Реферати українською » Биология » Нейронаука в наші дні


Реферат Нейронаука в наші дні

Страница 1 из 2 | Следующая страница

>Нейронаука в наші дні


Запровадження

Відкриті питання, що стосуються нервової системи та мозку, дуже різняться від питань, які стосуються таким предметів, як фізика, хімія і навіть біологія загалом. І зазначити важливі прогалини у нашому знанні і розумінні роботи мозку може і дилетант, яка має ставлення до науки, усвідомлює, що ми розуміємо механізми здійснення вищих функцій мозку, як-от свідомість, навчання, сон, координування рухів, чи, навіть, як ми свідомосгибаем палець. Але цього людині значно складніше вказати, чого ще не знаємо про теорії відносності, фізиці елементарних частинок, хімічних реакціях чи генетиці. Саме достаток досить очевидних та вочевидь важливих питань робитьнейронауку такої привабливої в наші дні.

Аби виконати приклад зі повсякденні про обмеженість наших знання тому, як функціонує мозок, розглянемо такий її різновид спорту, як теніс. Досвідчений гравець, наприклад Мартіна Хінгіс, бачить, як його противник завдає удару по м'ячу. Вона здатна швидко обчислити, куди він приземлиться як і високо відскочить. М'яч рухатиметься зі швидкістю 100 км/год, але вона може кинутися до потрібному місцеві, витягнути руку те щоб м'яч потрапив точно до центру ракетки, і із необхідною силою послати її до задньої лінії корту противника (використовуючи відому слабкість опонента в ударах зліва). Для того самим успіхом можна навести приклади того, як пелікан пірнає по рибу, як жаба ловить муху кінчиком мови, чи як бджола бере нектар з певного квітки. У кожному з цих прикладів необхідно виділити предмети з їхньої строкатого оточення, розробити, розпочати, відрегулювати і призвести до завершення ряд високо координованих рухів. І, якимось чином, всього цього має існувати необхіднінейронние зв'язку.


Результат збагаченого сенсорного досвіду, придбаного у ранній період її життя

Оскільки гнучкість зв'язків й особливо будівлі мозку вранці періоди розвитку роблять мозок чутливим до сенсорної депривації, природним буде питання: чи може статися посилення роботи кори, тоді як ранні періоди тварина набуває більше різноманітного досвіду. Але це досить складно перевірити практично: по-перше, новонароджені тварини має перебувати багато часу відносини із своїми матерями; по-друге, важко дізнатися напевно, що різноманітним і приємним стимулом для, скажімо, народженого у природних умовах пташеняти,крисенка, мишеняти чи дитинча мавпи.

Цікавий і несподіваний результат виявилиБрайнардом іКнудсеном в дослідах зі зміщенням полем зору комірної сови, про що ми писали вище. У другій серії експериментів вони повторили проведені раніше процедури з однією істотним відзнакою, полягає у цьому, за яких містили совеняти. Совенята проводили перші тижня життя жінок у вольєрі, де їх жили разом з іншими совами і могли літати. У цих совеняти з багатшим досвідом, як і, як і, виявляли ефект переміщення зорового поля, відповідно до нового розташуванню зорового поля. Потому, як призми видаляли, в молоді тварин, якою виповнилося 200 днів, як й раніше,слуховая просторова карта поверталася до свого вихідному розташуванню в корі, щоб знову відповідати зорової карті. У чому була новизна і на відміну від попередніх дослідів? У цьому, як і через чимало часу після 200 днів, коли сова вже стає дорослої і зрілої, таким сов відбувалося переміщення слухового поля під час видалення призм, начебто критичний період ще не закінчився. У такий спосіб ранній критичний період, протягом якого відбувалося переміщення слуховий карти у сферічетверохолмия при приміщенні у вічі сови призм, продовжувався з 70 до 200 днів. Отже, має досвідпродлял період адаптаційної здібності в слуховий системі. За інших дослідах засвідчили, що сови, які навчилися якось адаптуватися допризмам в ранньому віці, можуть встановлювати нові зв'язку й в дорослому віці, на відміну тварин, які мали такого досвіду.

Збагачення сенсорного досвіду вранці періоди життя він може спричинить морфологічним змін у нейронах. У зорової корі пацюків і мишей, які отримували часті, щоденні, чутливі, але з викликають негативну реакцію сенсорні стимули вранці періоди життя, було виявлено більш вираженаветвистостьдендритов, ніж в контрольних тварин.

Критичні періоди у розвиток вищих функцій

Є дуже багато літературних даних у тому, що інші поведінкові процеси в різних тварин може мати критичні періоди (>period ofsusceptibility). Прикладом цього може бути імпринтинг. Лоренц показав, що каченята йдуть за будь-яким які йшли об'єктом, за умови, коли він демонструвався їм у протягом першого дні післявилупления і є «матір'ю» протягом усього їхнє подальше життя. Так само, мелодії, відтворювані птахами, такі як смугастий зяблик (>zebrafinch), залежить від пісень, які пташенята чули вранці періоди життя, під час критичного періоду. Птахи певних видів можуть запам'ятовувати і відтворювати певні (але не) мелодії, що вони чули в ранньому віці. У більш високоорганізованих тварин — наприклад собак — вивчення поведінки показує, що вони живуть разом із людьми протягом критичного періоду із чотирьох до 8 тижнів після народження, всі вони набагато легше піддаються дресируванню і більше слухняні, ніж тварини, які виросли поза контакту з людиною. Критичним періодом розвитку тварин, ймовірно, є час, протягом якої відбувається значне загострення почуттів та здібностей.

У чому біологічне значення критичних періодів?

Чому пластичність в ранньому віці настільки виражена?Развивающийся мозок має лише утворювати свої структури, але й вміти представляти світ довкола себе, тіло та її руху. Око, наприклад, має зрости до певного розміру у тому, щоб віддалені об'єкти перебували суворо у фокусі сітківки, проектуючи через розслаблений кришталик. Два очі, що перебувають у відстані один від друга, повинні узгоджено переміщатися у новонароджених. З іншого боку, виникають великі зміни у розмірах кінцівок, діаметрі голови і, отже, у нашій відчутті тіла протягом перших місяців й роки життя.

В усіх цих випадках уявлення різних функцій у мозку має бути узгоджено, як в дослідахКнудсена з совою. Однак свідчення те, що пластичність можлива й в дорослому віці. На функціональному рівні, що у дорослому стані, ми можемо швидко і можна зупинити адаптуватися допризмам, які є поверх наших очей, що викликають змішання зорових полів. Також можуть заповнюватися «сліпі плями», є результатом ушкодження очі. Дорослі мавп після ушкодження ідеафферентации виникають зміни у поданні тіла всоматосенсорной корі.

Дуже заманливо розмірковувати про можливий вплив депривації на вищі функції людини. Як сказавХьюбель:

Клітинні і молекулярні дослідженнянейрональних функцій

Спочатку слід зазначити, що впродовж останніх кілька років нова інформацію про каналах, рецепторах,трансмиттерах, транспортерах, вторинних посередниках довгострокових змін усинапсах вступила із швидкістю, що відкриті запитання, поставлені сьогодні, можливо, вже знайдуть свої рішення вчасно виходу цієї книжки.

Отже, ще залишаються непоясненим тонкі структурні зміни білків,опосредующие процеси відкриття, закриття інактивації іонних каналів. Неясно, яке функціональне призначення такого великого числа підтипів іонних каналів, рецепторів і транспортерів. Інша велику проблему — це механізм доставки цих молекул до суворо певним ділянкам нейрона, наприклад, натрієвих каналів доперехватамРанвье, рецепторів збудливих амінокислот дошипикамдендритов, а синаптичнихвезикул — до активним зонампресинаптическихтерминалей. Формуванняпостсинаптических спеціалізацій нервово-м'язовогосинапса дає приклад ідентифікації низки ключових молекул у таких процесах, проте детальні механізми й у разі залишаються багато в чому встановленими.

Щоб пояснити механізми, які у основі як-от довгострокова потенціація і довгострокова депресія, провели величезну кількість детальних експериментів. До фундаментальних питань, пов'язаних із цим феноменом, належить роль ретроградних сигналів відпостсинаптического нейрона допресинаптическимтерминалям. Інше важливе питання — чи є довгострокова потенціація і депресія справді необхідні формування пам'яті й виведення інформації з місць зберігання.

Функціональне значення міжклітинного переміщення речовин

Численними експериментами було продемонстрованотранссинаптическое переміщення амінокислот чи білків між нейронами, наприклад, від сітківки черезлатеральноеколенчатое ядро до зоровим центрам кори мозку. Те, що це переміщення відбувається, точно встановлено. Проте, ми володіємо важливою інформацією щодо механізмах цього перенесення та її функціональному значенні.Межклеточное переміщення малих молекул відбувається між клітинами, пов'язаними щілинними контактами. Передбачається, щомежклеточное переміщення речовин є механізму контролю зростання і розвитку клітин. Пов'язаний з цим - запитання стосується роліглиальних клітин для функціонування нейронів. Особливо неясною є кількісна характеристика обміну молекул міжглиальними клітинами і нейронами, значення такого обміну для функціонування нейронних мереж.

Розвиток дослідницько-експериментальної і регенерація

Попри значний прогрес, досі невідомо, як нейрони вибирають специфічні мішені. Вже час розробляються підходи до розгляду таких питань, як спрямований зростання відростків нейронів до мішенях, припинення розвитку і розвиток зв'язків у вигляді виборчого видалення відростків або теплової смерті клітин. У той самий час ми знаходимося лише біля порога знання у тому, і з такою неймовірною точністю здійснюються нервові зв'язку. Як, наприклад, встановлюються зв'язкутерминалейафферентних волокон м'язових веретен намотонейронах спинного мозку? Як серед тисяч нейронів, що припадають за кожен кубічний міліметр нервової тканини, вибирається іиннервируется потрібну ділянку відповідногомотонейрона? Як сама й той самий сенсорна клітина різнимисинапсах мозкового речовини утворюєсинапси з різними характеристиками виділеннятрансмиттера?

Що ж до регенерації в ЦНС ссавців після ушкодження, причини неспроможності регенерації також невідомі, попри значний успіх у розумінні молекулярних механізмів, сприяють чи які уповільнюють зростання відростків нейронів.

Інше важливе питання стосується ролі практики у розвиток організму на ранніх стадіях життя. Зокрема, ми нічого не знаємо про роль критичних періодів в дозріванні вищих функцій, включаючи емоційні характеристики і як особистість.

Можливо, самої дивовижною можливістю у майбутньому буде перенесення результатів такого роду досліджень інші системи організму, крім сенсорної.Психологи--зкспериментотори і психіатри підкреслюють важливість раннього досвіду на формування певного поведінки — можливо, позбавлення соціальних контактів або наявність інших аномальних емоційних ситуацій в ранньому віці може спричинить порушеннями чи спотворень у зв'язках у якихось що невідомих нам областях мозку?

Виявити подібні фізіологічні механізми до пояснень поведінкових феноменів є ще далекої, але з неможливою завданням.

Генетичні підходи оцінки функцій нервової системи

Важко навіть передбачити, які будуть одні наслідки революції" у методах генетики розуміння роботи мозку. Вже використовувані нині трансгенні тварини, які мали змінені чи віддалені певні гени, є потужними інструментами пізнання функцій мозку. Проте у з надмірністю функцій і непередбачуваними побічними ефектами залишається багато негараздів інтерпретації результатів, отриманих У цих тварин. Завершення проекту «Геном людини» дозволяє ідентифікувати гени і молекули, які змінюються під час хвороб. Проаналізувати таку величезну масу інформації та відокремити важливе від другорядного є воістину неосяжної завданням. Масштаб проблеми ілюструє спадкове захворювання — хвороба Хантінгтона, коли він змінений ген можна розпізнати, аналізуючи генетичний матеріал родичів1). Проте, як і раніше, що змінені послідовності генів при хвороби Хантінгтона віддавна встановлено, залишаються невідомими функція пов'язаних із нею білків. Аналогічно, мутації деяких генів, які кодуютьпотенциал-активируемие кальцієві канали, призводять до спадковимгемиплегическиммигреням імозжечковой атаксії2). Та й у цьому випадку немає ясною зв'язку, який механізм пов'язує ці негативні явища. Розробка терапії лише на рівні на генетичний апарат залишається найбільш багатообіцяючої перспективою для станів. Можливо, шлях до розробки такого лікування стане простішим після розвитку способів доставки реагентів до місця дійства, і навіть після розробки методів тимчасового і просторового контролю процесів експресії білків.

>Сенсорная і моторна інтеграція

У питаннях, що стосуються неуявного числа нейронів та його відростків з неясними функціями (зокреманемиелинизированних волокон, які чисельно значно переважаютьмиелинизированние волокна), наші знання мають серйозна прогалина. Конкретнішим прикладом є велика різноманітністьамакринових клітин (більш 20), сприяють обробці інформацією сітківці. Інший приклад — рольафферентов 11-й групи від м'язових веретен функціонування спинного мозку.

Механізми ініціації і функцію контролю координованих рухів ще залишаються відкритими, хоча у їх вирішенні помітний прогрес. Сьогодні є якась надія, завдякинеинвазивним методам отримання зображень мозку у поєднанні зі стимуляцією можна вирішити низку питань, детально реєструючи мозкову активність. Наприклад, ще більше 50 років тому вониЭдриан виявив, що, навчившись писати своє ім'я, можна зробити це пальцями рук, а й тримаючи олівець пальцями ніг. Проте досі невідомо, як пояснюється наша спроможність до переносу таких рухових програм від однієї виконавчої системи в іншу.

Подібною, під час розгляду сенсорних систем,нейрональние механізми процесів інтеграції у єдине ціле одного образу, наприклад, собаки (а про складніших картинах навколишнього світу), залишаються тут поки поза нашого розуміння. Під час обговорення питань подібного типу представляється всемогутній гомункулус — клітина, чи маленька людина у нашій мозку, який фактично бачить те, що бачимо ми. Хоча усі висміюють згадану ідею, гомункулус усе-таки має корисне призначення: він постійно нагадує нам про недостатності наших знання вищих функціях мозковий кори. Щойно відповіді знайдуть, він помре природною смертю, як флогістон. Однак ми поспіль не можемо замінити його комп'ютером.

На додаток до цим явним пробілам в знаннях залишаються «чорними ящиками» механізми точного контролю температури тіла, кров'яного тиску, функцій кишечника. Взаємодія мозку з імунної системою представляє ще одне велику область активних досліджень, досі що є у ранній стадії з велику кількість відкритих питань.

Математичного моделювання і обчислювальнінейронауки повністю залежить від даних, одержуваних у експериментах по реєстрації активності іонних каналів, конкретних нейронів, синапсів і нейронних мереж. Проте досі в жодній іншої галузі досягнуто не було успіх, можна порівняти багатозначно рівняння Ходжкіна— Хакслі для описи змін іонній проникності під час генерації потенціалу дії. Однією з головних цього є недолік експериментальних даних, необхідні відтворення таких складних

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

  • Реферат на тему: Нейрони теорія
    >Реферат на задану тему: «>Нейронна >теорія»   >Зміст >Вступ 1. >Основні >положення
  • Реферат на тему: Нейронна теорія
    МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ >ВЛАДИВОСТОКСКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ЕКОНОМІКИ Й
  • Реферат на тему: Нейрони як провідники електрики
    Нейрони як провідники електрики Запровадження Потенціал дії просувається вздовж >аксона з
  • Реферат на тему: Нейрони як провідники електрики. Фізіологія синапсів
    БІЛОРУСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ кафедра фізіології людини і тварин >РЕФЕРАТ На тему: «Нейрони як
  • Реферат на тему: Нейропептиди-ліки
    Зміст Запровадження. 3 1. Коротка характеристика і розпочинається історія розробки >нейропептидних

Навігація