Ugryumov M. Beynin telafi edici yetenekleri

Merkezi sinir sisteminde.

Genel desenler

Sinir sistemindeki telafi süreçleri daha çok yaralanma sonrası ortaya çıkan reaksiyonlar olarak kabul edilir. cerrahi müdahaleler, bazı patolojik olaylar. Önemli sayıda vakada klinisyenler, sinir sisteminde patolojik bir sürecin halihazırda gelişmekte olduğu, ancak henüz işlev bozukluğuna neden olmadığı ve özel çalışmalar yapılmadan tespit edilemediği bir durumla karşı karşıyadır.

Telafi edici süreçler, başlangıçta, örneğin sinir sisteminin bir çekirdeğinde meydana gelen yapısal mekanizmalar nedeniyle gerçekleştirilir. Bu telafi, yapının kendisindeki bir dizi karmaşık yeniden düzenlemeye dayanmaktadır. Yapının mevcut rezervlerinin kullanılması ve vekâlet yoluyla mümkündür.

Vekillik bu durumda hayatta kalanların aktivite ve işlevselliğinde bir artış olarak anlaşılmalıdır. yapısal elemanlar. Örneğin, monomodal nöronların polimodal nöronlara, monosensör nöronların polisensör nöronlara geçişi. Merkezi sinir sistemi bozukluklarına yönelik bu mekanizma, yapılarının her birinin potansiyel olarak çok işlevli olduğu gerçeğine dayanmaktadır. Yapısal tazminat genellikle bir kişideki analizörlerin organizasyonunun bireysel özelliklerine bağlıdır. Yani bazı insanlar için 17. alan diğerlerinin iki katı kadar büyük olabilir. Bazı insanlar 17. alanın maküler bölgesinde veya bu alanın ön kısmında - çevresel görüş alanı - genişlemeye sahiptir. Ayrıca yanal olduğu da bilinmektedir. üreme organları belirli bireylerde

ortalama değeri %185 aşar. Doğal olarak tüm bu durumlarda telafi olanakları çok daha geniştir.

Tazminatın başka bir yolu sağlandı sistem içiörneğin striopallidal sistem içindeki etkileşimler, kaudat çekirdeğin motor aktivitesinin düzenlenmesindeki işlev bozukluğunun putamen tarafından telafi edilebildiği durumlarda.

Üçüncü tazminat yöntemi uygulanıyor sistemler arası etkileşimler. Sistemler arası bir süreç olarak telafi, öncelikle bir yapının gelişen patolojisinin diğer sistemlerin işlevsel olarak ilgili yapıları tarafından ortadan kaldırılmasına katılımdan kaynaklanmaktadır. Bu durumda başka bir sistem, yeni geçici bağlantıların oluşması nedeniyle, patolojik süreçten zarar gören sistemin öncelikli olarak gerçekleştirmesi amaçlanan işlevin korunmasını sağlayabilir.

Tüm telafi yollarının paralel olarak uygulandığı, ancak patoloji gelişiminin farklı aşamalarında her birinin katılımının ağırlığının farklı olduğu unutulmamalıdır. İlk aşamalarda telafinin büyük bir kısmı yapısal süreçler nedeniyle gerçekleştirilir; patoloji yoğunlaştıkça sistem içi telafi, daha sonra sistemler arası telafi daha önemli hale gelir.

Çoğu zaman merkezi sinir sisteminin morfolojik bozuklukları ile bu yapının kendi doğal işlevini yerine getirme yeteneği arasında bir paralellik yoktur. Örneğin, büyüyen bir tümör nedeniyle beyincik hasar gördüğünde, telafisi o kadar mükemmeldir ki, beyinciğin büyük bir kısmı yok olduğunda klinik belirtiler ortaya çıkar. Genç yaşlarda yavaş yavaş gelişen patolojik süreç ile fonksiyonların telafisi daha başarılı bir şekilde gerçekleşir.

Böylece Louis Pasteur'un gençliğinde beyin kanaması geçirdiği ve bunun beyninin sağ yarıküresinin korteksinde önemli hasara yol açtığı biliniyor. Ancak bu, Pasteur'ün zihinsel yeteneklerini koruyup geliştirmesini ve biyoloji alanında olağanüstü çalışmalar yapmasını engellemedi.

Bir başka ünlü vakada, beyin tümörü nedeniyle yapılan dörtlü ameliyattan sonra, 12 yaşındaki bir çocuğun beyinciğinin sol yarıküresinin neredeyse tamamı çıkarıldı. Her ameliyatın hemen ardından çocuğun motor küresinde, konuşmasında ve diğer beyin fonksiyonlarında rahatsızlıklar yaşandı. Ancak bu ihlaller oldukça hızlı bir şekilde telafi edildi.

Beynin telafi edici yetenekleri yaşla birlikte azalır, bunun nedeni yeni fonksiyonel bağlantıların oluşumundaki değişkenliğin zayıflamasıdır.

Merkezi sinir sisteminin özellikleri,

Tazminat mekanizmalarının sağlanması

Bozulmuş işlevler

Merkezi sinir sistemi oluşumlarındaki işlev bozukluklarını telafi etmeye yönelik fizyolojik mekanizmalar, beynin subkortikal ve kortikal yapılarındaki nöronların spesifik özelliklerine dayanmaktadır.

Bu özellikler şunları içerir:

Her elemanın çok işlevliliği
gergin sistem;

Polisensör nöronlar;

Nöronların göreceli uzmanlaşması
beynin çeşitli alanları;

Korteksteki fonksiyonların lokalizasyonu;

Farklı öğelerin paralel (eş zamanlı) işlenmesi
duyusal bilgi;

Kendi kendini düzenleme, kendi kendini organize etme yeteneği;

Baskın mekanizma;

Refleks çalışma prensibi;

Geri bildirim;

Artıklık yapısal ve işlevseldir;

Güvenilirlik;

Fonksiyonel asimetri;

Ortak nihai yol ilkesi;

Yetenek sinir elemanları senkronizasyona
faaliyet alanları;

Sinir merkezlerinin ve bireysel olanların plastisitesi
Ronov;

Işınlama ve konsantrasyon prensibi aktiftir
şti;

Sinir sisteminin bütünlüğü.

Çok işlevlilik. Sinir sisteminin temel işlevi, entelektüel ve davranışsal aktiviteyi düzenlemek, organların, organ sistemlerinin işleyişini düzenlemek ve etkileşimlerini sağlamak için bilgi toplamak, işlemek, depolamak, çoğaltmak ve iletmektir.

Çoğu listelenen işlevler zaten sinir altı düzeyde gerçekleştirilir. Böylece, mikrotübüller, sinapslar, dendritler ve nöronların zarı, sinir sisteminin tüm bilgi fonksiyonlarını yerine getirme yeteneğine sahiptir: bilginin algılanması, işlenmesi, depolanması, tekrar tekrar üretilmesi ve iletilmesi. Bu, sinir sisteminin işleyişinin temel ilkesidir - çok işlevlilik ilkesi.

Çok işlevlilik, merkezi sinir sisteminin çoğu yapısında doğaldır. Örneğin, globus pallidusun aynı yapısının farklı impuls frekanslarıyla uyarılması, motor veya otonomik bir tepkiye neden olabilir. Sensorimotor korteks, ciltten, görsel, işitsel ve diğer alım türlerinden gelen sinyalleri algılama yeteneğine sahiptir. İÇİNDE

Bu sinyallere yanıt olarak, genellikle görsel, işitsel veya diğer analizörlerin kortikal ucunun normal aktivitesi sırasında meydana gelen sensörimotor kortekste reaksiyonlar oluşur.

Sonuç olarak, çok işlevli olması nedeniyle aynı işlevi farklı beyin yapıları gerçekleştirebilmektedir. Bu temel nokta, merkezi sinir sistemindeki fonksiyonun telafisinin neredeyse sınırsız olasılıklarına işaret etmektedir.

Sinir merkezlerinin çok işlevli olma özellikleri, bu özelliklerle yakından ilgilidir. çoklu duyusal nöronlar.

Polisensör, bir nöronun farklı afferent sistemlerden gelen sinyallere yanıt verme yeteneğidir. Nörofizyologlar, yalnızca bir tür sinyale yanıt veren monosensör nöronları ve iki farklı sinyale yanıt veren çift duyarlıklı nöronları birbirinden ayırır; örneğin, görsel korteksteki bazı nöronlar görsel ve işitsel uyaranlara yanıt verebilir. Son olarak serebral korteks, üç veya daha fazla sinyal türüne yanıt veren nöronları içerir. Bu nöronlara polisensör nöronlar denir.

Farklı duyu sistemlerinden gelen uyaranlara yanıt verme yeteneğinin yanı sıra, beynin belirli bölgelerindeki nöronlar, duyusal uyarının yalnızca bir özelliğine, örneğin belirli bir ses frekansına veya yalnızca bir renge yanıt verebilir. Bu tür nöronlara denir tek modlu.

Monomodal nöronlar, belirli uyaran türlerine karşı yüksek seçiciliğe ve yüksek duyarlılığa sahiptir; bu nöronlar uzman. Uzmanlaşmış nöronlar birincil projeksiyon alanlarında lokalizedir.

analizörlerin görevleri. Bu bölgeler görsel, işitsel, kutanöz ve korteksin diğer alanlarının birincil alanlarıdır.

Monosensör nöronların tercihli konumu belirler fonksiyonların yerelleştirilmesi kortekste. Serebral korteksteki fonksiyonların lokalizasyonunu inceleyen geçmişinde iki fikir ayırt edilebilir: bunlardan birine göre, motor ve duyusal fonksiyonlar kesinlikle yerel alanlarla temsil edilir ve hasar bu veya bu fonksiyonu sonsuza kadar dışlaması gerekir. Tam tersi fikir doğrulandı eşpotansiyellik Duyusal ve motor becerilerin uygulanmasında korteks.

Merkezi sinir sistemi üzerine uzun yıllar süren araştırmalar sonucunda uzlaşmacı bir görüş ortaya çıkmıştır. Şu anda, korteksteki fonksiyonların lokalizasyonunun öncelikle yeterli uyarıma karşı en düşük hassasiyet eşiklerine sahip olan monosensör nöronlar tarafından belirlendiği düşünülebilir. Bununla birlikte, bu nöronların yanında, yerel yapının diğer beyin yapılarıyla etkileşimini ve dolayısıyla geçici bir bağlantı kurma, yapılarındaki ve onunla ilişkili yapılardaki işlev bozukluklarını telafi etme olasılığını sağlayan polisensör nöronlar her zaman vardır.

Bir nöronun aynı duyusal uyaranın iki özelliğine, örneğin iki renkli görsel uyarıya veya iki tonluk işitsel uyarana yanıt verdiği durumlarda, bu nöronlar çift modlu olarak sınıflandırılır. Bir duyu kanalının üç veya daha fazla özelliğine yanıt veren nöronlara multimodal denir.

Polimodal nöronlar, bozulmuş işlevler için sistem içi telafi sağlar.

Buna paralel olarak, monomodal nöronların bi- ve polimodal olma yeteneği nedeniyle başka bir dengeleme mekanizması da mümkündür.

Bireysel nöronların aktivitesinin kaydedildiği deneylerde, işitsel korteksin 1000 Hz frekanslı bir tona yanıt veren monomodal nöronlarının, 500 Hz frekanslı bir ton uygulandığında başlangıçta bu sinyale yanıt vermediği gösterilmiştir. ve bir mikroelektrot aracılığıyla monomodal nöronun hücre dışı depolarizasyonu ile 500 Hz'lik bir tonun bir dizi kombinasyonundan sonra, ikincisi 500 Hz'lik bir tona yanıt verecek şekilde eğitildi. Sonuç olarak nöron bimodal hale geldi ve bu sayede 500 Hz frekansındaki sinyallere yanıt verebilen nöronların ölümünün neden olduğu rahatsızlıkları telafi edebildi.

Temel olarak aynı zamansal iletişim mekanizması, monosensör nöronların farklı duyu seviyelerindeki uyaranlara yanıt verecek şekilde eğitilmelerinin temelini oluşturur; farklı analizör sistemlerinden gelen sinyallere. Bu durumda analizörler arası, sistemler arası kompanzasyondan bahsediyoruz.

Serebral kortekste yalnızca tek bir işlevin uygulanmasıyla ilişkilendirilecek bir bölge yoktur. Beynin farklı kısımlarında farklı sayıda multisensör ve multimodal nöron bulunur. Bu tür nöronların en büyük sayısı, analizörlerin kortikal ucunun ilişkisel ve ikincil, üçüncül bölgelerinde bulunur. Motor korteksteki nöronların önemli bir kısmı (yaklaşık %40) da çoklu duyusaldır; cilt tahrişlerine, sese ve ışığa tepki verirler. Görme korteksinin 17. alanında, nöronların yaklaşık %15'i polisensördür ve aynı korteksin 18-19. alanlarında bu tür nöronların %60'ından fazlası polisensör olarak sınıflandırılır. Genikulat cisimlerdeki nöronların %70'e kadarı ses ve ışık uyarımına, %24'ü ise cilt tahrişine tepki verir. Uzmanlaşmamış nöronlar aynı zamanda polisensör özelliğine de sahiptir.

talamusun fiziksel çekirdekleri, orta beynin kırmızı çekirdeği, kaudat çekirdek, putamen, beyin sapının işitsel sisteminin çekirdekleri, retiküler oluşum.

Beyin yapılarındaki polisensör nöronların sayısı, sinir sisteminin işlevsel durumuna ve belirli bir zamanda gerçekleştirilen göreve bağlı olarak değişir. Böylece görsel ve motor analizörlerin katılımıyla öğrenme döneminde bu kortikal bölgelerdeki polisensör nöronların sayısı artar. Sonuç olarak, yönlendirilmiş eğitim, polisensör nöronlarda artış için koşullar yaratır ve böylece sinir sisteminin telafi edici yetenekleri artar.

Polisensöriyel nöronların varlığı ve sinir sistemindeki fonksiyonel yükler altında sayılarının artması, çeşitli işlev bozuklukları sırasında yapılarının telafi edilmesinin dinamik yeteneklerini belirler.

İçin klinik ilaçÖğrenmenin bir sonucu olarak serebral korteksin bazı nöronlarının çoklu duyusal olma yeteneğine sahip olması da önemlidir. Koşullu ve koşulsuz uyaranların bir kombinasyonunun uygulanmasından önce nöron yalnızca koşulsuz uyarana yanıt veriyorsa, bir dizi kombinasyondan sonra bu nöron koşullu uyarana yanıt verme yeteneğine sahip hale gelir.

Çok modluluk ve çoklu duyusal özellikler, bir nöronun farklı analizörlerden gelen uyaranları aynı anda algılamasına veya bir analizörden geliyorsa, farklı özelliklere sahip sinyalleri aynı anda algılamasına olanak tanır. Sinyallerin eşzamanlı paralel algılanması aynı zamanda eşzamanlı paralel işleme anlamına da gelir. Bu, koşullu refleks deneyleriyle kanıtlanmıştır; bu, eşzamanlı bir sinyal kompleksine yönelik koşullu bir refleksin gelişmesinin bir sonucu olarak,

farklı analizörlere (örneğin işitsel ve görsel) sunulan bu kompleksin herhangi bir bireysel sinyalinden kaynaklanabilir.

Çok işlevlilik ve çoklu duyusal özellikler, beynin işleyişinin başka bir özelliği olan güvenilirliği ile ilişkilidir. Güvenilirlik, çoklu duyumsallık ve çok işlevliliğin yanı sıra artıklık, modülerlik ve işbirliği gibi mekanizmalarla sağlanır.

Beynin işleyişinin güvenilirliğini sağlamanın bir unsuru olan artıklık, farklı şekillerde elde edilir. En yaygın olanı öğe rezervasyonudur. İnsanlarda, korteksteki nöronların yalnızca yüzde bir kısmı sürekli olarak aktiftir, ancak korteksin aktivitelerinin uygulanması için gerekli olan tonunu korumak için yeterlidirler. Korteksin işleyişi bozulduğunda, içindeki arka planda aktif nöronların sayısı önemli ölçüde artar.

Merkezi sinir sistemindeki elementlerin fazlalığı, yapılarının önemli bir kısmı hasar görse bile fonksiyonlarının korunmasını sağlar. Örneğin görme korteksinin önemli bir bölümünün çıkarılması görme bozukluğuna yol açmaz. Limbik sistem yapılarındaki tek hemisferik hasar, limbik sisteme özgü klinik semptomlara neden olmaz. Sinir sisteminin büyük rezervlere sahip olduğunun kanıtı aşağıdaki örneklerdir. Okülomotor sinir, normalde göz küresinin hareketlerini düzenleme işlevini, çekirdeğinde korunan nöronların yalnızca %45'i ile gerçekleştirir. Abdusens siniri normalde çekirdeğindeki nöronların %38'ini koruyarak kasını innerve eder, fasiyal sinir ise bu sinirin çekirdeğinde yer alan nöron sayısının yalnızca %10'unu koruyarak işlevlerini yerine getirir.

Sinir sistemindeki yüksek güvenilirlik aynı zamanda yapılarının birçok bağlantısından ve nöronlar üzerindeki çok sayıda sinapstan kaynaklanmaktadır. Böylece, serebellar nöronların vücutlarında ve dendritlerinde 60 bine kadar sinaps, motor korteksin piramidal nöronları - 10 bine kadar, omuriliğin alfa motor nöronları - 6 bine kadar sinaps vardır.

Artıklık, sinyal uygulamasının birçok yolunda kendini gösterir; Böylece korteksten omuriliğin motor nöronlarına gelen bir kopya motor sinyali, onlara yalnızca korteksin 4. alanının piramidal nöronlarından değil, aynı zamanda aksesuar motor alanından, diğer projeksiyon alanlarından, bazal ganglionlar, kırmızı çekirdek, retiküler oluşum ve diğer yapılar. Bu nedenle, motor korteksteki hasar, omurilik motor nöronlarının motor bilgilerinin tamamen kaybolmasına yol açmamalıdır.

Sonuç olarak, fazlalığın yanı sıra, sinir sisteminin güvenilirliği çoğaltma yoluyla elde edilir; bu, belirli bir işlevi uygulamak için gerektiğinde ek öğeleri hızlı bir şekilde eklemenize olanak tanır. Bu tür çoğaltmanın bir örneği, örneğin görsel bir analizörde bilginin çok kanallı iletimidir.

Beynin işleyişinin güvenilirliği çoğaltma ve fazlalık yoluyla sağlanmadığında, belirli bir işlevin uygulanmasında nöronların olasılıksal katılımı mekanizması etkinleştirilir. Olasılıksal mekanizma, belirli bir reaksiyonu organize etmek için çeşitli modüllerdeki sinir hücrelerinin katılımında operasyonel fazlalık yaratır. Sinir sisteminin işleyişinin olasılık ilkesi, nöronların tek başına değil, bir popülasyonda hareket etmesidir. Doğal olarak herkesin birleşik devleti

Bir sinyal geldiğinde ron popülasyonu imkansızdır. Bireysel bir nöronun bir reaksiyonun organizasyonuna katılımı, durumu (uyarılabilirlik eşiği, dürtü genellemesi vb.) Tarafından belirlenir. Bu bakımdan reaksiyona katılım gerçekleşebilir veya gerçekleşmeyebilir. olasılıksaldır.

Modülerlik, serebral korteksin yapısal ve işlevsel organizasyonunun ilkesidir; bu, bir modalitenin reseptörlerinden gelen bilgilerin yerel olarak işlenmesinin bir sinir modülünde gerçekleştirilmesi gerçeğinde yatmaktadır. İki tür modül vardır: mikromodüller ve makromodüller. Somatosensoriyel korteksteki mikromodüller, aralarında piramidal nöronların bulunduğu, apikal dendritleri dendritik bir demet oluşturan 5-6 nöronun birleşimidir. Bu demetin dendritleri arasında sadece sinaptik bağlantılar değil aynı zamanda elektrotonik temaslar da vardır. İkincisi, mikromodül nöronlarının senkronize çalışmasını sağlar ve bu da bilgi aktarımının güvenilirliğini artırır.

Mikromodül ayrıca yıldız hücreleri içerir. Modüllerinin piramidal nöronları üzerinde sinapsları ve yükselen talamo-kortikal liflerden bağlantıları vardır. Bazı yıldız şeklindeki hücreler, korteksin yüzeyi boyunca aksonlar göndererek, bilginin bir kortikal modülden diğerine aktarılması için gerekli koşulları yaratır ve aktif modülün çevresinde engelleyici bir ortam oluşturur.

Mikro modüller makro modüller halinde birleştirilir - dikey olarak yönlendirilmiş sütunlar (Mountcastle'a göre), çapları 500-1.000 mikrona ulaşır. Mountcastle, mikroelektrot korteksin yüzeyine dik olarak daldırıldığında, kaydedilen tüm nöronların bir duyusal unsurun uyarılmasına (örneğin ışığa) tepki verdiğini buldu.

Mikroelektrot korteksin yüzeyine belirli bir açıyla daldırıldığında, yolu boyunca farklı duyusal yeteneklere sahip nöronlarla karşılaşıldı; farklı sinyallere yanıt vermek (örneğin ışık, ses).

Bu durumda mikroelektrotun bitişik sütunlara nüfuz ettiğine ve farklı duyusal yeteneklere sahip nöronları kaydettiğine inanılmaktadır. Mauntcastle ve arkadaşlarının araştırmasına dayanarak kolonun tek duyusal, tek işlevli doğası kabul edilmiştir.

Bu sonuç, polisensör nöronların prensibiyle çelişmektedir. Bir modül hem monosensör hem de monomodal nöronlar ve polisensör nöronlar içermelidir, aksi takdirde sinir sisteminin bilgi güvenilirliği, esnekliği ve dolayısıyla yeni fonksiyonel telafi edici bağlantılar oluşturma yeteneği keskin bir şekilde azalır.

Görsel kortekste, nöronları yalnızca sağdan veya yalnızca sol gözden gelen görsel uyaranlara yanıt veren bir dizi sütun vardır. Sonuç olarak, beynin her iki yarım küresinin görsel korteksinde oküler dominant sütunlar vardır, yani. Bir gözün uyarılmasına yanıt veren sütunlar.

İşitsel kortekste her iki kulaktan gelen sinyalleri ayırt edebilen sütunlar ve bu farklılaştırmayı yapamayan sütunlar bulunmaktadır.

Sensorimotor kortekste bitişik sütunlar çok yönlü reaksiyonlar gerçekleştirir: örneğin bazıları omuriliğin motor nöronlarını uyarırken diğerleri onları engeller.

Beynin yapısal ve işlevsel organizasyonunun modüler prensibi, beyin nöronlarının işleyişinin işbirlikçi doğasının bir tezahürüdür. İşbirliği, modülün nöronlarının fonksiyonun uygulanmasına olasılıksal olarak katılmasına olanak tanır

nöronların göreceli olarak değiştirilebilirliği olasılığını yaratan ve dolayısıyla güvenilirliği artıran bu türe sinirsel aktivite. Sonuç olarak, sistemin işleyişi bireysel sinir hücresinin durumuna çok az bağımlı hale gelir. Öte yandan, sinir hücrelerinin olasılıksal katılımıyla oluşturulan bu tür çalışma birimlerinin hareketli yapısı, nöronlar arası bağlantıların daha fazla esnekliğini ve yeniden düzenlenmelerinin kolaylığını belirler; bu, beynin daha yüksek kısımlarının plastiklik karakteristiğinin özelliklerini belirler. beyin.

İşbirliği, bir yapının kendi bireysel öğelerinde bulunmayan işlevleri yerine getirmesini mümkün kılar. Böylece, tek bir beyin nöronu öğrenme yeteneğine sahip değildir, ancak bir nöron ağı içinde bulunarak bu yeteneği kazanır.

İşbirliği, sinir sisteminin doğasında bulunan kendi kendini düzenleme ve kendi kendini organize etme mekanizmalarının, organizasyonunun ilk aşamalarından itibaren uygulanmasını mümkün kılar.

Öz-düzenleme, sinir sistemi yapılarının işleyişini belirli bir düzeyde otomatik olarak kurma ve sürdürme özelliğidir. Öz düzenlemenin ana mekanizması geri bildirim mekanizmasıdır. Bu mekanizma, epileptik konvulsif durumun interhemisferik gelişimi sırasında yankılanmanın desteklenmesi örneğiyle iyi bir şekilde gösterilmiştir. Sinir sistemindeki geri bildirim, sinyalin yönlendirildiği sistemin reaksiyonu olan aktivitenin sonuçları hakkında ya pekiştirici, engelleyici ya da tamamen bilgilendirici bir öneme sahiptir.

Geri bildirim, sinyal iletimi için seçenek kümesini düzenleyip daraltarak, aktif olmayan nöronlardan gelen uyarı yolu için engelleyici bir ortam yaratır.

Kendi kendini organize etme mekanizması, sinir sisteminin kendi kendini düzenlemesiyle yakından ilgilidir. Kendi kendini organize eden sistemler genellikle merkezi sinir sisteminin doğasında bulunan bir dizi özelliğe sahiptir:

Birçok giriş;

Birçok çıkış;

Etkileşimin yüksek düzeyde karmaşıklığı
onların unsurları;

Çok sayıda işlevsel öğe
Yoldaş;

Olasılıksal ve zor belirleyicilerin varlığı
gezici bağlantılar;

Fonksiyonun kullanılabilirliği geçiş durumları;

Birçok fonksiyon;

Çıkış fonksiyonunun kullanılabilirliği geri bildirim.
Tazminatın kendi kendine organizasyonu ilkesi sayesinde
Sinir sistemindeki fonksiyonların yerine getirilmesi şu şekilde sağlanır:
Bağlantıların işleyişinin ölçeklerindeki değişiklikler,
dahil edilmeye dayalı yeni bağlantılar oluşturmak
potansiyel sinapsların aktivitesini kullanarak
Belirli bir bireyin birikmiş deneyimi.

Filo ve ontogenezde sinir sisteminin gelişimi, sistemlerinin etkileşiminin sürekli bir komplikasyonuna yol açar. Ontogenezde düzenlenen koşullu reflekslerin sayısı, türü ve sayısı arttıkça, sinir sistemi yapıları arasında daha fazla bağlantı kurulur.

Sinir sistemi yapıları arasındaki fonksiyonel bağlantıların sayısındaki artış, hayati, bu durumda sinyallerin geçişine yönelik seçeneklerin sayısı arttığından, bozulan işlevlerin telafi edilmesi olanakları önemli ölçüde genişler.

Kendi kendine organizasyon sayesinde sinir sistemi patolojisinin klinik belirtilerinin gelişimi belli bir aşamada ortaya çıkmaz.

Kendi kendine organizasyon, sistemlerin etkileşiminde niteliksel değişikliklere yol açar, bu da patolojinin bozduğu işlevin gerçekleştirilmesini mümkün kılar. Burada, sinir sisteminin, bir hedefe ulaşmak için geniş bir yol seçeneği olasılığına ek olarak, sinyalleri seçici olarak güçlendirebilmesi veya zayıflatabilmesi önemlidir.

İlk durumda, sinyal güçlendirildiğinde yapının kısmi morfolojik korunmasıyla güvenilir bilgi aktarımı sağlanır.

İkinci durumda sinyal zayıfladığında diğer kaynaklardan gelen paraziti azaltmak mümkün hale gelir. Sinir sistemi istenen sinyali seçici olarak filtreleyebildiğinden, bu durum onun gerekli fakat zayıf sinyali vurgulayarak, öncelikle onu doğrudan güçlendirmesine ve ikinci olarak, algılayan yapıya geçişte sinyalin şiddetini azaltarak ona avantaj sağlamasına olanak tanır. gereksiz sinyallerin gücü.

Sinir sisteminin telafi edici yetenekleri aynı zamanda serebral korteksteki fonksiyonların mutlak olmayan spesifik lokalizasyonu ile de ilişkilidir. Öncelikle analizörün her kortikal ucunda birincil, ikincil ve üçüncül alanlar bulunur.

Korteksin birincil alanları, duyusal projeksiyon yollarının sonlandığı korteksin arkitektonik alanlarına karşılık gelir. Bu bölgeler periferik alıcı sistemlerle en doğrudan yollarla bağlantılıdır, net bir somatotopik lokalizasyona sahiptirler ve bunlarda gelen spesifik sinyallerin niteliksel bir analizi gerçekleştirilir. Bu bölgelerin hasar görmesi temel hassasiyet bozukluklarına yol açar.

Korteksin ikincil alanları birincil alanların yakınında bulunur. Alıcı sistemlerle doğrudan ve dolaylı olarak ilişkili ikincil alanlarda devam edildi

Sinyal işlenir, biyolojik önemi belirlenir, diğer analizörlerle ve yöneticiyle, çoğunlukla da motor sistemiyle bağlantılar kurulur. Bu bölgenin hasar görmesi, bu analizöre özgü hafıza ve algı bozukluklarına yol açar.

Üçüncül veya ilişkisel bölgeler, analizörlerin karşılıklı örtüştüğü alanlarda bulunur ve belirli bir analizörün insanlarda kortikal temsilinin çoğunu kaplar.

Bu bölgelerin sinirsel ilişkileri, beynin diğer alanlarıyla bağlantı kurmaya en çok uyarlanmıştır ve dolayısıyla telafi edici süreçlerin uygulanmasına en çok uyarlanmıştır. İlişkisel alanların lezyonları, analizörlerin spesifik fonksiyonlarında bozukluklara yol açmaz, ancak en çok kendini gösterir. karmaşık formlar bu analizörün işleviyle ilişkili analitik-sentetik aktivite (gnosis, praksis, konuşma, amaçlı davranış).

İşlevlerin yapısal lokalizasyonu, beynin deterministik yollara, bir sinyalin iletilmesini uygulayan sistemlere, belirli bir reaksiyonun organizasyonuna vb. sahip olduğunu varsayar. Ancak beyinde kesin olarak belirlenen bağlantıların yanı sıra, intogenez sırasında gelişen fonksiyonel bağlantılar da gerçekleşir.

Bireysel gelişim sürecinde beyin yapıları arasındaki bağlantılar ne kadar güçlendirilir ve güvence altına alınırsa patolojilerde telafi edici yeteneklerin kullanılması da o kadar zorlaşır.

Yapı ilkesine dayalı olarak hiyerarşi mekanizması uygulanır. Bu, itaat etmekten çok, telafi edici süreçlerin organizasyonunda yatmaktadır. Üstteki her yapı, alttakinin işlevlerinin uygulanmasına katılır, ancak

Bu, altta yatan yapının işlevlerini yerine getirmesinin zor olduğu durumlarda ortaya çıkar.

Öğrenme sırasında veya bunlardan biri işlevsiz olduğunda, beyin yapıları uyarımı kendi sınırları içinde lokalize etmez, bunun yerine beyin boyunca geniş bir şekilde yayılmasına izin verir - ışınlama ilkesi.

Aktivite durumunun ışınlanması, hem doğrudan bağlantılar hem de dolaylı yollardan diğer beyin yapılarına yayılır. Belirli bir prosesin uygulanmasında yer alan bir yapının hipofonksiyonu sırasında ışınlamanın meydana gelmesi, hipofonksiyonu telafi etmenin ve istenen reaksiyonu gerçekleştirmenin yollarını bulmayı mümkün kılar.

Yeni bir yol bulmak, refleks prensibine göre pekiştirilir ve reaksiyonun yürütülmesiyle ilgilenen belirli yapılarda aktivitenin yoğunlaşmasıyla sona erer.

Yakınsama ve ortak bir son yol ilkesi, belirli beyin yapılarındaki aktivite konsantrasyonuyla yakından ilişkilidir. Bu prensip bireysel nöronda ve sistem düzeyinde uygulanır. İlk durumda, bir nörondaki bilgi, nöronun soması olan dendritler üzerinde toplanır ve öncelikle akson aracılığıyla iletilir. Bir nörondan gelen bilgi yalnızca akson yoluyla değil aynı zamanda dendritik sinapslar aracılığıyla da iletilebilir. Bilgi akson yoluyla diğer beyin yapılarındaki nöronlara gönderilir. A Dendritik sinapslar yoluyla yalnızca komşu nöronlara iletilir.

Ortak bir son yolun varlığı, sinir sisteminin, aynı son yola erişimi olan farklı yapılar aracılığıyla istenen etkiyi elde etmek için farklı seçeneklere sahip olmasını sağlar.

İlerleyen yaşlarda görülen telafi zorlukları, beynin rezervlerinin tükenmesinden değil, büyük bir rezervin tükenmesinden kaynaklanmaktadır.

patoloji durumunda etkinleştirilmesine rağmen bu nedenle uygulanamayan işlevi uygulamanın en uygun yollarının sayısı. Daha sıklıkla patoloji, belirli bir işlevi yerine getirmek için yeni yolların oluşturulmasını gerektirir.

Yeni yolların oluşumu, beyin yapısının yeni fonksiyonları, aşağıdaki işleyiş prensibine - plastisite prensibine dayanmaktadır.

Plastisite, çeşitli uyaranların etkisi altında sinir sisteminin ana işlevi sürdürmek veya yeni bir işlevi uygulamak için bağlantıları yeniden düzenlemesine olanak tanır.

Plastisite, sinir merkezlerinin daha önce kendilerine özgü olmayan işlevleri gerçekleştirmesine olanak tanır, ancak mevcut ve potansiyel bağlantılar sayesinde bu merkezler, diğer yapılarda bozulan işlevlerin telafisine katılabilirler. Çok işlevli yapılar daha fazla esneklik kapasitesine sahiptir. Bu bağlamda, spesifik olmayan beyin sistemleri, ilişkisel yapılar, analizörlerin ikincil projeksiyon bölgeleri, önemli sayıda çok işlevli elemana sahip olduğundan, analizörlerin birincil projeksiyon bölgelerine göre daha fazla esneklik kapasitesine sahiptir. Sinir merkezlerinin esnekliğinin açık bir örneği P.K.'nin klasik deneyidir. Frenik ve brakiyal sinir merkezleri arasındaki bağlantılarda değişiklik olan Anokhin.

Bu deneyde, frenik ve brakiyal sinirler kesildi ve frenik sinirin merkezi ucu, brakiyal sinirin periferik ucuna ve bunun tersine, brakiyal sinirin merkezi ucu, periferik frenik sinire bağlandı. Ameliyattan bir süre sonra hayvan, doğru nefes alma düzenini ve doğru istemli hareket sırasını yeniden kazandı.

Bunun sonucunda sinir merkezleri, yeni bir bağlantı kurulan periferik kas sisteminin gerektirdiği şekilde fonksiyonlarını yeniden düzenledi.

Açık erken aşamalar Ontogenez sırasında bu tür yeniden yapılanma daha eksiksiz ve dinamik bir şekilde gerçekleşir.

Beyin yapılarındaki işlev bozukluklarının telafi edilmesinde en önemli rol, refleksçalışma prensibi. Beyin yapıları arasındaki her yeni refleks bağlantı, beynin yeni bir durumudur ve o anda ihtiyaç duyulan fonksiyonun yerine getirilmesini sağlar.

Kayıp işlevlerin restorasyonu ve telafisi için temelesnekliktir– sinir elemanlarının fonksiyonel özellikleri yeniden düzenleme yeteneği. Bu özelliğin ana belirtileri, tetanik sonrası güçlenme, geçici bağlantıların oluşmasıdır. Bu fenomenler, diğer bölümlerde (hasarlı merkeze ek olarak) lokalize olan hasarsız nöronların bozulmuş fonksiyonunun düzenlenmesinde daha aktif bir rol oynamasını sağlar. Bu tür "dağınık" nöronların varlığı özellikle büyük korteksin karakteristik özelliğidir. Bu durumda, örneğin motor merkezindeki nöronların önemli bir kısmının dejenerasyonunun bir sonucu olarak, hasarlı merkezde korunan nöronların işleyiş yoğunluğu da keskin bir şekilde artar. Herhangi bir bozulmuş fonksiyonun (motor aktivite vb.) telafi edilmesinde özellikle önemli bir rol, hasar görmüş sinir liflerinin yenilenmesi ve hasar görmüş internöron bağlantılarının ve efektörlerle bağlantıların onarılması olasılığı tarafından oynanır.

A. Hasar görmüş hayatta kalan nöronların aktivasyon mekanizmaları merkezi merkez ve bozulmuş işlevi yerine getirebilen dağınık nöronların daha aktif aktivitesine dahil olması.

1. Tetanik sonrası güçlenme(rahatlama fenomeni), afferent yolların kısa bir uyarılmasından sonra sinapslardaki iletimde bir iyileşmedir. Kısa süreli aktivasyon postsinaptik potansiyellerin genliğini arttırır. Stimülasyon sırasında da (başlangıçta) rahatlama gözlenir - bu durumda bu fenomene tetanik güçlenme denir. Tetanik sonrası güçlenmenin süresi sinapsın özelliklerine ve tahrişin doğasına bağlıdır - tek uyaranlardan sonra zayıf bir şekilde ifade edilir, tahriş edici bir diziden sonra güçlenme (rahatlama) birkaç dakikadan birkaç saate kadar sürebilir. Görünüşe göre Asıl sebep Rahatlama fenomeninin ortaya çıkışı, presinaptik uçlarda Ca2+ iyonlarının birikmesidir, çünkü AP sırasında sinir ucuna giren Ca2+ iyonları, iyon pompasının bunları sinir ucundan çıkarmak için zamanı olmadığından orada birikir. Buna göre sinir uçlarında her impulsun ortaya çıkmasıyla birlikte vericinin salınımı artar ve EPSP artar. Ayrıca sinapsların sık kullanımıyla vericinin sentezi hızlanır, nadir kullanımıyla ise tam tersine vericilerin sentezi azalır - bu merkezi sinir sisteminin en önemli özelliğidir: aktif olarak çalışmak gerekir. ! Bu nedenle nöronların arka plan aktivitesi sinir merkezlerinin ortaya çıkmasına katkıda bulunur.

Rahatlama olgusunun anlamı Bozulan fonksiyonları telafi ederken, daha aktif çalışmaya başlayan sinir merkezlerinin geri kalan nöronları üzerindeki bilgi işleme süreçlerinin iyileştirilmesi için önkoşulları yaratır. Sinir merkezinde rahatlama fenomeninin tekrar tekrar ortaya çıkması, merkezin normal durumundan baskın duruma geçmesine neden olabilir.

2. Baskın – merkezi sinir sistemindeki baskın uyarılma odağı, diğer sinir merkezlerinin işlevlerini ikincil hale getirir. Merkezin korunmuş nöronlarının ve belirli bir fonksiyonun yerine getirilmesinde görev alan dağınık nöronların baskın durumu, bu sinir elemanlarının daha aktif ve kalıcı aktivitesini sağlar. Bu nedenle, tetanik sonrası güçlenme ilk aşama olarak hareket eder - hayatta kalan ve dağınık nöronların, baskın bir odak oluşumu yoluyla bozulmuş fonksiyonun düzenlenmesinde daha aktif katılımı. Bu bakımdan motor fonksiyonlarını eski haline getirmek için pasif olanlar da dahil olmak üzere daha fazla harekete ihtiyaç vardır.

3. Geçici bağlantıların oluşumuÖnemli bir unsur olarak, bozulan fonksiyonların onarılmasına da katkıda bulunur. Her şeyden önce bu, entelektüel aktiviteyle ve korteksin yetenekleriyle ilgilidir. büyük beyin büyük. Biliniyor
Koşullu refleks bağlantılarının hemen hemen her türlü uyarana (vücudun dış veya iç ortamındaki herhangi bir değişikliğe) yanıt olarak geliştirilebileceği.

B. Bozulmuş fonksiyonun restorasyonuna katkıda bulunan bir faktör olarak sinir liflerinin yenilenmesi.

1. Beyin maddesinde kanama sonrası iyi bilinen hastaların klinik gözlemleri hasara uğramışkas tonusunu ve yürüme eylemini düzenleyen merkezler. Bununla birlikte, zamanla hastaların felçli uzuvları yavaş yavaş motor aktiviteye dahil olmaya başladı ve kaslarının tonusu normale döndü. Bozulmuş motor fonksiyonu, kalan nöronların daha fazla aktivitesi ve merkezi sinir sisteminin diğer nöronlarının düzenli pasif ve aktif hareketlerle kolaylaştırılan bu fonksiyona dahil olması nedeniyle kısmen ve bazen tamamen restore edilir.

Disfonksiyonun ana semptomları, üç departmanın her biri etkilendiğinde daha fazla veya daha az oranda mevcuttur; bu, bireysel departmanlar arasındaki işlevsel örtüşmeyi gösterir.

Beyinciğin spinal motor nöronlara doğrudan erişimi yoktur, ancak kortikal kök motor merkezleri aracılığıyla onlara etki eder. Bu muhtemelen beynin, bozulmuş serebellar fonksiyonları telafi edebilen yüksek derecede plastisitesini açıklamaktadır.

Hareket bozuklukları belirtileri olmayan bir kişide beyinciğin konjenital yokluğu veya bir tümör tarafından yavaş tahrip edildiği bilinen vakalar vardır.

2. Nöron süreçlerinin gelişimi ve yenilenmesi. Doğumdan sonra, bir çocukta, yetişkinlerde olduğu gibi, nöronların ve nöroblastların bölünmesi pratikte gerçekleşmez, ancak bireysel vakalar mitoz mümkündür. Bu bağlamda, intogenez sürecinde veya fonksiyonel yükler altında fonksiyonların komplikasyonu, sinir süreçlerinin gelişmesinin bir sonucu olarak ortaya çıkar - bunların sayısında ve dallanma derecesinde bir artış. Bu nedenle, bir yetişkinde, yeni doğmuş bir bebeğe kıyasla, dendritik dallanma noktalarının sayısı 13 kat daha fazladır ve kortikal nöronların dendritlerinin toplam uzunluğu 34 kat daha fazladır. Aksonun teminatlarının ve terminal dallarının sayısı artar. Son gol Sinir liflerinin gelişimi, başka bir hücreye sinyal iletimini sağlayan yeni sinaptik temasların oluşmasıdır.

Gelişim sırasında ve ayrıca hasarlı nöron sürecinin yenilenmesi sırasında, bir lif büyüme konisi oluşur - 0,1-0,2 µm kalınlığında ve 50 µm uzunluğa kadar birçok uzun ve ince çıkıntı içeren bir kalınlaşma, farklı taraflar. Büyüme konisi yoğun bir ekzo- ve endositoz bölgesidir. Yenilenme için gerekli olan zar malzemesi nöronun gövdesinde oluşturulur ve aktarılır. hızlı ulaşım büyüme konisine veziküller şeklinde ekzositoz yoluyla entegre olur hücre zarı, uzatıyorum. Büyüme konisinin hareketi için aktin filamentlerinin gerekli olduğu, bunun (örneğin sitokolasin B tarafından) yok edilmesinin büyümeyi durdurduğu bulunmuştur.

Uzayan lifin yapısını stabilize etmek önemli yok edilmesi (örneğin Kolşisin tarafından) büyüyen lifin kısalmasına yol açan mikrotübüllere sahiptir. Mikrotübüllerin ve mikrofilamentlerin (tübülin, aktin vb.) oluşumu için gerekli olan proteinler, yavaş aksonal taşınma yoluyla iletilir.

Büyüme konisi hareketinin iki faktörü tanımlanmıştır. Hücre yapışma faktörüüzerinde bulunan bir glikoproteindir. hücre zarı Nöron süreçleri ve gelişen süreçler arasında yapışmayı sağlayarak bunları demetler halinde gruplandırır. Başka bir proteinin adı verildi faktörsinir büyümesi(FRN). Büyüme için hedef hücre tarafından hücreler arası sıvıya salgılanır ve büyüme konisinin hedef hücreye doğru hareketini yönlendiren kemotaktik bir etkiye sahiptir.

Periferik sinir sistemindeki hasarlı liflerin yenilenmesi sırasında, lifin distal (yaralanma bölgesinden) bölümünün parçalanmadan sonra oluşan lemositleri (Schwann) hücreleri büyüme yönünde önemli bir rol oynar. eksenel silindir başarılı bir rejenerasyon durumunda büyüme konisinin dallarından birinin içine düşmesi gereken tüp benzeri bir kordon. Büyüme konisi hedef hücreye ulaşır ulaşmaz, presinaptik bir terminale dönüşürken, ekso- ve endositoz süreçleri, sinyalin oluşturulan sinaps yoluyla iletildiği yardımıyla aracının salınmasını ve ardından emilmesini sağlar. .

Bazı aksonlar hasar gördüğünde, diğerleri - aynı işleve sahip korunmuş sinir lifleri - çoğalma (ikili bölünme) nedeniyle, bağlantısı bozulan nöronları yeniden sinirlendirebilir.

Beyinde, özellikle de kortekste hasar erken yaşta meydana geldiğinde, sonuçlar genellikle yetişkinlerdeki benzer hasarlardan daha az şiddetli olur. Bu hem motor sistemler hem de konuşma için geçerlidir. Yeni doğmuş maymunlarda korteks bölgelerinin çıkarılmasından sonra, hayvanların yaşamın ilk yılındaki gelişimi neredeyse normalden farklı değildir.

Olgunlaşma sürecinde olgunlaşmamış beyinde bulunan birçok bağlantının kaybolduğu bilinmektedir. Bunlar, örneğin korpus kallozumdaki önemli bir kısmı daha sonra kaybolan "fazla" bağlantıları içerir.

Ontogenezin erken aşamalarında, örneğin kemirgenlerin görsel korteksi, projeksiyonlar veren nöronları içerir ve sonra kaybolurlar. Hasarın, regresyon süreçlerini baskılayarak normalde ölmeye mahkum olan liflerin fonksiyonel olarak dejenere olmuş liflerin yerini almasına izin verdiği varsayılabilir. Bu, genç beynin daha yüksek esnekliğini, olgun beyinle karşılaştırıldığında "sinir devrelerini" yeniden düzenleme yeteneğinin arttığını açıklıyor. Kas denervasyonundan birkaç gün sonra, bireysel kas liflerinin belirgin spontan aktivitesi gelişir ve fibrilasyon şeklinde kendini gösterir. Kas zarı aşırı uyarılabilir hale gelir; asetilkoline duyarlılık alanı yavaş yavaş uç plakadan lifin tüm yüzeyine kadar genişler. Benzer süreçler merkezi sinir sisteminin karakteristiğidir. Denerve yapıların aşırı duyarlılığı genel bir prensip gibi görünmektedir.

Beyindeki herhangi bir mekanizmanın “bozulması” durumunda gelişim ve öğrenme süreci sekteye uğrar. “Kırılma” farklı düzeylerde meydana gelebilir: bilgi girişi, alımı, işlenmesi vb. kesintiye uğrayabilir. Örneğin işitme kaybının gelişmesiyle birlikte iç kulağın hasar görmesi ses bilgisi akışında azalmaya neden olur. Bu, bir yandan işitsel analizörün merkezi (kortikal) kısmının işlevsel ve daha sonra yapısal olarak az gelişmesine, diğer yandan korteksin işitsel bölgesi ile konuşmanın motor bölgesi arasındaki bağlantıların az gelişmesine yol açar. işitsel ve diğer analizörler arasındaki kaslar. Bu koşullar altında ihlal edilirler fonemik farkındalık ve konuşmanın fonetik tasarımı. Sadece konuşma değil, aynı zamanda entelektüel gelişimçocuk. Sonuç olarak, eğitim ve öğretim süreci önemli ölçüde sekteye uğramaktadır.

Dolayısıyla işlevlerden birinin az gelişmesi veya bozulması, diğerinin, hatta birkaç işlevin de az gelişmesine neden olur. Ancak beynin önemli telafi edici yetenekleri vardır. Sinir sistemindeki sınırsız ilişkisel bağlantı olanaklarının, serebral kortekste nöronların dar uzmanlaşmasının bulunmamasının ve karmaşık "nöron topluluklarının" oluşumunun serebral korteksin büyük telafi edici yeteneklerinin temelini oluşturduğunu zaten belirtmiştik. .

Beynin telafi edici yeteneklerinin rezervleri gerçekten çok büyüktür. Modern hesaplamalara göre insan beyni yaklaşık 1020 parça bilgiyi barındırabilmektedir; bu, her birimizin milyonlarca kütüphane cildinde yer alan tüm bilgileri hatırlayabildiğimiz anlamına gelir. Beyindeki 15 milyar hücrenin sadece %4'ü insanlar tarafından kullanılıyor. Beynin potansiyel yetenekleri herhangi bir fonksiyonun olağanüstü gelişimi ile değerlendirilebilir. yetenekli insanlar ve diğer işlevsel sistemlerin pahasına bozulmuş işlevi telafi etme olasılıkları. Çeşitli zamanların ve halkların tarihinde, olağanüstü hafızaya sahip çok sayıda insan bilinmektedir. Büyük komutan Büyük İskender, ordusunda onbinlerce kişinin bulunduğu tüm askerlerini isimleriyle tanıyordu. A.V. Suvorov da yüzler konusunda aynı hafızaya sahipti. Vatikan kütüphanesinin baş küratörü Giuseppe Mezzofanti, olağanüstü hafızasına hayran kaldı. 57 dili mükemmel biliyordu. Mozart'ın eşsiz bir müzik hafızası vardı. 14 yaşındayken, St. Peter, kilise müziğini duymuş. Bu eserin notları papalık sarayının sırrıydı ve gizli tutuluyordu. çok gizli. Genç Mozart bu sırrı çok basit bir şekilde “çaldı”: Eve geldiğinde notayı hafızasından yazdı. Yıllar sonra Mozart'ın notalarını orijinaliyle karşılaştırmak mümkün olduğunda, onlarda tek bir hata bile yoktu. Sanatçılar Levitan ve Aivazovsky'nin olağanüstü görsel hafızası vardı.

Uzun bir sayı, kelime vb. dizisini ezberleme ve yeniden üretme konusunda orijinal yeteneğe sahip olduğu bilinen çok sayıda insan vardır.

Yukarıdaki örnekler insan beyninin sınırsız yeteneklerini açıkça göstermektedir. “Rüyadan Keşfe” kitabında G. Selye, insan serebral korteksinin şu kadar zihinsel enerji içerdiğini belirtiyor: fiziksel enerji atom çekirdeğinde bulunur.

Sinir sisteminin geniş rezerv yetenekleri, belirli gelişimsel engelleri olan kişilerin rehabilitasyonu sürecinde kullanılmaktadır. Özel teknikler kullanarak, bir defektolog, bozulmamış işlevler pahasına bozulmuş işlevleri telafi edebilir. Böylece doğuştan sağırlık veya işitme kaybı durumunda çocuğa eğitim verilebilir. görsel algı sözlü konuşma, yani dudaklardan okuma. Daktil konuşması, sözlü konuşmanın geçici bir ikamesi olarak kullanılabilir. Sol şakak bölgesi hasar görürse kişi kendisine yöneltilen konuşmayı anlama yeteneğini kaybeder. Bu yetenek, konuşma bileşenlerinin görsel, dokunsal ve diğer algı türlerinin kullanılmasıyla kademeli olarak geri kazanılabilir.

Bu nedenle, defektoloji, sinir sistemi lezyonları olan hastaların habilitasyonu ve rehabilitasyonu üzerine çalışma yöntemlerini devasa kullanımı üzerine kurar. rezerv yetenekleri beyin

BEYİNİN TELAFİ YETENEKLERİ konusu hakkında daha fazla bilgi:

1. OMURİLİK YAPISININ ANATOMİK VE FİZYOLOJİK ÖZELLİKLERİ. Omurilik Yaralanması Durumunda Bilgi Aktarımı Olasılığı

Plastisite seviyeleri

Bu yüzyılın başında beyin araştırmacıları, yetişkin beyninin yapısal stabilitesi ve içinde yeni nöron oluşumunun imkansızlığı hakkındaki geleneksel fikirleri terk etti. Yetişkin beyninin esnekliğinin aynı zamanda nöronogenez süreçlerini de sınırlı ölçüde kullandığı ortaya çıktı.

Beynin plastisitesi hakkında konuştuğumuzda çoğunlukla öğrenmenin veya hasarın etkisi altında değişebilme yeteneğini kastediyoruz. Plastisiteden sorumlu mekanizmalar farklıdır ve bunun beyin hasarındaki en mükemmel tezahürü yenilenmedir. Beyin, özel oluşumlar (sinapslar) aracılığıyla birbirleriyle iletişim kuran son derece karmaşık bir nöron ağıdır. Bu nedenle iki plastisite düzeyini ayırt edebiliriz: makro ve mikro düzey. Makro düzey, beynin ağ yapısındaki değişikliklerle ilişkilidir ve hemisferler arasında ve beyin yarıküreleri arasında iletişimi sağlar. Çeşitli bölgeler her yarım kürenin içinde. Mikro düzeyde, nöronların kendisinde ve sinapslarda moleküler değişiklikler meydana gelir. Her iki düzeyde de beyin plastisitesi kendini hızlı ya da yavaş bir şekilde gösterebilir. Bu makale temel olarak makro düzeydeki plastisiteye ve beyin rejenerasyonu araştırmalarına odaklanacaktır.

Beyin plastisitesi için üç basit senaryo vardır. İlkinde, beynin kendisinde hasar meydana gelir: örneğin, motor kortekste bir felç, bunun sonucunda gövde ve uzuvların kasları korteksten kontrolü kaybeder ve felç olur. İkinci senaryo ise birincinin tam tersidir: Beyin sağlamdır, ancak çevredeki bir organ veya sinir sisteminin bir kısmı hasar görmüştür: duyu organı - kulak veya göz, omurilik, bir uzuv ampute edilmiştir. Beynin ilgili bölümlerine bilgi akışı sona erdiği için bu bölümler "işsiz" hale gelir ve işlevsel olarak dahil olmazlar. Her iki senaryoda da beyin, hasarlı alanların işlevini hasarsız alanların yardımıyla doldurmaya veya "boş" alanları diğer işlevlere hizmet etmeye dahil ederek yeniden organize olur. Üçüncü senaryo ise ilk ikisinden farklıdır ve çeşitli faktörlerin neden olduğu ruhsal bozukluklarla ilişkilidir.

Biraz anatomi

Her Brodmann alanı, nöronların özel bir bileşimi, konumları (kortikal nöronlar katmanlar oluşturur) ve aralarındaki bağlantılar ile karakterize edilir. Örneğin, duyu organlarından gelen bilgilerin birincil işlenmesinin gerçekleştiği duyusal korteks alanları, mimari olarak, istemli kas hareketleri için komutlar üretmekten sorumlu olan birincil motor korteksten keskin bir şekilde farklıdır. Birincil motor kortekste piramit şeklindeki nöronlar baskındır ve duyusal korteks esas olarak vücut şekli tanelere veya granüllere benzeyen nöronlarla temsil edilir, bu yüzden bunlara granüler denir.

Beyin genellikle ön beyin ve arka beyin olarak ikiye ayrılır (Şekil 1). Arka beyindeki birincil duyu alanlarına bitişik korteks bölgelerine asosiyasyon bölgeleri denir. Birincil duyu alanlarından gelen bilgileri işlerler. Çağrışımsal bölge onlardan ne kadar uzaktaysa, beynin farklı alanlarından gelen bilgileri o kadar bütünleştirebilir. Arka beyindeki en yüksek bütünleştirme yeteneği, parietal lobdaki ilişkisel bölgenin karakteristiğidir (Şekil 1'de renklendirilmemiştir).

Ön beyinde, premotor korteks, hareketin düzenlenmesi için ek merkezlerin bulunduğu motor kortekse bitişiktir. Ön kutupta başka bir büyük ilişki bölgesi daha vardır; prefrontal korteks. Primatlarda bu, beynin en gelişmiş kısmıdır ve en karmaşık işlemlerden sorumludur. zihinsel süreçler. Yetişkin maymunlarda frontal, parietal ve temporal lobların ilişkisel bölgelerinde, iki haftaya kadar kısa bir ömre sahip yeni granüler nöronların dahil olduğu ortaya çıktı. Bu fenomen, bu bölgelerin öğrenme ve hafıza süreçlerine katılımıyla açıklanmaktadır.

Her yarıkürede yakın ve uzak alanlar birbiriyle etkileşim halindedir, ancak yarıküredeki duyusal alanlar birbirleriyle doğrudan iletişim kurmaz. Homotopi yani simetrik bölgeler birbirine bağlıdır farklı yarımküreler. Yarım küreler aynı zamanda beynin altta yatan, evrimsel olarak daha eski olan subkortikal alanlarıyla da bağlantılıdır.

Beyin rezervleri

Özellikle son yıllarda beyni incelemek için görsel yöntemlerin ortaya çıkmasıyla birlikte nöroloji bize beyin plastisitesi konusunda etkileyici kanıtlar sağlıyor: bilgisayar, manyetik rezonans ve pozitron emisyon tomografisi, manyetoensefalografi. Onların yardımıyla elde edilen beyin görüntüleri, bazı durumlarda bir kişinin beynin çok önemli bir bölümünü kaybettikten sonra bile çalışabildiğini, çalışabildiğini, sosyal ve biyolojik olarak tamamlanabildiğini doğrulamayı mümkün kıldı.

Belki de beyin plastisitesi konusunda en paradoksal örnek, bir matematikçide korteksin neredeyse %95'inin kaybına yol açan ve onun yüksek entelektüel yeteneklerini etkilemeyen hidrosefali vakasıdır. Science dergisi bu konuyla ilgili "Gerçekten Bir Beyne İhtiyacımız Var mı?" ironik başlığıyla bir makale yayınladı.

Beynin onarıcı yeteneklerini belirleyen faktörler arasında öncelikle şunları vurgulamalıyız: hasta yaşı. Yetişkinlerden farklı olarak çocuklarda, yarım kürelerden birinin çıkarılmasından sonra, diğer yarım küre, dil de dahil olmak üzere uzak yarım kürenin işlevlerini telafi eder. (Yetişkinlerde hemisferlerden birinin fonksiyon kaybına konuşma bozukluklarının eşlik ettiği iyi bilinmektedir.) Tüm çocuklar eşit derecede hızlı ve tam olarak telafi edilmemektedir, ancak 1 yaşındaki çocukların üçte birinde kol ve bacak felçleri bulunmaktadır. Bacaklar 7 yaşına kadar motor aktivite bozukluklarından kurtulur. Yenidoğan döneminde nörolojik bozukluğu olan çocukların %90'a kadarı daha sonra normal şekilde gelişir. Bu nedenle olgunlaşmamış beyin hasarla daha iyi başa çıkar.

İkinci faktör ise zarar veren ajana maruz kalma süresidir. Yavaş büyüyen bir tümör, beynin kendisine en yakın kısımlarını deforme eder, ancak beynin işlevlerini bozmadan etkileyici boyutlara ulaşabilir: telafi edici mekanizmaların devreye girmesi için zaman vardır. Ancak aynı büyüklükteki akut bir bozukluk çoğunlukla yaşamla bağdaşmaz.

Üçüncü faktör beyin hasarının yeridir. Küçük boyutlu hasar, vücudun çeşitli bölgelerine giden sinir liflerinin yoğun bir şekilde biriktiği bölgeyi etkileyebilir ve ciddi bir hastalığa neden olabilir. Örneğin, beynin iç kapsüller adı verilen küçük alanları aracılığıyla (her yarımkürede bir tane olmak üzere iki tane vardır), piramidal yol adı verilen lifler serebral korteksin motor nöronlarından geçer (Şekil 2), omurilik ve vücudun ve uzuvların tüm kasları için komutların iletilmesi. Dolayısıyla iç kapsül bölgesindeki kanama, vücudun tüm yarısındaki kasların felce uğramasına neden olabilir.

Dördüncü faktör- hasarın boyutu. Genel olarak lezyon ne kadar büyük olursa beyin fonksiyonu kaybı da o kadar fazla olur. Ve temelden beri yapısal organizasyon Beyin bir nöron ağından oluşur; ağın bir bölümünün kaybı, diğer uzak bölümlerin çalışmasını etkileyebilir. Bu nedenle konuşma bozuklukları, Broca alanı (Şekil 1'de 44-45. alanlar) gibi beynin özel konuşma alanlarından uzakta bulunan bölgelerinde sıklıkla gözlemlenir.

Son olarak bu dört faktöre ek olarak beynin anatomik ve fonksiyonel bağlantılarındaki bireysel farklılıklar da önemlidir.

Korteks nasıl yeniden düzenlenir?

Serebral korteksin farklı alanlarının fonksiyonel uzmanlaşmasının mimarileri tarafından belirlendiğini daha önce söylemiştik. Evrim sürecinde gelişen bu uzmanlaşma, beyin plastisitesinin ortaya çıkmasının önündeki engellerden biri olarak hizmet etmektedir. Örneğin, bir yetişkinde birincil motor korteks hasar görürse, işlevleri ona bitişik olan duyusal alanlar tarafından üstlenilemez, ancak aynı yarıkürenin bitişik premotor bölgesi üstlenilebilir.

Sağ elini kullanan kişilerde, sol yarıkürede Broca'nın konuşmayla ilgili merkezi bozulduğunda, sadece ona komşu olan alanlar değil, aynı zamanda sağ yarıkürede Broca'nın merkezine homotopik olan alan da aktive olur. Bununla birlikte, işlevlerde bir yarım küreden diğerine böyle bir değişim iz bırakmadan geçmez: hasarlı bölgeye yardımcı olan korteks alanının aşırı yüklenmesi, kendi görevlerinin performansında bozulmaya yol açar. Açıklanan durumda, konuşma işlevlerinin sağ yarıküreye aktarılmasına hastanın mekansal-görsel dikkatinin zayıflaması eşlik eder - örneğin, böyle bir kişi alanın sol kısmını kısmen görmezden gelebilir (algılamayabilir).

Bazı durumlarda interhemisferik fonksiyon aktarımının mümkün olduğu, bazılarında ise mümkün olmadığı dikkat çekicidir. Görünüşe göre bu, her iki yarıküredeki homotopik bölgelerin eşit olmayan şekilde yüklendiği anlamına geliyor. Belki de bu nedenle, transkraniyal mikroelektrik stimülasyon kullanılarak felç tedavi edilirken (bunun hakkında daha sonra daha ayrıntılı olarak konuşacağız), konuşmada iyileşme, elin motor aktivitesinin restorasyonundan daha sık gözlemlenir ve daha başarılı olur.

Kural olarak işlevin telafi edici restorasyonu herhangi bir mekanizma nedeniyle gerçekleşmez. Beynin hemen hemen her işlevi, hem kortikal hem de subkortikal olmak üzere çeşitli alanların katılımıyla gerçekleştirilir. Örneğin, motor aktivitenin düzenlenmesinde, birincil motor kortekse ek olarak, beynin yakın ve uzak alanlarıyla kendi bağlantıları olan ve beyin sapından beyine giden kendi yolları olan birkaç ek motor kortikal merkez yer alır. omurilik. Birincil motor korteks hasar gördüğünde bu merkezlerin etkinleştirilmesi motor fonksiyonlarını iyileştirir.

Ek olarak, piramidal sistemin kendisinin organizasyonu - kortikal motor nöronların milyonlarca aksonundan ("abducent" süreçler) oluşan ve omuriliğin ön boynuzlarının nöronlarını takip eden en uzun yol (Şekil 2) - başka bir olasılık sağlar. Medulla oblongata'da piramidal yol iki demet halinde ayrılır: kalın ve ince. Kalın demetler birbirini çaprazlar ve sonuç olarak sağ yarıküredeki kalın demet omurilik solda onu takip eder ve sol yarıkürenin kalın demeti sağda onu takip eder. Sol yarıküre korteksindeki motor nöronlar kasları innerve eder sağ yarı vücut ve bunun tersi. İnce demetler kesişmez; sağ yarıküreden yola çıkarlar; Sağ Taraf, soldan sola.

Bir yetişkinde, aksonları ince demetler boyunca geçen kortikal motor nöronların aktivitesi pratikte tespit edilmez. Ancak, örneğin sağ yarıküre hasar gördüğünde, sol taraftaki boyun ve gövde kaslarının motor aktivitesi bozulduğunda, ince bir demet halinde aksonlara sahip olan bu motor nöronlar, beyinde aktive olur. sol yarım küre. Sonuç olarak kas aktivitesi kısmen geri yüklenir. Bu mekanizmanın, akut dönemdeki felçlerin transkraniyal mikroelektrik uyarıyla tedavisinde de rol oynadığı varsayılabilir.

Beyin plastisitesinin dikkate değer bir tezahürü, hasarın meydana gelmesinin üzerinden yıllar geçmesine rağmen hasarlı korteksin yeniden düzenlenmesidir. Amerikalı araştırmacı Edward Taub (şu anda Alabama Üniversitesi'nde çalışıyor) ve Alman meslektaşları Wolfgang Mitner ve Thomas Elbert, felç geçiren hastalarda motor aktivitenin rehabilitasyonu için basit bir plan önerdiler. Hastaları arasındaki beyin hasarının süresi altı aydan 17 yıla kadar değişiyordu. İki haftalık terapinin özü, felçli kolun hareketlerini çeşitli egzersizler kullanarak geliştirmek, sağlıklı kolu ise hareketsiz (sabit) tutmaktı. Bu terapinin özelliği yükün yoğunluğudur: hastalar günde altı saat egzersiz yapar! El motor aktivitesi düzelen hastaların beyinleri fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme kullanılarak incelendiğinde, bu el ile hareketlerin gerçekleştirilmesinde her iki yarıkürenin birçok bölgesinin rol oynadığı ortaya çıktı. (Normalde - etkilenmeyen bir beyinle - eğer bir kişi hareket ederse sağ el, ağırlıklı olarak sol yarım küresi aktiftir ve sağ yarım küre, sol elin hareketinden sorumludur.)

Felçli bir kolun felçten 17 yıl sonra yeniden faaliyete geçmesi inkar edilemez derecede heyecan verici bir başarı ve kortikal yeniden yapılanmanın çarpıcı bir örneğidir. Ancak bu başarı yüksek bir bedel karşılığında gerçekleşti; suç ortaklığı çok sayıda korteks bölgeleri ve dahası her iki yarım küre.

Beynin çalışma prensibi, herhangi bir anda korteksin bir veya başka alanının yalnızca bir işleve katılabilmesi şeklindedir. El hareketlerinin kontrolünde korteksin birçok alanının aynı anda devreye girmesi, beyin tarafından paralel (eş zamanlı) uygulama olasılığını sınırlar. farklı görevler. İki tekerlekli bir bisikletin üzerinde bir çocuk hayal edelim: seleye oturuyor, ayaklarıyla pedalları çeviriyor, rotasını çiziyor, sağ eliyle direksiyonu sabitliyor ve işaret parmağı zile basar ve kurabiyeyi sol eliyle tutar, ısırır. Bir eylemden diğerine hızlı bir şekilde geçmeyi içeren bu kadar basit bir programı yürütmek, yalnızca etkilenenler için değil, aynı zamanda yeniden düzenlenen beyin için de dayanılmazdır. Felçli hastaların rehabilitasyonu için önerilen yöntemin önemini azaltmadan, mükemmel olamayacağını belirtmek isterim. İdeal seçenek, etkilenen beynin yeniden düzenlenmesi yoluyla değil, yenilenmesi yoluyla işlevin yeniden sağlanması gibi görünüyor.

Kurallardan sapma

Şimdi ikinci senaryoya dönelim: Beyin sağlam ama çevresel organlar, daha spesifik olarak işitme ve görme organları hasar görmüş. Kör veya sağır doğan insanların içinde bulunduğu durum tam olarak budur. Kör insanların işitsel bilgileri ayırt edebildiği ve konuşmayı gören insanlardan daha hızlı algıladığı uzun zamandır biliniyor. Doğuştan kör olanlar (ve görme yetisini sonradan kaybedenler) erken çocukluk) Braille alfabesiyle yazılmış metinleri okurken beynin pozitron emisyon tomografisi kullanılarak incelendi; parmaklarıyla okurken sadece dokunma hassasiyetinden sorumlu olan somatosensoriyel korteksi değil, aynı zamanda görsel korteksi de aktive ettikleri ortaya çıktı. Bu neden oluyor? Sonuçta kör kişinin görsel korteksi görsel reseptörlerden bilgi almaz! Sağır insanların beyinleri incelendiğinde de benzer sonuçlar elde edildi: İşitsel korteks de dahil olmak üzere iletişim için kullandıkları işaret dilini (jestleri) algıladılar.

Herhangi bir duyu organı (veya ondan çıkan sinir yolu) hasar görürse, bu organın geçiş noktası başka bir duyu organının sinir yolları tarafından işgal edilir. Bu nedenle normal bilgi kaynaklarından kesilen korteksin duyusal alanları, diğer bilgileri onlara yönlendirerek işe dahil olur. Peki o zaman duyusal korteksin kendilerine yabancı bilgileri işleyen nöronlarına ne olur?

ABD'deki Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden araştırmacılar Jitendra Sharma, Alessandra Angelucci ve Mriganka Sur, bir günlükken gelincikleri alıp hayvanlar üzerinde cerrahi bir operasyon gerçekleştirdiler: her iki optik siniri, işitsel duyu korteksine giden talamokortikal yollara bağladılar (Şek. 3). Deneyin amacı, görsel bilgi kendisine iletildiğinde işitsel korteksin yapısal ve işlevsel olarak değişip değişmediğini bulmaktı. (Her korteks tipinin özel bir nöron mimarisiyle karakterize edildiğini bir kez daha hatırlayalım.) Ve aslında bu da oldu: İşitsel korteks, morfolojik ve işlevsel olarak görsel olana benzer hale geldi!

Kaliforniya Üniversitesi'nden araştırmacılar Diana Kann ve Lee Krubitzer, işleri farklı şekilde yaptı. Doğumdan sonraki dördüncü günde her iki göz de opossumlardan çıkarıldı ve 8-12 ay sonra olgun hayvanlarda korteksin birincil duyusal alanları ve bitişik ilişkisel alan incelendi. Beklendiği gibi, kör olan tüm hayvanlarda görsel korteks yeniden düzenlendi: boyutu büyük ölçüde küçüldü. Ancak araştırmacıları şaşırtacak şekilde, yapısal olarak yeni bir X alanı, görsel kortekse doğrudan bitişikti. Hem görsel korteks hem de X alanı, işitsel, somatosensör veya her iki bilgiyi algılayan nöronları içeriyordu. Görsel kortekste, duyusal modalitelerden birini veya diğerini algılamayan önemsiz sayıda alan kaldı - yani muhtemelen orijinal amaçlarını korudular: görsel bilginin algılanması.

Beklenmedik olan ise korteksin yeniden düzenlenmesinin sadece görsel korteksi değil aynı zamanda somatosensör ve işitsel korteksi de etkilemesiydi. Hayvanlardan birinde somatosensör korteks, işitsel veya somatosensör veya her iki modaliteye yanıt veren nöronlar içeriyordu ve işitsel korteksteki nöronlar, işitsel sinyallere veya işitsel ve somatosensör sinyallere yanıt verdi. Normal beyin gelişimi sırasında, duyusal yöntemlerin bu karışımı yalnızca yüksek dereceli ilişki alanlarında fark edilir, ancak birincil duyu alanlarında görülmez.

Beyin gelişimi iki faktör tarafından belirlenir: iç - genetik program ve dış - dışarıdan gelen bilgiler. Yakın zamana kadar etki değerlendirmesi harici faktörçözümü zor bir deneysel problemdi. Az önce anlattığımız çalışmalar, beyne giren bilginin doğasının, korteksin yapısal ve işlevsel gelişimi için ne kadar önemli olduğunu ortaya koymayı mümkün kıldı. Beynin plastisitesi konusundaki anlayışımızı derinleştirdiler.

Beyin neden zayıf bir şekilde yenileniyor?

Rejeneratif biyoloji ve tıbbın amacı, bir organ hasar gördüğünde yara izi bırakarak iyileşmeyi engellemek ve hasarlı organın yapısını ve işlevini eski haline getirmek için yeniden programlanma olanaklarını belirlemektir. Bu görev, hasarlı organdaki embriyogenezin karakteristik özelliğinin restorasyonunu ve içinde çoğalabilen ve çeşitli hücre türlerine farklılaşabilen kök hücrelerin varlığını içerir.

Yetişkin bir organizmanın dokularında, hücrelerin genellikle çok sınırlı bir bölünme yeteneği vardır ve "uzmanlaşmaya" sıkı sıkıya bağlı kalırlar: epitel hücreleri kas lifi hücrelerine dönüşemez ve bunun tersi de geçerlidir. Ancak bugüne kadar biriken veriler, memelilerin hemen hemen tüm organlarında hücrelerin yenilendiğini güvenle iddia etmemizi sağlıyor. Ancak güncelleme hızı farklıdır. Kan hücrelerinin ve bağırsak epitelinin yenilenmesi, saç ve tırnak büyümesi kişinin yaşamı boyunca sabit bir hızda ilerler. Karaciğer, deri veya kemikler dikkate değer bir yenilenme yeteneğine sahiptir ve yenilenme, çeşitli kökenlerden çok sayıda düzenleyici molekülün katılımını gerektirir. Yani bu organların homeostazisi (dengesi) sistemik denetim altındadır, dolayısıyla dengeyi bozan herhangi bir hasar durumunda organların yenilenme yetenekleri uyandırılır.

Kalbin kas hücreleri yavaş da olsa yenilenir: Bunu hesaplamak kolaydır. insan hayatı kalbin hücresel bileşimi en az bir kez tamamen yenilenir. Dahası, kalp krizinden etkilenen kalbin neredeyse tamamen yenilendiği bir fare türü keşfedildi. Beyin rejenerasyon terapisinin beklentileri nelerdir?

Yetişkin beyninde de nöronlar yenilenir. Beynin koku alma soğanlarında ve hipokampusun dentat girusunda bulunur. iç yüzey Beynin temporal lobunda nöronların sürekli yenilenmesi söz konusudur. Kök hücreler yetişkin beyninden izole edildi ve laboratuvar koşulları diğer organların hücrelerine farklılaşabildikleri gösterilmiştir. Daha önce de belirtildiği gibi, yetişkin maymunların frontal, temporal ve parietal loblarının ilişkisel alanlarında, kısa (yaklaşık iki hafta) ömürle yeni granüler nöronlar oluşur. Primatlar aynı zamanda iç ve dış organları kapsayan geniş bir alanda nörojenezi ortaya çıkarmıştır. alt yüzey Beynin temporal lobu. Ancak bu süreçler doğası gereği sınırlıdır; aksi takdirde beynin evrimsel olarak oluşturulmuş mekanizmalarıyla çatışırlardı.

Bir erkeğin ve onun nasıl olduğunu hayal etmek zor küçük kardeşler Beynin hızlı hücresel yenilenmesiyle doğada var olacaktır. Birikmiş deneyimi, çevremizdeki dünya hakkındaki bilgileri ve gerekli becerileri hafızada tutmak imkansız olurdu. Dahası, geçmişin, şimdiki zamanın veya geleceğin nesneleri ve süreçleri (bilincin, düşünmenin, hafızanın, dilin vb. altında yatan her şey) hakkındaki zihinsel fikirlerin kombinatoryal manipülasyonundan sorumlu mekanizmalar imkansız olurdu.

Araştırmacılar, yetişkin beynindeki sınırlı yenilenmenin herhangi bir faktörle açıklanamayacağı ve dolayısıyla tek bir müdahaleyle ortadan kaldırılamayacağı konusunda hemfikir. Bugün, nöronların - aksonların uzun süreçlerinin yenilenmesini bloke eden (veya indükleyen) birkaç düzine farklı molekül bilinmektedir. Hasar görmüş aksonların büyümesini teşvik etme konusunda bir miktar başarı elde edilmiş olmasına rağmen, nöronların kendilerinin yenilenmesi sorunu hala çözülmekten uzaktır. Ancak beynin karmaşıklığının araştırmacıları korkutmaktan vazgeçtiği bu günlerde, bu sorun giderek daha fazla dikkat çekiyor. Ancak bir önceki paragrafta söylenenleri unutmamalıyız. Hasar görmüş bir beyni onarmak, önceki kişiliğin tamamen onarılması anlamına gelmez: nöronların ölümü, geçmiş deneyim ve hafızanın onarılamaz bir kaybıdır.

MES nedir?

Beyin rejenerasyon mekanizmalarının karmaşıklığı, nöronların kendilerindeki ve çevrelerindeki moleküllerin hareketine neden olacak ve beyni yeni bir duruma aktaracak bu tür sistemik etkilerin araştırılmasına ivme kazandırdı. Sinerjetik - kolektif etkileşimlerin bilimi - bir sistemdeki yeni bir durumun, elemanlarının karıştırılmasıyla yaratılabileceğini belirtir. Canlı organizmalardaki moleküllerin çoğu bir yük taşıdığından, beyindeki bu tür bir rahatsızlığa, özellikleri bakımından beynin kendi biyoakımlarına yaklaşan dış zayıf darbeli akımlar neden olabilir. Bu fikri hayata geçirmeye çalıştık.

Bizim için belirleyici faktör, küçük çocukların beyninin yavaş dalga (0,5-6 hertz) biyoaktivitesiydi. Beyin özellikleri gelişimin her aşamasında kendi kendine tutarlı olduğundan, çocuğun beyninin işlevi yeniden sağlama yeteneğini destekleyen şeyin bu aktivite olduğunu varsaydık. Zayıf akımlarla (MES) yavaş dalga mikro-elektrik uyarımı bir yetişkinde benzer mekanizmaları tetikleyebilir mi?

Hücresel elemanların ve hücreler arası sıvının elektriksel direncindeki fark sinir dokusu muazzamdır - hücrelerde 10 3–10 4 kat daha yüksektir. Bu nedenle MES ile hücreler arası sıvıda ve hücrelerin yüzeyinde moleküler kaymaların meydana gelme olasılığı daha yüksektir. Değişiklik senaryosu şu şekilde olabilir: Hücreler arası sıvıdaki küçük moleküller en güçlü şekilde titreşmeye başlayacak, hücresel reseptörlerle zayıf bir şekilde ilişkili olan düşük moleküler düzenleyici faktörler onlardan kopacak, hücreden içeri ve hücreye iyon akışları değişecek, vb. Sonuç olarak MES, lezyondaki hücrelerarası ortamın ani bozulmasına neden olabilir, patolojik homeostazı değiştirebilir ve beyin dokusunda yeni fonksiyonel ilişkilere geçişi tetikleyebilir. Bunun sonucunda hastalığın klinik tablosu hızla düzelecek ve nörolojik yetmezlik azalacaktır. MES prosedürünün zararsız, ağrısız ve kısa ömürlü olduğunu unutmayın: Hastanın kafasının belirli bölgelerine uygulanan bir akım kaynağına bağlı bir çift elektrot vardır.

Varsayımlarımızın geçerliliğini test etmek için, St. Petersburg'daki çeşitli klinik ve hastanelerden uzmanlarla işbirliği içinde, aşağıdaki merkezi sinir sistemi lezyonlarına sahip hastaları seçtik: felçin akut evresi, trigeminal nevralji, afyon yoksunluğu sendromu ve serebral palsi. . Bu hastalıkların kökenleri ve gelişim mekanizmaları farklılık göstermektedir, ancak her durumda MES hızlı veya anında terapötik etkilere neden olmuştur (hızlı ve anında aynı şey değildir: ani bir etki, maruziyetten hemen sonra veya çok kısa sürede ortaya çıkar).

Bu kadar etkileyici sonuçlar, MES'in beynin ağ yapısının işleyişini değiştirdiğine inanmak için sebep veriyor. farklı mekanizmalar. İnmenin akut evresindeki hastalarda MES'in prosedürden prosedüre hızlı ve artan etkilerine gelince, bunlar, yukarıda tartışılan mekanizmalara ek olarak, apoptozun önlenmesiyle, zehirlenme nedeniyle baskılanan nöronların restorasyonu ile ilişkili olabilir - etkilenen bölgedeki nöronların programlı ölümü ve ayrıca rejenerasyonun aktivasyonu. İkinci varsayım, MES'in hasarlı periferik sinirlerin uçları cerrahi olarak yeniden bağlandıktan sonra el fonksiyonunun iyileşmesini hızlandırması ve ayrıca çalışmamızdaki hastalarda gecikmiş terapötik etkilerin gözlemlenmesiyle desteklenmektedir.

Afyon yoksunluğu sendromu sırasında, üzerinde düşündüğümüz beyin plastisite senaryolarından üçüncüsü gerçekleşiyor. Bu, tekrarlanan uyuşturucu kullanımıyla ilişkili bir zihinsel bozukluktur. Açık Ilk aşamalar ihlaller henüz gözle görülür bir şekilde ilişkilendirilmemiştir yapısal değişiklikler beyin, serebral palside olduğu gibi, ancak büyük ölçüde mikro düzeyde meydana gelen süreçlerden kaynaklanmaktadır. Bu sendromda ve diğer ruhsal bozukluklarda MES etkilerinin hızı ve çokluğu, MES'in birçok farklı molekülü aynı anda etkilediği varsayımımızı doğrulamaktadır.

MES tedavisine başlandı Toplam 300'den fazla hasta ve MES'in etkisini değerlendirmenin ana kriteri terapötik etkilerdi. Gelecekte bize öyle geliyor ki MES'in etki mekanizmasını açıklığa kavuşturmak değil, her hastalıkta maksimum beyin plastisitesine ulaşmak gerekli. Öyle ya da böyle, MES'in etkisinin açıklamasını bazı bireysel moleküllere veya hücresel sinyal sistemlerine indirgemek görünüşe göre yanlış olacaktır.

Zayıf akımlarla mikroelektrik stimülasyonun önemli bir avantajı, şu anda popüler olan hücre değiştirme ve gen terapisi yöntemlerinden farklı olarak endojen, kendi mekanizmaları beyin plastisitesi. Replasman tedavisinin asıl sorunu, nakil için gerekli hücre kütlesini biriktirmek ve bunları etkilenen organa vermek bile değil, organın bu hücreleri içinde yaşayabilmeleri ve çalışabilmeleri için kabul etmesini sağlamaktır. Beyne nakledilen hücrelerin yüzde 97'si ölüyor! Bu nedenle, MES'in beyin yenilenme süreçlerini tetikleme konusunda daha fazla araştırılması ümit verici görünmektedir.

Çözüm

Hasar onarımıyla ilişkili beyin plastisitesinin sadece birkaç örneğine baktık. Diğer belirtileri beyin gelişimiyle, daha doğrusu hafıza, öğrenme ve diğer süreçlerden sorumlu mekanizmalarla ilgilidir. Belki burada bizi yeni heyecan verici keşifler bekliyor. (Bunların olası bir öncüsü, yetişkin maymunların frontal, parietal ve temporal loblarının birleşme alanlarındaki neonöronojenezdir.)

Ancak beyin plastisitesi olumsuz belirtilere de sahiptir. Olumsuz etkileri birçok beyin hastalığını (örneğin büyüme ve yaşlanma hastalıkları, zihinsel bozukluklar) belirler. Çok sayıda beyin görüntüleme verisi üzerinde yapılan incelemeler, şizofrenide frontal korteksin sıklıkla küçültüldüğü konusunda hemfikirdir. Ancak beynin diğer bölgelerindeki korteksteki değişiklikler de yaygındır. Sonuç olarak, etkilenen bölgedeki nöronların sayısı ve nöronlar arasındaki temasların yanı sıra beynin diğer bölümleriyle olan bağlantılarının sayısı da azalır. Bu, kendilerine giren bilgilerin işlenmesinin doğasını ve “çıktıdaki” bilgilerin içeriğini değiştirir mi? Şizofreni hastalarında algı, düşünce, davranış ve dil bozuklukları, bu soruya olumlu cevap vermemizi sağlar.

Beynin esnekliğinden sorumlu mekanizmaların beynin işleyişinde çok önemli bir rol oynadığını görüyoruz: hasarın telafisinde ve hastalıkların gelişiminde, öğrenme ve hafıza oluşumu süreçlerinde vb. Plastisiteyi beynin temel bir özelliği olarak sınıflandırır.

Doktor Biyolojik Bilimler E. P. Kharchenko,
M. N. Klimenko

Kimya ve yaşam, 2004, N6

Carnegie Mellon Üniversitesi Bilişsel Beyin Görüntüleme Merkezi'nden bilim insanları, beynin hasara nasıl uyum sağladığını ilk kez göstermeyi başardılar. Bir çalışma (Mason, Prat ve Just, 2013), bir bölgenin işlevselliği azaldığında beynin nasıl hemen yedek bölgeleri birbirine bağladığını, sadece engelli yapıların değil aynı zamanda onları destekleyen yapıların da işini yaptığını göstermiştir.

Bilim insanları, işlevsel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) kullanan çalışma katılımcılarında Wernicke alanını (dili kavramadan sorumlu bölge) geçici olarak devre dışı bırakmak için tekrarlayan Transkraniyal Manyetik Stimülasyon (rTMS) kullandılar. Bireylerden rTMS'ye maruz kalma öncesinde, sırasında ve sonrasında cümle anlama görevlerini yerine getirmeleri istendi.

Stimülasyona yanıt olarak işlevde azalma ve örtüşen iyileşmerTMS. Wernicke alanına transkraniyal manyetik stimülasyonun uygulanması (mavi daire ile gösterilen anlamsal işlem), dil işleme bölgelerinde (örn.solgeçici, solkalitesizönden, solkalitesizparietal), ayrıca sağ yarıküre bölgelerinde (Sağkalitesizönden) ve ana görsel bölgeler (iki taraflıartkafa).

rTMS'nin etkisi, beklendiği gibi, bölgenin işleyişini önemli ölçüde engelledi, ancak tarama, beynin diğer bölgelerinin, onlar için tipik olmayan bu işlevi gerçekleştirmek için anında bağlanmaya başladığını gösterdi. Üstelik bunu o kadar başarılı bir şekilde yaptılar ki, cümlelerin anlaşılmasında ciddi bir bozulmaya yol açmadı.

Aşağıdaki bölgeler telafi edici bir rol üstlendi:

• Kontralateral, diğer yarımkürede bulunan ayna;
• Hasarlı alanın yakın çevresindeki komşu alanlar;
• Ön yönetici bölgesi.

Emekli bölgenin işlevlerini yerine getirmek için görev dağılımında ana kontrol ve hesaplama rolünü üstlenen bölge muhtemelen ön bölgedir.

Düşünmek ve anlamak için bölgeler ağını kullandığımız için bir bölgenin devre dışı bırakılması diğer işlevlerin aksamasına yol açıyor ve dolayısıyla bu da tüm süreci sekteye uğratıyor. Eğer başka bölgelerden gelen tazminatlar olmasaydı, en yaygın beyin sarsıntılarının bile feci sonuçlarını görebilirdik. TMS etkisinin sona ermesinin ardından Wernicke bölgesinin faaliyeti orijinal seviyesine geri döndü ancak yedek bölgeler bir süre daha faaliyet göstermeye devam etti. Bu, daha önce normalde halledebildiği işler için daha fazla bölge kullandığından, beynin görevleri tamamlama becerisinde bile iyileşmelere yol açtı.

Beynin değişen koşullara yanıt olarak kendini organize etme konusundaki bu özerk (bilincimizden bağımsız) yeteneği, akıcı zekanın temeli gibi görünüyor.

Çalışma beynin nöroplastisitesi hakkında daha fazla bilgi sağlıyor ve bilişsel beyin eğitiminin kafa travması veya felç vakalarında çok değerli bir rol oynayabileceğini öne sürüyor. İşin sırrı alternatif düşünme yöntemleri geliştirmekte yatıyor. Önceki araştırmalar (Prat & Just, 2011), iyi okuma becerisine ve yüksek çalışma belleği kapasitesine sahip kişilerde daha fazla uyum yeteneği olduğunu göstermiştir. Bir beyin bölgesinin performansının azaldığı durumlarda, çalışma hafızası düşük olan insanlara kıyasla, beyinleri telafi edici bölgeleri işe alarak değişikliklere daha iyi uyum sağlayabilir. Bana göre bu, beyin jimnastiği yapmaya başlamak için başka bir neden.