Ugryumov M. Aivojen kompensaatiokyky. Kuinka palauttaa aivojen toiminta, jos sen kehitystä rikotaan

"Herosolut eivät toipu" - kaikki tietävät tämän lauseen. Mutta kaikki eivät tiedä, että tämä ei todellakaan ole totta. Luonto on antanut aivoille kaikki mahdollisuudet korjata. Fleming-projekti kertoo, kuinka hermosolut muuttavat tarkoitustaan, miksi ihminen tarvitsee toisen pallonpuoliskon ja miten aivohalvausta hoidetaan lähitulevaisuudessa.

Tie muutokseen

Kysymykseen "Onko mahdollista palauttaa hermokudos?" lääkärit ja tiedemiehet kaikkialta maailmasta ovat jo pitkään vastanneet yksimielisesti "ei". Jotkut harrastajat eivät kuitenkaan luopuneet toivosta todistaa päinvastaista. Vuonna 1962 amerikkalainen professori Joseph Altman perusti kokeen palauttaakseen rotan hermokudoksen. Neuvostoliiton fysiologi, neuroendokrinologi Andrei Polenov löysi vuonna 1980 sammakkoeläimistä aivokammioiden seinämistä hermosolujen kantasoluja, jotka alkavat jakautua hermokudoksen vaurioituessa. Professori Fred Gage käytti 1990-luvulla jakautuvien kudosten soluihin kerääntynyttä bromodioksiuridiinia aivokasvainten hoitoon. Myöhemmin tämän lääkkeen jälkiä löydettiin koko aivokuoresta, mikä antoi hänelle mahdollisuuden päätellä, että ihmisen aivoissa oli neurogeneesiä. Nykyään tieteellä on riittävästi tietoa väittääkseen, että hermosolujen toimintojen kasvu ja uusiutuminen on mahdollista.

Hermosto on suunniteltu tarjoamaan viestintää kehon ja ulkomaailman välillä. Rakenteen näkökulmasta hermokudos on jaettu oikeaan hermostoon ja neurogliaan - joukkoon soluja, jotka tarjoavat hermoston osien eristämisen, ravinnon ja suojan. Neuroglialla on myös rooli veri-aivoesteen muodostumisessa. Veri-aivoeste suojaa hermosoluja ulkoisilta vaikutuksilta, erityisesti estää niiden omia soluja vastaan ​​suunnattujen autoimmuunireaktioiden syntymisen. Varsinaista hermokudosta puolestaan ​​edustavat neuronit, joilla on kahdenlaisia ​​prosesseja: useita dendriittejä ja yksi aksoni. Lähestyessä nämä prosessit muodostavat synapseja - paikkoja, joissa signaali siirtyy solusta toiseen, ja signaali välittyy aina yhden solun aksonista toisen dendriitille. Hermokudos on erittäin herkkä ulkoisen ympäristön vaikutuksille, ravintoaineiden saanti hermosoluissa itsessään on lähellä nollaa, joten soluille tarvitaan jatkuvaa glukoosin ja hapen tarjontaa, muuten tapahtuu hermosolujen rappeutumista ja kuolemaa. .

Subakuutti aivoinfarkti

Vuonna 1850 englantilainen lääkäri August Waller tutki vaurioituneiden ääreishermojen rappeuttavia prosesseja ja havaitsi mahdollisuuden palauttaa hermotoiminta sovittamalla hermon päitä yhteen. Waller huomasi, että makrofagit ottavat vaurioituneet solut ja vaurioituneen hermon toisella puolella olevat aksonit alkavat kasvaa toista päätä kohti. Jos aksonit törmäävät esteeseen, niiden kasvu pysähtyy ja muodostuu neurooma - hermosolukasvain, joka aiheuttaa sietämätöntä kipua. Jos kuitenkin sovitat hyvin tarkasti hermon päät, on mahdollista palauttaa sen toiminta kokonaan esimerkiksi raajojen traumaattisella amputaatiolla. Tämän ansiosta mikrokirurgit ompelevat nyt katkaistuja jalkoja ja käsivarsia, jotka onnistuneen hoidon tapauksessa palauttavat toimintansa täysin.

Tilanne on monimutkaisempi aivomme kanssa. Jos ääreishermoissa impulssi välittyy yhteen suuntaan, hermoston keskuselimissä hermosolut muodostavat hermokeskuksia, joista jokainen on vastuussa tietystä, ainutlaatuisesta kehon toiminnasta. Aivoissa ja selkäytimessä nämä keskukset ovat yhteydessä toisiinsa ja yhdistetty reiteiksi. Tämän ominaisuuden avulla henkilö voi suorittaa monimutkaisia ​​toimintoja ja jopa yhdistää ne komplekseiksi varmistaakseen niiden synkronoinnin ja tarkkuuden.

Keskeinen ero keskushermoston ja perifeerisen välillä on glian tarjoaman sisäisen ympäristön vakaudessa. Glia estää kasvutekijöiden ja makrofagien tunkeutumisen, ja sen erittämät aineet estävät (estävät) solujen kasvua. Siten aksonit eivät voi kasvaa vapaasti, koska hermosoluilla ei yksinkertaisesti ole kasvu- ja jakautumisolosuhteita, mikä voi jopa normaaleissa olosuhteissa johtaa vakaviin häiriöihin. Lisäksi neurogliasolut muodostavat gliaarven, joka estää aksonien kasvua, kuten perifeeristen hermojen tapauksessa.

Osuma

Aivohalvaus, akuutti vaihe

Hermokudosvaurioita ei tapahdu vain reuna-alueilla. Yhdysvaltain taudinvalvontakeskusten mukaan yli 800 000 amerikkalaista joutuu sairaalaan aivohalvauksen diagnoosilla, ja yksi potilas kuolee tautiin neljän minuutin välein. Rosstatin mukaan vuonna 2014 Venäjällä aivohalvaus oli yli 107 tuhannen ihmisen suora kuolinsyy.

Aivohalvaus on akuutti aivoverenkierron häiriö, joka johtuu verenvuodosta, jota seuraa ydinytimeen puristus ( hemorraginen aivohalvaus) tai aivoalueiden huono verenkierto, joka johtuu suonen tukkeutumisesta tai kaventumisesta ( aivoinfarkti, iskeeminen aivohalvaus). Aivohalvauksen luonteesta riippumatta se johtaa erilaisten sensoristen ja motoristen toimintojen heikkenemiseen. Lääkäri voi määrittää aivohalvauksen sijainnin ja aloittaa hoidon ja myöhemmän toipumisen lähitulevaisuudessa sen perusteella, mitkä toiminnot ovat heikentyneet. Lääkäri, aivohalvauksen luonteeseen keskittyen, määrää hoidon, joka varmistaa verenkierron normalisoitumisen ja siten minimoi taudin seuraukset, mutta riittävällä ja oikea-aikaisella hoidollakin alle 1/3 potilaista toipuu.

Ylikoulutetut neuronit

Aivoissa hermokudoksen palautuminen voi tapahtua eri tavoin. Ensimmäinen on uusien yhteyksien muodostuminen aivojen alueelle vamman vieressä. Ensimmäinen askel on palauttaa suoraan vaurioituneen kudoksen lähellä oleva alue - sitä kutsutaan diakyysialueeksi. Kun naapurisolut vastaanottavat jatkuvasti ulkoisia signaaleja, joita vahingoittunut alue käsittelee normaalisti, naapurisolut alkavat muodostaa uusia synapseja ja ottaa haltuunsa vaurioituneen alueen toiminnot. Esimerkiksi apinoilla tehdyssä kokeessa, kun motorinen aivokuori vaurioituu, esimotorinen vyöhyke otti sen roolin.

Ensimmäisinä kuukausina aivohalvauksen jälkeen toisen pallonpuoliskon läsnäolo henkilössä on myös erityinen rooli. Kävi ilmi, että alkuvaiheessa aivovaurion jälkeen vastapuoli ottaa haltuunsa osan vaurioituneen aivopuoliskon toiminnoista. Esimerkiksi, kun yrität liikuttaa raajaa sairastuneella puolella, tämä puolipallo aktivoituu, mikä ei normaalisti ole vastuussa tästä kehon puoliskosta. Aivokuoressa havaitaan pyramidisolujen uudelleenjärjestely - ne muodostavat yhteyksiä motoristen neuronien aksonien kanssa vaurioituneelta puolelta. Tämä prosessi on aktiivinen aivohalvauksen akuutissa vaiheessa, myöhemmin tämä kompensaatiomekanismi lakkaa ja osa liitännöistä katkeaa.

Aikuisen aivoissa on myös alueita, joissa kantasolut ovat aktiivisia. Tämä on ns. hippokampuksen hampaita ja subventrikulaarista vyöhykettä. Kantasolujen aktiivisuus aikuisilla ei tietenkään ole sama kuin alkiokaudella, mutta näistä vyöhykkeistä solut kulkeutuvat hajusipuliin ja siellä niistä tulee uusia hermosoluja tai neurogliasoluja. Eläinkokeissa jotkut solut poistuivat tavanomaisesta vaellusreittillään ja saavuttivat aivokuoren vaurioituneen alueen. Ei ole olemassa luotettavia tietoja tällaisesta muuttoliikkeestä ihmisillä, koska tämä prosessi voi olla piilossa muiden aivojen palautumisilmiöiden takia.

Aivosiirto

Aivohalvaus, akuutti vaihe

Koska solujen luonnollista migraatiota ei tapahdu, neurofysiologit ovat ehdottaneet, että vahingoittuneet aivoalueet korvataan keinotekoisesti alkion kantasoluilla. Tässä tapauksessa solujen on erilaistuttava hermosoluiksi ja immuunijärjestelmää eivät pysty tuhoamaan niitä veri-aivoesteen vuoksi. Yhden hypoteesin mukaan neuronit fuusioituvat kantasolujen kanssa muodostaen kaksitumaisia ​​synkarioneja; Myöhemmin "vanha" ydin kuolee, ja uusi jatkaa solun hallintaa ja pidentää sen elinikää siirtämällä solunjakautumisen rajaa kauemmas.

Henry Mondorin sairaalasta ranskalaisen neurokirurgin Anna-Catherine Bashu-Levyn johtaman kansainvälisen tutkijaryhmän suorittamat kokeelliset leikkaukset ovat jo osoittaneet tämän menetelmän tehokkuuden Huntingtonin korean (geneettinen sairaus, joka aiheuttaa rappeuttavia muutoksia aivoissa) hoidossa. . Valitettavasti Huntingtonin koreatilanteessa korvaustarkoituksessa tuotu toimiva siirrännäinen ei voi yleisesti vastustaa hermoston rappeutumisen etenemistä, koska taudin syy on perinnöllinen geneettinen vika. Ruumiinavausmateriaali kuitenkin osoitti, että siirretyt hermosolut säilyvät pitkään eikä niissä tapahdu Huntingtonin taudille tyypillisiä muutoksia. Näin ollen alustavien tietojen mukaan alkion hermokudoksen intraserebraalinen siirto Huntingtonin tautia sairastavilla potilailla voi tarjota parannusjakson ja pitkän aikavälin stabiloitumisen taudin aikana. Positiivinen vaikutus voidaan saavuttaa vain useilla potilailla, joten elinsiirtokriteerien huolellinen valinta ja kehittäminen on välttämätöntä. Kuten onkologiassa, myös neurologien ja heidän potilaiden on tulevaisuudessa tehtävä valinta odotetun terapeuttisen vaikutuksen asteen ja keston sekä leikkaukseen, immunosuppressanttien käyttöön jne. liittyvien riskien välillä. Samanlaisia ​​leikkauksia tehdään Yhdysvalloissa, mutta amerikkalaiset kirurgit käyttävät puhdistettuja ksenografteja (jotka on otettu eri lajien organismeista) ja he kohtaavat edelleen pahanlaatuisten kasvainten ongelman (30–40 % kaikista samantyyppisistä leikkauksista).

Osoittautuu, että neurotransplantologian tulevaisuus ei ole kaukana: vaikka olemassa olevia menetelmiä eivät tarjoa täydellistä paranemista ja ovat luonteeltaan vain kokeellisia, ne parantavat merkittävästi elämänlaatua, mutta tämä on vielä vasta tulevaisuutta.

Aivot ovat uskomattoman plastinen rakenne, joka jopa mukautuu vaurioihin, kuten aivohalvaukseen. Lähitulevaisuudessa lopetamme kudoksen uudelleenrakentamisen odottamisen ja alamme auttaa sitä, mikä nopeuttaa potilaiden kuntoutusta entisestään.

Kiitämme toimitetuista kuvista portaalia http://radiopaedia.org/

Yhteydessä

Menetettyjen toimintojen palauttamisen ja korvaamisen perustaon plastisuus- hermoelementtien kyky järjestää uudelleen toiminnallisia ominaisuuksia. Tämän ominaisuuden tärkeimmät ilmentymät ovat post-tetaaninen tehostuminen, tilapäisten yhteyksien muodostuminen. Nämä ilmiöt tarjoavat aktiivisemman osallistumisen muihin osiin (vaurioituneen keskuksen lisäksi) lokalisoituneiden ehjien hermosolujen heikentyneen toiminnan säätelyyn. Tällaisten "hajallaan olevien" neuronien läsnäolo on erityisen tyypillistä suurelle aivokuorelle. Tällöin myös vaurioituneessa keskustassa säilyneiden hermosolujen toiminnan intensiteetti kasvaa jyrkästi esimerkiksi motorisen keskuksen hermosolujen merkittävän osan rappeutumisen seurauksena. Erityisen tärkeä rooli minkä tahansa heikentyneen toiminnan (motorisen aktiivisuuden jne.) kompensoinnissa on mahdollisuudella vaurioituneiden hermosäikeiden regeneraatio ja heikenneiden interneuronaalisten yhteyksien ja yhteyksien palauttaminen efektoriin.

A. Vaurioituneiden säilyneiden hermosolujen aktivoitumismekanismit keskus ja osallistuminen hajautettujen hermosolujen aktiivisempaan toimintaan, jotka kykenevät suorittamaan heikentynyttä toimintaa.

1. Post-tetaaninen voimistuminen(helpotusilmiö) on synapsien johtumisen parantuminen afferenttien reittien lyhyen stimulaation jälkeen. Lyhytaikainen aktivaatio lisää postsynaptisten potentiaalien amplitudia. Helpotusta havaitaan myös ärsytyksen aikana (alkuvaiheessa) - tässä tapauksessa ilmiötä kutsutaan tetaaniseksi potentiaatioksi. Posttetaanisen tehostumisen kesto riippuu synapsin ominaisuuksista ja stimulaation luonteesta - yksittäisten ärsykkeiden jälkeen se ilmentyy heikosti, ärsyttävän sarjan jälkeen voimistuminen (helpotus) voi kestää useista minuuteista useisiin tunteihin. Ilmeisesti tärkein syy helpotusilmiön ilmaantumiselle on Ca 2+ -ionien kertyminen presynaptisiin pätteisiin, koska hermopäätteelle PD:n aikana tulevat Ca 2+ -ionit kerääntyvät sinne, koska ionipumpulla ei ole aikaa poista ne hermopäätteestä. Vastaavasti välittäjän vapautuminen lisääntyy jokaisen impulssin esiintyessä hermopäätteessä, EPSP kasvaa. Lisäksi synapsien toistuvalla käytöllä välittäjän synteesi kiihtyy, ja niiden harvinaisella käytöllä välittäjien synteesi päinvastoin vähenee - tämä on keskushermoston tärkein ominaisuus: on tarpeen työskennellä aktiivisesti! Siksi neuronien taustaaktiivisuus edistää hermokeskuksien syntymistä.

Helpotusilmiön merkitys toimintahäiriöiden kompensoinnissa on se, että se luo edellytykset tiedonkäsittelyn prosessien parantamiselle hermokeskusten säilyneille hermosoluille, jotka alkavat toimia aktiivisemmin. Toistuva helpotusilmiöiden esiintyminen hermokeskuksessa voi aiheuttaa keskuksen siirtymisen normaalitilasta hallitsevaan.

2. Hallitseva - keskushermoston hallitseva virityskeskus, joka alistaa muiden hermokeskusten toiminnot. Keskuksen säilyneiden hermosolujen ja hajallaan olevien hermosolujen hallitseva tila, joka osallistuu tietyn toiminnon suorittamiseen, tarjoaa näiden hermoelementtien aktiivisemman ja vakaamman toiminnan. Siksi posttetaaninen potentiaatio toimii ensimmäisenä vaiheena - säilyneiden ja hajallaan olevien hermosolujen aktiivisempi osallistuminen heikentyneen toiminnan säätelyyn hallitsevan fokuksen muodostumisen kautta. Tässä suhteessa tarvitaan enemmän liikkeitä, myös passiivisia, motoristen toimintojen palauttamiseksi.

3. Väliaikaisten yhteyksien muodostuminen Miten olennainen elementti edistää myös heikentyneen toiminnan palauttamista. Ensinnäkin tämä koskee älyllistä toimintaa, ja aivokuoren mahdollisuudet ovat valtavat. Se tiedetään
että ehdolliset refleksiyhteydet voidaan kehittää käytännöllisesti katsoen mihin tahansa ärsykkeeseen (kaikki muutokset kehon ulkoisessa tai sisäisessä ympäristössä).

B. Hermosäikeiden uusiutuminen tekijänä, joka edistää heikentyneen toiminnan palautumista.

1. Kliiniset havainnot potilaista, jotka verenvuodon jälkeen aivoaineeseen ovat hyvin tunnettuja. vaurioitunutlihasjänteen ja kävelyn säätelykeskukset. Siitä huolimatta ajan myötä potilaiden halvaantunut raaja alkoi vähitellen osallistua motoriseen toimintaan ja sen lihasten sävy palautui normaaliksi. Heikentynyt motorinen toiminta palautuu osittain, joskus kokonaan, johtuen jäljellä olevien hermosolujen suuremmasta aktiivisuudesta ja muiden keskushermoston hermosolujen osallistumisesta tähän toimintaan, mitä helpottavat säännölliset passiiviset ja aktiiviset liikkeet.

Toimintahäiriön tärkeimmät oireet ovat suuremmassa tai pienemmässä määrin läsnä kunkin sen kolmen osaston tappion yhteydessä, mikä osoittaa yksittäisten osastojen välistä toiminnallista päällekkäisyyttä.

Pikkuaivoilla ei ole suoraa ulostuloa selkärangan motorisiin hermosoluihin, vaan ne vaikuttavat niihin kortikaali-varren motoristen keskusten kautta. Tämä luultavasti selittää aivojen suuren plastisuuden, joka pystyy kompensoimaan pikkuaivojen häiriintynyttä toimintaa.

On tapauksia, joissa henkilöllä ei ole pikkuaivojen synnynnäistä puuttumista tai sen hidasta tuhoamista kasvaimen toimesta ilman liikkumishäiriön oireita.

2. Hermosolujen prosessien kehitys ja uusiutuminen. Syntymän jälkeen lapsi, kuten aikuinen, ei käytännössä jaa hermosoluja ja neuroblasteja, vaikka yksittäiset mitoositapaukset ovat mahdollisia. Tältä osin toimintojen komplikaatio ontogeneesiprosessissa tai toiminnallisten kuormien aikana tapahtuu hermoprosessien kehittymisen seurauksena - niiden lukumäärän ja haarautumisasteen lisääntymisen seurauksena. Siten aikuisella, verrattuna vastasyntyneeseen, dendriittien haarautumispisteiden määrä on 13 kertaa suurempi ja aivokuoren neuronien dendriittien kokonaispituus on 34 kertaa. Vakuuksien määrä ja aksonin terminaalinen haarautuminen lisääntyvät. Hermosäikeiden kehityksen perimmäinen tavoite on muodostaa uusia synaptisia kontakteja, jotka välittävät signaalin toiseen soluun.

Kehityksen sekä hermosolun vaurioituneen prosessin regeneraation aikana muodostuu kuidun kasvukartio - paksuuntuminen, jossa on monia pitkiä ja ohuita prosesseja, joiden paksuus on 0,1-0,2 μm ja pituus jopa 50 μm, jotka ulottuvat eri suuntiin. Kasvukartio on voimakkaan ekso- ja endosytoosin vyöhyke. Regeneroitumiseen tarvittava kalvomateriaali muodostuu hermosolun kehossa ja kuljetetaan nopeasti kuplien muodossa kasvukartioon ja liitetään eksosytoosin kautta solukalvo pidentämällä sitä. Todettiin, että kasvukartion liikkuminen vaatii aktiinifilamentteja, joiden tuhoutuminen (esimerkiksi sytokolatsiini B:n vaikutuksesta) pysäyttää kasvun.

Pidentyvän kuidun rakenteen stabiloimiseksi tärkeitä ovat mikrotubulukset, joiden tuhoutuminen (esimerkiksi kolkisiinilla) johtaa kasvavan kuidun lyhenemiseen. Mikrotubulusten ja mikrofilamenttien muodostumiseen tarvittavat proteiinit (tubuliini, aktiini jne.) toimitetaan hitaalla aksonikuljetuksella.

Kaksi kasvukartion liiketekijää on tunnistettu. Solujen adheesiotekijä on glykoproteiini, joka sijaitsee hermosolujen prosessien plasmakalvolla ja muodostaa adheesion kehittyvien prosessien välillä ryhmittelemällä ne nippuihin. Toinen proteiini sai nimen tekijähermojen kasvu(FRN). Kohdesolu vapauttaa sitä solujen väliseen nesteeseen kasvavalle solulle ja sillä on kemotaktinen vaikutus, joka ohjaa kasvukartion liikettä kohdesolua kohti.

Ääreishermoston vaurioituneiden säikeiden regeneraation aikana kuidun distaalisen (vaurioalueelta) osan lemmosyyttien (Schwannin) soluilla on tärkeä rooli kasvusuunnassa; Heti kun kasvukartio saavuttaa kohdesolun, se muuttuu presynaptiseksi terminaaliksi, kun taas ekso- ja endosytoosiprosessit varmistavat välittäjän vapautumisen ja myöhemmän absorption, jonka avulla signaali välittyy solun läpi. muodostunut synapsi.

Jos jotkin aksonit ovat vaurioituneet, toiset - säilyneet hermosäikeet, joilla on sama toiminto - voivat proliferaation (dikotominen jakautuminen) vuoksi hermottaa uudelleen hermosoluja, joiden yhteys on katkennut.

Kun aivoissa, erityisesti sen aivokuoressa, tapahtuu vaurioita varhainen ikä, seuraukset ovat yleensä lievempiä kuin vastaavien aikuisten häiriöiden jälkeen. Tämä koskee sekä motorisia järjestelmiä että puhetta. Vastasyntyneiden apinoiden aivokuoren osien poistamisen jälkeen eläinten kehitys ensimmäisen elinvuoden aikana on lähes normaalia.

Tiedetään, että kypsymisen aikana monet epäkypsissä aivoissa olevista yhteyksistä katoavat. Näitä ovat esimerkiksi "ylimääräiset" yhteydet corpus callosumissa, joista merkittävä osa myöhemmin katoaa.

Ontogeneesin alkuvaiheessa esimerkiksi jyrsijöillä näkökuori sisältää hermosoluja, jotka työntyvät sisään ja sitten katoavat. Voidaan olettaa, että vaurio sallii regressioprosesseja vaimentamalla normaalisti kuolemaan tuomitut kuidut toiminnallisesti korvata rappeutuneet kuidut. Tämä selittää nuorten aivojen korkeamman plastisuuden, sen lisääntyneen kyvyn järjestää uudelleen "hermopiirejä" verrattuna kypsiin aivoihin. Muutaman päivän kuluttua lihasten denervaatiosta kehittyy yksittäisten lihaskuitujen merkittävä spontaani aktiivisuus, joka ilmenee värinänä. Lihaskalvosta tulee yliherkkä; sen herkkyysalue asetyylikoliinille laajenee vähitellen päätylevystä kuidun koko pintaan. Samanlaiset prosessit ovat ominaisia ​​keskushermostolle. Denervoituneiden rakenteiden yliherkkyys näyttää olevan yleinen periaate.

Keskushermostossa.

Yleiset kuviot

Hermoston kompensaatioprosesseja pidetään usein reaktioina, jotka tapahtuvat vammojen, kirurgisten toimenpiteiden ja tiettyjen patologisten ilmiöiden jälkeen. Merkittävässä osassa tapauksia kliinikot kohtaavat tilan, jossa patologinen prosessi on jo kehittymässä hermostoon, mutta se ei vielä aiheuta toimintahäiriöitä eikä sitä havaita ilman erikoistutkimuksia.

Kompensaatioprosessit toteutetaan aluksi johtuen rakenteellisista mekanismeista, joita esiintyy esimerkiksi hermoston yhdessä ytimessä. Tämä kompensointi perustuu useisiin monimutkaisiin uudelleenjärjestelyihin itse rakenteessa. Se on mahdollista hyödyntämällä rakenteen olemassa olevia reservejä ja sijainneilla.

Vikarisaatio tulee tässä tapauksessa ymmärtää säilyneiden rakenneosien aktiivisuuden ja toimivuuden lisääntymisenä. Esimerkiksi monomodaalisten neuronien siirtyminen polymodaalisiin, monosensoristen neuronien siirtyminen polysensorisiin. Tämä keskushermoston häiriöiden mekanismi perustuu siihen, että jokainen sen rakenne on mahdollisesti monitoiminen. Sisäinen korvaus riippuu usein henkilön analysaattoreiden organisaation yksilöllisistä ominaisuuksista. Joten 17 joidenkin ihmisten kenttä voi olla kaksi kertaa niin suuri kuin toisten. Joillakin ihmisillä havaitaan kentän makulavyöhykkeen 17 tai tämän kentän etuosan - perifeerisen näköalueen - laajeneminen. Tiedetään myös, että joidenkin yksilöiden lateraaliset geniculate elimet

ylittää keskiarvon 185 prosenttia. Luonnollisesti kaikissa tällaisissa tapauksissa korvausmahdollisuudet ovat paljon laajemmat.

Toinen korvaustapa on tarjolla järjestelmän sisäinen vuorovaikutuksia, esimerkiksi striopallidaalisessa järjestelmässä, kun kaudaatin ytimen toimintahäiriö motorisen toiminnan säätelyssä voidaan kompensoida kuorella.

Kolmas korvaustapa toteutetaan järjestelmien välinen vuorovaikutuksia. Kompensaatio järjestelmien välisenä prosessina johtuu pääasiassa osallistumisesta yhden rakenteen kehittyvän patologian eliminoimiseen muiden siihen liittyvien järjestelmien toiminnallisilla rakenteilla. Tällöin uusi järjestelmä voi uusien väliaikaisten yhteyksien muodostumisen vuoksi varmistaa sen toiminnon säilymisen, jota patologisen prosessin vaurioittaman järjestelmän ensisijaisesti on tarkoitus suorittaa.

On huomattava, että kaikki kompensaatiopolut toteutetaan rinnakkain, mutta jokaisen osallistumisen painoarvo on huomioitu eri vaiheita patologian kehitys on erilaista. Alkuvaiheessa suuri osa kompensaatiosta suoritetaan rakenteellisten prosessien vuoksi, patologian lisääntyessä järjestelmän sisäinen kompensaatio tulee tärkeämmäksi, sitten järjestelmien välinen kompensaatio.

Melko usein keskushermoston morfologisten häiriöiden ja tämän rakenteen kyvyn välillä suorittaa sen luontainen tehtävä ei ole yhtäläisyyksiä. Esimerkiksi kasvavan kasvaimen aiheuttaman pikkuaivovaurion korvaus on niin täydellinen, että kliiniset oireet ilmaantuvat, kun suurin osa pikkuaivoista kuolee. Toimintojen kompensointi toteutetaan menestyksellisemmin hitaasti kasvavalla patologisella prosessilla nuorena.

Joten tiedetään, että Louis Pasteur kärsi nuoruudessaan aivoverenvuodosta, joka johti hänen aivojensa oikean pallonpuoliskon aivokuoren merkittävään tuhoutumiseen. Tämä ei kuitenkaan estänyt Pasteuria säilyttämästä ja kehittämästä henkisiä kykyjään ja tekemästä erinomaista työtä biologian alalla.

Toisessa kuuluisassa tapauksessa neljän 12-vuotiaan lapsen aivokasvainleikkauksen jälkeen suurin osa vasemmasta pikkuaivopuoliskosta poistettiin käytännössä. Heti jokaisen leikkauksen jälkeen lapsella oli häiriöitä motorisfäärissä, puheessa ja muissa aivotoiminnoissa. Nämä rikkomukset kuitenkin korvattiin melko nopeasti.

Aivojen kompensaatiokyvyt heikkenevät iän myötä, mikä johtuu uusien toiminnallisten yhteyksien muodostumisen labilisuuden heikkenemisestä.

Keskushermoston ominaisuudet,

Korvausmekanismien tarjoaminen

Toimintahäiriöt

Fysiologiset mekanismit keskushermoston muodostumien toimintahäiriöiden kompensoimiseksi perustuvat aivojen subkortikaalisten ja aivokuoren rakenteiden hermosolujen erityisominaisuuksiin.

Näitä ominaisuuksia ovat:

Jokaisen elementin monitoiminnallisuus
hermosto;

polysensoriset neuronit;

Hermosolujen suhteellinen erikoistuminen on erillinen
aivojen alueet;

Toimintojen lokalisointi aivokuoressa;

Erilaisten rinnakkainen (samanaikainen) käsittely
aistinvaraiset tiedot;

Kyky itsesääntelyyn, itseorganisoitumiseen;

Hallitseva mekanismi;

Refleksi toimintaperiaate;

Palaute;

Redundanssi, rakenteellinen ja toiminnallinen;

Luotettavuus;

Toiminnallinen epäsymmetria;

Yhteisen lopullisen polun periaate;

Hermoelementtien kyky synkronoida
toimintaan;

Hermokeskusten ja yksittäisten keskusten plastisuus
ronit;

Säteilytyksen ja keskittymisen periaate on aktiivinen
sti;

Hermoston integroituvuus.

Monikäyttöisyys. Hermoston päätehtävänä on kerätä, käsitellä, tallentaa, toistaa ja välittää tietoa älyllisen, käyttäytymistoiminnan järjestämiseksi, elinten, elinjärjestelmien toiminnan säätelemiseksi ja niiden vuorovaikutuksen varmistamiseksi.

Monet luetelluista toiminnoista on jo toteutettu alihermotasolla. Joten mikrotubuleilla, synapsilla, dendriiteillä, hermosolujen kalvolla on kyky suorittaa kaikki hermoston tietotoiminnot: havainnointi, käsittely, tallennus, toistuva toisto ja tiedon välittäminen. Tämä on hermoston toiminnan perusperiaate - polyfunktionaalisuuden periaate.

Polyfunktionaalisuus on ominaista useimmille keskushermoston rakenteille. Esimerkiksi globus palliduksen saman rakenteen ärsytys eri impulssitaajuuksilla voi aiheuttaa joko motorisen tai autonomisen reaktion. Sensomotorinen aivokuori pystyy havaitsemaan signaaleja iholta, näkö-, kuulo- ja muun tyyppisestä vastaanotosta. V

vaste näihin signaaleihin sensorimotorisessa aivokuoressa muodostuu reaktioista, jotka yleensä tapahtuvat visuaalisten, kuulo- tai muiden analysaattoreiden aivokuoren normaalin toiminnan aikana.

Näin ollen polyfunktionaalisuuden vuoksi eri aivojen rakenteet voivat suorittaa saman toiminnon. Tämä perustavanlaatuinen seikka todistaa käytännöllisesti katsoen rajattomista mahdollisuuksista kompensoida keskushermoston toimintaa.

Hermokeskusten polyfunktionaalisuuden ominaisuudet liittyvät läheisesti ominaisuuteen polysensorinen neuronit.

Polysensorinen on yhden hermosolun kyky vastata signaaleihin eri afferenteista järjestelmistä. Neurofysiologit erottavat monosensoriset neuronit, jotka reagoivat vain yhden tyyppiseen signaaliin, bi-sensoriset neuronit, jotka reagoivat kahteen eri signaaliin, esimerkiksi jotkut näkökuoren hermosolut voivat reagoida visuaalisiin ja kuuloärsykkeisiin. Lopuksi aivokuoressa on hermosoluja, jotka reagoivat kolmen tai useamman tyyppisiin signaaleihin. Näitä hermosoluja kutsutaan polysensorisiksi neuroneiksi.

Sen lisäksi, että hermosolut pystyvät reagoimaan eri aistijärjestelmien ärsykkeisiin, tietyillä aivojen alueilla ne pystyvät reagoimaan vain yhteen aististimulaation ominaisuuteen, esimerkiksi tiettyyn äänitaajuuteen tai vain yhteen väriin. Näitä neuroneja kutsutaan monomodaalinen.

Monomodaaliset neuronit ovat erittäin selektiivisiä ja erittäin herkkiä tietyntyyppisille ärsykkeille, ts. nämä neuronit ovat erikoistunut. Erikoistuneet neuronit sijaitsevat primääriprojektioiden vyöhykkeillä.

analysaattoreita. Nämä alueet ovat aivokuoren näkö-, kuulo-, iho- ja muiden alueiden ensisijaisia ​​alueita.

Yksiaististen hermosolujen hallitseva järjestely määrää toimintojen lokalisointi kuoressa. Aivokuoren toimintojen lokalisoinnin tutkimuksen historiassa voidaan erottaa kaksi käsitettä: yhden mukaan motorisia ja sensorisia toimintoja edustavat tiukasti paikalliset alueet, joiden vaurioiden tulisi pysyvästi sulkea pois yksi tai toinen toiminto. Päinvastainen näkemys on perusteltu tasapotentiaalia aivokuori aistintojen ja motoristen taitojen toteuttamisessa.

Monivuotisen keskushermoston tutkimuksen tuloksena syntyi kompromissi. Tällä hetkellä voidaan pitää vakiintuneena, että aivokuoren toimintojen sijainti määräytyy ensisijaisesti monosensoristen hermosolujen avulla, joilla on alhaisimmat herkkyyskynnykset riittäville ärsykkeilleen. Näiden hermosolujen vieressä on kuitenkin aina polysensorisia neuroneja, jotka varmistavat paikallisen rakenteen vuorovaikutuksen aivojen muiden rakenteiden kanssa ja siten mahdollisuuden muodostaa tilapäinen yhteys, kompensoida sen rakenteen ja niihin liittyvien rakenteiden toimintojen rikkomuksia. se.

Niissä tapauksissa, joissa hermosolu reagoi kahteen saman sensorisen ärsykkeen merkkiin, esimerkiksi kahteen visuaalisen stimulaation väriin tai kahteen kuuloärsykkeen sävyyn, näitä hermosoluja kutsutaan bimodaalisiksi. Neuroneja, jotka reagoivat yhden aistinvaraisen kanavan kolmeen tai useampaan ominaisuuteen, kutsutaan polymodaaliseksi.

Polymodaaliset hermosolut tarjoavat systeemisen kompensaation heikentyneestä toiminnasta.

Rinnakkain tämän kanssa on mahdollista toinen kompensaatiomekanismi - johtuen monomodaalisten hermosolujen kyvystä tulla bi- ja polymodaaliseksi.

Yksittäisten hermosolujen toiminnan rekisteröintikokeissa osoitettiin, että kuulokuoren monomodaaliset neuronit, jotka reagoivat 1000 Hz:n taajuuteen, kun käytettiin 500 Hz:n taajuutta, eivät alun perin reagoineet tähän. signaalin, ja sarjan 500 Hz:n äänen ja monomodaalisen neuronin solunulkoisen depolarisaation yhdistelmien jälkeen mikroelektrodin läpi, jälkimmäinen koulutettiin reagoimaan 500 Hz:n sävyyn. Tästä johtuen hermosolu muuttui bimodaaliseksi ja pystyi tämän vuoksi kompensoimaan 500 Hz taajuisiin signaaleihin reagoivien hermosolujen kuoleman aiheuttamia häiriöitä.

Pohjimmiltaan sama ajallisen viestinnän mekanismi on monosensoristen hermosolujen koulutuksen perustana reagoimaan erilaisten aistimusten ärsykkeisiin, ts. eri analysaattorijärjestelmien signaaleihin. Tässä tapauksessa puhumme analysaattoreiden välisestä kompensaatiosta.

Aivokuoressa ei ole sellaista aluetta, joka liittyisi vain yhden toiminnon toteuttamiseen. Aivojen eri osissa on eri määrä polysensorisia ja polymodaalisia hermosoluja. Suurin määrä tällaisia ​​hermosoluja sijaitsee analysaattoreiden kortikaalipään assosiatiivisissa ja toissijaisissa, tertiaarisissa vyöhykkeissä. Merkittävä osa motorisen aivokuoren neuroneista (noin 40 %) on myös polysensorisia, ne reagoivat ihoärsytyksiin, ääneen ja valoon. Näkökuoren 17. kentässä noin 15 % hermosoluista on polysensorisia, ja saman aivokuoren 18-19 kentässä tällaisia ​​hermosoluja on yli 60 %. Geniculate-kehoissa jopa 70 % hermosoluista reagoi ääni- ja valostimulaatioon ja 24 % ihoärsytykseen. Polysensorinen ominaisuus on myös epäspesifisillä hermosoluilla.

talamuksen fyysiset ytimet, keskiaivojen punainen ydin, hännän ydin, kuori, aivorungon kuulojärjestelmän ytimet, retikulaarinen muodostus.

Polysensoristen neuronien määrä aivorakenteissa vaihtelee riippuen hermoston toimintatilasta ja kulloinkin suoritettavasta tehtävästä. Siten visuaalisten ja motoristen analysaattoreiden osallistumisen harjoittelun aikana polysensoristen neuronien määrä kasvaa näillä aivokuoren alueilla. Näin ollen suunnattu oppiminen luo edellytykset polysensoristen hermosolujen lisääntymiselle ja sitä kautta hermoston kompensaatiokyvyt lisääntyvät.

Polysensoristen hermosolujen läsnäolo, niiden määrän lisääntyminen hermoston toiminnallisten kuormitusten aikana määräävät dynaamiset mahdollisuudet kompensoida sen rakenteita erilaisilla toimintahäiriöillä.

Kliiniselle lääketieteelle on myös tärkeää, että jotkin aivokuoren hermosolut kykenevät muuttumaan polysensorisiksi oppimisen seurauksena, ts. jos ennen ehdollisten ja ehdollisten ärsykkeiden yhdistelmän soveltamista hermosolu reagoi vain ehdollistamattomaan ärsykkeeseen, niin useiden yhdistelmien jälkeen tämä neuroni kykenee reagoimaan ehdolliseen ärsykkeeseen.

Polymodaliteetti ja polysensorinen luonne mahdollistavat sen, että hermosolu havaitsee samanaikaisesti eri analysaattoreista tulevia ärsykkeitä tai, jos yhdestä analysaattorista, signaaleja, joilla on erilaisia ​​ominaisuuksia. Signaalien samanaikainen rinnakkainen havaitseminen edellyttää niiden samanaikaista rinnakkaista käsittelyä. Tämän todistavat ehdolliset refleksikokeet, joissa osoitettiin, että ehdollisen refleksin kehittymisen seurauksena samanaikaiseksi signaalikompleksiksi,

esitetään eri analysaattoreille (esimerkiksi kuulolle ja visuaalisille), se voidaan laukaista millä tahansa tämän kompleksin erillisellä signaalilla.

Polyfunktionaalisuus ja polysensorinen laatu liittyvät toiseen aivojen toiminnan ominaisuuteen - sen luotettavuuteen. Luotettavuutta tarjoavat polysensorisen ja monitoiminnallisuuden lisäksi sellaiset mekanismit kuin redundanssi, modulaarisuus ja yhteistehokkuus.

Redundanssi osana aivojen toiminnan luotettavuuden varmistamista saavutetaan eri tavoin. Yleisin on tavaran varaus. Ihmisillä vain prosentin murto-osat neuroneista ovat jatkuvasti aktiivisia aivokuoressa, mutta niitä on riittävästi ylläpitämään aivokuoren sävyä, joka on tarpeen sen toiminnan toteuttamiseksi. Kun aivokuoren toiminta heikkenee, taustaaktiivisten hermosolujen määrä siinä lisääntyy merkittävästi.

Keskushermoston elementtien ylimäärä varmistaa sen rakenteiden toimintojen säilymisen, vaikka merkittävä osa niistä olisi vaurioitunut. Esimerkiksi näkökuoren merkittävän osan poistaminen ei johda näön heikkenemiseen. Limbisen järjestelmän rakenteiden yksipuolinen vaurio ei aiheuta limbiselle järjestelmälle ominaisia ​​kliinisiä oireita. Seuraavat esimerkit osoittavat, että hermostolla on suuria varantoja. Silmämotorinen hermo hoitaa normaalisti silmämunan liikkeitä säätelevän tehtävänsä, kun taas vain 45 % hermosoluista on säilynyt sen ytimessä. Abducens-hermo hermottaa normaalisti lihaksensa 38 % sen ytimessä olevista hermosoluista ehjänä, ja kasvohermo suorittaa tehtävänsä säilyttäen vain 10 % tämän hermon ytimessä olevien hermosolujen lukumäärästä.

Hermoston korkea luotettavuus johtuu myös sen rakenteiden monista yhteyksistä, suuresta määrästä synapseja hermosoluissa. Siten pikkuaivojen hermosoluilla on jopa 60 tuhatta synapsia kehossaan ja dendriiteissä, motorisen aivokuoren pyramidaalisissa neuroneissa - jopa 10 tuhatta, selkäytimen alfa-motorisissa neuroneissa - jopa 6 tuhatta synapsia.

Redundanssi ilmenee monin tavoin signaalin toteuttamisessa; näin ollen aivokuoresta selkäytimen motorisiin hermosoluihin tuleva kaksinkertainen moottorisignaali voi saavuttaa ne paitsi aivokuoren 4. kentän pyramidaalisista hermosoluista, vaan myös ylimääräiseltä motoriselta vyöhykkeeltä, muista projektiokentistä, tyvikentistä. hermosolmu, punainen ydin, retikulaarinen muodostus ja muut rakenteet ... Siksi motorisen aivokuoren vaurion ei pitäisi johtaa selkäytimen motoristen neuronien motorisen tiedon täydelliseen menettämiseen.

Näin ollen redundanssin lisäksi hermoston luotettavuus saavutetaan päällekkäisyydellä, jonka avulla voit nopeasti päästä sisään tarvittaessa, lisäelementtejä tietyn toiminnon toteuttamiseksi. Esimerkki tällaisesta päällekkäisyydestä on monikanavainen tiedonsiirto esimerkiksi visuaalisessa analysaattorissa.

Kun aivojen toiminnan luotettavuus ei ole taattu päällekkäisyyden ja redundanssin vuoksi, aktivoituu hermosolujen todennäköisyyspohjaisen osallistumisen mekanismi tietyn toiminnon toteuttamiseen. Todennäköisyysmekanismi luo toiminnallisen redundanssin eri moduulien hermosolujen osallistumiselle tietyn reaktion järjestämiseksi. Hermoston toiminnan todennäköisyysperiaate on, että neuronit eivät toimi eristyksissä, vaan populaatiossa. Luonnollisesti yksi tila kaikista hänestä

kun signaali saapuu se on mahdotonta. Yksittäisen hermosolun osallistuminen reaktion järjestämiseen johtuu sen tilasta (herätyskynnys, impulssin yleistyminen jne.). Tässä suhteessa osallistuminen reaktioon voidaan toteuttaa tai ei, ts. se on todennäköisyys.

Modulaarisuus on aivokuoren rakenteellisen ja toiminnallisen organisaation periaate, joka koostuu siitä, että yhdessä hermomoduulissa suoritetaan paikallinen tietojen käsittely saman modaalisen reseptoreista. Moduuleja on kahdenlaisia: mikromoduulit ja makromoduulit. Mikromodulit somatosensorisessa aivokuoressa ovat 5-6 neuronin yhdistelmä, joiden joukossa on pyramidaalisia hermosoluja, joiden apikaaliset dendriitit muodostavat dendriittikimpun. Tämän nipun dendriittien välillä ei tapahdu vain synaptisia yhteyksiä, vaan myös elektrotonisia kontakteja. Jälkimmäiset tarjoavat mikromoduulin neuronien synkronisen toiminnan, mikä lisää tiedonsiirron luotettavuutta.

Mikromoduuli sisältää myös tähtisoluja. Heillä on synapseja moduulinsa pyramidaalisissa hermosoluissa ja kontakteja nousevista talamo-kortikaalisäikeistä. Jotkut tähtisolut lähettävät aksoneja pitkin aivokuoren pintaa, mikä luo olosuhteet tiedon siirtämiselle yhdestä aivokuoren moduulista toiseen ja muodostaa estävän ympäristön aktiivisen moduulin ympärille.

Mikromoduulit yhdistetään makromoduuleiksi - pystysuoraan suunnatuiksi pylväiksi (Mountcastlen mukaan), niiden halkaisija saavuttaa 500-1000 mikronia. Mountcastle havaitsi, että kun mikroelektrodi upotetaan kohtisuoraan aivokuoren pintaan nähden, kaikki tässä tapauksessa tallennetut neuronit reagoivat yhden tunteen stimulaatioon (esimerkiksi valoon).

Kun mikroelektrodi upotettiin kulmassa aivokuoren pintaan nähden, sen polulla törmäsi herkkyydellä olevia hermosoluja, ts. reagoida erilaisiin signaaleihin (esimerkiksi valo, ääni).

Uskotaan, että tässä tapauksessa mikroelektrodi tunkeutuu vierekkäisiin pylväisiin ja rekisteröi erilaisten tunteiden hermosoluja. Mauntkaslan et al.:n tutkimuksen perusteella pylvään monosensorinen, monofunktionaalinen luonne tunnistetaan.

Tämä johtopäätös on ristiriidassa polysensoristen neuronien periaatteen kanssa. Yhdessä moduulissa tulee sisältää sekä monosensorisia tai monomodaalisia hermosoluja että polysensorisia hermosoluja, muuten hermoston informaatiovarmuus, sen plastisuus ja siten kyky muodostaa uusia toiminnallisia kompensaatioyhteyksiä heikkenee jyrkästi.

Näkökuoressa vuorottelevat sarakkeet, joiden hermosolut reagoivat joko vain oikean tai vain vasemman silmän visuaalisiin ärsykkeisiin. Tästä johtuen molempien aivopuoliskojen näkökuoressa on silmäpylväitä, ts. sarakkeet, jotka reagoivat yhden silmän stimulaatioon.

Kuulokuoressa erotetaan pylväät, jotka pystyvät erottamaan molemmista korvista tulevat signaalit, ja pylväät, jotka eivät pysty erottamaan tällaista.

Sensomotorisessa aivokuoressa vierekkäiset pylväät suorittavat monisuuntaisia ​​reaktioita: esimerkiksi jotkut niistä kiihottavat selkäytimen motorisia neuroneja, toiset estävät niitä.

Aivojen rakenteellisen ja toiminnallisen organisaation modulaarinen periaate on osoitus aivohermosolujen toiminnan yhteistoiminnallisuudesta. Yhteistyö mahdollistaa moduulin hermosolujen osallistumisen toiminnon toteuttamiseen todennäköisyyksien perusteella.

tyyppi, joka luo mahdollisuuden hermosolujen suhteelliseen vaihtokelpoisuuteen ja lisää siten hermoston toiminnan luotettavuutta. Tämän seurauksena järjestelmän toiminnasta tulee vähän riippuvainen yksittäisen hermosolun tilasta. Toisaalta tällaisten työyksiköiden liikkuva rakenne, joka muodostuu hermosolujen todennäköisestä osallistumisesta niihin, määrää hermosolujen välisten yhteyksien suuremman joustavuuden ja niiden uudelleenjärjestelyjen helppouden, mikä määrää hermosolujen korkeampien osien plastisuusominaisuudet. aivot.

Yhteistyö mahdollistaa sen, että rakenne voi suorittaa toimintoja, jotka eivät kuulu sen yksittäisiin elementteihin. Siten aivojen yksittäinen neuroni ei kykene oppimaan, mutta ollessaan hermosolujen verkostossa se hankkii tämän kyvyn.

Yhteistyö mahdollistaa hermostoon luontaisten itsesäätely- ja itseorganisaatiomekanismien toteuttamisen sen organisoinnin varhaisimmista vaiheista lähtien.

Itsesäätely on hermoston rakenteiden ominaisuus automaattisesti perustaa ja ylläpitää toimintansa tietyllä tasolla. Tärkein itsesäätelymekanismi on palautemekanismi. Tätä mekanismia havainnollistaa hyvin esimerkki ylläpitokaiuntasta epileptisen kouristustilan aivopuoliskon välisen kehittymisen aikana. Hermoston palautteella on joko vahvistava, estävä tai puhtaasti informatiivinen merkitys toiminnan tuloksista, sen järjestelmän reaktiosta, johon signaali on osoitettu.

Palaute määrää, kaventaa signaalireittien joukkoa luoden estävän ympäristön inaktiivisten hermosolujen herätepolulle.

Sen itseorganisoitumisen mekanismi liittyy läheisesti hermoston itsesäätelyyn. Itseorganisoituvilla järjestelmillä on yleensä useita keskushermostolle luontaisia ​​ominaisuuksia:

Paljon sisäänkäyntiä;

Paljon lähtöjä;

Korkeatasoinen niiden vuorovaikutuksen monimutkaisuus
niiden elementit;

Suuri määrä toimivia elementtejä
tov;

Probabilististen ja kovien determinanttien läsnäolo
sidotut linkit;

Ohimenevien tilojen funktion läsnäolo;

Paljon ominaisuuksia;

Palautteen sisältävän lähtötoiminnon saatavuus.
Itseorganisaatioperiaatteen ansiosta korvaus
hermoston toimintojen toiminnasta huolehtii
linkkien toiminnan painojen muutokset, kertoimet
uusien siteiden muodostuminen sisällyttämisen perusteella
mahdollisia synapseja käyttämällä
tietyn henkilön kertynyt kokemus.

Hermoston kehittyminen fylo- ja ontogeneesissä johtaa sen järjestelmien vuorovaikutuksen jatkuvaan komplikaatioon. Miten lisää lomakkeita, tyypit, ehdollisten refleksien lukumäärä ontogeneesissä, sitä enemmän hermoston rakenteiden välille muodostuu yhteyksiä.

Toiminnallisten yhteyksien lukumäärä hermoston rakenteiden välillä on lisääntynyt ratkaiseva, koska tässä tapauksessa signaalien kulkumahdollisuuksien määrä kasvaa, mahdollisuudet kompensoida häiriöitä toimintoja laajenevat merkittävästi.

Itseorganisaatiosta johtuen hermoston patologian kliinisten oireiden kehittyminen ei ilmene tietyssä vaiheessa.

Itseorganisoituminen johtaa laadullisiin muutoksiin järjestelmien vuorovaikutuksessa, mikä mahdollistaa patologian häiritsemän toiminnan toteuttamisen. Tässä on tärkeää, että hermosto pystyy sen lisäksi, että on mahdollisuus suureen valikoimaan tapoja tavoitteen saavuttamiseksi, ja se pystyy selektiivisesti vahvistamaan tai vaimentamaan signaaleja.

Ensimmäisessä tapauksessa, kun signaali vahvistetaan, luotettava tiedonsiirto varmistetaan rakenteen osittaisella morfologisella säilymisellä.

Toisessa tapauksessa, kun signaali heikkenee, on mahdollista vähentää muista lähteistä tulevia häiriöitä. Koska hermosto pystyy selektiivisesti suodattamaan halutun signaalin, tämä mahdollistaa sen korostamalla tarpeellista mutta heikkoa signaalia ensinnäkin vahvistaa sitä suoraan ja toiseksi antaa sille etua siirtyessään havainnointirakenteeseen vähentämällä signaalia. tarpeettomien signaalien voima.

Hermoston kompensaatiokyky liittyy myös toimintojen erityiseen lokalisoitumiseen aivokuoressa, mikä ei ole ehdoton. Ensinnäkin analysaattorin jokaisessa kortikaalisessa päässä on primaarinen, sekundaarinen ja tertiaarinen kentät.

Ensisijaiset aivokuoren kentät vastaavat arkkitehtonisia aivokuoren kenttiä, joissa sensoriset projektioreitit päättyvät. Nämä vyöhykkeet on liitetty ääreisvastaanottojärjestelmiin suorimmin, niillä on selkeä somatotooppinen lokalisointi ja niissä suoritetaan sisään tulevien spesifisten signaalien kvalitatiivinen analyysi. Näiden vyöhykkeiden tappio johtaa alkeellisiin aistihäiriöihin.

Aivokuoren toissijaiset kentät sijaitsevat lähellä primaaria. Toissijaisilla aloilla, jotka liittyvät vastaanottaviin järjestelmiin suoraan ja epäsuorasti

Suoritetaan signaalinkäsittelyä, selvitetään sen biologinen merkitys, muodostetaan yhteydet muihin analysaattoreihin ja toimeenpanoon, useammin moottorijärjestelmään. Tämän alueen tappio johtaa tälle muistin ja havainnon analysaattorille ominaisiin häiriöihin.

Tertiaariset tai assosiatiiviset vyöhykkeet sijaitsevat analysaattoreiden keskinäisen päällekkäisyyden alueilla ja ne vievät suuren osan tämän analysaattorin aivokuoren esityksestä ihmisillä.

Näiden vyöhykkeiden hermosolut ovat parhaiten sopeutuneet muodostamaan kommunikointia muiden aivojen alueiden kanssa ja ovat siten parhaiten sopeutuneet kompensaatioprosessien toteuttamiseen. Assosiatiivisten alueiden tappiot eivät johda analysaattoreiden erityistoimintojen häiriöihin, vaan ne ilmenevät tämän analysaattorin toimintaan liittyvien analyyttis-synteettisten toimintojen monimutkaisimpina muodoina (gnoosi, käytäntö, puhe, määrätietoinen käyttäytyminen).

Toimintojen rakenteellinen lokalisointi viittaa siihen, että aivoissa on deterministisiä polkuja, järjestelmiä, jotka toteuttavat signaalin johtumisen, tietyn reaktion järjestämisen jne. Aivoissa jäykästi määrättyjen yhteyksien lisäksi toteutuu kuitenkin toiminnallisia yhteyksiä, jotka kehittyvät ontogeneesissä.

Mitä vahvemmat ja kiinteämmät yhteydet aivojen rakenteiden välillä ovat yksilön kehitysprosessissa, sitä vaikeampaa on käyttää kompensaatiokykyjä patologioissa.

Hierarkiamekanismi toteutetaan rakenteellisen periaatteen pohjalta. Se ei koostu niinkään alistamisesta kuin kompensaatioprosessien järjestämisestä. Jokainen päällysrakenne osallistuu taustalla olevan toiminnan toteuttamiseen, mutta

se haukkuu, kun alla olevan rakenteen on vaikea suorittaa tehtäviä.

Aivojen rakenteet oppimisen aikana, kun yksi niistä on toimintahäiriö, eivät paikanna viritystä rajoihinsa, vaan sallivat sen levitä laajasti aivoihin - säteilytyksen periaate.

Toimintatilan säteilytys leviää muihin aivojen rakenteisiin sekä suorien yhteyksien että epäsuoria reittejä pitkin. Säteilyn ilmaantuminen tietyn prosessin toteuttamiseen osallistuvan rakenteen vajaatoiminnan aikana antaa sinun löytää tapoja kompensoida vajaatoimintaa ja toteuttaa haluttu vaste.

Uuden polun löytäminen kiinnitetään refleksiperiaatteen mukaisesti ja päättyy toiminnan keskittymiseen tiettyihin reaktion toteutumisesta kiinnostuneisiin rakenteisiin.

Konvergenssi ja yhteisen lopullisen polun periaate liittyvät läheisesti toiminnan keskittymiseen tiettyihin aivorakenteisiin. Tämä periaate toteutetaan erillisellä neuronilla ja järjestelmätasolla. Ensimmäisessä tapauksessa neuronissa olevaa tietoa kerätään dendriiteistä, neuronin somasta, ja se välittyy pääasiassa aksonin kautta. Tietoa neuronista voidaan välittää paitsi aksonin, myös dendriittisynapsien kautta. Tietoa syötetään aksonin kautta muiden aivorakenteiden hermosoluille, a dendriittien synapsien kautta vain viereisiin hermosoluihin.

Yhteinen lopullinen reitti mahdollistaa hermoston erilaisia ​​muunnelmia halutun vaikutuksen saavuttaminen erilaisten rakenteiden kautta, joilla on pääsy samalle lopulliselle polulle.

Vanhemmalla iällä havaitut korvausvaikeudet eivät johdu siitä, että aivovarastot ovat lopussa, vaan siitä, että suuri määrä

Toiminnon toteuttamiseen on useita optimaalisia tapoja, joita, vaikka ne ovat mukana patologian tapauksessa, ei voida toteuttaa sen vuoksi. Useammin patologian yhteydessä vaaditaan uusien tapojen muodostamista tietyn toiminnon toteuttamiseksi.

Uusien polkujen, aivojen rakenteen uusien toimintojen muodostuminen perustuu seuraavaan sen toimintaperiaatteeseen - plastisuuden periaatteeseen.

Plastisuus mahdollistaa hermoston erilaisten ärsykkeiden vaikutuksen alaisen yhteyksien uudelleenjärjestelyn päätoiminnon säilyttämiseksi tai uuden toiminnon toteuttamiseksi.

Plastisuus antaa hermokeskuksille mahdollisuuden toteuttaa toimintoja, jotka eivät olleet niille aiemmin luontaisia, mutta olemassa olevien ja mahdollisten yhteyksien ansiosta nämä keskukset voivat osallistua muissa rakenteissa häiriintyneiden toimintojen kompensointiin. Monikäyttöisillä rakenteilla on suuret plastisuusmahdollisuudet. Tässä suhteessa epäspesifiset aivojärjestelmät, assosiatiiviset rakenteet, analysaattoriprojektioiden sekundaariset vyöhykkeet, koska niissä on huomattava määrä polyfunktionaalisia elementtejä, kykenevät plastisuuskykyisemmiksi kuin analysaattoreiden primaariprojektioiden vyöhykkeet. Selvä esimerkki hermokeskusten plastisuudesta on P.K.:n klassinen koe. Anokhin, jossa on muutos phrenic- ja brachial hermojen keskusten yhteyksissä.

Tässä kokeessa murtohermo- ja olkavarsihermot leikattiin ja olkavarsihermon keskuspää kiinnitettiin olkapäähermon perifeeriseen päähän ja päinvastoin olkavarsihermon keskuspää ääreishermohermoon. Jonkin ajan kuluttua leikkauksesta eläin palasi oikean hengityksen säätelyn ja oikean tahdonalaisen liikkeiden järjestyksen.

Tämän seurauksena hermokeskukset järjestivät toimintansa uudelleen perifeerisen lihasjärjestelmän vaatimalla tavalla, jonka kanssa muodostettiin uusi yhteys.

Ontogeneesin alkuvaiheessa tämäntyyppinen uudelleenjärjestely on täydellisempää ja dynaamisempaa.

Merkittävin rooli aivorakenteiden toimintahäiriöiden kompensoinnissa on refleksi sen toimintaperiaate. Jokainen uusi refleksiyhteys aivojen rakenteiden välillä on sen uusi tila, joka mahdollistaa vaaditun toteuttamisen Tämä hetki toiminto.

Neurodegeneratiiviset sairaudet, kuten Alzheimerin tai Parkinsonin tauti, aivohalvaukset, traumat johtavat hermosolujen ja vastaavasti näiden solujen suorittaman elimen toiminnan menetykseen. Aikuisten nisäkkäiden, myös ihmisten, aivojen kyky kompensoida näitä menetyksiä on hyvin rajallinen. Siksi tutkijat tutkivat mahdollisuutta siirtää hermosoluja ja korvata kadonneet hermosolut uusilla. Viime aikoihin asti ei tiedetty, pystyivätkö siirretyt hermosolut integroitumaan olemassa oleviin hermopiireihin tarpeeksi palauttamaan vahingoittuneen aivoalueen toiminnot.

Saksalaiset tutkijat Max Planck Institute for Neurobiologysta, Münchenin Ludwig-Maximilianin yliopistosta ja Münchenin Helmholtz Centeristä päättivät selvittää, voivatko hiiren hermokudoksen siirretyt alkiosolut integroitua aikuisten hiirten vaurioituneeseen näkökuoreen. Tutkijoiden mukaan tämä aivojen alue on ihanteellinen tällaisiin kokeisiin, koska näkökuoren hermosolujen rakenteellisista ja toiminnallisista suhteista tiedetään tarpeeksi, jotta on helppo arvioida, suorittavatko uudet neuronit todella vaaditun toiminnon.

Tutkijat ovat tuhonneet kirurgisesti soluja hiirten ensisijaisessa näkökuoressa, aivojen alueella, johon verkkokalvon signaalit integroituvat. Muutamaa päivää myöhemmin alkion, kypsymättömät hiiren neuronit siirrettiin vauriokohtaan.

Seuraavien viikkojen aikana istutettujen hermosolujen "käyttäytymistä" seurattiin kaksifotonimikroskoopilla, jotta nähtiin, erilaistuivatko ne sellaisiksi solutyypeiksi, joita tavallisesti löytyy tällä aivojen alueella - niin kutsutuiksi pyramidaalisiksi neuroneiksi. Siirrettyjen hermosolujen integraatioprosessi oli samanlainen kuin normaalin kehityksen prosessi, mukaan lukien solujen morfologisen kypsymisen järjestys - aksonien, dendriittien, dendriittisten piikien kehitys. Kahdessa kuukaudessa tuodut neuronit saivat tyypillisten kypsien pyramidisolujen morfologian.

Mitä tulee toimintaan, siirretyistä epäkypsistä neuroneista saadut pyramidisolut muodostivat normaaleja toiminnallisia yhteyksiä, pystyivät reagoimaan visuaalisiin ärsykkeisiin, prosessoimaan tietoa ja välittämään sitä oikein eteenpäin. Eli istutetut neuronit korkean tarkkuuden integroitu neuroverkkoihin.

Ilman tutkijoiden väliintuloa uusia hermosoluja ei olisi koskaan ilmaantunut aivokuoren vaurioituneelle alueelle. Aikuisen nisäkkään aivot voivat uusiutua – mutta viemällä epäkypsiä hermosoluja vauriokohtaan.

Samanlaisia ​​kokeellisia operaatioita tehdään ihmisillä, esimerkiksi alkion kantasolujen siirto Parkinsonin tautia sairastavan potilaan aivoalueelle tehtiin ensimmäisen kerran yli kaksikymmentä vuotta sitten, ja tällaiset kokeet jatkuvat - tosin vaihtelevalla menestyksellä. . Tietenkin ihmisten hoito tällä tavalla "virralla" on vielä hyvin kaukana alkiosolujen käytön ongelmista - sekä eettisistä että käytännöllisistä, jotka liittyvät suureen pahanlaatuisen kasvaimen kehittymisriskiin.

Kuva: https://www.flickr.com NIH Image Gallery. Luotto: Scott Vermilyea, Neuroscience Training Program, School of Medicine and Public Health ja neurobiologian perustutkinto Scott Guthrie, sekä SCRMC:n jäsenet Ted Golos ja Marina Emborg, professorit lääketieteen ja kansanterveyden korkeakoulussa ja Wisconsinin kansallisessa kädellisten tutkimuskeskuksessa.

Valmistaja Maria Perepechaeva

Tapauksissa, joissa jokin aivojen mekanismi "rikkoutuu", kehitys- ja oppimisprosessi häiriintyy. "Rikkoutuminen" voi tapahtua eri tasoilla: tiedon syöttöä, sen vastaanottoa, käsittelyä jne. voidaan rikkoa. Esimerkiksi sisäkorvan vaurioituminen kuulonaleneman kehittyessä johtaa ääniinformaation virtauksen vähenemiseen. Tämä johtaa toisaalta kuuloanalysaattorin keskusosan (kortikaalisen) toiminnalliseen ja sitten rakenteelliseen alikehittymiseen, toisaalta kuulokuoren ja puhelihasten motorisen alueen välisten yhteyksien alikehittymiseen. , kuulo- ja muiden analysaattoreiden välillä. Näissä olosuhteissa foneeminen kuulo ja puheen foneettinen suunnittelu ovat heikentyneet. Ei vain puhe, vaan myös lapsen älyllinen kehitys on heikentynyt. Tämän seurauksena hänen koulutus- ja kasvatusprosessinsa vaikeutuu paljon.

Siten yhden toiminnon alikehittyminen tai heikkeneminen johtaa toisen tai jopa useiden toimintojen alikehittymiseen. Aivoilla on kuitenkin merkittäviä kompensaatiokykyjä. Olemme jo todenneet, että hermoston assosiatiivisten yhteyksien rajattomat mahdollisuudet, aivokuoren hermosolujen kapean erikoistumisen puuttuminen ja monimutkaisten "hermosolujen ryhmittymien" muodostuminen muodostavat perustan aivojen suurelle kompensaatiokyvylle. aivokuori.

Aivojen kompensaatiokykyvarastot ovat todella valtavat. Nykyaikaisten laskelmien mukaan ihmisen aivoihin mahtuu noin 10 20 informaatiota; Tämä tarkoittaa, että jokainen meistä pystyy muistamaan kaiken kirjaston miljoonien niteiden sisältämän tiedon. Aivojen 15 miljardista solusta ihmiset käyttävät vain 4 prosenttia. Aivojen potentiaalia voidaan arvioida lahjakkaiden ihmisten minkä tahansa toiminnan poikkeuksellisesta kehittymisestä ja mahdollisuudesta kompensoida heikentynyttä toimintaa muiden toiminnallisten järjestelmien kustannuksella. Eri aikojen ja kansojen historiassa tunnetaan suuri joukko ihmisiä, joilla oli ilmiömäinen muisti. Suuri komentaja Aleksanteri Suuri tunsi kaikkien sotilaidensa nimellä, joita hänen armeijassaan oli useita kymmeniä tuhansia. A.V.Suvorovilla oli sama muisti kasvojen suhteen. Vatikaanin kirjaston pääkuraattori Giuseppe Mezzofanti iski ilmiömäiseen muistiin. Hän osasi 57 kieltä täydellisesti. Mozartilla oli ainutlaatuinen musiikillinen muisti. 14-vuotiaana St. Peter, hän kuuli kirkkomusiikkia. Tämän teoksen partituurit olivat paavin hovin salaisuus, ja niitä pidettiin tiukimman luottamuksellisena. Nuori Mozart "varasti" tämän salaisuuden hyvin yksinkertaisella tavalla: kun hän tuli kotiin, hän kirjoitti partituurin muistiin. Kun monta vuotta myöhemmin oli mahdollista verrata Mozartin äänitteitä alkuperäiseen, niissä ei ollut ainuttakaan virhettä. Taiteilijoilla Levitanilla ja Aivazovskilla oli poikkeuksellinen visuaalinen muisti.

Suurella määrällä ihmisiä tiedetään omaavan alkuperäisen kyvyn muistaa ja toistaa pitkiä numeroita, sanoja jne.

Nämä esimerkit osoittavat selvästi ihmisaivojen rajattomat kyvyt. Kirjassa "From Dream to Discovery" G. Selye toteaa, että ihmisaivojen aivokuori sisältää yhtä paljon henkistä energiaa kuin fyysistä energiaa on atomin ytimessä.

Erilaisia ​​kehitysvammaisten henkilöiden kuntoutusprosessissa käytetään suuria hermoston varakapasiteettia. Erikoistekniikoiden avulla defektologi voi kompensoida toimintahäiriöitä ehjien kustannuksella. Joten synnynnäisen kuurouden tai kuulon heikkenemisen tapauksessa lapselle voidaan opettaa visuaalinen havainto suullinen puhe, eli huulilta lukemista. Daktyylipuhetta voidaan käyttää tilapäisenä suullisen puheen korvikkeena. Jos vasen ajallinen alue vaurioituu, henkilö menettää kyvyn ymmärtää hänelle osoitettua puhetta. Tämä kyky voidaan vähitellen palauttaa käyttämällä visuaalista, tuntokykyä ja muita puhekomponenttien havaintoja.

Siten defektologia perustaa työmenetelmänsä hermoston vaurioituneiden potilaiden kuntoutukseen ja kuntoutukseen aivojen valtavien varakapasiteettien käyttöön.