Кортикальная карта - Википедия - Cortical map

Кортикальные карты коллекции (области) мини-столбцы в мозг кора которые были определены как выполняющие конкретную функцию обработки информации (карты текстур, цветные карты, контурные карты и т. д.).

Кортикальные карты

Корковая организация, особенно сенсорные системы, часто описывается в терминах карт.[1] Например, сенсорная информация от стопы проецируется на один кортикальный участок, а проекции от руки - на другой. В результате этого соматотопный организация сенсорных входов в кору, корковое представление тела напоминает карту (или гомункул ).

В конце 1970-х - начале 1980-х годов несколько групп начали изучать влияние удаления частей сенсорные входы. Михаил Мерзенич и Джон Каас и Дуг Расмуссон использовали кортикальную карту как свою зависимая переменная. Они обнаружили - и с тех пор это было подтверждено широким кругом лабораторий - что, если кортикальная карта лишена входных данных, она активируется в более позднее время в ответ на другие, обычно смежные входы. По крайней мере, в соматической сенсорной системе, в которой этот феномен был наиболее тщательно исследован, Дж. Т. Уолл и Дж. Сюй проследили механизмы, лежащие в основе этой пластичности. Реорганизация не кортикально возникающий, но происходит на каждом уровне иерархии обработки; это приводит к изменениям карты, наблюдаемым в коре головного мозга.[2]

Мерцених и Уильям Дженкинс (1990) инициировали исследования, касающиеся сенсорный опыт, без патологического возмущения, к корковой пластичности примат соматосенсорная система, обнаружив, что сенсорные сайты активируются в оперантное поведение увеличение их корковое представительство. Вскоре после этого Форд Эбнер и его коллеги (1994) предприняли аналогичные усилия в грызун усы бочкообразная кора (также соматическая сенсорная система). С годами эти две группы сильно разошлись. Усилия, предпринимаемые Эбнером, Мэтью Даймондом, Майклом Армстронг-Джеймсом, Робертом Сачдевым, Кевином Фоксом, были направлены на то, чтобы идентифицировать локус изменения как корковый. синапсы выражая Рецепторы NMDA, и в вовлечении холинергический входы по мере необходимости для нормального выражения. Тем не менее исследования грызунов были плохо сосредоточены на поведенческий end, а Рон Фростиг и Дэниел Полли (1999, 2004) определили, что поведенческие манипуляции оказывают существенное влияние на пластичность коры в этой системе.

Мерцених и Д.Т. Блейк (2002, 2005, 2006) продолжал использовать кортикальные имплантаты изучить эволюцию пластичности как в соматосенсорный и слуховые системы. Обе системы показывают аналогичные изменения в отношении поведение. Когда стимул когнитивно связан с подкрепление, его корковое представительство усилено и увеличено. В некоторых случаях корковые репрезентации могут увеличиваться в два-три раза за 1-2 дня в то время, когда впервые приобретается новое сенсомоторное поведение, и изменения в значительной степени завершаются в течение максимум нескольких недель. Контрольные исследования показывают, что эти изменения вызваны не только сенсорным опытом: они требуют изучения сенсорного опыта, наиболее сильны для стимулов, связанных с вознаграждением, и с одинаковой легкостью возникают при оперантном и классическом обусловливающем поведении.

Интересный феномен, связанный с картами коры головного мозга, - это частота фантомные конечности (видеть Рамачандран для обзора). Это чаще всего описывается у людей, перенесших ампутации в руках, руках и ногах, но не ограничивается конечностями. Ощущение фантомной конечности, которое считается[3] в результате дезорганизации карты мозга и неспособности получать данные из целевой области, может быть раздражающий или же болезненный. Между прочим, это чаще случается после непредвиденных потерь, чем плановых ампутаций. Есть высокий корреляция со степенью физического переназначения и степенью фантомной боли. По мере того, как он исчезает, он представляет собой увлекательный функциональный пример новых нейронных связей в мозгу взрослого человека.

Норман Дойдж, следуя примеру Майкла Мерзенича, разделяет проявления нейропластичности на адаптации, которые имеют положительные или отрицательные поведенческие последствия. Например, если организм может восстановиться после инсульта до нормального уровня работоспособности, такую ​​адаптивность можно рассматривать как пример «положительной пластичности». Чрезмерный уровень рост нейронов ведущий к спастичность или же тонический паралич, или чрезмерное высвобождение нейротрансмиттеры в ответ на травму, которая может убить нервные клетки; это следует рассматривать как «отрицательную» пластичность. Кроме того, д-р Дойдж считает наркоманию и обсессивно-компульсивное расстройство примерами «негативной пластичности», поскольку синаптическая перестройка, приводящая к такому поведению, также крайне неадаптивна.[3][4]

Исследование 2005 года показало, что эффекты нейропластичности проявляются даже быстрее, чем предполагалось ранее. Мозг студентов-медиков был визуализирован в период, когда они готовились к экзаменам. В течение нескольких месяцев серое вещество студентов значительно увеличилось в задней и боковой теменной коре.[5]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Buonomano, Dean V .; Мерцених, Майкл М. (Март 1998 г.). «КОРТИКАЛЬНАЯ ПЛАСТИЧНОСТЬ: От синапсов к картам». Ежегодный обзор нейробиологии. 21: 149–186. Дои:10.1146 / annurev.neuro.21.1.149. PMID  9530495. S2CID  10192461.
  2. ^ Wall, J.T .; Xu, J .; Ван, X. (сентябрь 2002 г.). «Пластичность человеческого мозга: новый взгляд на многочисленные субстраты и механизмы, которые вызывают корковые изменения и связанные с ними сенсорные дисфункции после повреждений сенсорных входов от тела». Обзоры исследований мозга. Elsevier Science B.V. 39 (2–3): 181–215. Дои:10.1016 / S0165-0173 (02) 00192-3. PMID  12423766.
  3. ^ а б Дойдж, Норман (2007). Мозг, который меняет себя: истории личного триумфа от границ науки о мозге. Нью-Йорк: Викинг. ISBN  978-0-670-03830-5.
  4. ^ Интервью с Мерценихом, 2004
  5. ^ Драганский и др. "Временная и пространственная динамика изменений структуры мозга при экстенсивном обучении "Журнал неврологии, 7 июня 2006 г., 26 (23): 6314-6317