медицинский портал медикул.ру

Сегодня 28 апреля 2017 года
Медицинский словарь Медицинские учреждения Медицинские препараты Анатомия человека О сайте




Мед разделы:


Главная страница
Традиционная медицина
Народная медицина
Секреты красоты
Питание и здоровье
Все о мозге человека
Поиск по сайту
Карта сайта


телефоны экстренной помощи






Как устанавливаются нужные связи в мозге?



Как устанавливаются нужные связи в мозге?В электрических системах связи есть два способа передачи большого количества входной и выходной информации по одному кабелю. В телефонных сетях широко применяются кабели, состоящие из множества отдельных изолированных проводников, по которым и распределяются отдельные разговоры. Этот простой способ достаточно эффективен при одном условии: необходимо обеспечить 1) передачу каждого разговора по свободной жиле кабеля и 2) соединение надлежащего телефонного передатчика с надлежащим приемником. Другой способ состоит в том, что все телефонные разговоры передаются одновременно по одному проводнику особого устройства. В этом случае разделение достигается тем, что каждый разговор на передающем конце линии «метят» отдельным электрическим параметром, который используется на принимающем конце для целей сортировки. На практике с этой целью передают каждый разговор по общему проводнику на отдельной несущей частоте, а затем в точке приема разделяют различные разговоры с помощью набора фильтров, каждый из которых настроен на одну и только одну из используемых частот. (В нервной системе, казалось бы, мог бы использоваться любой из этих двух принципов связи. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Но хотя биологический аналог одножильного^способа был бы простым в отношении взаимных связей между нейронами, он потребовал бы очень сложных входных и выходных устройств. В такой системе необходимы были бы качественно различные виды сигналов для болевых, осязательных, зрительных и всех других входных и выходных сообщений, передаваемых нервной системой. Все до сих пор сказанное несомненно свидетельствует в пользу того, что информация в живых организмах передается первым способом, при котором все входные и выходные устройства стандартизированы для работы с сигналами одного и того же основного типа. Это значит, что мы можем познать разницу между симфоническим концертом, красочным закатом солнца и несварением желудка только на основании того, с какими пунктами в нашем мозгу соединены нервные волокна от соответствующих рецепторов. Но этих волокон миллионы, и из наших рассуждений следует, что каждое волокно в процессе эмбрионального развития должно было отыскать надлежащее место в головном мозгу и присоединиться к нему. Это очень серьезная трудность, и мы вправе потребовать объективного доказательства того, что нервная система действительно развивается таким способом, прежде чем окончательно примем теорию «машинного языка с общим стандартным сигналом». По этому вопросу имеются интересные данные. Например, Р. Сперри, профессор биологии в Калифорнийском технологическом институте, произвел эксперимент, в котором он брал кусочек кожи с живота головастика и пересаживал его на спину. Когда головастик превратился в лягушку, оказалось, что, если пощекотать пересаженный участок кожи на ее спине, она начинает чесать своей задней лапкой живот. Очевидно, несмотря на необычное расположение этого участка кожи на поверхности тела лягушки, регенерировавший нейрон, соединяющий его со спинным мозгом, устанавливает связь с системой восходящих нервных путей, ведущих к той части головного мозга, где регистрируются ощущения с кожи живота. Проф. Сперри описал опыт, еще эффектнее демонстрирующий тот же основной принцип. На этот раз объектом служила жаба. У нее произвели операцию, при которой зрительные нервы были перерезаны и соединены «наоборот», т. е. правый глаз был соединен с нервом, который раньше шел от мозга к левому глазу, а левый глаз — с нервом для правого глаза. При такой операции «воссоединение» состояло только в том, что концы перерезанных нервов соединяли «впритык» и ожидали, пока в результате естественных процессов сотни тысяч перерезанных волокон восстановят связь с мозгом. (Многие низшие животные обладают такой способностью к регенерации; у человека она, к сожалению, отсутствует.) Даже в неперерезан-ном зрительном нерве эти волокна, по-видимому, переплетаются весьма беспорядочным образом. Ввиду такого переплетения (характерного также и для зрительного нерва человека) всегда оставалось загадкой, каким образом электрические импульсы, возникающие при освещении различных точек сетчатки, правильно рассортировываются в мозгу,— а ведь без этого, по-видимому, было бы невозможно относительно ясное зрение. Даже если природа каким-то образом решает эту труднейшую задачу в процессе развития жабы из эмбриона, то казалось невероятным, что многие сотни тысяч перерезанных волокон могут у взрослого животного восстановить свои связи с такой точностью, чтобы зрение восстановилось хотя бы частично. Тем не менее спустя несколько недель жаба вновь могла видеть, и как будто бы не хуже прежнего! Во всяком случае, когда в ее обычном поле зрения появлялась движущаяся муха, она реагировала так же, как все жабы — выбрасывала язык, чтобы поймать добычу. Этот и другие тесты привели к заключению, что волокнам обоих зрительных нервов удалось каким-то образом разыскать в голошом мозгу надлежащие нейроны и соединиться с ними так, что вновь мог создаться ясный зрительный образ с нормальными топологическими свойствами непрерывности в вертикальном и горизонтальном направлениях. Было лишь одно отличие: если муха появлялась против правого глаза, то жаба, пытаясь схватить ее, выбрасывала язык влево; если же она появлялась слева, жаба всякий раз выбрасывала язык вправо. Так как зрительный нерв правого глаза был соединен с частью мозга, предназначенной для приема сигналов от левого глаза, и наоборот, то животное всегда относило изображение, создававшееся в правом глазу, к левой части пространства, а изображение, возникавшее в левом глазу,— к правой части пространства. Теперь уже никакая практика не могла научить жабу исправлять ошибку. Было очевидно, что у жабы в основе зрительного различения «правого» и «левого» лежит врожденная схема связей, а не обучение. Этот эксперимент на зрительной системе жабы убедительно показывает, что низшие позвоночные (а значит, весьма возможно, и высшие, включая человека) обладают механизмом, обеспечивающим выполнение тех строгих требований, которые предъявляются к межнейронным соединениям при использовании стандартиых электрических сигналов для кодирования всей входной и выходной информации. Иначе говоря, природа нашла способ автоматического соединения многих миллионов рецепторных и эффекторных нейронов с теми специфическими пунктами в мозгу, которые предназначены для связи с этим огромным множеством входных и выходных устройств. Правда, описанные эксперименты разрешают одну проблему, но взамен ставят перед нами другую. Какого рода механизм, действующий в процессе развития организма, обеспечивает рост огромного множества перепутанных нервных волокон' от периферических нейронов по направлению к тем самым пунктам головного .мозга, которых они должны достичь согласно «схеме соединений» центральной нервной системы? Уже регенерация десятков тысяч отдельных волокон зрительного нерва жабы достаточно поразительна; но если аналогичный процесс должен обеспечить надлежащее соединение более чем миллиона волокон в каждом из зрительных нервов человека, то все это становится поистине фантастическим. Пока еще никто не пытался выяснить экспериментальным путем, каким образом природа решает эту труднейшую задачу создания порядка из хаоса, но уже существует правдоподобная гипотеза. Предполагается, что рецепторные нейроны в сетчатке глаза содержат два различных вещества, концентрация которых варьирует в зависимости от положения нейрона в сетчатке. Одно из этих двух веществ могло бы содержаться в очень малой концентрации в палочках и колбочках, лежащих на левом краю поля сетчатки, и концентрация его могла бы постепенно возрастать от левого края к правому, где она достигала бы максимума. Аналогичным образом концентрация второго вещества постепенно увеличивалась бы от нижнего края к верхнему. При таком распределении относительные количества этих двух веществ в том или ином рецепторном нейроне точно указывали бы положение его на сетчатке как по горизонтали, так и по вертикали. Согласно гипотезе, такие же градиенты концентрации существуют в промежуточных нейронах и в тех нейронах головного мозга, с которыми рецептор ы сетчатки должны быть в конечном счете соединены. Наконец, предполагается, что в динамике процессов эмбрионального роста есть какая-то особеность, заставляющая аксоны передающих нейронов отыскивать и устанавливать связи с теми воспринимающими нейронами, которые сходны с ними по содержанию обоих «ключевых» веществ. Каким бы удивительным ни казался описанный процесс, тот или иной механизм этого рода необходим не только для объяснения специфичности связей в нервной системе, но и для объяснения многих других процессов эмбрионального роста, при которых достигается двумерная или трехмерная дифференцировка развивающихся структур. Вполне вероятно, что существование такого или похожего на него механизма в конце концов будет подтверждено исследованиями.

Ключевые слова: Как устанавливаются нужные связи в мозге?
Опубликовано: 2013-10-07 10:34:31


Словарик заболеваний:

Баланопостит

Амилоидоз

Бурсит

Ангина

Атеросклероз





Поиск:




Medicul.ru (c) 2006-2017 все права защищены.