Τι είναι ο ανθρώπινος εγκέφαλος;
Είναι το κύριο όργανο του κεντρικού νευρικού συστήματος στη συντριπτική πλειοψηφία
Παρά τη σημαντική πρόοδο στη μελέτηεγκεφάλου τα τελευταία χρόνια, μεγάλο μέρος της δουλειάς του εξακολουθεί να είναι ένα μυστήριο. Η λειτουργία μεμονωμένων κυττάρων εξηγείται αρκετά καλά, αλλά κατανοώντας πώς, ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης χιλιάδων και εκατομμυρίων νευρώνων, ο εγκέφαλος λειτουργεί ως σύνολο είναι διαθέσιμος μόνο σε μια πολύ απλοποιημένη μορφή και απαιτεί περαιτέρω σε βάθος έρευνα.
Ανθρώπινος εγκέφαλος:
1. Εγκεφαλικό ημισφαίριο (telencephalon)
2. Θάλαμος (diencephalon)
3. Υποθάλαμος (diencephalon)
4. Μυαλό
5. Γέφυρα
6. Η παρεγκεφαλίδα
7. Medulla oblongata
8. Νωτιαίος μυελός
Τα εγκεφαλικά κύτταρα περιλαμβάνουν νευρώνες (κύτταρα που δημιουργούν και μεταδίδουν νευρικές παρορμήσεις) και γλοιακά κύτταρα που εκτελούν σημαντικές πρόσθετες λειτουργίες.
Мозг весит полтора килограмма и содержит 100 млрд νευρώνες (αυτός είναι 15 φορές ο παγκόσμιος πληθυσμός). Επιπλέον, ο εγκέφαλος περιέχει νευρογλοιακά κύτταρα, τα οποία είναι δέκα φορές περισσότερα από τους νευρώνες. Παλαιότερα, πιστευόταν ότι τα νευρογλοιακά κύτταρα απλώς κρατούσαν τους νευρώνες κοντά ο ένας στον άλλο. Πρόσφατη έρευνα, ωστόσο, δείχνει ότι τα νευρογλοιακά κύτταρα, τα οποία το ανθρώπινο σώμα διαθέτει σε μεγαλύτερους αριθμούς από κάθε άλλο, είναι ζωτικής σημασίας για τη χημική μετάδοση πληροφοριών και συνεπώς για όλες τις διεργασίες στον εγκέφαλο, καθώς και για τη μακροπρόθεσμη μνήμη.
Γιατί να μελετήσετε τον ανθρώπινο εγκέφαλο;
Οποιοδήποτε όργανο του ανθρώπινου σώματος εξετάζεται πρώταγυρίστε για να μάθετε πώς να το αντιμετωπίζετε αποτελεσματικά εάν είναι απαραίτητο. Αλλά ο εγκέφαλος είναι ένα πολύ περίπλοκο και ενδιαφέρον σύστημα για να περιοριστεί σε μια χρηστική προσέγγιση. Υπάρχουν εκατοντάδες εργαστήρια σε πανεπιστήμια σε όλο τον κόσμο που μελετούν εντελώς διαφορετικές πτυχές της εγκεφαλικής δραστηριότητας.
Ορισμένα επικεντρώνονται σε συγκεκριμένους τύπους διαταραχώνψυχή - για παράδειγμα, για τη σχιζοφρένεια. Άλλοι είναι σε ένα όνειρο. Ακόμα άλλοι έχουν συναισθήματα. Άλλοι θέλουν να μάθουν τι συμβαίνει στον εγκέφαλο όταν ένα άτομο βιώνει άγχος ή πίνει αλκοόλ: αυτό γίνεται, μεταξύ άλλων, από το εργαστήριο ψυχοφυσιολογίας του Ινστιτούτου Ψυχολογίας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών.
Τα αποτελέσματα τέτοιων μελετών δεν είναι πάνταγίνεται μια μέθοδος για την επίλυση ενός συγκεκριμένου προβλήματος που σχετίζεται με την εγκεφαλική δραστηριότητα. Οι νευροεπιστήμονες συχνά λαμβάνουν πληροφορίες που κυρίως μας βοηθούν να κατανοήσουμε καλύτερα τις ιδιαιτερότητες των σχέσεων μεταξύ των ανθρώπων και να ανακαλύψουμε, για παράδειγμα, με ποια κριτήρια κατατάσσουμε τους άλλους ως «εμείς» και «άγνωστους».
Υπάρχουν εργαστήρια που λειτουργούν ταυτόχρονατόσο εφαρμοσμένη όσο και βασική έρευνα. Το 2012, επιστήμονες στο Εβραϊκό Πανεπιστήμιο της Ιερουσαλήμ δημιούργησαν μια συσκευή που επιτρέπει στους τυφλούς να «βλέπουν» με την ακοή τους. Αποτελείται από γυαλιά και μια μικρή κάμερα που καταγράφει οπτικές πληροφορίες, και ένα ειδικό πρόγραμμα το μετέτρεψε σε ηχητικά σήματα.
Υποτίθεται επίσης ότι ένα από τα αποτελέσματαΜια ενδελεχής, ολοκληρωμένη μελέτη του εγκεφάλου θα καταστήσει δυνατή τη δημιουργία τεχνητής νοημοσύνης. Το 2005 ξεκίνησε το περίφημο Blue Brain Project αξίας πολλών δισεκατομμυρίων δολαρίων, στόχος του οποίου ήταν η κατασκευή ενός υπολογιστικού μοντέλου του ανθρώπινου εγκεφάλου και η προσομοίωση της συνείδησης.
Ανθρώπινος εγκέφαλος (σταθερός σε φορμαλίνη)
Για τι χρησιμοποιείται ο ανθρώπινος εγκέφαλος σήμερα;
Οι τρέχουσες μέθοδοι έρευνας εγκεφάλου μπορούν να ταξινομηθούν με βάση δύο κριτήρια.
- Το πρώτο είναι η συχνότητα συλλογής πληροφοριών: ποικίλλει από χιλιοστά του δευτερολέπτου έως αρκετά δευτερόλεπτα.
- Το δεύτερο είναι η χωρική ανάλυση: πόσες λεπτομέρειες μπορούμε να δούμε στον ίδιο τον εγκέφαλο.
Έτσι, η ηλεκτροεγκεφαλογραφία μπορεί να συλλέξειδεδομένα πολύ υψηλής συχνότητας. Αλλά το fMRI (λειτουργική απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού) σάς επιτρέπει να καλύπτετε τετραγωνικά χιλιοστά του εγκεφάλου, κάτι που είναι αρκετά, καθώς υπάρχουν περίπου 100.000 νευρώνες σε ένα τετραγωνικό χιλιοστό.
Υπάρχουν επίσης μαγνητική εγκεφαλογραφία,Τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων, διακρανιακή μαγνητική διέγερση. Οι μέθοδοι συνήθως βελτιώνονται προς τη μη εισβολή: θέλουμε να μάθουμε όσο το δυνατόν περισσότερο για τον εγκέφαλο ενός ζωντανού ατόμου με ελάχιστες συνέπειες για την υγεία και την ψυχολογική του κατάσταση. Ταυτόχρονα, με την έλευση του fMRI οι επιστήμονες άρχισαν να μελετούν κυριολεκτικά όλες τις πτυχές της εγκεφαλικής δραστηριότητας. Μπορούμε να κάνουμε σχεδόν οποιοδήποτε είδος συμπεριφοράς και να είμαστε σίγουροι ότι σίγουρα θα υπάρχει ένα εργαστήριο στον κόσμο που το μελετά χρησιμοποιώντας fMRI.
Δημόσιες διαθέσιμες μέθοδοι για τη διάγνωση του εγκεφάλου:
- Υπέρηχος του εγκεφάλου.Η πιο κοινή μελέτη σε όλουςκατευθύνσεις είναι υπερηχογράφημα. Υπάρχει και υπερηχογράφημα εγκεφάλου. Αυτό το τεστ χρησιμοποιεί υπερήχους για την εξέταση του εγκεφάλου, ο οποίος έχει αποδειχθεί ασφαλής σε πολλές μελέτες. Ο αντίκτυπός του δεν συσσωρεύεται και επιτρέπει τη διεξαγωγή έρευνας όσο συχνά χρειάζεται.
- MRI εγκεφάλου. Η μέθοδος είναι ακίνδυνη, αφού η ιονίζουσα ακτινοβολίααπών. Μπορείτε να εκτελέσετε τη διαδικασία όπως απαιτείται, αλλά δεν θα μπορείτε να λάβετε το αποτέλεσμα αμέσως. Μερικές φορές μπορεί να χρειαστούν από μερικές δεκάδες λεπτά έως μερικές ημέρες για να αποκρυπτογραφηθεί και να διαγνωστεί.
- PET σάρωση εγκεφάλου.Η συντομογραφία σημαίνειΤομογραφία εκπομπών ποζιτρονίων. Ο κύριος στόχος του είναι η διάγνωση του μεταβολισμού του εγκεφάλου σε διάφορες ασθένειες. Γι 'αυτό, πραγματοποιείται αξιολόγηση των διαφόρων διεργασιών που συμβαίνουν στους εγκεφαλικούς ιστούς σε κυτταρικό επίπεδο.
- Αξονική τομογραφία κεφαλής και εγκεφάλου. Η αξονική τομογραφία δεν δίνει μόνοη ικανότητα λήψης μιας λεπτομερούς διατομής εικόνας του εγκεφάλου, αλλά επίσης επιτρέπει σε κάποιον να προσδιορίσει τη θέση των σχηματισμών ή της βλάβης, καθώς και την κλίμακα τους. Η διαδικασία θεωρείται αρκετά ασφαλής, αλλά εξακολουθεί να υπάρχει έκθεση στην ακτινοβολία. Αυτό θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την επιλογή της συχνότητας των εξετάσεων και το συνδυασμό τους με άλλες ακτινογραφικές εξετάσεις.
Οι τελευταίοι τρόποι μελέτης του εγκεφάλου
Οι νέες τεχνολογίες μας επιτρέπουν να κατανοήσουμε καλύτερα τη δομή του εγκεφάλου, αλλά η λειτουργικότητά τους είναι πιο ακριβής. Για παράδειγμα, στα τέλη Οκτωβρίου οι επιστήμονες εφευρέθηκανένας νέος τύπος μικροσκοπίου που σας επιτρέπει να βλέπετε βιολογικό ιστό μέσω ενός ανέπαφου κρανίου.Χρησιμοποιεί έναν συνδυασμό προσαρμοστικών οπτικών υλικού και λογισμικού για την ανακατασκευή μιας εικόνας ενός αντικειμένου.
Μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής έναν καθηγητήΟ Choi Wonshika του Κέντρου Μοριακής Φασματοσκοπίας και Δυναμικής του Ινστιτούτου Βασικών Επιστημών (IBS) στη Σεούλ της Νότιας Κορέας, έχει κάνει μια σημαντική ανακάλυψη στην οπτική απεικόνιση βαθέων ιστών. Έχει αναπτύξει ένα νέο οπτικό μικροσκόπιο που μπορεί να τραβήξει εικόνες μέσω του ανέπαφου κρανίου ενός ποντικιού. Ως αποτέλεσμα, οι επιστήμονες έχουν πρόσβαση σε έναν μικροσκοπικό χάρτη νευρικών δικτύων σε εγκεφαλικούς ιστούς χωρίς απώλεια χωρικής ανάλυσης.
Άλλη μια συγκλονιστική εξέλιξη:Το τσιπ εγκεφάλου του Elon Musk... Αυτός, σύμφωνα με τους προγραμματιστές, θα επιτρέψει στους ανθρώπουςακούω ήχους εκτός των κανονικών συχνοτήτων Ο κύριος στόχος των προγραμματιστών είναι να δημιουργήσουν μια τεχνολογία που θα επιτρέπει την εμφύτευση ηλεκτρονικών διεπαφών σε παραλυμένους ανθρώπους, ώστε να μπορούν να χρησιμοποιούν υπολογιστές και smartphone για επικοινωνία.
Οι επιστήμονες του Neuralink σχεδιάζουν να χρησιμοποιήσουνειδικά "νημάτια" πάχους 4-6 μικρών το καθένα, ικανό να μεταδίδει πληροφορίες στον κύριο επεξεργαστή Αυτά τα «νήματα» θα εμφυτευτούν στον ανθρώπινο εγκέφαλο. Θεωρητικά, μπορείτε να τα χρησιμοποιήσετε όπως θέλετε. Εδώ μπορούμε πραγματικά να μιλήσουμε για τη βελτίωση των ανθρώπινων ικανοτήτων.
Η "δέσμη" έξι νημάτων νευρώνων περιέχει 192ηλεκτρόδια, τα οποία εμφυτεύονται στον εγκέφαλο με τη βοήθεια ενός ρομποτικού χειρουργού. Κατά τη διάρκεια της επέμβασης, ο χειρουργός προσπαθεί να αποφύγει την αλληλεπίδραση με τα αιμοφόρα αγγεία, γεγονός που ελαχιστοποιεί τη φλεγμονή.
Μια άλλη πρόσφατη εφεύρεση:νανοσωματίδια που μπορούν να διεισδύσουν στον εγκέφαλο.Με τη βοήθειά τους θα καταστεί δυνατή η επιτάχυνση της δημιουργίας φαρμάκων για το Αλτσχάιμερ, το Πάρκινσον και άλλες νευροεκφυλιστικές ασθένειες.
Στα τέλη Ιουλίου, η Hi-Tech έγραψε λεπτομερώς για το πώς οι τεχνολογίες του μέλλοντος λειτουργούν ήδη προς όφελος των ανθρώπων: επρόκειτο γιαεμφύτευση νευροδιεπαφών στον εγκέφαλο.Μιλάμε για ένα σύστημα που παρέχειαλληλεπίδραση μεταξύ του εγκεφάλου και του υπολογιστή και έτσι τους επιτρέπει να ανταλλάσσουν πληροφορίες μεταξύ τους. Το απλούστερο παράδειγμα είναι η δημιουργία εντολών για μια εξωτερική συσκευή που χρησιμοποιεί εγκεφαλική δραστηριότητα. Μια εξωτερική συσκευή μπορεί να είναι ένας υπολογιστής, μια εφαρμογή, ένα ρομπότ, ένα drone, μια πρόσθεση, ένας εξωσκελετός ή οτιδήποτε άλλο. Το πεδίο εφαρμογής τέτοιων διεπαφών είναι πολύ ευρύ.
Τι δεν γνωρίζουμε ακόμα για τον εγκέφαλο;
Για όλη την ώρα της έρευνας, οι επιστήμονες δεν έχουν βρειτη διαφορά στη δομή του εγκεφάλου μιας ιδιοφυΐας και ενός συνηθισμένου ατόμου. Πιθανότατα, οι διαφορές εμφανίζονται στην μέχρι τώρα αόριστη αλληλεπίδραση μεταξύ των νευρώνων. Ίσως κάποια παθολογία μπορεί να παίξει ρόλο εδώ. Η παθολογία από μόνη της δεν θα κάνει ένα άτομο ιδιοφυΐα.
Είναι ακόμα άγνωστο τι είναι ο ανθρώπινος εγκέφαλοςδιαφορετικό από τον εγκέφαλο των ζώων. Και, επιπλέον, δεν είναι ξεκάθαρο γιατί ο εγκέφαλός μας προέκυψε σε αυτή τη συγκεκριμένη μορφή, γιατί στην αρχή δεν τον χρειαζόμασταν αυτού του μεγέθους για επιβίωση. Ακόμα δεν έχουμε βρει μια μεταβατική γέφυρα μεταξύ Pithecanthropus και Homo sapiens. Έχουμε τα γονίδια των Νεάντερταλ, αλλά το γιατί κάποια στιγμή παρέσυραν και δεν προχώρησαν περισσότερο μαζί μας είναι επίσης ασαφές.
Και, φυσικά, οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη καταλάβει πώςΟ εγκέφαλός μας λειτουργεί ολιστικά: αν γίνουν κατανοητές οι λειτουργίες μεμονωμένων περιοχών, τότε το πώς λειτουργεί αυτή η «μηχανή» στο σύνολό της είναι ακόμα άγνωστο.
Διαβάστε επίσης
Βρήκε το φερόμενο βασίλειο των εξαφανισμένων Χετιτών. Τι έχουν βρει οι αρχαιολόγοι;
Ο παγετώνας Doomsday αποδείχθηκε πιο επικίνδυνος από ό, τι πίστευαν οι επιστήμονες. Λέμε το κύριο πράγμα
Οι βιολόγοι έχουν βρει πώς να αναγνωρίσουν το σπέρμα που κερδίζει