը դառնում են առավել ուժեղ, իսկ քիչ կիրառվողները՝ թուլանում են, երբեմն՝ լրիվ վերանում։ Այն սինապսները, որոնք գործում են և ակտիվորեն փոփոխվում՝ պահպանվում են, իսկ մյուսները՝ հեռացվում։ Այս «օգտագործի՛ր կամ ջնջի՛ր» սկզբունքով է կերտվում մեր ուղեղների ապագան։

Ինչպես արդեն գիտեք, սինապսային հաղորդումն իրագործվում է քիմիական նեյրոտրանսմիտերի ձերբազատման միջոցով, որոնք այնուհետև ակտիվացնում են յուրահատուկ սպիտակուցային մոլեկուլները՝ ընկալիչներ։ Աինապտիկ ուժի չափորոշիչը՝ նեյրոտրանսմիտերի ձերբազատմանն ի պատասխան առաջացող էլեկտրական ակտիվությունն է։ Սինապտիկ ուժը կարող է տատանվել լայն շրջանակներում, իսկ նրա փոփոխությունը կարող է տևել մի քանի վայրկյաններից ու րոպեներից մինչև անգամ պահպանվելով ամբողջ կյանքի ընթացքում։ Նեյրոգիտնականները հատկապես հետաքրքրված են սինապտիկ ուժի երկարատև փոփոխություններով, որոնք առաջանում են նեյրոնների կարճատև ակտիվության շրջանների ընթացքում. խոսքն այսպես կոչված երկարաժամկետ պոտենցման (եԺՊ) և երկարաժամկետ ընկճման (եԺԸ) պրոցեսների մասին է։

Այս ամենի գործելու համն ու հոտը

Գլուտամատը հասարակ ամինաթթու է, հաճախ այն օգտագործվում է մեր օրգանիզմում սպիտակուցների կառուցման համար։ Կարող է հանդիպած լինեք նրան որպես համային հավելում՝ մոնոնատրիումական գլուտամատ անվան տակ։ Նույն ինքը գործում է որպես նեյրոտրանսմիտեր մեր ուղեղի ամենապլաստիկ սինապսներում, գործի դնելով եԺՊ֊ն ու եԺԸ֊ն։ Գլուտամատի ընկալիչները, որոնք հիմնականում տեղակայված են սինապսի ընկալող կողմում են լինում են չորս տեսակի, որոնցից երեքը իոնոտրոպ ընկալիչներ են (AMPA, NMDA և կաինատային), իսկ չորրորդը՝ մետաբոտրոպ է և կոչվում է mGluR։ Չնայած այս բոլոր գլուտամատային ընկալիչները պատասխանում են միևնույն նեյրոտրանս֊ միտերին, դրանք իրականացնում են միանգամայն տարբեր ֆունկցիաներ։ Իոնոտրոպ գլուտամատային ընկալիչները օգտագործելով իրենց իոնային անցուղիները առաջացնում են դրդող հետսինապսային պոտենցիալ, իսկ մետաբոտրոպ գլու֊ տամատային ընկալիչները ունեն նեյրոմոդուլատոր ազդեցություն՝ փոփոխում են պատասխանի ուժն ու բնույթը (նեյրոմոդուլացնող ազդեցության մասին արդեն նշվել է 8րդ էջում)։ Ռեցեպտորների բոլոր տեսակներն էլ կարևոր են սինապսային պլաստիկության համար, սակայն ավելի շատ հայտնի է NMDA և AMPA ընկալիչների մասին, որոնց երբեմն անվանում են հիշողության մոլեկուլներ։ Նրանց մասին գիտելիքները հիմնականում ստացվել են այդ ընկալիչների վրա ազդող նոր դեղանյութեր հայտնագործելու ճանապարհին (տես էջ 29)։

AMPA ընկալիչները ամենաարագ գործողն են։ երբ գլուտամատը կապվում է այս ընկալիչներին, նրանք անմիջապես բացում են իրենց իոնային անցուղիները, առաջացնելով անցողիկ դրդող հետսինապսային պոտենցիալ (ԴՀՍՊների մասին խոսվել է արդ գլխում)։ Գլուտամատը կապվում է AMPA ընկալիչներին միայն վայրկյանից էլ պակաս ժամանակով, ապա թողնում նրանց եւ հեռացվում սինապսից, ինչի արդյունքում իոնային անցուղիները փակվում են և էլեկտրական պոտենցիալը վերադառնում է իր հանգստի վիճակին։ Այսպես նեյրոններն ուղեղում արագ փոխանցում են ինֆորմացիան։

NMDA ընկալիչները (կարմիր), ուսուցման մոլեկուլյար մեխանիզմներն են։ Տրանսմիտերը ձերբազատվում է և՛ հասարակ ակտիվացման ժամանակ, և՛ եԺՊ առաջանալու դեպքում (վերևում ձախից)։ Mg²⁺֊ը խցանում է բջջաթաղանթի C՝ ական անցուղիները (նկարում` փոքր, սև օղակները), սակայն այն դուրս է մղվում ուժեղ ապաբևեռացման ժամանակ։ Դա տեղի է ունենում, երբ նեյրոնները «ցանկանում են» փոխել իրենց կապակցումները այլ նեյրոնների հետ։ եԺՊ֊ն կարող է արտահայտվել կամ AMPA ընկալիչների քանակի մեծացումով (դեղին ընկալիչները` ներքևում ձախից) կամ էլ այդ ընկալիչների արդյունավետության բարձրացումով (ներքևում աջից)։

NMDA ընկալիչներ. պլաստիկության մոլեկուլյար մեխանիզմները

Գլուտամատը կապվում է նաև NMDA ընկալիչներին հետսինապսային նեյրոններում։ Սրանք վճռորոշ դեր ունեն սինապսային պլաստիկության մոլեկուլյար մեխանիզմներում։ եթե սինապսը դանդաղ է ակտիվանում, NMDA ընկալիչները մեծ դեր չեն խաղում, քանի որ NMDA ընկալիչների իոնային անցուղիների բացվելուն պես՝ դրանք խցանվում են սինապսում առկա մեկ այլ իոնով` Mg²⁺֊ով։ Բայց երբ սինապսներն ակտիվանում են շատ արագ և նեյրոնը ուժեղ է խթանվում, ապա NMDA ընկալիչները անմիջապես զգում են այդ դրդումը։ Առաջացած մեծ սինապտիկ ակտիվությունը բերում է նաև մեծ ապաբևեռացման հետսինապսային նեյրոններում, ինչը դուրս է մղում Mg²⁺֊ը NMDA֊ի իոնային անցուղիներից՝ էլեկտրական վանման հաշվին։Այնուհետև NMDA ընկալիչները ընդգրկվում են սինապսային հաղորդակցման մեջ։

Դա կատարվում է երկու ճանապարհով. մի կողմից, ինչպես և AMPA ընկալիչները, նրանք բացում են Na⁺ և K⁺ իոնների ճանապարհը՝ նպաստելով ապաբևեռացմանը, իսկ մյուս կողմից նպաստում են Ca²⁺ իոնների թափանցմանը դեպի նեյրոն։ Այլ կերպ ասած NMDA ընկալիչների զգում են ուժեղ նեյրոնային ակտիվությունը, և ազդանշան ուղարկում նեյրոնին Ca²⁺ իոնների հոսքային ալիքով։ Ca²⁺ իոնների հոսքը, իհարկե, կարճատև է, տևում է վայրկյանից էլ քիչ, մինչ գլուտամատը կապվում է NMDA ընկալիչներին։ Ինչևէ, Ca²⁺֊ը որոշիչ դեր է խաղում՝ ազդանշանելով նեյրոնին NMDA ընկալիչների ակտիվացման մասին։

Սարքավորում, որն օգտագործվում է սինապսներում առաջացող ցածր էլեկտրական հոսանքների լարվածության չափման համար։

Նեյրոնում Ca²⁺֊ը կապվում է սինապսների՝ NMDA ընկալիչների անմիջական հարևանությամբ գտնվող սպիտակուցների հետ։ Այդ սպիտակուցներից շատերը անմիջականորեն կապված են NMDA ընկալիչներին, ինչն էլ հիմք է հանդիսանում մոլեկուլային մեխանիզմի ստեղծմանը։ Այդ սպիտակուցների մյուս մասը Ca²⁺ իոններով ակտիվացող ֆերմենտներ են, և դա բերում է սինապսի հետ առնչվող այլ սպիտակուցների քիմիական կառուցվածքի փոփոխմանը։ Նշված կառուցվածքային փոփոխությունները հանդիսանում են հիշողության ձևավորման առաջին փուլերը։

Ուղեղի մարզանք

AMPA ընկալիչների ֆունկցիոնալ փոփոխությունը դեռ ամբողջը չէ։ երբ հիշողությունը դառնում է ավելի կայուն, ուղեղում կառուցավածքային տեղաշարժեր են առաջանում։ Մեծ քանակությամբ AMPA ընկալիչներ ունեցող սինապսները, ներդրված եԺՊ֊ի ազդեցությունից հետո, փոխում են իրենց ձևը, կարող են մեծանալ, կամ դենդրիտից կարող են «աճել» նոր սինապսներ այնպես, որ մեկ սինապսի աշխատանքը կարող է կատարվել երկուսի կողմից։ եվ հակառակը՝ սինապսները, կորցնելով AMPA ընկալիչները եժԸ ազդեցությունից հետո, կարող են թառամել և մահանալ։ Ուղեղը այնպես է կառուցված, որ անընդհատ փոփոխվի մտավոր գործունեությանը համապատասխան։ Ուղեղը մարզանք է սիրում, իհարկե, խոսքը մտավոր վարժությունների մասին է։ Ինչպես և մեր մկաններն են դառնում ավելի ուժեղ, երբ մենք ֆիզիկական վարժություն ենք կատարում, այնպես էլ սինապսային կապերն են դառնում բազնաթիվ և ավելի լավ կազմակերպված, երբ դրանց շատ ենք օգտագործում։

Գիտակցված հիշողությունը

Այն ինչ մենք լավ սովորում ենք մեծապես պայմանավորված է մեր էմոցիոնալ վիճակով. մենք հակված ենք հիշելու ուրախության, տխրության կամ ցավալի երևույթների հետ կապված իրադարձությունները։ Ուշադրությունը սևեռելու դեպքում մենք ավելի լավ ենք սովորում։ Տրամադրության այս փոփոխություններըը կապված են նեյրոմոդուլյատորների ձեռբազատման հետ, ինչպիսիք են ացետիլխոլինը (ուշադրության կենտրոնացման ընթացքում), դոֆամին, նորադրենալին և ստերոի հորմոններից կորտիզոլը (նոր տեղեկության, սթրեսի և տագնապայնության ժամանակ)։ Մոդուլյանտորները բազմակի ազդեցություններ ունեն նեյրոնների վրա, որոնցից մի քանիսը ազդում են NMDA ընկալիչների ֆունկցիոնալ փոփոխության միջոցով։ երբեմն տեղի է ունենում սովորելու հետ կապված հատուկ գեների ակտիվացում։ Այս գեների սպիտակուցները նպաստում են եԺՊ֊ի կայունացմանը և ավելի երկար գոյատևմանը։

Բժիշկը ներսում

Սինապսային պլաստիկությունը նաև այլ կարևոր ֆունկցիա է կատարում մեր ուղեղում. այն կարող է օգնել ուղեղին վերականգնվել վնասվածքից հետո։ Օրինակ, եթե ինչ֊որ մի շարժման համար պատասխանատու նեյրոնները քայքայվում են, ինչը կարող է տեղի ունենալ ուղեղի կաթվածի կամ լուրջ գլխուղեղային վնասվածքների ժամանակ, ապա դա դեռ չի նշանակում, որ ամեն ինչ կորած է։ Հիմնականում նեյրոնները իրենք իրենց չեն վերականգնվում։ Փոխարենը՝ մյուս նեյրոններն են հարմարվում և երբեմն կարողանում են մահացած նեյրոնների ֆունկցիան իրենց վրա վերցնել` ձևավորելով նմանատիպ այլ ցանց։ Դա վերասովորելու գործընթաց է, որն ընդգծում է ուղեղի վերականգնման ունակությունը։

Առնչվող ինտերնետային կայքեր. http://www.cf.ac.uk/plasticity/index.html http://www.bris.ac.uk/synaptic/public/brainbasic.html

Ուսուցում և հիշողություն

Հիշողությունը մեր անհատականության գլխավոր մասն է։ Այն, ինչ մեզանից յուրաքանչյուրը հիշում է, տարբերվում է մյուսների հիշածից, նույնիսկ եթե մենք միասին ենք հայտնվել նույն իրավիճակում։ Անկախ մեր առանձնահատկություններից մեզանից յուրաքանչյուրը հիշում է իրադարձություններ, փաստեր, զգացմունքներ և հմտություններ. ոմանք` կարճ ժամանակով, մյուսները՝ ամբողջ կյանքում։ Ուղեղը ունի հիշողության բազմաթիվ, տարաբնույթ համակարգեր, որոնք իրագործվում են տարբեր նեյրոնային ցանցերով։ Այսօր լայնորեն տարածված է այն տեսակետը, որ նոր հիշողության ձևավորումը կապված է սինապսային պլաստիկությունից (ինչպես նկարագրվել է նախորդ գլխում), բայց մենք դեռ համոզված չենք ինֆորմացիայի վերականգման նեյրոնային մեխանիզմներում։ Մինչ մենք բոլորս բողոքում ենք մեր հիշողությունից, այն հիմնականում լավ վիճակում է. հիմնականում հիշողությունը սկսում է վատանալ ծեր տարիքում կամ նյարդաբանական հիվանդությունների ժամանակ։ Լավ կլիներ փորձել լավացնել մեր հիշողությունը, բայց փոխարենը մենք «կվճարենք» նրանով, որ ստիպված կլինենք հիշել շատ այնպիսի բաներ, որոնք կնախընտրեինք մոռանալ։

Հիշողության կազմավորումը

Չկա ուղեղի որևէ եզակի բաժին, որտեղ պահվի մեր կողմից սովորված ամբողջ ինֆորմացիան։ Ակտիվ, գիտակից վիճակում գործող աշխատանքային հիշողությունը պահում է ինֆորմացիան մտքում կարճ ժամանակով։ Ինֆորմացիայի ավելի երկար և պասիվ պահպանումը կոչվում է երկարաժամկետ հիշողություն։

Աշխատանքային հիշողություն

Ինչպես նոթատետրի մի թերթիկի վրա մենք կարճ գրառումներ ենք անում (օրինակ՝ անուններ և հեռախոսի համարներ գրելու համար, որոնք մեզ պետք են կարճ ժամանակով), այնպես էլ ուղեղը ունի համակարգ՝ փոքր ծավալի ինֆորմացիան ճշգրտորեն պահելու և դրա հետ աշխատելու համար։

Մենք օգտվում ենք այդ համակարգից զրույցի ժամանակ խոսակցության թելը պահելու համար, մտովի հաշվարկներ կատարելիս կամ էլ հիշելու, թե որտեղ ենք թողել մեր բանալիները մի րոպե առաջ։ Հաճախ ասվում է, որ աշխատանքային հիշողության մեջ կարելի է մտապահել 7±2 նիշ, այդ պատճառով էլ հեռախոսի համարները հիմնականում չեն գերազանցում 7 կամ 8 նիշից։ Բայց սրանք ճշգրտորեն հիշելը կարևոր է։ Կարող եք ստուգել Ձեր աշխատանքային հիշողության ծավալը և սահմանափակ կայունությունը մի պարզ փորձի օգնությամբ, որը կարող եք անել ընկերների հետ։

Կենտրոնական գործադիր համակարգը կառավարում է ինֆորմացիայի հոսքը հիշողության երկու հիմնական պահեստների միջոցով։ Պահեստներից մեկը լսողականն է, որն աշխատում է «լուռ» կրկնության միջոցով. դա ուղեղի այն մասն է, որը մենք օգտագործում ենք, երբ ինքներս մեզ ինչ֊որ բան ենք ասում։ եթե նույիսկ մենք կարդում ենք բառեր կամ թվեր, ապա միևնույն է ինֆորմացիան վեր է ածվում լսողական ծածկագրի և կարճ ժամանակով պահպանվում այս երկբաղադրյալ համակարգում։ Մենք ունենք նաև «տեսողական նոթատետր», որը բավական երկար ժամանակ կարող է պահպանել առարկաների պատկերները մեր մտքում (տեսողական հիշողություն)։

Աշխատանքային հիշողությունը տեղակայված է ճակատային և գագաթային բլթերում։ Ուղեղապատկերման միջոցով կատարված ուսումնասիրությունները, օգտագործելով PET և fMRI տեխնոլոգիաները ցույց են տվել, որ աշխատանքային հիշողության լսողական հատվածները հիմնականումտեղակայված են ձախ ճակատային և գագաթային բլթերում, որտեղ նրանք համագործակցում են խոսակցական, պլանա֊ վորման և որոշում֊կայացնող նեյրոնալ ցանցերի հետ։ Այս գործունեության համար անհրաժեշտ է լավ աշխատանքային հիշողություն։ Տեսողական նոթատետրը գտնվում է աջ կիսագնդում (տես նկարը այս գլխի վերջում)։

Ինչպե՞ս է առաջացել աշխատանքային հիշողությունը։ Կենդանիները, նույնիսկ կաթնասունների մեծ մասը, հավանաբար, չունեն կարճաժամկետ հիշողության այն կառուցվածքը, ինչ որ մենք, և պարզ է, որ այն դժվար թե առաջացած լինի նրա համար, որ հնադարյան մարդիկ լավ հիշեն հեռախոսահա֊ մարները։ Մանուկների հետազոտումը ցույց է տալիս, որ աշխատանքային հիշողությունը վճռորոշ դեր ունի նրանց լեզու սովորելու ժամանակ, ըստ երևույթին, այս հիշողության համակարգի զարգացումը կապված է մարդու մոտ խոսքի առաջացման հետ։ Չէ որ նախադասության իմաստը ճիշտ ըմբռնելու համար անհրաժեշտ է մտապահել հնչող բառերը և նրանց ճիշտ հերթականությունը։

երկարաժամկետ հիշողություն

երկարաժամկետ հիշողությունը նույնպես ստորաբաժանված է տարբեր համակարգերի, որոնք լայնորեն սփռված են ուղեղի տարբեր նեյրոնալ ցանցերով։ Տարբեր ցանցերը նաև տարբեր գործ են անում։ Կարելի ասել, որ ինֆորմացիան մտնում է զգա֊ ցող համակարգերից, այնուհետև անցնում է այնպիսի ուղի֊ներով, որոնք իրականացնում են այդ տեղեկատվության խիստ մասնագիտացված մշակում։ Օրինակ տեսողական համակարգից ստացվող ինֆորմացիան գնում է զոլավոր կեղևից դեպի միջային քունքային բիլթ այսպես կոչված վենտրալ ուղիով, ճանապարհին անցնելով այնպիսի նյարդային ցանցերի միջով, որոնք պարզում են առարկայի ձևը, գույնը, խտությունը, նրա ծանոթ կամ անծանոթ լինելը, մինչև վերջապես ինչ֊որ մի հիշողություն է ձևավորվում այդ առարկայի վերաբերյալ, միաժամանակ ֆիքսվում է՝ որտեղ և երբ է այն հանդիպել։

Այս կասկադի վերլուծության վերաբերյալ տարբեր տեսակետներ կան։ Դրանցից մեկի համաձայն, կեղևում կան հատվածներ, որոնք ձևավորում են երևացող առարկայի «ընկալչական ներկայացուցչությունը»։ Այն օգտագործվում է մեզ շրջապատող իրերի մտապահման և հետագայում ճանաչման համար։ Դրա միջոցով է, որ մենք ի վիճակի ենք ճանաչելու որևէ հայտնի մարդու, քաղաքական գործչի թերթում տպված ծաղրանկարը։ Այս համակարգին շատ մոտ է նաև սեմանտիկ (գիտելիքային) հիշողությունը, որը աշխարհի մասին մեր ունեցած փաստացի գիտելիքների ամբողջությունն է։ Օրինակ՝ մենք գիտենք, որ Փարիզը Ֆրանսիայի մայրաքաղաքն է, որ ԴՆԹ ֊ ն կոդավորում է գենետիկ ինֆորմացիան զույգ֊նուկլեոտիդների հաջորդականության ձևով և այլն։ Մեր գիտելիքների «շենքի» կարևոր հատկությունն այն է, որ փաստերը հավաքագրված են կատեգորիաներով։ Այն շատ կարևոր է հիշողությունից որևէ ինֆորմացիայի վերհանման համար, քանի որ որևէ բան հիշելիս փնտրումը կատարվում այդ շենքի պահեստներում ծառանման ճյուղավորված մեր գիտելիքներից։ եթե սեմանտիկ հիշողությունը կազմակերպված լիներ այնպես, ինչպես մեզանից շատերը դասավորում են իրերը իրենց ձեղնահարկում (այսինքն՝ թափթփված ու անկանոն), ապա մեզ համար որևէ բան հիշելը կվերածվեր մի դաժան խնդրի։ Բարեբախտաբար, ուղեղը տեսակավորում է մեր կողմից ստացվող ինֆորմացիան խմբերի, կատեգորիաների։ Իհարկե, շատ լավ է, երբ կա փորձառու ուսուցիչ, որը տեսակավորելով ինֆորմացիան սովորեցնում է աշակերտներին։

Մենք ձեռք ենք բերում նաև հմտություններ տարբեր իրերի հետ վարվելու համար, հույզեր ենք ունենում դրանց հետ կապված։ Իմանալ, որ դաշնամուրը դաշնամուր է՝ մի բան է, նվագել կարողա֊ նալը՝ այլ բան։ Հեծանիվ քշել կարողանալը օգտակար է, բայց պակաս կարևոր չէ դրա հետ կապված վտանգավոր իրավիճակների իմացությունը։ Հմտությունները ձեռք ենք բերվում մտածված, պահանջում են երկարատև փորձառություն, այնինչ հուզական ուսուցումը ավելի արագ է ընթանում։ Հաճախ այն ուղղակի պետք է լինի արագ, հատկապես այն դեպքերում, երբ մեր ուսուցման առարկան վախ է առաջացնում։ Ուսուցման այս երկու ձևերն էլ կոչվում է պայմանական ռեֆլեկտոր։ Այս պրոցեսում ընդգրկված են ուղեղի մասնագիտացված կառույցներ. հիմային հանգույցները և ուղեղիկը՝ տարբեր հմտությունների ձեռք բերման հարցում, և ամիգդալան (նշաձև մարմինը)` հուզական ուսուցման համար։ Շատ կենդանիներ սովորելով են հմտություններ ձեռք բերում. դա անհրաժեշտ է նրանց վերապրման համար։

Հիշողության խանգարում և դրվագային հիշողության տեղակայումն ուղեղում

Ուղեղի հիշողության համակարգերից վերջին տեսակը կոչվում է դրվագային հիշողություն։ Այն օգտագործվում է անհատական փորձի իրադարձությունները մտապահելու համար։ Իրադարձություն հիշելը տարբերվում է փաստեր սովորելուց մի կարևոր պատճառով,որ այն կյանքում ընդամենը մեկ անգամ է պատահում։ եթե մոռանանք, թե ինչ ենք մենք կերել այսօր նախաճաշին (հազիվ թե), կամ թե ինչ է կատարվել մեր հետ անցած Նոր Տարուն (հավանաբար), կամ էլ այն ամենը, ինչ կատարվել է մեր հետ դպրոց գնալու ամենա առաջին օրը (հավանաբար), ապա մենք չենք կարող դրանք նորից կրկնել, ինչպես դա կարելի է անել դպրոցում՝ դասը բաց թողնելու համար։ Այս համակարգը ցանկացած բան սովորում է շատ արագ. պարտավոր է սովորել շատ արագ։

Դրվագային հիշողության վերաբերյալ շատ բան հաջողվեց պարզել, ուսումնասիրելով նյարդաբանական տարբեր շեղումներով՝ կաթվածով, ուղեղի ուռուցքով, վիրուսային հիվանդություններով (հերպեսային էնցեֆալիտ) հիվանդների։ Նրանցից շատերի մոտ նկատվել են այս տեսակի հիշողության յուրատիպ խանգարումներ։ Այս հիվանդների մանրազնին և զգույշ ուսումնասիրությունը հնարավորություն տվեց բացահայտելու այն անատոմիական կազմավորումները, որոնք պատասխանատու են այս և այլ հիշողության համակարգերի համար։

Ամնեզիայով տառապող մարդիկ չեն կարողանում հիշել այլ մարդկանց հետ կես ժամ առաջ պատահած հանդիպումը։ Նրանք չեն կարողանում հիշել, արդյոք նրանք արդեն կերել են, թե հիմա նոր պետք է սնվեն, շատ հաճախ մոռանում են, թե տան այս կամ այն իրը որտեղ էր դրված։ Նրանք կարող են հեշտությամբ արտագծել որևէ բարդ գծապատկեր (ինչպես, ասենք, այստեղ բերվածը), բայց, ի տարբերություն մեզանից շատերի, նրանք չեն կարողանա գծել այն անգամ 30 րոպե անց։ Հաճախ նրանք չեն կարողանում հիշել այն բաները, որ կատարվել է նրանց հետ մինչև հիվանդանալը։ Դա կոչվում է ռետրոգրադ ամնեզիա։

Ամնեզիայով հիվանդը (Ա) կարող են լավ արտանկարել բարդ գծապատկերներ, բայց չեն կարողանում մտապահել այն, ինչպես դա անում են նորմալ (Ն) մարդիկ։

Այդպիսի կյանքը աղավաղում է ժամանակի և տեղի մասին հիվանդի ողջ պատկերացումը, մի ամնեստիկ հիվանդ դա շատ դիպուկ բնութագրել է որպես մի կյանք, «որտեղ կարծես անընդհատ երազից հետո արթնանաս»։ Թեպետ այս նույն հիվանդները տիրապետում են իրենց լեզվին ու խոսքին, հասկանում են բառերի իմաստը, աշխատանքային հիշողությունը բավարարում է նկարում իմաստալից խոսակցություն արտանկարում հիշողությամբ վարելու համար։ Սակայն եթե դրանից մի քանի րոպե անց խոսեք նրա հետ այդ նույն թեմայով՝ կբացահայտվի այս հիվանդների կյանքի կործանարար մեկուսացումը։

Դրվագային հիշողության համար շատ կարևոր են երկու կառույցներ՝ հարքթային կեղևը (PRH), որը պայմանավորում է անցյալի հետ կապը, ծանոթի զգացումը և հիպոկամպը (HIPPO), որը կոդավորում է իրադարձությունները և տեղը։

Հիշողության այլ համակարգեր

Ուղեղի որևէ այլ մասի վնասումը ազդում է հիշողության այլ համակարգերի վրա։ Դեգեներատիվ վիճակները, ինչպիսիք են սեմանտիկ դեմենցիան (Ալցհեյմերի հիվանդության տեսակ), կարող են առաջացնել սեմանտիկ հիշողության խանգարման հետաքրքիր պատկեր։ Սկզբնական շրջանում հիվանդները ի վիճակի կլինեն ասելու, թե ինչ նկարներ եք նրանց ցույց տալիս` կատվի, շան, մեքենայի կամ գնացքի։ Հետագայում նրանք կդժվարանան հստակ ասել, արդյոք նկարում մուկ է պատկերված, թե՞, ասենք, շուն։ Դա հաստատում է այն հանգամանքը, որ փաստային ինֆորմացիան կազմավորվում է կատեգորիաներով` կենդանիները պահվում են առանձին բաժնում, անկենդան աշխարհը՝ առանձին։

Հիշողության նեյրոկենսաբանությունը

Նյարդաբանական շեղումներով հիվանդների հետազոտու֊ թյունները օգնում են մեզ բացահայտելու, թե ուղեղի որ հատվածներն են իրագործում հիշողության ֆունկցիաները։ Սակայն նեյոնների և քիմիական միջնորդների մակարդակով այս երևույթը պարզելու համար անհրաժեշտ են լաբորատոր կենդանիների օգտագործմամբ նուրբ հետազոտություններ։

Նեյրոգիտնականները այժմ գտնում են, որ ուղեղի զարգացման ընթացքում նեյրոնների կապերի հաստատումը օգտագործվում է նաև ուսուցման վաղ փուլերում։ Մանուկի և մոր միջև առաջացող կապվածությունը ուսումնասիրվել է հավի ճտերի միջոցով, երևույթն էլ կոչվել է իմպրինտինգ («ներտպում»)։ Այժմ հայտնի է, թե փոքրիկ ճուտիկների ուղեղի որ մասով է պայմանավորված այս երևույթը, պարզվել են այն նեյրոտրանսմիտերները, որոնք կապվելով իրենց ընկալիչների հետ պահում են ճուտիկի ուղեղում սեփական մոր պատկերը։ Այս պատկերը բավականին հստակ է. ճուտիկը գնում է միայն իր մայրիկի հետևից, մյուսների հետ չի շփոթում։ երիտասարդ կենդանիները նաև պետք է իմանան, թե որ ուտելիքն է անվնաս ուտելու համար՝ համտեսելով տարբեր համերի ուտելիքներ և հիշելով, թե որն է դրանցից լավը, որը՝ վատը։ Դա չի կարող միայն ժառանգականությամբ պայմանավորված լինել. գործում են ուսուցման մեխանիզմները։ Թե՛ իմպրինտինգի, և թե՛ ուտելիքները փորձելու ժամանակ, ձերբազատված նեյրոտրանսմիտերները, ընկալիչների հետ կապվելուց հետո նյարդային բջիջներում առաջացնում են մի շարք այլ քիմիական նյութեր, որոնք ի վերջո ազդանշանը հասցնում են կորիզին։ Այստեղ արդեն ակտիվանում են որոշակի գեներ, որոնց արտադրած հատուկ սպիտակուցները կարող են բառացիորեն ֆիքսել հիշողոթյունը։

Տեղի բջիջները մի այլ կարևոր բացահայտում են։ Դրանք հիպոկամպում գտնվող նեյրոններ են, որոնք առաջացնում են գործողության պոտենցիալ միայն այն ժամանակ, երբ կենդանին տեսնում է ծանոթ վայր։ Տարբեր բջիջներ կոդավորում են շրջապատի տարբեր հատվածներ, այնպես որ այդ բջիջների մի խումբ «քարտեզագրում է» մի ամբողջ տարածք։ Այս բջիջների հարևանությամբ գտնվող բջիջները կոդավորում են կենդանու շարժման ուղղությունը։ Այս երկու հարևան շրջանների համատեղ գործունեության շնորհիվ, ունենալով տեղանքի «քարտեզը» և ուղղության զգացողությունը, կենդանիները կարողանում են գտնել ճանապարհը իրենց շրջապատող աշխարհում։ Դա շատ կարևոր է կենդանիների կենսագործունեության համար գտնելու ուտելիք կամ ջուր, այնուհետև գտնելու ճանապարհը դեպի իրենց բույնը կամ խուցը։ Այս նավիգացիոն ուսման համակարգը վերաբերվում է սեմանտիկ և դրվագային հիշողությանը։ Կենդանիները ձևավորում են շրջապատում իրերի տեղաբաշխումն այնպես, ինչպես և մյուս բոլոր «փաստացի» գիտելիքները, որ մենք ձեռք ենք բերում աշխարհի մասին։ Տեղանքի քարտեզը ստեղծում է նաև հիշողության այն հենքը, որի օգնությամբ հիշվում են նաև իրադարձությունները (օրինակ, կենդանին կարող է հիշել, թե վերջին անգամ որտեղ էր պատսպարվել գիշատիչը)։ Այսպիսով, տեղի բջիջները կարող են կոդավորել ոչ միայն տեղը (վայրը), այլ նաև օգնել կենդանուն հիշելու այդ վայրում կատարված իրադարձությունները։

Հիպոկամպում տեղադրված 4 գրանցող էլեկտրոդները հայտնաբերում են նյարդային ազդանշանները էլեկտրոդներից երկուսում (1 և 2, երբեմն 4), որոնք արտացոլում են նեյրոնների գրգռումը որոշակի վայրում (տես կարմիր բիծը շրջանաձև ներդիրի վրա)։ Մեծացնելով ժամանակի մասշտաբը (կարմիր շրջանը) կարելի է տեսնել ուղեղի իմպուլսների (այսպես կոչված սպայկերի) ձևը։

Ինչպե՞ս են առաջանում այդ քարտեզները և հիշողության այլ «դրոշմումները»։ Այսօր առկա տեսակետներից մեկի համաձայն, այստեղ ներառնված է NMDA ընկալիչների հետ կապված սինապսային պլաստիկությունը։ Նախորդ գլխում մենք քննարկել ենք, թե ինչպես է սինապսային պլաստիկությունը ազդում նեյրոնների համակարգում կապերի ուժգնության վրա, և որ հենց դա է ինֆորմացիան պահելու հիմնական ձևը։

Վայրի (տեղանքի) հետ կապված սովորելու պրոցեսը խանգարվում է հիպոկամպում NMDA ընկալիչների պաշարման դեպքում։ Այսպես, առնետները և մկները սովորում են լողավազանում լողալիս հայտնաբերել ջրի մակերևույթից ցած գտնվող հարթակը, որի վրա բարձրանալով՝ նրանք ավելի ապահով վիճակում են հայտնվում։ Օգտագործելով իրենց տեղի բջիջները և գլխավոր ուղղության բջիջները, նրանք գտնում են դեպի թաքնված հարթակն ընկած ճանապարհը։ Նրանք կոդավորում են հարթակի տեղակայումը՝ շնորհիվ NMDA ընկալիչներով պայմանավորված պլաստիկության։ Ստեղծվել են այնպիսի մկների տեսակներ, որոնց մոտ հիպոկամպի NMDA ընկալիչները հեռացված են եղել։ Այս կենդանիների սովորելու ունակությունները եղել են խիստ սահմանափակ, իսկ նրանց տեղի բջիջները անճշգրիտ են գործել։ Ինչպես նախորդ գլխում բացատրվել է, սինապսային կշիռների փոփոխությունները դրսևորվում են խթանիչ AMPA ընկալիչների տեղաշարժերի ձևով։ Որքանով է դա ճշմարտացի հիշողության դեպքում առայժմ հայտնի չէ. այս հարցը այժմ ինտենսիվ կերպով ուսումնասիրվում է։

Կարելի՞ է արդյոք լավացնել հիշողությունը։

Մենք հաճախ մտածում ենք, թե ինչ լավ կլիներ, եթե մեր հիշողության հզորությունն ու տևողությունը մեծ լիներ։ Տարեցները հաճախ գանգատվում են իրենց հիշողությունից։ Սակայն, այդպիսի հիշողության լավացումը, որպես կանոն, թանկ է հատուցվում։ Այդպես է, քանզի լավ հիշողությունը այն հավասարակշռությունն է, որն առկա է հիշելու և մոռանալու միջև։ եթե մենք լավացնեինք հիշողությունը, ապա ստիպված կլինեինք հիշելու բազում անպետք իրադարձություններ, որ պատահում են օրվա ընթացքում, որոնց հիշելու կարիք բնավ էլ չկա։ Լավ հիշողության ոսկե միջինն այն է, որի դեպքում անհրաժեշտ բաները կազմակերպված ձևով պահվում են ուղեղում, իսկ երկրորդային բաները մոռացվում են։ Հավանաբար, մենք երբևէ չենք ունենա այնպիսի մի դեղահաբ, որը կգործի կախարդական գնդակի պես՝ լավացնելով հիշողությունը, համենայն դեպս նորմալ մարդկանց մոտ։ Էվոլյուցիան հաստատում է, որ այս համակարգը լավագույնս հավասարակշռված է։

Բայց և այնպես, լուրջ մոռացկոտությունը կարելի է զգալիորեն մեղմացնել, օգտագործելով դեղեր, որոնք լավացնում են NMDA և AMPA ընկալիչների աշխատանքը, կամ այնպիսի դեղեր, որոնք խթանում են այն ազդանշանների երկրորդային մեսենջերների կասկադները, որոնք բացահայտվել են երիտասարդ կենդանիների ուսուցումը հետազոտելիս։ Շատ օգտակար կլիներ նաև որևէ ճանապարհ գտնել դանդաղեցնել որոշ նեյրոդեգեներատիվ հիվանդությունների ընթացքը, ինչպես օրինակ Ալցհեյմերի հիվանդության, որի ժամանակ բավական վաղ է ախտահարվում հիշողությունը։ Այսօրվա համալսարանների, գիտահետազոտական ինստիտուտների և դեղագործական կոմպանիաների գիտնականների համար այսպիսի հետազոտությունների անց կացումը ամենաարկածախնդիր գործն է։ Այժմ գրեթե բոլոր զարգացած երկրներում դեմոգրաֆիան փոխվում է այնպես, որ մեծահասակները ավելի մեծ մասնաբաժին են կազմում, հետևաբար շատ արժեքավոր կլինի այնպիսի բուժական մոտեցումները, որոնք կերկարացնեն նրանց ինքնուրույն լիարժեք կյանքը։

Ինչևէ, որոշ գիտնականներ կարծում են, որ դեղորայքի հետ մեկտեղ անհրաժեշտ է կիրառել կոգնիտիվ ինժեներիան։

Լրագրերում կոգնիտիվ ինժեներիայի մասին այնքան չեն գրում, որքան նոր դեղերի մասին։ Սակայն այն պակաս կարևոր չէ։ Այս դեպքում հիմնական միտքն այն է, որ պետք է օգտագործել այն առավելությունները, որը մեզ տալիս է ինֆորմացիայի կոդավորման, պահպանման, կոնսոլիդացման (ֆիքսելու պրոցեսը) և վերհիշելու մասին մեր ձեռք բերված գիտելիքները։ Ուշադրության սևեռումը, ուսումնական պրոցեսի ժամանակային բաշխումը, հաճախակի հիշեցումները, որոնք նպաստում են հիշողության ֆիքսմանը դրա օրինակներից են։ Հիշողության խնդիրներով որոշ մեծահասակների համար շատ օգտակար է «NeuroPage» կոչվող էջավորման համակարգը. այն պարբերաբար հիշեցնում է, թե ինչ է պետք անել, այդպիսով հիվանդները կարող են օրը ճիշտ կառուցել և իրագործել ծրագրվածը. մի բան, որ առանց դրա կմոռացվեր։ Դրվագային և աշխատանքային հիշողության գործելու սկզբունքների պարզաբանումը նույնպես կարևոր է. որևէ հմտություն ձեռք բերելու համար դեռ քիչ է դրա մասին անընդհատ լսելը, սակայն դրվագային հիշողության համար դա լավ նախապայման է։ Իսկ հմտություն ձեռք բերելու համար պետք է շատ փորձեր անել. երաժշտություն դասավանդողները այդ մասին հաճախ են հիշեցնում իրենց աշակերտներին։

եթե ուզում եք ծանոթանալ հիշողությանն առնչվող փորձերին, համեցե՛ք այստեղ. http://www.exploratorium.edu/brain_explorer/memory.html

Սթրես

Սթրեսը հանդիպում է նույնիսկ չափազանց հանգիստ թվացող կյանքում։ Բոլորս էլ առնչվել ենք դրա հետ. քննությունների ժամաանկ, սպորտային մրցումներում, ընկերների կամ թշնամիների հետ վիճելիս մենք սթրես ենք ապրում։ Ինչու՞ է այն առաջանում և ի՞նչն է նրան երբեմն ուղեկցող տհաճ զգացողության պատճառը։ Արդյո՞ք այն որևէ լավ նշանակություն ունի։ Ի՞նչ է կատարվում, երբ այստեղ որևէ բան խախտվում է։ Նեյրոգիտնականները սկսել են հասկանալ, թե ինչպես է ուղեղը աոաջացնում համակարգված քիմիական պատասխան սթրեսի ժամանակ։

Ի՞նչ է սթրեսը և ինչի՞ համար է այն

Շատ դժվար է հստակ բնորոշում տալ սթրեսին։ Սթրեսը ուղղակի ճնշման տակ գտնվելը չէ՝ քանի որ միշտ չէ, որ այն ճնշող ազդեցություն է թողնում. ավելի ճիշտ կլինի ասել, թր դա անհամապատասխանությունն է մարմնի ու ուղեղի ակնկալիքների և այն իրական մարտահրավերների միջև, որոնց հետ մենք առնչվում ենք։ Մեզ հանդիպող մարտահրավերներից շատերը իրենց բնույթով հոգեբանական են. դրանք արտացոլում են այն դժվարությունները, որոնք ծագում են մեր կյանքում ուրիշների հետ փոխհարաբե֊ րություններում՝ ուսումնական հաջողություններին ձգտելիս, դպրոցի թիմում տեղ վաստակելու համար, հետագա կյանքում աշխատանք գտնելու համար։ Սթրեսի մյուս տեսակները ֆիզիկական են, օրինակ, սուր հիվանդությունը կամ վթարի հետևանքով ոտքի վնասվածքը։ Շատ սթրեսորներ խառն են. ցավը և այլ ֆիզիկական ազդեցությունները զուգակցվում են անհանգստության և երկյուղի հետ։

Սթրեսը հիմնարար երևույթ է։ Նրա հետ առնչվում են բոլոր օրգանիզմները՝ պարզագույն բակտերիաներից և նախակենդանիներից սկսած մինչև բարդ կորիզավոր օրգանիզմներ, ինչպիսիք են կաթնասունները։ Միաբջիջ օրգանիզմները, ինչպես նաև մեր մարմնի առանձին բջիջները ունեն հատուկ մոլեկուլային մեխանիզմներ, որոնք միանում են արտակարգ պայմաններում և պահպանում են բջիջների կարևորագույն ֆունկցիաները անսպասելի վտանգի դեպքում։ Այսպես, հատուկ մոլեկուլների մի ջոկատ են ջերմային շոկի սպիտակուցները, որոնք ունակ են ուղեկցելու վնասված սպիտակուցները դեպի վերանորոգման վայրը կամ, եթե դա անհնար է, նպաստում են դրանց անվնաս քայքայմանը, այդպիսով պաշտպանելով բջիջը դրանց թունավոր ազդեցությունից կամ ֆունկցիոնալ խաթարումից։ Այնպիսի բարդ օրգանիզմներում, ինչպիսին որ մերն է, սթրես համակարգերը զարգացել են, զգալիորեն բարդացել՝ լավագույնս օգնելով մեզ արտասովոր պայմաններում։ Դրանք օգտագործում են վերոնշյալ բջջային պաշտպանական մեխանիզմները որպես մի օղակ շատ ավելի մեծ սթրեսային պաշտպանության մարտկոցում։

Սթրեսը և ուղեղը

Սթրեսը ընկալվում և ղեկավարվում է ուղեղի կողմից։ Այստեղ կատարվում է իրավիճակի գնահատում մարմնի տարբեր մասերից ստացվող ազդանշանների միջոցով։ Վերջիններիս դերը կատարում են արյան մեջ շրջանառող հորմոնները, սննդանյութերը և բորբոքային մոլեկուլները։ Նյարդերի միջոցով ստացվում է տեղեկատվությունը կենսական օրգաններից և զգայարաններից։ Ուղեղը, ամբողջացնելով այս ամենը, առաջացնում է յուրատիպ աստիճանավորված պատասխան։ Նեյրոէնդոկրինոլոգիան ուսումնասիրում է, թե ինչպես է դա իրականացվում։ Արյան մեջ շրջանառող հորմոններոը վերահսկվում են ուղեղի կողմից՝ հնարավորություն տալով դիմակայել սթրեսի պայմաններում։

Պայքար կամ փախուստ

Սթրեսային պատասխանի ամենա լավ ճանաչելի բաղադրյալն է համակրելի անունով մի համակարգի՝ սիմպաթիկ նյարդային համակարգի, անմիջական ակտիվացումը։ Սթրեսային մարտահրավերը ստանալուց և ճիշտ պատասխանը ձևավորելուց հետո ուղեղը անհապաղ ակտիվացնում է ուղեղաբնում տեղակայված հսկիչ կենտրոններից ծագող նյարդերը։ Դա բերում է մի շարք կառույցներից նորադրենալինի ձերբազատմանը, իսկ մակերիկամներից՝ ադրենալինի ատադրմանը (մակերիկամները երիկամների վերևում գտնվող գեղձեր են)։ Դրանց ձերբազատումով է պայմանավորված «փախուստի կամ պայքարի» պատասխանը՝ այն դասական, անհապաղ ռեակցիան, որն անհրաժեշտ է սպառնացող վտանգի պայմաններում։ Բոլորիս ծանոթ է թրթիռի զգացումը, քրտինքով պատվելը, լարված ուշադրությունը, հաճախացած անոթազարկը, ճնշման բարձրացումը և ընդհանուր վախի զգացումը, որոնք մենք զգում ենք սթրեսային վիճակում հայտնվելիս։ Այս փոփոխություններն առաջանում են այն պատճառով, որ խթանվում են անոթներում գտնվող ընկալիչները, որը բերում է անոթների սեղմմանը և ճնշման կտրուկ բարձրացման։ Սրտի ընկալիչների խթանումը հանգեցնում է սրտի ռիթմի հաճախացմանը և առաջացնում սրտխփոցի զգացումը։ Մաշկում առկա ընկալիչները նույնպես գրգռվում են, որի արդյունքում ուղղվում են մազերը (սագամաշկ)։ Աղիների ընկալիչների խթանումը առաջացնում է որովայնում տարօրինակ այն զգացողությունները, որոնք բոլորս էլ ապրել ենք սթրեսի ժամանակ։ Այս փոփոխությունները մեզ պատրաստում են պայքարի կամ փախուստի՝ միաժամանակ կենտրոնացնելով արյան հոսքը կենսական կարևոր օրգաններում և մկաններում։

Հիպոթալամուս֊հիպոֆիզ֊մակերիկամային (ՀՀՄ) առանցքը

Սթրեսի ժամանակ գործարկվող երկրորդ նեյրոէնդոկրին համակարգը կապում է մարմինը գլխուղեղի հետ։ Այն կոչվում է հիպոթալամուս֊հիպոֆիզ֊մակերիկամային առանցք (ՀՀՄ առանցք)։ Այն կապ է հաստատում արյունատար հունով շրջանառող հորմոնների միջոցով գլխուղեղի և մակերիկամի կեղևի միջև։

Հիպոթալամուսը գլխուղեղի կարևոր մի շրջան է, որը կարգավորում է շատ հորմոնների արտադրությունը։ Այն հավաքագրում է տեղեկատվությունը ուղեղի՝ հույզերի հետ կապված շրջաններից, այդ թվում նաև նշաձև մարմնից և ուղեղաբնի սիմպաթիկ նյարդային համակարգի ղեկավար բաժիններից։ Այնուհետև, ի մի բերելով ստացվածը, նա համապատասխան չափաբաժիններով արտադրում է մի հորմոն, որն ազդում է շղթայի հաջորդ օղակի՝ հիպոֆիզի վրա։ Վերջինս, իր հերթին, արտադրում է մի հորմոն, որը կոչվում է ադրենոկորտիկոտրոպ հորմոն (ԱԿՏՀ) և արտազատում այն արյան մեջ։ ԱԿՏՀ֊ն խթանում է մակերիկամների կեղևը, որի արդյունքում արտազատվում է կորտիզոլ հորմոնը։

Կորտիզոլը ստերոիդ հորմոն է, որը վճռական դեր է կատարում սթրես ռեակցիայի հաջորդ փուլի ըմբռնման համար։ Այն բարձրացնում է արյան մեջ շաքարի և այլ մետաբոլիկ «վառելանյութերի», ինչպես, օրինակ, ճարպաթթուների մակարդակը։ Հաճախ դա տեղի է ունենում սպիտակուցների քայքայման գնով. դրանք քայքայվում են վերածվելով այն վառելիքի, որն այդ պահին հրատապ անհրաժեշտ է և դառնում գլխուղեղի և մկանների համար «շոկոլադե սալիկ»։ Կորտիզոլը օգնում է նաև ադրենալինին բարձրացնել արյան ճնշումը, և կարճ ժամանակով առաջացնում հաճույքի զգացում։ երբ դպրոցական համերգի ժամանակ մենակատարումով հանդես ես գալիս, բնավ պետք չէ մտածմումքների մեջ ընկնել՝ պարզապես փորձում ես լավագույնս երգել սոլոն, հնարավորինս քիչ գիտակցաբար վերլուծել անելիքը։ Կորտիզոլը անջատում է այդ ժամանակ նաև աճը, մարսողությունը, բորբոքային ռեակցիան և նույնիսկ վերքերի լավացումը՝ այսինքն, այն ամենը, ինչը կարելի լավագույնս իրագործել ավելի ուշ։ Այն անջատում է նաև սեռական ոլորտը։ Այս առանցքի վերջին քայլը կորտիզոլի հետադարձ կապով ազդեցությունն է ուղեղի վրա։ Ուղեղում կորտիզոլի ընկալիչներով ամենահարուստ կառույցը հիպոկամպն է, որը ուսուցման և հիշողության համար հանգուցային կառույց է։ Բացի այդ, կորտիզոլը ազդում է նշաձև կորիզի վրա, որի արդյունքում առաջանում է վախի և տագնապի զգացում։ Արդյունարար ազդեցությունը հանգեցնում է մի կողմից նշաձև մարմնի ակտիվացմանը, նպաստելով վախի հետ կապված ինֆորմացիայի ուսուցմանը, մյուս կողմից՝ հիպոկամպի ընկճմանը՝ համոզվելու համար, որ ռեսուրսները չեն ծախսվում ուսուցման ավելի բարդ, բայց այս պահին ոչ անհրաժեշտ նրբությունների վրա։ Կորտիզոլը կանխում է ուղեղի հնարավորությունների փոշիացումը։

Կորտիզոլի 2 տեսակի ընկալիչների և հիպոկամպի անջատման պատմությունը

Հիպոկամպում կա մեծ քանակությամբ երկու տեսակի կորտիզոլի ընկալիչ՝ անվանենք դրանց ցածր MR և բարձր GR ընկալիչներ։ Ցածր MR ընկալիչը ակտիվանում է ՀՀՄ առանցքի սովորական ակտիվությամբ պայմանավորված՝ արյան մեջ շրջանառող կորտիզոլի մակարդակով։ Այս պայմաններում մեր ընդհանուր փոխանակությունը և ուղեղի գործունեությունը գործում են հանդարտ և հստակ։ Սակայն, երբ կորտիզոլի մակարդակն արյան մեջ աճում է, մասնավո֊ րապես առավոտյան, սկսում է ավելի շատ գործել բարձր GR ընկալիչը։ Սթրեսի պայմաններում, կորտիզոլի մակարդակը շատ ավելի է մեծանում, և այս ընկալիչների ակտիվացումըդառնում է կայուն և գերիշխող, որը բերում է հիպոկամպը «անջատող» գենետիկական ծրագրի ակտիվացման։ եթե այս ամենը միասին պատկերենք, ապա կստացվի այսպես կոչված զանգակաձև կորագիծ։ Այս դասական կորագիծը արտացոլում է սթրեսի և ուղեղի կապը. մի փոքր սթրեսը՝ լավ է, քիչ ավելին՝ ավելի լավ, բայց էլ ավելի շատը՝ վատ է։

Դեպրեսիան և սթրես համակարգի գերակտիվությունը

Ուղեղի որոշ խրոնիկ հիվանդությունների ժամանակ դիտվում է արյան մեջ շրջանառող կորտիզոլի ավելցուկ։ Մասնավորապես, նրա գերարտադրություն է նկատվել ծանր դեպրեսիաների ժամանակ, վերջին հետազոտությունների տվյալները խոսում են այն մասին, որ հիպոկամպը ընկճված է այդ պայմաններում։ Այս հայտնագործությունները հիմք տվեց հոգեբույժներին ծանր դեպրեսիան դիտարկել որպես երկարատև սթրես։ Իհարկե, դա չի նշանակում, որ կորտիզոլի քանակի մեծացումը այս հիվանդության գլխավոր պատճառն է. ավելի ճիշտ կլինի ասել, որ դա հետևանք է այս ծանր հոգեբանական խաթարման և դրան ուղեկցող սթրեսի։ Սակայն, հիվանդների վիճակը կարելի է զգալիորեն թեթևացնել, ընկճելով կորտիզոլի արտադրությունը, հատկապես դա վերաբերվում է նրանց, ում դասական հակադեպրեսիվ միջոցները չեն օգնում։ Հակադեպրեսիվ միջոցները հաճախ նպաստում են գերակտիվ ՀՀՄ առանցքի կարգավորմանը։ Տեսակետ կա, որ դա նաև պայմանավորված է մասամբ նրանով, որ դրանք կարգավորում են MR և GR ընկալիչները գլխուղեղում, մասնավորապես՝ հիպոկամպում։ Նեյրոգիտնականները աշխատում են այս ուղղությամբ, ձգտելով ստեղծել սթրեսային խանգարումների ժամանակ էֆեկտիվորեն ներազդող այնպիսի միջոցներ, որոնք կկարգավորեն հետադարձ կապի մեխանիզմները և կնվազեցնեն սթրես֊հորմոնների ավելցուկային արտազատումը։

Սթրեսը և ծերացումը

Ուղեղի ծերացումն ուղեկցվում է նրա ընդհանուր ֆունկցիոնալ ակտիվության նվազումով, որը սակայն ենթակա է զգալի անհատական տատանումների։ Որոշ բավական տարեց մարդ֊ կանց մոտ իմացաբանական հականիշները մնում են բավական լավ վիճակում (հաջող ծերացում), մինչդեռ մյուսների մոտ դրանք զգալիորեն նվազում են (անհաջող ծերացում)։ Ի՞նչ բացատրություն կարելի տալ սրան մոլեկուլային մակարդակով։ Կորտիզոլի մակարդակը անհաջող ծերացման դեպքում ավելի բարձր է՝ հաջողի համեմատությամբ։ Դրա մակարդակի աճը նախորդում է մտավոր ունակությունների նվազմանը և դրա հետ կապված հիպոկամպի չափերի նվազմանը, որը դիտվում է ուղեղապատկերման ժամաանակ։ Առնետների և մկների վրա կատարված փորձերը ցույց են տվել, որ ծննդյան պահից կամ նույնիսկ միջին տարիքից սկսած՝ կորտիզոլի մակարդակը արյան մեջ ցածր պահելու դեպքում հաջողվում է կանխել հիշո֊ ղության խանգարումները, որոնք ծագում են այդպիսի վերահսկման չենթարկվողների մոտ։ Ստացվում է այնպես, որ նրանք, ովքեր սթրեսի պայմաններում հանդես են բերում սթրեսի հորմոնների ավելցուկային ձերբազատում (ոչ թե շատ սթրես վերապրողները, այլ նրանք, ովքեր չափազանց ուժեղ են պատասխանում սթրեսորներին), նրանք էլ հետագայում ունենում են ավելի արտահայտված հիշողության և դրա հետ կապված կոգնիտիվ խանգարումներ։ եթե տանենք այս զուգահեռը մարդկանց մոտ, ապա կարելի է ենթադրել, որ վերահսկողության տակ պահելով ՀՀՄ առանցքը հակադեպրեսիվ միջոցներով, մենք կկարողանանք կանխել վերոնշյալ բացասական երևույթների զարգացումը։ Սթրեսը ժամանակակից կյանքի առանցքային գծերից է և նրա մասին դեռ շատ բան կա ասելու։ Բայց, նախքան այդ, դառնանք իմուն համակարգին։

Առնչվող ինտերնետային կայք. http://www.brainsource.com/stress_&_health.htm

Իմուն համակարգը

Մինչև բոլորովին վերջերս ուղեղը համարվում է «իմունաբանորեն արտոնյալ օրգան», որովհետև այն «չէր խառնվում» իմուն պատասխանի կամ բորբոքման ընթացքին։ Այն, անշուշտ, որոշակիորեն պաշտպանված է արտաքին ազդակներից «արյուն֊ուղեղային պատնեշով»։ Դա իրական պատնեշ չէ, այլ ուղեղի արյունատար անոթների մասնագիտացված էնդոթելիալ բջիջներ են, որոնք հարաբերականորեն կայուն են մեծ մոլեկուլների կամ իմուն բջիջների՝ արյունից ուղեղ անցմանը։ Սակայն, ուղեղի արտոնյալության այս տեսակետը ամբողջապես փոխվեց անցած տասնամյակի ընթացքում, շնորհիվ ուղեղի և իմուն համակարգի փոխազդեցությանը վերաբերող հետազոտությունների։ Նեյրո֊ իմունաբանությունը այժմ հետազոտությունների ակտիվ բնագավառ է։

Օրգանիզմի պաշտպանները

Տարաբնույթ նենգ զավթիչներից մեր օրգանիզմի պաշտպանության առաջին գծում է կռվում է մեր իմուն համակարգը։ Այս զավթիչները՝ վիրուսները, բակտերիաները և սնկերը բավական տարաբնույթ են, առաջացնելով սկսած բոլորիս լավ ծանոթ ու հաճախակի հանդիպող մրսածությունից, մինչև ծանր և կյանքին սպառնացող հիվանդությունները՝ ՄԻՎ, մենինգիտ և տուբերկուլյոզ։

Մեր պաշտպանությունը մի քանի ճանապարհով է գործում։ Առաջինը գործում է տեղային մակարդակով՝ ինֆեկցված, վնասված կամ բորբոքված հյուսվածքի սահմաններում՝ առաջացնելով այտուց, ցավ, արյան հոսքի փոփոխություններ և տեղային բորբոքմային մոլեկուլների ձերբազատում։

Ընդհանուր մակարդակով իմուն համակարգի ակտիվացումը խթանում է լեյկոցիտներ և մակրոֆագեր կոչվող բջիջներին, սուր փուլի սպիատկուցները տեղափոխվում են դեպի գրոհի գոտի, որտեղ հայտնաբերում, սպանում և հեռացնում են ներխուժածներին։ Միաժամանակ սուր փուլի պատասխանը առաջացնում է մի շարք, բոլորիս լավ ծանոթ ախտանիշներ. տենդ, գլխացավ, քնկոտություն, անտարբերություն։ Այս պատասխաններից յուրաքանչյուրն օգնում է ինֆեկցիայի դեպ պայքարում, խնայում է էներգիան և նպաստում վերականգմանը։ Սակայն այս պատասխանի չափից դուրս ուժեղ կամ երկարատև լինելու դեպքում այն կարող է զգալի վնասումներ հասցնել։ Հետևաբար այն պետք է նուրբ կարգավորման ենթարկվի։

Ուղեղը և պաշտպանական ռեակցիաները

Ուղեղի՝ իմունաբանորեն արտոնյալ լինելու տեսակետը, այժմ վերածվել է բոլորովին այլ մի մոտեցման, որում արտացոլվում է ուղեղի և իմուն համակարգի փոխկապվածությունը։ Դրա պատճառն այն է, որ հայտնի դարձավ, որ ուղեղն ունակ է պատասխանելու այն ազդանշաններին, որոնք գալիս են իմուն համակարգից և վնասված հյուսվածքներից։ Հին քարացած պատկերացումները տապալվեցին։ Փորձերը ցույց տվեցին, որ ուղեղը ունի մի մեծ զինանոց՝ տեղային իմուն և բորբոքային պատասխանների համար և որ այն իսկապես շատ կարևոր դեր է խաղում իմուն համակարգի և սուր փուլի պատասխանի վերահսկման հարցում։ Հիվանդության ժամանակ օրգանիզմի պատասխան ռեակցիաներից շատերը, ինչպես օրինակ տենդը (մարմնի ջերմաստիճանը), քունը և ախորժակը հիմնականում կարգավորվում են հիպոթալամուսի միջոցով։

Ուղեղը ազդանշաններ է ստանում վնասված կամ ինֆեկցված հյուսվածքներից, որոնք իրենց ծագումով կարող են լինել նյարդային (զգացող նյարդաթելերի միջոցով) և հումորալ (շրջանառող մոլեկուլների միջոցով)։ Նյարդային ազդանշաններն, ըստ երևույթին, հաղորդվում են C֊թելերի միջոցով (որոնք հաղորդում են նաև ցավը՝ տես գլուխ 5) և թափառող նյարդի միջոցով՝ որը ազդակները այստեղ է ուղարկում լյարդից, որը նաև սուր փուլի սպիտակուցների արտադրամասն է։ Արյան մեջ շրջանառող ազդանշանների բնույթը լիովին պարզված չէ, սակայն գտնում են, որ դրանց են պատկանում պրոստագլանդինները (որոնք ընկճվում են ասպիրինով) և կոմպլեմենտի սպիտակուցները (այս սպիտակուցների կասկադը կարևոր դեր է խաղում ներխուժած բջիջների սպանության համար)։ Բայց, հավանաբար ամենից կարևոր ազդանշանները սպիտակուցների մի խումբն, որոնց մասին հայտնի դարձավ վերջին 20 տարիների ընթացքում։ Դրանք հայտնի են ցիտոկիններ անվան տակ։

Ցիտոկիններ՝ պաշտպաական մոլեկուլներ

Ցիտոկինները մեր օրգանիզմի վրիժառուներն են։ Այժմ հայտնի են 100֊ից ավելի ցիտոկիններ և շարունակում են բացահայտվել նորերը։ Այս սպիտակուցները նորմայում արտադրվում են չնչին քանակներով, սակայն հիվանդության կամ որևէ վնասման ազդեցությամբ շատ արագ սկսում են արտադրվել։ Դրանց են պատկանում ինտերֆերոնները, ինտերլեյկինները, ուռուցքի նեկրոզի գործոնները և քեմոկինները։ Շատերն արտադրվում են տեղային մակարդակով՝ վնասված հյուսվածքների կողմից և ազդում հարևան բջիջների վրա, դրանց մի մասն էլ անցնում են արյան մեջ և արյան շրջանառության միջոցով հասնում հեռադիր օգաններին, այդ թվում նաև գլխուղեղ։ Հենց ցիտոկիններով է հիմանականում պայմանավորված օրգանիզմի պատասխանը հիվանդությանը և ինֆեկցիային։

Ցիտոկինների արտադրության թողարկիչներ են բակտերիալ կամ վիրուսային արգասիքները, բջիջների վնասումը կամ բջջի կենսագործունեությանը սպառնացող գործոնները, ինչպես օրինակ՝ թունները և թթվածնի անբավարարությունը։ Ցիտոկինների արտադրության մյուս կարևոր կարգավորիչն ուղեղն է, որը հյուսվածքներին ուղղված նյարդային ազդակների (հիմնականում սիմպաթիկ համակարգով) կամ հորմոնների (ինչպիսին է կորտիզոլը մակերիկամից) միջոցով կարող է «միացնել» կամ «անջատել» ցիտոկիններին։

Ցիտոկինները սպիտակուցային մոլեկուլներ են` օժտված բազմաթիվ ազդեցություններով, հատկապես` իմուն համակարգի վրա։ Նրանցից շատերը խթանում են իմուն համակարգը, պայմանավորում բորբոքման առանցքային իրադարձությունները՝ այտուցը, արյունատար հունի տեղային փոփոխությունները և բորբոքման միջնորդների ձերբազատման երկրորդային ալիքը։ Նրանք ազդում են գրեթե բոլոր ֆիզիոլոգիական համակարգերիվրա` այդ թվում նաև լյարդի վրա, որտեղ խթանում են սուր փուլի սպիտակուցների առաջացումը։ Ու չնայած ցիտոկինները ունեն ազդեցությունների շատ ընդհանուր որորտեր, նրանք նաև շատ բազմազան են։ Որոշները հակաբորբոքային են և արգելակում են բորբոքային պրոցեսները։ Նրանց մեծ մասը տեղային մակարդակով են ազդում բջիջների վրա` մոտ այն տեղին, ուր արտադրվել են, մինչդեռ մյուսները ձերբազատվում են շրջանառության մեջ, ինչպես հորմոնները։

Սթրեսը և իմուն համակարգը

Հաճախ ենք լսում, որ սթրեսը և բացասական հույզերը կարող են իջեցնել մեր դիմադրողականությունը և հիվանդացնել մեզ։ Հիմա մենք սկսում ենք հասկանալ ոչ միայն այն, թե ինչպես կարող է սթրեսը ազդել ուղեղի վրա` անմիջականորեն ակտիվացնելով հիպոթալամուս֊հիպոֆիզ֊մակերիկամային ուղին (ՀՀՄ), այլ նաև նրա ազդեցությունը իմուն համակարգի վրա (բնականաբար անուղղակի), որը նույնպես իրականացվում է գլխուղեղի միջոցով։ Սթրեսը կարող է ազդել իմուն համակարգի վրա և դարձնել մեզ ընկալունակ հիվանդության նկատմամբ, բայց դա կախված է և՛ սթրեսի տեսակից, և՛ մեր պատասխանի բնույթից. որոշ մարդիկ պարզապես ծաղկում են սթրեսից։

Չափազանց ծանր աշխատանքը կամ մեծ վիշտը սթրեսի տեսակներ են, որ մենք չենք կարող հաղթահարել, դրանք ընկճում են մեր պաշտպանական պատասխանները։ Սթրեսի և իմուն համակարգի միջև ճշգրիտ կապը լրիվ բացահայտված չէ, բայց մենք գիտենք, որքան կարևոր է ՀՀՄ առանցքի ակտիվացումը։ Սթրեսի ժամանակ ուղեղում գործարկվող կարևոր մեխանիզմներից մեկը հիպոթալամուսում կորտիկոտրոպին ռիլիզինգ գործոն (ԿՌԳ) կոչվող սպիտակուցի արտադրությունն է։ ԿՌԳ֊ն անցնում է կարճ ճանապարհ` հիպոթալամուսից մինչև հիպոֆիզ` խթանելով մեկ այլ հորմոնի ձերբազատումը, որը կոչվում է ադրենոկորտիկոտրոպ հորմոն (ԱԿՏՀ)։ Այս հորմոնը արյան շրջանառության միջոցով հասնում է մակերիկամներ և նպաստում ստերոիդ հորմոնների (մարդու մոտ՝ կորտիզոլի) ձերբազատմանը, որոնք իմուն համակարգի և բորբոքման ամենահզոր ճնշողներն են։ Բայց իրողությունը, հավանաբար, ավելի բարդ է, քան վերը նշվածը, քանի որ այս պրոցեսում մասնակցում են նաև շատ ուրիշ հորմոններ և նյարդային տարրեր։ Բացի դրանից, հայտնի է, որ որոշ դեպքերում մեղմ սթրեսը կարող է զգալիորեն բարելավել իմուն ֆունկցիաները։

Իմուն և բորբոքային պատասխաններն ուղեղի սահմաններում

Վերջին հետազոտությունները ցույց են տվել, որ պաշտպանական շատ մոլեկուլներ, ինչպիսիք են ցիտոկինները, ուղեղի այնպիսի հիվանդությունների աւինվ մասնակիցներ են, ինչպիսիք են ցրված սկլերոզը, ուղեղի կաթվածը և Ալցհեյմերի հիվանդությունը։ Կարելի է մտածել, որ այս մոլեկուլների՝ հատկապես որոշ ցիտոկինների, գերարտադրությունը ուղեղում ինքնին կարող է վնասել նեյրոնները։ Ուղեղի հիվանդությունների բուժման համար մշակվում են նոր մոտեցումներ և մարտավարություններ՝ իմուն և բորբոքային մոլեկուլներն ընկճելու գաղափարի հիման վրա։ Այսպիսով՝ նեյրոիմունաբանությունը՝ նորեկը նեյրոգիտության դաշտում, կարող է բացահայտել որոշ գաղտնիքներ և նպաստել ուղեղի շատ հիվանդությունների բուժմանը։

Առնչվող ինտերնետային կայքը՝ http://science.howstuffworks.com/immune-system.htm

Քուն

Ամեն գիշեր մենք գնում ենք ննջարան, պառկում մահճակալին և հայտնվում քնի անգիտակից վիճակում։ Մեզանից շատերը քնում են մոտ 8 ժամ, ինչը նշանակում է, որ մենք մեր կյանքի մեկ երրորդն անցկացնում ենք անգիտակից վիճակում, դրա մի մասն էլ` երազում։ եթե մենք փորձենք խուսափել քնից` օգտագործելով այդ թանկարժեք ժամանակն ուրիշ ակտիվ գործերով զբաղվելու համար, ինչպես օրինակ` գիշերային հավաքույթները, կամ օգտագործել գիշերը քննություններին պատրաստվելու համար՝ մեր մարմինն ու ուղեղը շուտով զգացնել կտան, որ մենք ի վիճակի չենք։ Մենք կարող ենք այդ վիճակում մնալ որոշ ժամանակ, բայց ոչ՝ երկար։ Քնի և արթունության ցիկլը ուղեղի և մարմնի ռիթմիկ ակտիվություններից մեկն է։ Ինչու՞ է այդպես լինում, ուղեղի ո՞ր մասերն են ներգրավվում, և ինչպե՞ս է դա իրագործվում։

Կյանքի ռիթմը

Քնի և արթունության ցիկլը ներքին ռիթմ է, որն աստիճանաբար առաջանում է կյանքի առաջին տարում՝ գիշեր֊ցերեկ ցիկլին համապատասխան։ Այս ցիկլը կոչվում է ցիրկադային ռիթմ, լատիներեն circa՝ շրջան և dies՝ օր բառերից։ Այն կարևոր դեր է խաղում ամբողջ կյանքի ընթացքում. մինչև մեկ տարեկանները քնում են և՛ գիշերը, և՛ ցերեկը, ավելի մեծ երեխաները հաճախ քնում են ճաշից հետո, մինչդեռ հասուն մարդիկ մեծամասամբ քնում են գիշերը։ Քնելը լավ բան է. Ուինսթոն Չերչիլը` 2րդ Համաշխարհայինի օրոք Անգլիայի վարչապետը, շատ էր սիրում քնել, թեկուզ և 5 րոպեով, երբեմն նույնիսկ գործնական հանդիպումների ընթացքում։

Ցերեկ֊գիշեր ցիկլին համապատասխան քնի ու արթունության նորմալ պատկերը կարգավորվում է մասամբ հիպոթալամուսում` տեսողական խաչվածքից վեր գտնվող բջիջների փոքր խմբի կողմից, որը կոչվում է վերխաչվածքային կորիզ։ Այստեղի նեյրոններն անսովոր շատ թվով սինապսներ են առաջացնում մեկը՝ մյուսի դենտրիտների հետ` փոխհամաձայնեցնելու համար իրենց աշխատանքը։ Դա ուղեղի կենսաբանական ժամացույցի մի մասն է։ Մարդկանց ժամացույցը մի փոքր հետ է մնում «իրականությունից», բայց աչքերից ստացված ազդակներով այն անընդհատ շտկվում է։ Դա հաստատվեց այն բանից հետո, երբ մի խումբ մարդիկ մասնակցեցին քնի գիտափորձերին` երկար ժամանակ ապրելով խորը քարանձավներում, հեռու ժամանակի մասին որևէ տեղեկությունից։ Արդյունքում, նրանց ինքնըստինքյան ձևավորվող քնի ու արթունության ցիկլը կազմել է 25 ժամ։

Քնի փուլերը

Քունը ամենևին էլ պասիվ պրոցես չէ, ինչպես թվում է։ եթե մարդու գլուխը էլեկտրոդներով միացվի սարքին քնի լաբորատորիայում (որտեղ նստարանի փոխարեն կա մահճակալ), ուղեղի էլեկտրաուղեղագրության (ԷՈւԳ) տվյալները կգրանցվեն մի քանի փուլերով։ երբ արթուն ենք, մեր ուղեղից գրանցվում է ցածր ամպլիտուդով էլեկտրական ակտիվություն։ Քնած ժամանակ ԷՈւԳ֊ն սկզբում լինում է հարթված, ապա աստիճանաբար տեղի է ունենում ամպլիտուդի մեծացում և հաճախության փոքրացում` կարծես մենք անցնում ենք քնի առանձին փուլերով։ Այդ փուլերը կոչվում են դանդաղ֊ ալիք քուն (ԴԱՔ, slow֊wave sleep, ԴԱՔ)։ Էլեկտրական ակտիվության այսպիսի փոփոխությունների պատճառը մինչ այժմ լրիվ հասկանալի չէ։ Այնուամենայնիվ, ենթադրվում է, որ քանզի նեյրոնները չեն պատասխանում իրենց սովորական գրգիռներին, նրանք աստիճանաբար ներդաշնակվում են միմյանց։ Մկանային լարվածությունը նվազում է, քանի որ կմախքային մկանների լարվածությունը կարգավորող նեյրոնների ակտիվությունն ընկճվում է։ Փառք աստծո, սրտի աշխատանքի և շնչառության կարգավորման համար պատասխանատու նեյրոնները այդ ժամանակ հուսալի աշխատում են։

Գիշերը մենք անընդհատ անցնում ենք քնի մի փուլից մյուսը։ Դրանցից մեկի ժամանակ ԷՈւԳ֊ն դառնում է այնպիսին, ինչպես որ արթուն ժամանակ, և մեր աչքերը շարժվում են փակ կոպերի ներքո։ Դա քնի՝ «աչքերի արագ շարժման» (ԱԱՇ) փուլն է, որի ընթացքում մենք հաճախ երազ ենք տեսնում։ երբ մարդիկ զարթնում են քնի ԱԱՇ փուլում, նրանք գրեթե անփոփոխ պատմում են երազը, նույնիսկ նրանք, ովքեր սովորաբար պնդում են, որ երազ չեն տեսնում (կարող եք փորձել ձեր ընտանիքի անդամների վրա՝ որպես գիտափորձ)։ Մարդկանց մեծ մասն ամեն գիշեր քնի ժամանակ ունենում է 4֊ից 6 կարճ ԱԱՇ֊ի շրջաններ, երեխաների մոտ քիչ ավելի հաճախ։ Անգամ կենդանիների մոտ է արձանագրվել քնի ԱԱՇ փուլ։

Քնից զրկված

Մի քանի տարի առաջ ամերիկացի դեռահաս Ռենդի Գարդները որոշեց գերազանցել Գինեսի գրքում սահմանված ռեկորդը` բոլորից երկար դիմանալով առանց քնի։ Փառասիրությունից դրդված՝ նա 264 ժամ մնաց առանց քնի և սահմանեց նոր ռեկորդ։ Դա մեծ զգուշությամբ վերահսկվովող փորձարկում էր, ամերիկյան նավատորմի բժիշկների հսկողությամբ. մենք ոչ մեկին խորհուրդ չենք տալիս կրկնել այն՝ չնայած նա զարմանալիորեն լավ տարավ փորձարկումը։ Գլխավոր դժվարությունները, որ նա ունեցավ (բացի ուժեղ քնկոտությունից) եղան խոսելու դժվարությունը, կենտրոնանալու անկարողությունը, հիշողության սայթաքումները և ցերեկային տեսիլքային երազները։ Բայց նրա մարմինը մնաց ֆիզիկապես գերազանց վիճակում, նա չուներ պսիխոզի նշաններ և չկորցրեց կապն իրականության հետ։ երբ փորձը վերջացավ, նրա վիճակը վերականգնվեց՝ քնելով մոտ 15 ժամ առաջին գիշերը, իսկ հաջորդող գիշերների ընթացքում՝ սովորականից փոքր֊ինչ ավելի։ Այս և նման այլ հետազոտություններ համոզել են հետազոտողներին, որ քնից գլխավորապես շահում է հենց ուղեղը և ոչ թե՝ մարմինը։ Այլ փորձերից ևս ստացվել են նման եզրակացություններ՝ ներառյալ նաև շատ նուրբ փորձեր՝ կենդանիների վրա։

Ինչու՞ ենք քնում

Նեյրոգիտության շատ թեմաներ մնում են առ այսօր առեղծվածային. քունը դրանցից մեկն է։ Որոշ մարդիկ պնդում են, թե քունը կենդանու համար անշարժանալու, և այդպիսով վտանգից խուսափելու հարմար միջոց է։ Բայց քնի՝ որպես անփոխարինելի պրոցեսի համար դա թերի բացատրություն է։ Քնից զրկելու փորձերը հանգեցնում են այն մտքին, որ քնի ԱԱՇ փուլը և ԴԱՔ֊ի որոշ փուլերը ուղեղին վերականգնվելու հնարավորություն են տալիս։ Մեր մոտ նման քունը դիտվում է առաջին 4 ժամերին։ Ըստ երևույթին, որ դա օգնում է ուղեղին գալ ելքային վիճակի (այնպես, ինչպես նավը՝ նավահանգստում), և քունն այդ կարևոր առաջադրանքը կատարելու համար հարմար է. այդ ժամանակ պետք չէ մշակել զգայական ինֆորմացիա, լինել զգոն և ուշադիր, կառավարել մեր շարժումները։ Փորձերը նաև հաստատում են այն, որ քունը այն ժամանակն է, երբ մենք ամրապնդում ենք անցած օրվա սովորածը` անհրաժեշտ պրոցես հիշողության ձևավորման մեջ։

Ինչպե՞ս են աշխատում ռիթմերը

Բազմաթիվ պարզաբանումներ են արվել նեյրոնալ ռիթմային ակտիվության մեխանիզմների շուրջ, օրինակ` քնի տարբեր փուլերի միջև անցումների ժամանակ ուղեղի տարբեր գոտիներում նեյրոնների ակտիվության գրանցումով։ Այդպես բացահայտվել են ուղեղաբնի ակտիվացնող համակարգում ներգրավված տարբեր նեյրոմոդուլյատոր միջնորդանյութեր, (ինչպես օրինակ՝ ադենոզինը), որոնք մոլեկուլային շղթայական ռեակցիայիների նման տեղափոխում են մեզ քնի մի փուլից մյուսը։ Ներդաշնակող մեխանիզմները հնարավորություն են տալիս պատասխանատու նեյրոնալ «ցանցերին» անցնել քնի մեկ փուլից մյուսին։

Մեծ բացահայտումներ ստացվեցին նեյրոգենետիկայի շնորհիվ։ Տարբեր գեներ են հայտնաբերվել, որոնք խաղում են մեր կենսաբանական ժամացույցում ատամնանիվների դեր, որոշներն էլ ռիթմավարի դերում են։ Այս աշխատանքներից շատերը կատարվել են դրոզոֆիլ պտղաճանճի վրա, որոնց մոտ հայտնաբերվել են 2 գեներ per և tim, որոնց արտադրած սպիտակուցները փոխազդում են իրար հետ՝ կարգավորելով իրենց իսկ արտադրությունը։ Վաղ առավոտյան սկսվում է նրանց մՌՆԹ֊ի և սպիտակուցի սինթեզը, դրանք կուտակվում են և կապվում միմյանց. հենց այս կապն էլ հատագայում կասեցնում է իրենց իսկ սինթեզը։ Ցերեկվա լույսը նպաստում է սպիտակուցների քայքայմանը, և նրանց քանակը նվազում է այնքան, որ դրանց սինթեզող գեները կրկին ակտիվանում են և վերսկսում PER և TIM սպիտակուցների արտադրությունը։ Այս ցիկլն աշխատում է կրկին ու կրկին, և նույնիսկ կշարունակի գործել, եթե կենդանի նեյրոնները պահենք լաբորատոր տարաներում։ Կաթնասունների մոտ ժամացույցը գործում է ճանճերի ժամացույցին շատ նման։ Քանի որ ցիրկադային ռիթմերրը էվոլյուցիոն տեսակետից շատ հին են, ապա ամենևին էլ զարմանալի չէ, որ միատեսակ մոլեկուլներ են վարում տարբեր օրգանիզմների ժամացույցը։

Առնչվող ինտերնետային կայքերը. http://www.hhmi.եrg/lectures/2000/ http://www.cbt.virginia.edu, http://science.howstuffworks.com/sleep.htm

Ուղեղապատկերում

Ֆրենոլոգները կարծում էին, թե կկարողանան հասկանալ ուղեղը` գանգի վրա առկա անհարթությունների միջոցով։ Հիմա դա հնացած է թվում, սակայն ուղեղը հասկանալու ձգտումը, ուսումնասիրելով գանգը դրսից, տարիներ շարունակ հրապուրել է շատ շատերին։ Հիմա մենք իսկապես կարող ենք դա անել՝ մուտք գործելով ուղեղ նրա պատկերը ստացող ժամանակակից սարքերի միջոցով։ Ժամանակակից տեսագրիչներն օգտագործում են բազմաթիվ ցուցանիշներ՝ տալով մեզ զարմանալի պատկերներ նեյրոնների և նյարդային ուղիների կառուցվածքի, ուղեղում արյան հունի և էներգետիկ մետաբոլիզմի վերաբերյալ, ինչպես նաև՝ նյարդային ակտիվության փոփոխությունների վերաբերյալ, երբ մենք կատարում ենք տարատեսակ գործողություններ։

Ժամանակակից տեխնիկայի անցած ուղին

Փորձելով կապել ուղեղի կառուցվածքն ու ֆունկցիան՝ նյարդաբաններն ու նեյրոհոգեբանները շատ բանի են հասել՝ հարաբերելով մտքի կամ վարքի որոշ տարօրինակությունները և ուղեղի տարբեր չափերը։ Հենց այս ճանապարհով Բրոկայի կողմից իդենտիֆիկացվեցին խոսքի դաշտերն ուղեղում։ Այս մոտեցումը շատ հաճախ հաջողությամբ է պսակվել, սակայն այն զգալի սահմանափակումներ ունի։ Չի կարելի պնդել, որ ուղեղի որևէ բաժնի վնասման հետևանքով ֆունկցիայի կորուստը խոսում է նորմալ ֆունկցիայի՝ հենց տվյալ գոտում տեղակայվելու մասին։ Չէ որ ֆունկցիայի խանգարում կարող է առաջանալ նաև այն դեպքում, երբ հաղորդակցող ուղիների վնասման պատճառով ընդհատվի այդ և հարևան այլ գոտիների միջև գործող կապը։ Հնարավոր է նաև, որ ուղեղի չվնասված գոտիները իրենց վրա վերցնեն վնասված գոտու որոշ ֆունկցիաներ (որին անվանում ենք պլաստիկություն)։ Վերջապես, հազվադեպ ախտաբանական վնասումներ են սահմանափակվում հստակ մի ֆունկցիոնալ դաշտով։ եվ կարող է շատ երկար ժամանակահատված լինի հիվանդներին կենդանության օրոք ուսումնասիրելու և նրանց ուղեղը հետմահու վերլուծելու միջև։

Ուղեղի կառուցվածքային պատկերների ստացման տեխնիկան սկսեց զարգանալ մոտ 30 տարի առաջ։ Բժիշկներն ուշի ուշով հետևում են ֆունկցիոնալ ուղեղապատկերման եղանակների վերջին զարգացումներին։ Դա հնարավորություն է տալիս, բառացիորեն տեսնել գանգի միջով և ակնդետ հետևել մարդու ուղեղին՝ երբ նա մտածում, սովորում կամ երազում է։

Ինչպե՞ս է այդ ամենը գործում

Էլեկտրաֆիզիոլոգիական սարքերը նեյրոնալ ակտիվությունը նկարագրելու համար հիմնվում են ակտիվ նեյրոնների թաղանթային պոտենցիալի փոփոխությունների վրա։ Ուղեղը տեսագրող սարքերն աշխատում են՝ գրանցելով ակտիվ նեյրոնների կողմից պահանջվող էներգետիկ մետաբոլիզմի փոփոխությունները։

Էլեկտրաքիմիական գրադիենտները, որոնք շարժում են լիցքավորված իոնները դեպի նեյրոն և նրանից դուրս (որոնք ընկած են սինապտիկ և գործողության պոտենցիալների հիմքում), իրենց աշխատանքի համար պահանջում են էներգիա։ Այս էներգիայի աղբյուր է գլյուկոզայի օքսիդացումը։ Գլյուկոզան և թթվածինը ուղեղին մատակարարվում են ուղեղային շրջանառությամբ։ Նյարդա֊անոթային կապակցման շնորհիվ՝ ուղեղի ակտիվ գործող շրջաններում տեղի է ունենում արյան հոսքի մեծացում։ Դա տեղի է ունենում շատ արագ։ Ժամանակակից ուղեղապատկերման սարքերը չափում են ուղեղում արյան տեղային շրջանառության այս փոփոխությունները և օգտագործում այդ տվյալները՝ որպես նյարդային ակտիվության ցուցանիշ։

Ֆունկցիոնալ ուղեղապատկերման առաջին ստեղծված սարքը կոչվեց Պոզիտրոնային Ճառագայթային Տոմոգրաֆիա (ՊՃՏ)։ Այս դեպքում մարդուն ներարկում են ռադիոակտիվ նյութեր, որոնք կապված են կենսաբանական հետաքրքրություն ներկայացնող նյութերի հետ (օրինակ՝ նեյրոտրանսմիտերների ընկալիչների հետ կապվող դեղերի)։ Մարդու գլխի շուրջ օղակաձև տեղակայված ընդունիչով գրանցում են միջուկային իզոտոպների կողմից գամմա մասնիկների ճառագայթման ժամանակը և տեղակայումը, երբ դրանք հատելով անցնում են ուղեղը։ ՊՃՏ֊ն կարող է օգտագործվել ուղեղի տեղային արյան շրջանառության (ՈւԱՇ) փոփոխությունների քարտեզագրման համար։ Մարդու ուղեղում զգացողական, շարժողական և կոգնիտիվ ֆունկցիաների տեղակայումը որոշվել է այսպիսի չափումներով։ ՊՃՏ֊ն ունի մի քանի թերություններ, որոնցից գլխավորն այն է, որ պահանջվում է ռադիոակտիվ նյութերի ներարկում։ Դա նշանակում է, որ շատերին չի կարելի ենթարկել ՊՃՏ֊ի, օրինակ՝ երեխաներին և պտղաբեր տարիքի կանանց, բացի այդ՝ հնարավոր չափումների, ցուցանիշների քանակը սահմանափակ է։

Նոր տեխնոլոգիաները բերեցին Մագնիսական Ռեզոնանսային Պատկերման (ՄՌՆ) առաջացման, որը ինվազիվ չէ և ռադիոակտիվ նյութերի ներմուծում չի պահանջում։

Դա թույլ է տալիս տեսագրում կատարել ցանկացած տարիքի մարդկանց։ ՄՌՆ֊ն օգտագործվում է ուղեղի կառուցվածքի առավել որակյալ պատկերներ ստանալու համար։ Վերջին կատարելագործումը, որ կոչվեց ցրված լարումային նկարահանում (ԴԼՆ), թույլ է տալիս մանրամասն նկարահանել ուղեղի սպիտակ նյութի թելերի ուղիները, որոնք կապում են ուղեղի տարբեր շրջանները։

ՄՌՆ֊ի ամենագրավիչ կիրառություններից մեկն ուղեղի ֆունկցիոնալ նկարահանումն է, որը կոչվում է ֆունկցիոնալ մագնիսական ռեզոնանսային պատկերում (ֆՄՌՊ)։ Այս սարքը հիմնված է արյան օքսիհեմոգլոբինի և դեզօքսիհեմոգլոբինի մագնիսական հատկությունների տարբերության գրանցման վրա, ուստի ֆՄՌՆ֊ի ազդանշանը կոչվում է արյան օքսիգենացման մակարդակ֊կախյալ ազդանշան` (ԱՕՄԿ)։ Քանի որ բարձրացած նեյրոնալ ակտիվությունը հանգեցնում է իոնների տեղաշարժի, ինչն ակտիվացնում է էներգակախյալ իոնային պոմպերին, դա բերում է էներգետիկ մետաբոլիզմի և թթվածնի սպառման աճի։ Դա հանգեցնում է դեզօքսիհեմոգլոբինի աճի և մագնիսական ազդանշանի նվազման։ Այնուամենայնիվ, թթվածնի ուժեղացած սպառմանը վայրկյաններ անց հաջորդում է տեղային արյան հոսքի աճ։ Ուղեղի արյան հոսքի աճը գերազանցում է թթվածնի սպառման աճին, հետևապես կա օքսիհեմոգլոբինի և ազդանշանի չափի տեղային աճ։ Ուղեղի արյան հոսքի աճի ճիշտ մեխանիզմը դեռ լիովին պարզ չէ, բայց այսօր կարծում են, որ այստեղ էական դեր են խաղում նեյրոտրանսմիտերները։

Կիրառական հարցեր

Դուք հավանաբար լավ եք տիրապետում հանման թվաբանական գործողությանը։ Բայց փորձե՞լ եք երբևէ հանման գործողություն կատարել ուղեղների հետ։ Զարմանալի չէ, որ նկարում տղան շփոթված է երևում։ Ուղեղի երկչափ և եռաչափ պատկերների հանումը, պարզվում է, որոշիչ է տվյալների վերլուծության համար։ Շատ ֆՄՌՆ ուսումնասիրություններ ներառում են ԱՕՄԿ ազդանշանի չափումը, մինչ մարդիկ զբաղված են նրբին վերահսկվող առաջադրանքներով։ Տեսագրման ընթացքում մարդը պառկում է մագնիսական գլանի ներսում և նրա վարքագծային պատասխաններն ազդակի նկատմամբ մոնիթորինգի են ենթարկվում։ Ազդակների լայն շարքը կարող է ներկայացված լինել ինչպես տեսողական` պրոյեկցված էկրանի վրա, (հետազոտվողին տեսանելի լինելու համար), այնպես էլ` լսողական ոլորտում` ականջակալների միջոցով։ Դա հնարավորություն է տալիս ուսումնասիրել թաքնված ֆենոմենները, ինչպիսիք են` ընկալումը, ուսուցումը, հիշողությունը, մտածելն ու ծրագրելը։

Հաճախ երկու իրար նման առաջադրանքներ տրվում են անմիջապես մեկը մյուսից հետո։ Միտքն այն է, որ առաջին առաջադրանքում ներգրավվում է հետազոտողներին հետաքրքրող ուղեղային գործընթաց, մինչդեռ մյուսում` ոչ։ Հաջորդաբար ստացված ուղեղի պատկերները այնուհետև համադրվում են միմյանց հետ, ստացվում են թվայնացված երկչափ նկարներ, որոնցում ուղեղի ակտիվության փոփոխությունները յուրատիպորեն կապված են ուղեղային այս կամ այն պրոցեսի հետ։ Այս նկարները մշակվում են համակարգչի միջոցով` կատարելով եռաչափ նկարի էֆեկտիվ «հանում» (տես նախորդ էջի նկարը)։ Գիտական վերջին հետազոտությունները ցույց են տալիս, որ նույնիսկ շատ կարճ մտքերը կամ ուղեղային երևույթները (նույնիսկ 1֊2 վայրկյան տևողությամբ) կարող են չափվել։ Դա անվանում են իրադրական ֆՄՌՊ։ Տվյալների վերլուծության փորձված ու վստահելի մեթոդների օգնությամբ ստուգվում է՝ արդյո՞ք առաջադրանքի կատարման ընթացքում ազդակի փոփոխությունները վիճակագրորեն հուսալի են։ Լայնորեն օգտագործվող վերլուծությունների ծրագրային փաթեթներից մեկը, որը ստանդարտացրել է նկարահանման գործընթացը, կոչվում է վիճակագրական պարամետրիկ քարտեզագրում (ՎՊՔ)։ ՎՊՔ քարտեզները հաճախ տրվում են գույներով` վառ դեղինը օգտագործվում է ակտիվության առավել «տաք» դաշտերի համար, մինչդեռ կապույտը և սևը՝ «սառը» դաշտերի համար։

Ուղեղը «նկարողներ» գիտնականների լեզվով՝ երբ ինչ֊որ ուղեղի շրջան աշխատում է, այն «լուսավորվում է»։ երբ մարդը դիտում է անընդհատ փոփոխվող շախմատի տախտակի պատկերը, էական ակտիվություն դիտվում է գլխավորապես տեսողական կեղևում։ Շարժվող և գունավոր ներկված պատկերների և այլ «խելացի» ազդակների օգտագործումը, ակտիվացնելով տեսողական համակարգի տարբեր գոտիներ, տվել է մարդու տեսողական համակարգի կառուցվածքի մասին շատ նոր գիտելիքներ։ Նման ուսումնասիրություններ կատարվել են նաև այլ զգայարանների համար։ Դատողության այս տեղագրական ճանապարհն օգնել է իդենտիֆիկացնել ուղեղի դաշտերը, որոնք ընդգրկվում են կարդալու առանձին բաղադրիչների մեջ, օրինակ` բառերի տեսողական ընկալման փոխակերպումը ձայնային ծածկագրի, հնչյունների միավորումը ամբողջական բառի մեջ, բառերի իմաստի ըմբռնումը և այլն։ Կատարվել են նաև ուսուցման հետ կապված այնպիսի փորձեր, որոնց միջոցով տարանջատել է ուղեղի՝ ցավն ակնկալող և զգացող շրջանները։ Այնուամենայնիվ, հետազոտությունների ժամանակ բազում անակնկալներ են գրանցվել։ Վառ օրինակ էր երկարաժամկետ հիշողության առաջադրանքների ժամանակ միջային քունքային բլթի սովորական «լուսավորումը» տեսնելու անսպասելի ձախողումը։

Այնուհանդերձ, ավելի նոր փորձարկումները (որոշները պարունակում են վիրտուալ իրականություն) բացահայտեցին այս դաշտերի մասնակցությունը հիշողության պրոցեսում, որին, ինչպես պարզվեց, մասնակցում են նաև այլ կառույցներ՝ նախաճակատային կեղևը և նախասեպը։ Ի մի բերելով նոր նյարդաֆիզիոլոգիական և ուղեղապատկերման այլ հայտնագործությունները, որոնք ընդգրկում են ուղեղի այս շրջանների բազմազանությունը, հնարավոր եղավ վերանայել մեր գիտելիքները ուղեղի հիշողության համակարգի վերաբերյալ։ Նոր մաթեմատիկական սարքերը նույնպես կատարելագործվեցին` դիտելու, թե ինչպես են ուղեղի տարբեր գոտիների նեյրոնալ ակտիվությունները փոխազդում և հարաբերվում համակցված առաջադրանքի ընթացքում՝ այսպես կոչված արդյունավետ կապերը ցույց տալով։ Այս չափումը թույլ տվեց մեզ գնահատել, թե ինչպես են ուղեղի գոտիները աշխատում միասին` որպես թիմ, և ոչ թե` ինչպես մեկուսացված ֆունկցիոնալ տաք բծեր։ Հույս կա, որ բարձր մագնիսական դաշտի ուժով այս նոր սարքերը, որոնք ստեղծում են ավելի հստակ պատկերներ, կպատմեն մեզ նյարդային ցանցի դինամիկայի մասին՝ վկայելով զգայության, մտքի և գործողության սահուն վերահսկումը։

Առնչվող ինտերնետային կայքերը. http://www.dcn.ed.ac.uk/bic/ http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/

Նեյրոնալ ցանցեր և արհեստական ուղեղներ

Իրական ուղեղը արտասովոր մի բան է։ Նրա նեյրոնները, արյան անոթները և հեղուկով լցված փորոքները կազմված են լիպիդային թաղանթներից, սպիտակուցներից և հսկայական մասնաբաժին կազմող ջրից։ Դուք կարող եք հրել ուղեղը մատով, կտրել այն միկրոտոմով, էլեկտրոդներ ներդնել նրա նեյրոնների մեջ և դիտել նրանում արյան անոթազարկը։ Ուղեղի ուսումնասիրությունը, կարծես, ամուր կերպով խարսխված է բժշկությանը և կենսաբանությանը։ Այնուամենայնիվ, ուղեղի մասին մտածելու բոլորովին այլ կերպ ևս կա, որը հրավիրել է մաթեմատիկոսների, ֆիզիկոսների, ինժեներների և համակարգչային մասնագետների ուշադրությունը։ Նրանք խորհում են ուղեղի մասին՝ գրելով հավասարումներ, ստեղծելով համակարգչային մոդելներ և հատուկ սարքավորումներ, ձդտելով անել այնպես, որ դրանք նմանակեն ուղեղի աշխատանքը։

Իրական ուղեղներն ունեն բարձր հարմարվողականություն։ Նրանք ունակ են կարդալ ձեռագիր, որը մինչ այդ երբեք չեն տեսել, հասկանալ բոլորովին անծանոթ խոսք։ Բացի այդ՝ նրանք կարող են գործել նաև այն դեպքում, երբ համակարգում ինչ որ բան խախտվում է։ Նրանք գործում են խելամտորեն ողջ կյանքի ընթացքում, անգամ, երբ բջիջները մահանում են, և նույնիսկ ծեր տարիքում դեռ ընդունակ են նոր բան սովորել։ Այսօրվա ռոբոտները շատ լավ կատարում են առաջադրանքների սահմանափակ շարք, որոնց համար նրանք նախագծվել են, ասենք՝ սարքել ավտոմեքենայի ինչ֊որ մաս, սակայն շատ ավելի անօգնական են դառնում, երբ ինչ որ մի բան փչանում կամ խախտվում է։

Իրական ուղեղները կազմված են խիստ փոխկապակցված նեյրոնալ ցանցերից։ Նրանց նեյրոնները էներգիայի կարիք ունեն, իսկ ցանցը` տարածքի։ Մեր ուղեղը կազմված է մոտավորապես 100 միլիարդ նյարդային բջիջներից, 3.2 միլիոն կիլոմետր «լարից» և միլիոն֊միլիարդավոր կապերից. և այդ ամբողջը տեղակայված ընդամենը 1.5 լիտր ծավալում և կշռում է լոկ 1.5 կիլոգրամ, սպառում է սոսկ 10 Վատտ։ եթե մենք փորձենք կառուցել նման ուղեղ, օգտագործելով սիլիկոնե չիպեր, այն կսպառի մոտ 10 Մեգավատտ, որը բավական է մի ողջ քաղաք էլեկտրաէներգիայով ապահովելու համար։ Ավելին՝ այդպիսի ուղեղից ձերբազատվող ջերմությունը կհալեցնի ինքն իրեն։ Այնպես որ առաջ եկող խնդիրն է. պարզել, թե ինչպես է ուղեղը գործում այսքան արդյունավետ ու տնտեսող ձևով և, օգտագործելով այդ սկզբունքները, կառուցել ուղեղի նման մոդել։

Սիլիկոնե ուղեղի շրջապտույտները

Մեկ նեյրոնից դեպի մյուսը փոխանցվող ազդանշանի էներգետիկ արժեքը, հավանաբար, եղել է ուղեղի էվոլյուցիայի կարևոր գործոն։ Ուղեղի սպառած ամբողջ էներգիայի մոտ 50֊80%֊ը ծախսվում է նյարդաթելերի երկայնքով և սինապներով գործողության պոտենցիալի փոխանցման վրա։ Մնացածը ծախսվում է արտադրության և պահպանման վրա։ Դա նույնքան ճշգրիտ է մեղվի ուղեղի համար, որքան որ մեզ համար։ Այնուամենայնիվ, համեմատած համակարգչի արագության հետ, նյարդային իմպուլսի արագությունը շատ դանդաղ է` միայն մի քանի մետր վայրկյանում։ Համակարգչային պրոցեսորներում դա կդարձներ աշխատանքն անհնար։ Կենսաբանական ուղեղը, այնուամենայնիվ, կառուցված է որպես լավ զուգորդված ցանց։ Շատ նեյրոններ անմիջական կապեր են հաստատում հազարավոր ուրիշների հետ։ Դա անելու համար ուղեղը օգտագործում է իր եռաչափ կառուցվածքը. փաթեթավորում ամեն ինչ` ծալավորելով բջիջների ծածկերը ծալքերի մեջ և սերտորեն հյուսելով կապերը միասին կապոցի մեջ։ Ի հակառակ դրան՝ անգամ ամենաժամանակակից սիլիկոնե նեյրոնների միջև կապը սահմանափակվում է չիպերի և էլեկտրական շղթաների երկչափ բնույթով։ Այսպիսով, ի տարբերություն ուղեղի՝ անմիջական կապը սիլիկոնե նեյրոնների միջև խիստ սահմանափակ է։ Այնուամենայնիվ, օգտագործելով արդի էլեկտրոնիկայի մեծ արագությունը, շատ սիլիկոնե նեյրոններից իմպուլսները կարող են «բազմահյուսվել»՝ նույն լարերի երկայնքով տարբեր հաղորդակցություններ տանելով։ Այս ճանապարհով սիլիկոնային ինժեներները կարող են մոտենալ կենսաբանական ցանցերին։

Փոքրացնել հզորությունը, բարձրացնելով արագությունը՝ նյարդերով ոգևշնչված ինժեներները որդեգրել են այս կենսաբանական ռազմավարությունը՝ օգտագործել ուղեղի անալոգային (համանման) ծածկագրումը՝ թվային ծածկագրի փոխարեն։ Կարվեր Մեդը` Կալիֆորնիայի սիլիկոնե հովիտի «գուռուներից» մեկը, առաջ քաշեց «նեյրոմորֆ ինժեներիա» հասկացությունը` դրա տակ հասկանալով նեյրոկենսաբանության կիրառությունը տեխնոլոգիաների մեջ։ «Զրոների» և «մեկերի» թվային կոդավորման փոխարեն, անալոգը ձևավորում է ծածկագիրը վոլտաժի շարունակական տատանումների ձևով` նման նեյրոնների ենթաշեմքային տատանումներին (տես գլուխ 3)։ Այդ դեպքում պարզ հաշվարկները կատարվում են շատ ավելի դյուրին, քանի որ օգտագործվում են սիլիկոնե սարքերի հիմնական ֆիզիկական հատկությունները։ Անալոգային հաշվարկը հեշտությամբ է կատարում պարզագույն գործողությունները` գումարումը, հանումը, էքսպոնենցիան և ինտեգրալը, այնինչ թվային սարքերի համար սրանք բավական բարդ գործողություններ են։ երբ նեյրոնները (կենսաբանական կամ սիլիկոնե) հաշվարկում են և «որոշում կայացնում», նրանք ազդակն ուղարկում են աքսոնների միջոցով` հաղորդելով պատասխանը թիրախ նեյրոնին։ Գորոծողության պոտենցիալի հաղորդումը էներգիա է պահանջում, հետևաբար անհրաժեշտ է արդյունավետ կոդավորելով առավելագույնի հասցնել ինֆորմացիայի քանակը, որը հաղորդվում է նյարդային ազդանշանով՝ նվազագույնի բերելով այսպես կոչված «ավելորդություները»։ Էներգետիկ արդյունավետությունը մեծանում է նաև այն դեպքում, երբ օգտագործվում են հնարավորինս քիչ ակտիվ նեյրոններ։ Դա կոչվում է ցրված կոդավորում, որը ևս մի կարևոր նախագծման սկզբունք է արհեստական նյարդային ցանցեր կառուցող ինժեներների համար։

Սիլիկոնե ցանցաթաղանթ

Կենսաբանական նեյրոնային ցանցի մի պարզ արհեստական տարբերակ է ստեղծվել. այն կազմված է սիլիկոնե ցանցաթաղանթից, որը կլանում է լույսը և ինքնուրույն ֆդվաս ընհանուր հարմարեցնում է նրա ելքային ար ժեքը՝ լուսավորության պայմաններին համապատասխան։ Այն կապում է երկու սիլիկոնե նեյրոններն այնպես, ինչպես իրական տեսողական կեղևում և տեղեկատվություն են քաղում ցանցենու վրա ստացված պատկերում գծերի անկյունների և կոնտրաստային սահմանների մասին։

Այս նմուշում նեյրոնները կոչվում են ամբողջացնող֊հաղորդող նեյրոններ, նեյրոմորֆ ինժեներները դրանք շատ են օգտագործում։ Այդ անունը ստացել են այն պատճառով, որ նրանք «ի մի են բերում» յուրաքանչյուր մուտք, հաշվի առնելով նրա կշիռը՝ ծածկագրված որպես նրա սինապսից ծագող էլեկտրական հոսանքի լարվածություն, և միայն այն դեպքում են գործողության պոտենցիալ առաջացնում, երբ այդ լարվածությունը հասնում է նախատեսված շեմքին։ Սիլիկոնե նեյրոններն իրենց հերթին կազմված են տրանզիստորներից, սակայն որպես անջատիչ ծառայելու և լարվածությունը հագեցման հասցնելու փոխարեն (ինչպես սովորական թվային համակարգերում է), այս տրանզիստորները գործում են ենթաշեմային մակարդակների ռեժիմում։ Այս պայմաներում դրանք գործում են իսկական նեյրոնների բջջաթաղանթներին շատ ավելի նման։ Լրացուցիչ տրանզիստորներն ապահովում են ակտիվ հաղորդականություն` նմանակելով իսկական իոնային անցուղիների պոտենցիալ֊ և ժամանակ֊կախյալ մշտական հոսքը։ Այս փոքրիկ տեսողական համակարգն շատ ավելի մանրազնին մշակված արհեստական տեսողական համակարգերի նախատիպն է, որոնք դեռևս կատարելագործման փուլում են, բայց նույնիսկ այս մոդելը ցույց է տալիս, թե ինչպես իրական աշխարհի շատ «աղմկոտ» մուտքից կարող է ակնթարթորեն մշակվել և կայացվել պարզ որոշում։ Այն կարող է անել այն, ինչի համար նախատեսված է. որոշել գծի դիրքը տեսադաշտում, և նեյրոգիտնականներն արդեն օգտագործում են այս պարզ սիլիկոնե տեսողական համակարգը սարքավորումների փորձարկման և ուսանողներին սովորեցնելու նպատակով։ Արհեստական ցանցերի ամենակարևոր առավելությունն այն է, որ դրանք աշխատում են իրական աշխարհում, իրական ժամանակի մեջ և օգտագործում են շատ քիչ էներգիա։

Արհեստական նեյրոնալ ցանցեր

Արհեստական նյարդային ցանցերը (ԱՆՑ) հաճախ օգտագործվում են ուսուցումը և հիշողությունն ուսումնասիրելու համար։ Սովորաբար դրանք ծրագրավորվում են սովորական թվային համակարգիչների վրա, բաղկացած են մշակված պարզ միավորներից, որոնք խիստ փոխկապակցված են նեյրոցանցում։ ԱՆՑ֊ի ամենապարզ տարբերակը կոչվում է «ուղղակի կապով համակցող» է, որն ունի փոխկապակցված ներմուծումների և արտածումների միավորների շերտեր։ Ասոցիատիվ հիշողությունը վերծանվում է շերտերի միջև կապերի ուժն այնպես փոփոխելով, որ ի պատասխան ներկայացված նմուշի վերադարձվում է նրա հետ կապակցված պատասխան նմուշը (տե՛ս մաթեմատիկական գլուխկոտրուկը հաջորդ էջում)։ Ավելի բարդ ԱՆՑ է հակադարձ նեյրոնալ ցանցը։ Այն բաղկացած է մեկ շերտից, որտեղ յուրաքանչյուր միավոր փոխկապակցված է մյուս միավորների հետ, և բոլորը հանդես են գալիս որպես և՛ ներմուծող, և՛ արտածող։ Մի քիչ տարօրինակ է հնչում, բայց այս նախագիծը ցանցին հնարավորություն է տալիս պահեստավորել ամբողջական նմուշներ, ալ ոչ թե՝ պարզապես տարրական միավորների զույգեր։ Այս տեսակ ինքն իր հետ կապակցված՝ «աուտոասոցիատիվ ցանցի» վերծանումը հնարավոր է դառնում այսպես կոչված ռեկուրսիվ փնտրման արդյունքում։ Ցույց է տրվել, որ 1000 միավոր պարունակող ցանցում մինչև 150 նմուշ հնարավոր է կորզել՝ շատ քիչ սխալներ թույլ տալով։

ԱՆՑ֊ների և գլխուղեղի նմանությունը ինֆորմացիայի պահպանման և մշակման ձևի մեջ է։ Մշակվող «գիտելիքը» պահվում է նույն այդ ցանցի մեջ։ Ի տարբերություն թվային համակարգչի, որի մոտ հանրահաշվական պրոցեսորի և հիշողության տեղակայումները տարանջատված են` դրանք չունեն հիշողության առանձին տեղակայում, այլ ունեն ասոցիատիվ հիշող սարք։

ՆՑ֊ում ինֆորմացիան պահեստավորվում է կապերի կշիրների ձևով, ճիշտ այնպես, ինչպես սինապսներն են փոխում իրենց ուժգնությունը ուսուցման ընթացքում։ ԱՆՑ֊ներն էլ ծրագրավորված չեն որևէ կոնկրետ գործողություն կատարելու համար։ Յուրաքանչյուր «նեյրոն» ներսում «համր» է և պարզապես պատասխանում է` ելնելով իր մուտքերի կշիռների գումարից։ Այնուամենայնիվ, դրանք կարող են խելացի բաներ սովորել։ Սովորելու կանոնները, որոնցով վարժեցվում են ցանցերը, իրականացվում են նեյրոնների միջև գործող կապերի ուժը փոփոխելով։ Ընդհանուր կանոն հետևյալն է. ցանցի ելքը համդրվում է մուտքագրվող նմուշին և ապա համեմատվում ցանկալի նմուշի հետ։ Համեմատության ժամանակ առաջացած «սխալը» այնուհետև օգտագործվում է կապերի կշիռների շտկման համար, այնպես, որ ցանկալի ելքային նմուշը ավելի նման լինի ցանկալի արժեքին։ Ցանցն աստիճանաբար սխալի ազդանշանը նվազագույնի է հասցնում։ Այս եղանակը գործում է, սակայն` շատ դանդաղ։

Ստացվում է այնպես, որ սխալները կարևոր են։ Սովորելն անհնար կդառնա, եթե ցանցը ի սկզբանե անսխալ գործի։ Սա սովորելու մի հատկանիշ է, որը պետք չէ թերագնահատել։ Գերվարժեցված ցանցերը, որոնք սխալներ թույլ չեն տալիս, արդյունքում արձագանքում են միայն մեկ տեսակի մուտքային ազդանշանին։ Այսպիսի ցանցերը փոխաբերական իմաստով անվանում են «տատիկային», վկայակոչելով է մարդու գլխուղեղի առասպելական «տատիկ բջիջներին», որոնք արձագանքում են միայն այն ժամանակ, երբ ինչ֊որ մեկի տատիկն է հայտնվում տեսադաշտում, և երբեք չպետք է սխալվեն։ Սա այնքան էլ օգտակար չէ իրական աշխարհում կիրառելիս. յուրաքանչյուր բան, ինչ մենք պետք է սովորեինք, առանձին ցանց կպահանջեր։ Ընդհակառակը, ԱՆՑ֊ների էլեգանտությունը նրանում է, որ դրանք ունակ են ընդհանրացնելու ներմուծված այնպիսի նմուշներ, որոնք չեն կիրառվել վարժեցման ժամանակ։ ԱՆՑ֊ները նմուշներում ըմբռնում են ներքին կապերը, զուգորդումները և հայտնաբերում օրինաչափություններ։ Նրանք հանդուրժում են սխալը, ինչպես և իրական գլխուղեղը։ Նրանք կարող են կորզել պահված նմուշը, նույնիսկ երբ ներմուծված նմուշը շատ հստակ չէ («աղմկոտ է») կամ ոչ ամբողջական։ Սրանք կենսաբանական ուղեղների շատ կարևոր հատկանիշներ են, և ԱՆՑ֊ները նույնպես կարող են այդ անել։

Ժամանակակից համակարգչային տեխնոլոգիաների պարադոքսը

Ներկայիս ԱՆՑ֊ների պարադոքսն այն է, որ դրանք մաթեմատիկորեն մոդելավորվում են թվային համակարգիչներով։ Դրանով իսկ նրանց օգտագործումն իրական աշխարհի պայմաններում շատ ավելի սահմանափակ է դառնում, քանի որ վերարտադրման համար ժամանակ է անհրաժեշտ, ուստի ԱՆՑ֊ները չեն կարող իրական ժամանակի մեջ գործել։ ԱՆՑ֊ները շատ հարմար են ավտոմեքենա կամ ինքնաթիռ վարելու համար, քանի որ դրանք կայուն են աղմուկի նկատմամբ և շարունակում են գործել, նույնիսկ երբ համակրգի որոշ տարրեր դադարում են աշխատել։ Այնուամենայնիվ, փորձագիտական համակարգերը, որոնք սովորաբար օգտագործվում են ինքնավար օդաչուների դերում, թվային համակարգիչներ են՝ ծրագրավորված սովորական համակարգիչներով, և, անվտանգությունից ելնելով, այս ամենը միշտ պետք է վերահսկվի։ եթե ինքնաթիռում ծագում են բարդ խնդիրներ, այդպիսի փորձված համակարգերը չեն կարողանում դիմակայել։ Իսկ ԱՆՑ֊ների այսօր փորձարկվող ալգորիթմները շատ դանդաղ են նման վթարային իրավիճակների համար։ Մարդ֊օդաչուն պետք է անցնի գործի։ եթե սիլիկոնե նեյրոնները կարողանային դրան էլ սովորել, որն առայժմ հնարավոր չէ, այս խնդիրներից շատերը կլուծվեին։ երբ ավելի շատ բան իմանանք գլխուղեղի աշխատանքի մասին, կկարողանանք ավելի կատարելագործված նյարդային ցանցեր ստեղծել, որոնք կապահովեն իսկական գլխուղեղին նման աշխատանք։

Առնչվող ինտերնետ կայքեր. www.artificialbrains.com http://www.ini.unizh.ch/

երբ գործերը լավ չեն

Գլխուղեղը նուրբ օրգան է։ Դժբախտ պատահարների հետևանքով կարող են առաջանալ գլխի վնասվածքներ, արդյունքում հաճախ վնասվում է նաև գլխուղեղը ու նորմալ չի աշխատում։ Գլխուղեղի հիվանդությունները կարող են առաջացնել զարմանալիորեն մեծ թվով ախտանիշներ, և այդ ամենը հասկանալը հեշտ չէ։ Գլխուղեղի խանգարումների գնահատումն անկողնու մոտ պահանջում է նյարդաբանից կամ հոգեբույժից կլինիկական հմտություն, ինչպես նաև՝ կենսաբժշկական վերլուծության բազում մեթոդներ և ուղեղապատկերում։ Որոշ խանգարումներ, ինչպիսիք են` Էպիլեպսիան կամ դեպրեսիան, բավական հաճախ են հանդիպում նույնիսկ երեխաների և դեռահասների մոտ։ Մյուսներն ավելի հազվադեպ են հանդիպում, օրինակ՝ շիզոֆրենիան, կամ հանդիպում են միայն մեծ տարիքում` Ալցհեյմերի հիվանդությունը, բայց պակաս անաշխատունակ չեն դարձնում։ Որոշների դեպքում շատ կարևոր են ժառանգական գործոնները և առաջ են գալիս բարդ հարցեր, որոնց պատասխանները մեզանից յուրաքանչյուրը կուզենար իմանալ՝ պարզելու համար թե ինքն ունի՞ արդյոք համապատասխան մուտացիաներ, ուստի և հակվածություն նման վիճակների հանդեպ։

Ապակազմակերպված ազդանշանում ՝ էպիլեպսիա

Էպիլեպտիկ նոպայի ժամանակ հիվանդը կորցնում է գիտակցությունը, և կարող է գետնին ընկնել, պապանձվել և ցնցվել։ երբ ուշքի է գալիս, կարող է հայտնաբերել, որ կծել է լեզուն կամ թրջել տակը։ Կարող են շփոթված կամ քնկոտ լինել դրանից հետո։ Շատ երեխաներ են հիվանդանում, բայց մեծ մասը հետագա կյանքում շատ քիչ նոպաներ կարող է ունենալ, բայց որոշների մոտ, դժբախտաբար, նոպաները կրկնվում են ամեն շաբաթ և նույնիսկ՝ ամեն օր։

եվ այսպես, ի՞նչն է թարսվում։ Նոպաների ժամանակ նեյրոնները առաջացնում են ավելի մեծ թվով գործողության պոտենցիալներ, ինչին հետևում է իջած դրդունակության շրջան։ Այս պարբերական գործընթացի հաճախականությունը կարգավորվում է արգելակիչ (ԳԱԿԹ) և խթանիչ (գլուտամատ) նեյրո֊ տրանսմիտերների շնորհիվ։ երբ խթանման արգելակումն անկատար է, նոպաները կարող են առաջանալ հարևան նեյրոնների ակտիվացման պայմաններում անգամ՝ անկառավարելիորեն ներգրավվելով։ Այն կարող է տեղային լինել (առաջացնում է մասնակի նոպաներ) կամ կարող է տարածվել ողջ կեղևով (գեներալիզացված նոպա)։ Գեներալիզացված նոպայի ժամանակ էլեկտրաուղեղագրության (ԷՈՒԳ) նորմալ ալֆա ռիթմը երկու կիսագնդերում փոխարինվում է էլեկտրական ակտիվության մեծ, դանդաղ, սինխրոն ալիքներով (տե՛ս ֆոնային պատկերը)։

Մասնակի նոպաները բավական հաճախ են հանդիպում, իսկ կրկնվող նոպաները` բուն էպիլեպսիան, պակաս հաճախ է հանդիպում, բայց և ավելի ծանր է։ Դրա անմիջական պատճառները դեռևս պարզ չեն։ Էպիլեպսիայով տառապող մարդկանց մոտ նոպաները կարող են առաջ գալ հոգնածության, ժամանակին չսնվելու, արյան շաքարի ցածր մակարդակի, ալկոհոլի կամ հեռուստացույցի առկայծող էկրանի պատճառով։ Այս հիվանդությամբ տառապողները պետք է զգույշ լինեն։

Նեյրոգիտական հետազոտությունները երկու մեծ ներդրում ունեն էպիլեպսիայով տառապող մարդկանց կյանքի բարելավմանը։ Առաջին՝ ավելացնելով մեր գիտելիքները խթանիչ գրգռափոխանցման մասին, կարող ենք դեղեր ստեղծել, որոնք մեղմում են աննորմալ ակտիվությունը՝ առանց ընկճելու գլխուղեղի նորմալ գործունեությունը։ Ավելի հին դեղերը հաճախ ազդում էին ազդել որպես համընդհանուր հանգստացնող միջոցներ, մինչդեռ ժամանակակիցները շատ ավելի ընտրողաբար են ազդում։ երկրորդ՝ ուղեղապատկերման որակի բարելավումը (հատկապես ծանր, հաշմանդամության հասցնող նոպաներ ունեցող հիվանդների համար) հնարավորություն է տալիս բավական ճշգրիտ գտնել նոպաների աղբյուրի տեղակայումը։ Այնուհետև նյարդավիրաբույժներին հնարավորություն է ընձեռնվում հեռացնել գլխուղեղի ախտահարված հյուսվածը. արդյունքում իջնում է նոպաների հաճախականությունը և փոքրանում է պրոցեսի տարածման հավանականությունը գլխուղեղի չախտահարված հատվածներ։ Էպիլեպսիայի ժամանակ վիրաբուժական միջամտությունը հաճախ կոպիտ է համարվում է, բայց այն իրապես բավակա հաճախ շատ օգտակար է։

Գլխացավ և միգրեն

Մարդկանց մեծ մասը երբեմն ունենում է գլխացավ։ Սովորաբար այն մկանների լարման արդյունք է, և անհանգստանալու առանձնակի պատճառ չկա։ Սակայն երբեմն, հատկապես, երբ գլխացավը շատ հաճախ է ծագում կամ կապված է մաշկի ցանավորման և կամ փսխման հետ, նրա հիմքում կարող է լուրջ պատճառ ունենալ։ Այս դեպքերում ցավը հենց գլխուղեղից չի ծագում. այն հետևանք է ուղեղաթաղանթի՝ գլխուղեղի պատյանի գրգռման կամ ձգման։

Գլխացավի ավելի հաճախ հանդիպող պատճառ է միգրենը։ Բացի գլխացավից (հաճախ միակողմանի), մարդիկ ունենում են նաև սրտխառնոց, պայծառ լույսն ու բարձր աղմուկն անտանելի են դառնում նրանց համար, ունենում են միգրենի աուրա` բաղկացած թարթող լույսերից կամ ատամնավոր գծերից։ Աուրան սովորաբար նախորդում է գլխացավին։ Ներկայումս առավել հավանական է համարվում այն տեսակետը, որ միգրենը սկսվում է գլխուղեղի այն մասից, որը պատասխանատու է ուղեղի անոթների ցավային ազդանշանների ընկալման համար։ Միգրենի սկսվելու պահին կատարված ուղեղապատկերումը հայտնաբերում է այս շրջանների ակտիվության բարձրացում։ Ի պատասխան՝ այստեղ տեղի է ունենում արյունամատակարարման կարճատև մեծացում (որը դրսևորվում է թարթող լույսերի զգացողությամբ), որին անմիջապես հետևում է արյան հոսքի նվազում (արտահայտվում է ժամանակավոր թուլությամբ)։

Վերջին տասնամյակի ընթացքում «հեղափոխություն» է եղել միգրենի նոպաների բուժման հարցում` կապված սերոտո֊ նինային (5֊HT) ընկալիչների դերի բացահայտման հետ։

Հայտնաբերված է դեղերի նոր դաս, որոնք ակտիվացնում են սերոտոնինի ընկալիչների առանձին ենթախմբեր։ Այդ դեղերը՝ տրիպտանները, շատ արդյունավետ են միգրենի ժամանակ գլխացավերը հանելիս։ Սա բազմաթիվ այն ուղիներից է, որոնցով նեյրոգիտական հետազոտությունը կատարել է մեծ ներդրում՝ երկրագնդի միլիոնավոր մարդականց կյանքը բարելավելու համար։

Վառելիքը բավական չէ` կաթված

երբ մարդկանց մոտ հանկարծակի սկսվում է թուլություն մարմնի մի կեսում, դա սովորաբար ուղեղի հակառակ կողմում զարգացած կաթվածի (ինսուլտի) հետևանք է։ Հավասարակշռությունը, զգացողությունը, լեզուն ու խոսքը նույնպես կարող են խանգարվել։ երբեմն այս վնասումները ժամանակի ընթացքում շտկվում են, անգամ՝ մինչև տեսանելի լրիվ ապաքինում։ Սակայն, ուղեղի կաթվածը դեռևս մնում է մահվան և հաշմանդամության ամենատարածված պատճառներից մեկը։ կաթվածը կարող է լինել տարբեր ձևերի և չափերի, հետևանքներն էլ մեծավ մասամբ կախված են նրանից, թե ուղեղի որ հատվածն է ախտահարված։

Խնդիրը կաթվածի ժամանակ վերաբերում է ուղեղի գործունեության համար անհրաժեշտ էներգետիկ ապահովման ընդհատմանը։ Նեյրոնները և գլիան կենսագործելու և վերապրելու համար կարիք ունեն վառելիքի։ Ուղեղի սնուցումը իրականացվում է չորս մեծ անոթներով մատակարարվող վառելիքով։ Կարևորագույն վառելիքի դերում հանդես են գալիս թթվածինը և ածխաջրատները՝ գլյուկոզայի տեսքով։ Նրանք հումք են ապահովում ԱեՖ֊ի սինթեզի համար, որը բջիջների համար էներգիայի աղբյուր է։ Այս էներգիան (տես գլուխ 2 և 3) անհրաժեշտ է լիցքավորված իոնների հոսքը ղեկավարելու համար, որն ընկած է նեյրոնների էլեկտրական ակտիվության հիմքում։ Նեյրոնների էներգիայի մոտ երկու երրորդը օգտագործվում է Na⁺/Ka⁺ ֊ ԱեՖազ կոչվող ֆերմենտի աշխատանքի համար, որը վերալիցքավորում է նատրիումի և կալիումի իոնային գրադիենտը գործողության պոտենցիալի ավարտից հետո։

Անցողիկ իշեմիկ գրոհ (ԱԻԳ) կոչվածի ժամանակ ուղեղի մի մասի արյունամատակարարումը խախտվում է և ընդհատվում է ԱեՖ֊ով ապահովումը։ Նեյրոնները չեն կարողանում վերականգնել իրենց իոնային գրադիենտը, ուստի և չեն կարողանում հաղորդել գործողության պոտենցիալը։ Օրինակ, եթե ձախ կիսագնդի շարժիչ կեղևի արյունամատակարարումը ընդհատվի, ձախ ձեռքը և ոտքը կաթվածահար կլինեն։ եթե խցանումն արագ վերանա, նեյրոնները նորից կկարողանան սինթեզել ԱեՖ, վերալիցքավորել իրենց թաղանթները և վերականգնել ֆունկցիան։ Բարեբախտաբար, ԱԻԳ֊ի ժամանակ վնասումը դարձելի է։

Տոհմածառը ցույց է տալիս ընտանիքում սերունդների հակվածությունն ուսուցման անկարողության եւ շիզոֆրենիայի նկատմամբ։ Ուշադրություն դարձրեք՝ հաճախ այս արատները կարող են մի սերունդ «բաց թողնել»։