معلومة

ما هي النماذج / الآليات الموجودة للدماغ لربط الحركات معًا؟

ما هي النماذج / الآليات الموجودة للدماغ لربط الحركات معًا؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

التعلم بالتسلسل الحركي هو دراسة القدرة المعرفية على ربط التسلسلات الحركية المختلفة معًا. المثال الأكثر بديهية على ذلك هو تعلم العزف على سلسلة من النغمات على البيانو. في البداية ، سيتم تشغيل كل نغمة بتردد أثناء استشارة النوتة الموسيقية للحصول على إرشادات. ومع ذلك ، مع الممارسة ، يتم حفظ المزيد والمزيد من التسلسل ويمكن تشغيله بسلاسة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن نقل التسلسلات التي تم تعلمها إلى سياقات أخرى.

ما هو النموذج أو الوصف الأكثر شمولاً للآليات العصبية الفيزيولوجية لهذه القدرة المعرفية؟


في الورقة البحثية "التحكم في السلوك الآلي: رؤى من مهمة إنتاج التسلسل المنفصل" تمت مناقشة مهمة مشابهة لعزف البيانو. تتضمن المهمة الموضحة في الشكل أدناه قيام المستخدم بالضغط على مفتاح يتوافق مع الإدخال المرئي.

واحدة من أكثر النتائج إثارة للاهتمام من الورقة ، كما هو موضح أدناه ، بعد التعلم ، فإن أوقات الاستجابة لسلسلة معينة من الحركات لها أوقات رد فعل أقل. يبدو أيضًا أنها منظمة في قطع ذات حجم محدد.

يُطلق على نموذج كيفية عمل هذا نموذج المعالج المزدوج (DMP) ، والذي يدعي أن معالجين ، أحدهما معرفي والآخر محرك ، يتسابقان لتنفيذ مهمة ما. يتم وصفه فقط على مستوى عالٍ ولم يتم تضمينه في نموذج أبدًا.


رابط مباشر من دائرة عاطفة الدماغ إلى دائرة الحركة

أثناء المواقف الشديدة التوتر مثل تسجيل هدف في كرة القدم ، يعاني بعض الرياضيين من انخفاض سريع في الأداء تحت الضغط ، وهو ما يُعرف باسم "الاختناق". الآن ، اكتشف باحثو معهد Salk ما قد يكون وراء هذه الظاهرة: إشارات أحادية الاتجاه من دائرة العاطفة في الدماغ إلى دائرة الحركة. الدراسة ، التي نُشرت على الإنترنت في 6 سبتمبر 2019 ، في eLife، يمكن أن يؤدي إلى استراتيجيات جديدة لعلاج الاضطرابات مع اضطراب الحركة ، مثل اضطراب الوسواس القهري والقلق والاكتئاب ، إلى جانب المساعدة في التعافي من إصابات الحبل الشوكي أو الأداء البدني تحت الضغط.

"هذه النتيجة مثيرة للغاية لأنها المرة الأولى التي يتم فيها العثور على آلية دائرة شاملة توضح كيف يمكن للحالات العاطفية أن تؤثر على الحركة من خلال الاتصالات في منطقة من الدماغ تسمى العقد القاعدية ، وهي منطقة تشارك في توجيه السلوك" ، كما يقول Associate البروفيسور شين جين ، مؤلف رئيسي في الورقة. "لم نكن نعرف الكثير في السابق عن هذا المسار ، لذا فهو يقدم نموذجًا جديدًا بالكامل لفحص الاضطرابات النفسية وكذلك إصابات الحبل الشوكي."

كان يعتقد سابقًا أن عواطف الدماغ وحلقات الحركة تعمل مثل دوائر مغلقة متوازية ، تعمل بشكل مستقل لنقل المعلومات المهمة. ومع ذلك ، اشتبه الباحثون في أنه يمكن أن يكون هناك بعض التأثير للعاطفة على الحركة بسبب ملاحظة أنه في الحالات العصبية والنفسية مثل الاكتئاب ، فإن انخفاض الحركة الجسدية هو أحد الأعراض ويمكن أن يكون مرتبطًا بمعالجة المشاعر المضطربة وانخفاض الدافع. ومع ذلك ، لم يعرف العلماء الكثير عن الروابط داخل كل دائرة أو كيف يمكن للدوائر أن تتفاعل.

يقول شو أوكي ، المؤلف الأول المشارك وزميل ما بعد الدكتوراه في مختبر جين: "أردنا استكشاف كيفية وصول معلومات المشاعر إلى دوائر الحركة في الدماغ باستخدام مزيج من التقنيات الفيروسية المتطورة وتقنيات علم البصريات الوراثي".

سعى العلماء إلى تتبع هذه الدوائر في نماذج القوارض لفهم كل خطوة من خطوات الاتصال العصبي بشكل أفضل. ركزوا على حلقات الدماغ العاطفة والحركة ، بدءًا من منطقة تشارك في العاطفة (قشرة الفص الجبهي الإنسي) والمنطقة المشاركة في الحركة (القشرة الحركية الأساسية). استخدموا العديد من أدوات التتبع الجيني والفيروسي ، بما في ذلك تقنية طورها مختبر البروفيسور Salk Ed Callaway ، لمراقبة كيفية تنظيم كل حلقة في الدماغ.

ولدهشة الباحثين ، وجدوا مسار اتصال أحادي الاتجاه من حلقة العاطفة إلى حلقة الحركة عبر منطقة تقع في عمق الدماغ تسمى العقد القاعدية. تعمل العقد القاعدية ، التي تتضمن الهياكل المشاركة في توجيه السلوك ، بشكل أساسي كمفترق طرق لدائرة العاطفة للتأثير بشكل مباشر على دائرة الحركة للتحكم في الحركة. لتأكيد نتائجهم ، استخدم المؤلفون علم البصريات الوراثي ، وهي تقنية تستخدم الضوء للتحكم في الخلايا ، للتحقق من الوظيفة الدقيقة للخلايا العصبية في هذه المنطقة. كما درسوا كل دائرة عصبية بمعزل عن باقي أجزاء الدماغ وأكدوا المسار الجديد.

يقول جين: "يمكن للأمراض النفسية مثل الاكتئاب والقلق أن تغير الأفعال بطريقة دراماتيكية إما عن طريق تقليل الحركة أو زيادتها. وتمثل هذه الآلية طريقة محتملة لربط الحالات العاطفية بالتغيرات في التحكم في العمل في الأمراض النفسية".

بالإضافة إلى ذلك ، قد يكون هذا الاتصال أحادي الاتجاه مناسبًا للتعافي من إصابة الحبل الشوكي. ركز الباحثون سابقًا على مراكز الحركة في الدماغ لأن إصابة الحبل الشوكي هي مشكلة حركية ومع ذلك ، نظرًا لأن هذه النتائج تشير إلى أن الحالات العاطفية يمكن أن تؤثر على مراكز حركة الدماغ ، فإن تجربة المشاعر الإيجابية مثل التحفيز قد تساعد المرضى في عملية الشفاء. يمكن أن يؤدي تنشيط مراكز العاطفة أيضًا إلى تحفيز مراكز الحركة وتسهيل التعافي ، وفقًا لما ذكره المؤلفان المشاركان في Salk Jared Smith ، زميل ما بعد الدكتوراه ، و Hao Li ، زميل أبحاث كبير. علاوة على ذلك ، تشير هذه النتائج إلى أن الحالات العاطفية يمكن أن تؤثر بشكل مباشر على الأداء الرياضي. لذا ، ينصح جين ، ربما في المرة القادمة التي تشعر فيها بالقلق أثناء المباراة ، فقط اهدأ ودع الإجراء يعتني بنفسه.


كيف يحسب الدماغ العقل


أظهر لنا تاريخ العلم أنك بحاجة إلى الأدوات أولاً. ثم تحصل على البيانات. ثم يمكنك وضع النظرية. ثم يمكنك تحقيق الفهم.

ED BOYDEN هو أستاذ الهندسة البيولوجية وعلوم الدماغ والمعرفة في MIT Media Lab ومعهد MIT McGovern. يقود مجموعة علم الأحياء العصبية الاصطناعية. إد بويدن حافة صفحة السيرة الذاتية

كيف يحسب الدماغ العقل

كيف يمكننا أن نفهم حقًا كيف يحسب الدماغ العقل؟ على مدى المائة عام الماضية ، أحرز علم الأعصاب الكثير من التقدم. لقد تعلمنا أن هناك خلايا عصبية في الدماغ ، وتعلمنا الكثير عن علم النفس ، ولكن ربط هذين العالمين ، وفهم كيف أن هذه الدوائر الحاسوبية في الدماغ بطريقة منسقة تولد القرارات والأفكار والمشاعر والأحاسيس ، لا يزال هذا الرابط شديدًا صعبة المنال. وهكذا ، على مدى العقد الماضي ، كانت مجموعتي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا تعمل على التكنولوجيا ، وطرق رؤية الدماغ ، وطرق التحكم في دوائر الدماغ ، وطرق محاولة رسم خريطة لجزيئات الدماغ.

في هذه المرحلة ، ما أحاول اكتشافه هو ما يجب فعله بعد ذلك. كيف نبدأ في استخدام هذه الخرائط ، واستخدام هذه الملاحظات والاضطرابات الديناميكية لربط الحسابات التي تقوم بها هذه الدوائر ، وأشياء مثل الأفكار والمشاعر وربما حتى الوعي؟

هناك بعض الأشياء التي يمكننا القيام بها. فكرة واحدة هي ببساطة الذهاب للحصول على البيانات. الكثير من الناس لديهم وجهة نظر معاكسة. تريد أن يكون لديك فكرة عن كيفية حساب الدماغ ، ومفهوم كيف يولد العقل الأفكار والمشاعر وما إلى ذلك. مارفن مينسكي ، على سبيل المثال ، مغرم جدًا بالتفكير في كيفية الوصول إلى الذكاء والذكاء الاصطناعي من خلال التفكير المطلق في الأمر.

من ناحية أخرى ، من الخطر دائمًا إجراء تشابهات واستعارات مثل هذه ، ولكن إذا نظرت إلى مشاكل أخرى في علم الأحياء مثل ، ما هي الحياة؟ كيف تتطور الأنواع؟ وهكذا دواليك ، الناس ينسون أن هناك كميات هائلة ، قرون في بعض الأحيان ولكن على الأقل عقود من البيانات التي تم جمعها قبل ظهور تلك النظريات.

جاب داروين الأرض باحثًا عن الأنواع ، ناظرًا إلى كل أنواع الأشياء حتى كتب المجلد العملاق ، في أصول الأنواع. قبل أن يبدأ الناس في محاولة التركيز على ماهية الحياة ، كانت هناك مرحلة تطوير الأداة: اخترع الناس المجهر.

بدأ الناس في النظر إلى الخلايا ومشاهدتها وهي تنقسم وما إلى ذلك ، وبدون هذه البيانات ، سيكون من الصعب جدًا معرفة أن هناك خلايا على الإطلاق ، وأن هناك كتل بناء صغيرة ، كل منها كان مجزأًا ذاتيًا ومستقلًا. لبنة من لبنات الحياة.

النهج الذي أود اتباعه هو الحصول على البيانات. دعونا نرى كيف يمكن للخلايا في الدماغ أن تتواصل مع بعضها البعض. دعونا نرى كيف تأخذ هذه الشبكات الإحساس وتجمع هذه المعلومات مع المشاعر والذكريات وما إلى ذلك لتوليد النتائج والقرارات والأفكار والحركات. وبعد ذلك ، سيظهر أحد الاحتمالين.

الأول هو أنه يمكن العثور على الأنماط ، ويمكن استخراج الزخارف ، ويمكنك البدء في رؤية المعنى في مستنقع البيانات هذا. قد يكون السبب الثاني هو أنه من غير المفهوم ، أن الدماغ هو حقيبة الحيل الهائلة هذه ، وبينما يمكنك محاكاة القوة الغاشمة في الكمبيوتر ، من الصعب جدًا استخراج تمثيلات أبسط من مجموعات البيانات هذه.

في بعض النواحي ، يجب أن يكون الأول لأنه من الغريب أن نتمكن من التنبؤ بسلوكياتنا. يسير الناس في المدينة ، ويتواصلون ، ويرون الأشياء ، وهناك قواسم مشتركة في التجربة الإنسانية. لذا فهذا دليل وهذا دليل على أنه ليس مستنقعًا عشوائيًا من التعقيد الذي لن نفهمه أبدًا. بطبيعة الحال ، لكونك متشائمًا ، لا يزال يتعين علينا دائمًا أن نبقي احتمال أن يكون الأمر غير مفهوم. لكن حقيقة أننا نستطيع التحدث بلغة ، وأننا نرى ونصمم الأشكال وأن الناس يمكن أن يشعروا بالمتعة المشتركة ، فهذا يشير إلى أن هناك بعض التقارب بأنه لن يكون معقدًا بلا حدود وأننا سنكون قادرين على فهم معنى هو - هي.

علم الأحياء وعلوم الدماغ ليسا من العلوم الأساسية بمعنى الفيزياء. في الفيزياء ، توجد جسيمات وهناك قوى ، ويمكنك كتابة قائمة قصيرة جدًا بهذه الأشياء. لكن إذا كنت تفكر في الدماغ والدماغ سيكون لديه هذه الخلايا تسمى الخلايا العصبية ، والخلايا العصبية لديها كل هذه الجزيئات التي تولد وظائفها الكهربائية وتبادلها الكيميائي للمعلومات ، يتم ترميزها بواسطة الجينوم. في الجينوم ، لدينا ، اعتمادًا على من تسأل ، من 20 إلى 30 ألف جين غريب ، وتنتج هذه الجينات منتجات جينية مثل البروتينات ، وتولد هذه البروتينات الإمكانات الكهربائية للخلايا العصبية وتحدد على الأقل بعض أجزاء الأسلاك. الطريقة التي أنظر إليها هي أننا نريد أن نفهم الدماغ من حيث هذه اللبنات الأساسية ، ويمكننا دائمًا أن نحاول تجاهل بعض التفاصيل ، هذا المفهوم لطبقة التجريد.

هل يمكننا تجاهل كل شيء أقل من مستوى معين من الوصف والتركيز فقط على مفاهيم المستوى الأعلى؟ لكن علم الأعصاب الحديث يبلغ الآن ما يقرب من 130 عامًا ، منذ اكتشاف الخلايا العصبية ، وحتى الآن ، لم تسفر محاولات التجاهل التي تقل عن مستويات معينة من الوصف عن نظريات تفسيرية مقبولة عالميًا حول كيفية حساب أدمغتنا لأفكارنا أو مشاعرنا أو حركاتنا.

الطريقة التي نتعامل بها مع الأشياء تختلف اختلافًا جذريًا عن الماضي. كانت الفرضية التي أطلقت عليها مجموعتي البحثية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أننا بحاجة إلى تقنية جديدة. السبب الذي يجعل الناس يبتعدون عن هذه القياسات التفصيلية للغاية لوظائف الدماغ ، والحصول على البيانات العميقة ، هو أننا لم تكن لدينا الأدوات. أظهر لنا تاريخ العلم أنك بحاجة إلى الأدوات أولاً. ثم تحصل على البيانات. ثم يمكنك وضع النظرية. ثم يمكنك تحقيق التفاهم. لا نظرية بدون تكنولوجيا. من الصعب جدًا معرفة أنك قد قمت بحلها.

قبل قوانين نيوتن ، كان هناك الكثير من الأشخاص مثل كبلر وجاليليو الذين كانوا يشاهدون الكواكب ، وكان لديهم عقود وعقود من البيانات. لماذا لا نمتلك ذلك للعقل؟ نحتاج إلى أدوات للدماغ مثل التلسكوب والميكروسكوب ، والآن ، نحتاج إلى جمع البيانات ، وبيانات الحقيقة الأساسية ، إذا صح التعبير ، حيث يمكننا رؤية كل تلك الخلايا والجزيئات وهي تعمل ، وبعد ذلك ، نبدأ لنرى نهضة في قدرتنا على التفكير والتعلم عن الدماغ بمستوى مفصل للغاية ، ولكن لاستخراج البصيرة الحقيقية من مجموعات البيانات هذه.

دعونا نفكر للحظة في الفرضية القائلة بأن علم الأحياء ليس علمًا أساسيًا. إذا كنت تفكر في كتب مثل بنية الثورات العلمية، هذه وغيرها من المحاولات لشرح مسار العلم ، غالبًا ما يكون لدينا هذه النماذج: هذه فرضيتي ، يأتي شخص ما ويدحضها ، وإذا كانت كبيرة بما يكفي ، فستحدث ثورة.

لكن دعونا نفكر في علم الأحياء: لنفترض أنني أريد معرفة كيف يرتبط جين في الجينوم بخاصية ناشئة مثل الذكاء أو السلوك أو مرض مثل الزهايمر. هناك الكثير من الجينات في الجينوم ، وربما تكون معظم الفرضيات خاطئة عن طريق الصدفة فقط. ما هي فرص حصولك على الجين الدقيق الأكثر أهمية لشيء ما؟ وحتى لو فعلت ذلك ، كيف تعرف ما هي الجينات الأخرى التي تعدله؟ إنها شبكة معقدة للغاية.

إذا بدأت بالتفكير في كيفية اختلاف جينات الجينوم ، وكيف تتفاعل منتجاتها لتوليد وظائف في الخلايا أو في الخلايا العصبية أو الشبكات ، فهذا انفجار اندماجي ضخم. معظم الفرضيات حول ما يفعله الجين ، أو بشكل خاص ما تفعله شبكة من الجينات ، ناهيك عن شبكة من الخلايا في الدماغ ، ستكون غير صحيحة. لهذا السبب من المهم جدًا الحصول على أوصاف الحقيقة الأساسية للدماغ.

لماذا لا يمكننا تعيين الدوائر ونرى كيف يتم تكوين الجزيئات ، وتشغيل أو إيقاف تشغيل خلايا مختلفة في الدماغ ونرى كيف تتفاعل؟ بمجرد الحصول على هذه الخرائط ، يمكننا وضع فرضيات أفضل بكثير. لا أعتقد أن خرائط الدماغ تساوي فهم الدماغ ، لكن خرائط الدماغ يمكن أن تساعدنا في وضع الفرضيات وجعلها أقل عرضة للافتراض ، مما يجعلها أقل عرضة للخطأ.

الشيء الوحيد الذي آمل أن يساعدنا وصف الدائرة للدماغ في فهمه عن الإنسانية ، كما نعلم من علم النفس ، هناك عدد لا يحصى من العمليات اللاواعية التي تحدث. واحدة من أشهر هذه التجارب هي أنه يمكنك العثور على مناطق في الدماغ أو حتى خلايا مفردة في الدماغ ستكون نشطة حتى قبل ثوانٍ من شعور الناس بأنهم يتخذون قرارًا واعيًا. هذا يؤدي إلى ما قد تقوله مازحا قليلا ، لدينا إرادة حرة لكننا لا ندرك ذلك. أدمغتنا تحسب ما سنفعله ، وأننا واعين بعد الحقيقة هو تفسير واحد لهذه الدراسات.

ما أقترحه على الرغم من ذلك هو أنه إذا نظرنا تحت الغطاء ، إذا نظرنا إلى ما يحوسبه الدماغ ، فقد نجد أدلة على التنفيذ أو آليات المشاعر والأفكار والقرارات التي يتعذر الوصول إليها تمامًا إذا نظرنا فقط إلى السلوك ، أو إذا نظرنا فقط إلى أنواع الأشياء التي يفعلها الناس ، بينما إذا وجدت دليلًا على أن شيئًا ما أنت على وشك القيام به ، شيء أنت على وشك أن تقرره بوعي ، فإن عقلك لديه بالفعل هذه المعلومات مسبقًا. ألن يكون من المثير للاهتمام معرفة ما الذي ينتج هذه المعلومات؟ ربما توجد دوائر إرادة حرة ، اقتباس ، غير مقتبس ، في الدماغ هي التي تولد هذه القرارات.

نحن نعرف كل أنواع الأشياء الأخرى التي تحدث ، والمشاعر التي تولدها أدمغتنا ، وليس لدينا أي فكرة عن سببها. هناك أمثلة شهيرة جدًا حيث يكون هناك شخص مصاب بجزء من دماغه يكون مسؤولاً عن الرؤية الواعية ، لكنك تخبرهم عندما ترى شيئًا ما ، أريدك أن يكون لديك شعور معين ، أو عندما ترى شيئًا ، أريد عليك أن تتخيل نوعًا معينًا من النتائج ، وسيحدث ذلك للناس على الرغم من أنهم لا يدركون بوعي ما يرونه.

هناك الكثير من المعالجة التي لا يمكننا الوصول إليها ، ومع ذلك ، فهي ضرورية جدًا للحالة الإنسانية للمشاعر والقرارات والأفكار ، وإذا تمكنا من الوصول إلى الدوائر التي تولدها ، فقد يكون هذا هو أسرع طريق للفهم تلك الجوانب من حالة الإنسان.

لقد كنت أفكر كثيرًا على مدار العقد الماضي في المقام الأول حول التكنولوجيا التي ساعدتنا في معرفة ما نحتاج إلى فهمه حول الدماغ من حيث الدوائر وكيف تعمل معًا. ولكن الآن بعد أن أصبحت هذه الأدوات في مرحلة النضج ، أفكر كثيرًا في كيفية استخدامنا لهذه الأدوات لفهم ما نهتم به جميعًا.

حتى الآن ، كنا في الغالب نعطي أدواتنا لعلماء أعصاب آخرين لاستخدامها. لقد ركزنا كثيرًا على اختراع التكنولوجيا ، وكانت مجموعات أخرى تكتشف أشياء عميقة عن الدماغ. سأعطيكم بعض الأمثلة.

هناك مجموعة في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا يستخدمون إحدى تقنياتنا ، وهي تقنية تجعل الخلايا العصبية قابلة للتنشيط بواسطة نبضات من الضوء. يضعون هذه الجزيئات في الخلايا العصبية في أعماق الدماغ ، وعندما تسطع الضوء ، تكون تلك الخلايا العصبية نشطة كهربائيًا ، تمامًا كما هو الحال عندما يتم استخدامها بشكل طبيعي. وجدوا أن هناك خلايا عصبية في أعماق الدماغ تثير العدوان أو العنف لدى الفئران ، لذلك يقومون بتنشيط هذه الخلايا العصبية وتهاجم الفئران كل ما هو بجانبها ، حتى لو كان مجرد قفاز مطاطي.

أجد أنه من الرائع التفكير في شيء مشحون أخلاقيًا وضروري للوضع البشري ، كما هو متورط مع نظامنا القضائي وجميع أنواع الأشياء ، مثل العنف. يمكنك العثور على مجموعة صغيرة جدًا من الخلايا العصبية التي ، عند تنشيطها ، تكون كافية لإثارة فعل عدواني أو عنيف. لذا بالطبع ، الآن ، السؤال الكبير هو ما هي الخلايا العصبية التي تتصل بها؟ هل هم كاشفات عنف؟ أوه ، ها هي مجموعة المحفزات التي تجعلنا نقرر الآن ، أوه ، يجب أن أهاجم هذا الشيء بجواري حتى لو كان مجرد قفاز.

ومن ثم ، بالطبع ، أين تقدم هذه الخلايا العصبية؟ ماذا يقودون؟ هل يقودون عاطفة ، ويأتون في اتجاه مجرى تلك المشاعر الفعل العنيف؟ أم أنهم يقودون قيادة آلية فقط: اذهب وهاجم القفاز بجانبك؟ لأول مرة ، يمكنك البدء في تنشيط مجموعات محددة جدًا من الخلايا في أعماق الدماغ وجعلها تؤدي إلى سلوك يمكن ملاحظته ، ولكن يمكنك أيضًا أن تسأل ، ما الذي تحصل عليه هذه الخلايا ، وما الذي ترسل إليه هذه الخلايا الرسائل ، والنظر إليها التدفق الكامل للمعلومات.

سأعطيكم مثالًا آخر رائعًا. قام أحد زملائي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، Susumu Tonegawa ، بتدريب الفئران على مهمة تعليمية ، بحيث تصبح بعض الخلايا العصبية في الدماغ قابلة للتنشيط بالضوء. استخدموا بعض الحيل الجينية للقيام بذلك. الآن ، ما يحدث هو أن تلك الفئران يمكن أن تفعل شيئًا آخر في وقت لاحق ، فهي تسلط الضوء على الدماغ ، وتلك الخلايا العصبية ، تلك التي تم تنشيطها في وقت سابق عندما كانوا يتعلمون ، يتم تنشيطها وتجعل الفئران تتذكر الذاكرة. يبدو الأمر كما لو كانوا هناك في المكان والزمان السابقين.

هذا مثير للاهتمام لأنه لأول مرة ، يمكنهم إظهار أنه يمكنك التسبب في استدعاء ذكرى معينة ، والآن يقومون بكل أنواع الأشياء المثيرة للاهتمام. على سبيل المثال ، يمكنك تنشيط هذه الخلايا مرة أخرى ، ولنفترض أنها ذكرى سعيدة ، دعنا نقول إنها مرتبطة بالسعادة أو المكافأة. لقد أظهروا أن ذلك يمكن أن يكون له تأثيرات مضادة للاكتئاب ، وأنه يمكن أن يكون لديك حيوان يتذكره ، ذكرى عندما تسلط الضوء على خلايا عصبية معينة ، الآن الذاكرة التي يتم استدعاؤها تثير مشاعر سعيدة بهذه الطريقة التي فسروها بها. وهذا يمكن أن يقاوم الضغوطات الأخرى أو الأشياء الأخرى التي تجعل الحيوان يشعر في العادة بأنه ليس جيدًا.

حرفيًا ، تستخدم المئات والمئات من المجموعات هذه التقنية التي طورناها لتنشيط الخلايا العصبية بالضوء لإثارة أشياء ذات أهمية إكلينيكية وربما حتى فلسفية في بعض الأحيان.

درست الكيمياء والهندسة الكهربائية والفيزياء في الكلية ، وقررت أن أهتم بفهم الدماغ. بالنسبة لي ، كان هذا هو المجهول الكبير. سيبدو هذا نوعًا من الجبن ، لكنني بدأت بالتفكير في كيفية فهم أدمغتنا للكون ، والكون ، بالطبع ، يعطينا أشياء مثل قوانين الفيزياء التي بنيت عليها الكيمياء والبيولوجيا ، والتي بنيت عليها دماغنا. إنها نوع من التكرار. كنت أحاول التفكير فيما يجب أن أفعله في مهنة فكرت فيها ، ما هي نقطة الضعف في الحلقة؟ وبدا أن الدماغ كان مجهولاً للغاية.

لقد تأثرت كثيرًا بالأشخاص الذين يسعون لبناء تكنولوجيا لمعالجة المشكلات الكبيرة ، وأحيانًا تقنية بسيطة للغاية. جميع الكيميائيين في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر الذين بنوا طرقًا للنظر في الضغط والحجم والقياس المتكافئ ، بدون ذلك ، من غير المعقول أن يكون لدينا أشياء مثل الجدول الدوري للعناصر وميكانيكا الكم وما إلى ذلك.

ما علق في ذهني هو أنك بحاجة إلى أن تكون لديك تلك الحقبة التكنولوجية ، وهذا يمنحك بعد ذلك البيانات التي تريدها ، والتي تنتج بعد ذلك أكثر تمثيلات المعرفة بخلًا وأناقة. وبالنسبة لعلم الأعصاب ، يبدو أننا لم نمر أبدًا بتلك الحقبة التكنولوجية. كانت هناك أجزاء وقطع ، لا تفهموني بشكل خاطئ ، مثل الأقطاب الكهربائية وماسح التصوير بالرنين المغناطيسي ، ولكن لم يتم بذل جهود متضافرة لتكون قادرًا على تعيين كل شيء ، وتسجيل جميع الديناميكيات ، والتحكم في كل شيء. وهذا ما أردت أن أفعله.

في الوقت الذي بدأت فيه التخرج من جامعة ستانفورد ، تجولت وأخبر الجميع أنني أريد بناء تقنيات للدماغ وإدخال العلوم الفيزيائية في علم الأعصاب. اعتقد الكثير من الناس أنها كانت فكرة سيئة ، بصراحة ، وأعتقد أن السبب في ذلك الوقت ، كان العديد من الفيزيائيين والمخترعين يحاولون بناء أدوات لدراسة الدماغ. لكنهم كانوا يفكرون إلى الأمام من خلال ما هو ممتع بالنسبة لهم ، وليس إلى الوراء من الألغاز العميقة للدماغ.

الفكرة الرئيسية التي حصلت عليها أثناء التخرج كانت إذا كنت لا تفكر إلى الوراء من الألغاز الكبيرة للدماغ ، وتفكر فقط للأمام من خلال ما تجده ممتعًا في الفيزياء ، فقد لا تكون التقنيات التي أنشأتها بهذه الأهمية. قد لا يحلون مشكلة كبيرة. ما تعلمته هو أننا يجب أن نأخذ الدماغ في ظاهره. علينا أن نتقبل تعقيدها ، ونعمل بشكل عكسي ، ونمسح جميع مجالات العلوم والهندسة من أجل بناء تلك الأدوات.

خلال العقد الأول الذي كنت فيه أستاذًا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، كنا في الغالب نبني الأدوات. قمنا ببناء أدوات للتحكم في الدماغ ، وأدوات لرسم الخرائط التفصيلية للبنية الجزيئية والدائرة للدماغ ، وأدوات لمراقبة عمل الدماغ. في الوقت الحالي ، نحن عند نقطة تحول ، فنحن مستعدون لبدء نشر هذه الأدوات بشكل منهجي وعلى نطاق واسع. لا تفهموني خطأ ، لا تزال الأدوات بحاجة إلى تحسينات لتتوافق مع التحدي المتمثل في دراسة الدماغ ، ولكن بالنسبة للكائنات الصغيرة مثل الديدان والذباب والأسماك ، أو لأجزاء صغيرة من أدمغة الثدييات ، فنحن مستعدون لبدء رسم خرائط لهم ومحاولة فهم كيفية استخدامهم للحوسبة.

يتقدم العمل من خلال تمويل المنح الخيرية والحكومية في المقام الأول. لقد كنا محظوظين جدًا لأنه كانت هناك زيادة طفيفة في الأشخاص المهتمين بتمويل الأشياء عالية المخاطر والمكافآت. هذا أحد أسباب وجودي في MIT Media Lab ، وقد تسأل لماذا أستاذ علم الأعصاب في كلية الهندسة المعمارية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا؟

كما كنا نناقش سابقًا ، كان لدى علماء الأعصاب منذ فترة طويلة ارتياب عميق في التكنولوجيا ، تلك التقنيات غالبًا لا تعمل ، كان الدماغ معقدًا للغاية بحيث لا يمكن للأدوات سوى حل مشاكل اللعب. عندما كنت أبحث عن وظيفة أستاذ ، كان البحث ناجحًا أو مفقودًا. لقد قمت أنا وزميلي كارل ديسروث بنشر بحث يوضح أنه يمكننا تنشيط الخلايا العصبية بالضوء ، وهي تقنية أطلقنا عليها منذ ذلك الحين "علم البصريات الوراثي" ، و "البصريات" للضوء و "علم الوراثة" لأنها جين نستعير منها نبات لجعل الخلايا العصبية حساسة للضوء. لكن الكثير من الناس في ذلك الوقت كانوا لا يزالون متشككين بعمق: هل هذه هي الصفقة الحقيقية أم أن هذه التكنولوجيا التي لا تعمل بشكل جيد والتي ستكون حاشية سفلية؟ ذهبت إلى Media Lab للشكوى من مدى تعقيد الأوساط الأكاديمية ، وكنت محظوظًا جدًا لأنهم كانوا يختتمون بحثًا عن وظيفة فاشلًا وقالوا ، "لماذا لا تأتي إلى هنا؟" وهكذا ذهبت ، وقمنا باحتضان الكثير من التكنولوجيا العصبية هناك منذ ذلك الحين.

عندما وصلت لأول مرة إلى Media Lab ، كان الكثير من الناس في حيرة شديدة بشأن ما سأفعله هناك. هل كنت سأنتقل إلى "تقنية Media Lab التقليدية" ، مثل هل كنت قد طورت طرقًا لتشخيص الهواتف المحمولة للأمراض العقلية أو أشياء أخرى من هذا القبيل؟ أردت أن أصل إلى حقيقة الدماغ. من بعض النواحي ، كان Media Lab مكانًا مثاليًا للبدء. يمكننا احتضان هذه الأفكار ، هذه الأدوات بعيدًا عن ضوء النهار البارد حتى تصبح جيدة بما يكفي بحيث يمكن لعلماء الأعصاب رؤية قيمتها. وقد استغرق ذلك عدة سنوات.

لقد كانت فترة ثلاث سنوات تقريبًا حتى بدأ هذا في الحصول على القبول السائد ، وبعد ذلك ، كانت هناك فترة أخرى مدتها ثلاث سنوات حيث قال الناس ، واو ، كيف نحصل على المزيد من التكنولوجيا ، وهذا أدى إلى مبادرات مثل مبادرة أوباما برين ، وهي محاولة للحصول على تطوير تكنولوجي واسع النطاق في جميع أنحاء علم الأعصاب.

بدأت مبادرة BRAIN بتحريض من مؤسسة كافلي. كانوا يستضيفون سلسلة من العصف الذهني حول ما يمكن لعلماء النانو وعلماء الأعصاب القيام به معًا ، وكان بول أليفيساتوس وجورج تشيرش ورافائيل يوستي والعديد من الأشخاص على تلك الحدود في هذه الجلسات المبكرة. وفي أواخر عام 2012 ، تمت دعوتي إلى إحدى هذه الجلسات حيث تمت دعوة العديد من المخترعين وبدأنا الحديث عن ربما يكون تخطيط نشاط الدماغ أمرًا رائعًا وكل شيء ، ولكن قد تكون التقنيات أوسع بكثير مما قد تحتاج إليه أكثر من مجرد خرائط.

قد تحتاج إلى طرق للتحكم في الدماغ ، وطرق لإعادة توصيل الدماغ.

كانت تلك نقطة تحول مثيرة للاهتمام لأنها انتقلت من رسم خرائط النشاط إلى التكنولوجيا على نطاق واسع ، وبعد أربعة أو خمسة أشهر ، أعلن أوباما عن مبادرة BRAIN التي ، بشكل متكرر إلى حد ما ، ترمز إلى أبحاث الدماغ لتطوير التقنيات العصبية المبتكرة ، وهم يخصصون الآن عشرات للمئات. ملايين الدولارات سنويًا ، اعتمادًا على أي عام ، لمحاولة الحصول على مزيد من التكنولوجيا للمساعدة في فهم الدماغ.

يتم تشغيل مبادرة BRAIN الآن من قبل وكالات حكومية مختلفة. لديهم أولوياتهم الخاصة ، لذلك ، على سبيل المثال ، DARPA مهتمة جدًا بالأطراف الاصطناعية البشرية قصيرة المدى ، على سبيل المثال ، ليس هناك مفاجأة هناك. تهتم مؤسسة العلوم الوطنية بمزيد من العلوم الأساسية ، وما إلى ذلك. الوكالات المختلفة لديها أجنداتها الخاصة الآن.

تشارك IARPA. إنهم يحاولون القيام بدفعة قوية لرسم خرائط لدائرة دماغ الثدييات على المدى القصير بناءً على التكنولوجيا الحالية ، وجزء صغير من ذلك يتعلق بجانب تطوير التكنولوجيا. معظم الأموال على جانب التطبيق. لكن لدينا بعض الأدوات الجديدة التي نعتقد أنها يمكن أن تكون مفيدة جدًا جدًا.

الشركات رائعة إذا كنت تستطيع العمل الجاد وأن تكون ذكيًا وتحل المشكلة. ولكن إذا كنت تتعامل مع شيء مثل الدماغ ، أو أكبر التحديات في علم الأحياء بشكل عام ، فالكثير من ذلك هو صدفة. الكثير منها هو فرصة الاتصال عندما تجمع عدة حقول معًا ، عندما تقوم بتوصيل النقاط ، عندما تقوم بهندسة الصدفة نوعًا ما وتجعل شيئًا لا يمكن التنبؤ به حقًا ، وهذا أمر يصعب القيام به إذا كنت قد أغلقت الأبواب. من الصعب القيام بذلك إذا كنت لا تسمح بالتعاون المفتوح والمجاني.

مجموعتنا كبيرة جدًا وأعتقد أننا ثاني أكبر مجموعة بحثية على الإطلاق في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. لكننا نعمل على الأرجح مع حوالي 100 مجموعة ، أشخاص خبراء في الجينوميات وخبراء في الكيمياء وأشخاص يصنعون الألماس النانوي وجميع أنواع الأشياء. والسبب هو أن الدماغ في حالة من الفوضى وهو معقد للغاية ، ولا نعرف على وجه اليقين ما هي التقنيات والاستراتيجيات والأفكار التي ستكون الأفضل. ولذا ، نحن بحاجة إلى التعاون بشكل اندماجي من أجل ضمان ، أو على الأقل تعظيم الاحتمال بأننا سنحل المشكلة.

أنت تريد أن يكون لديك أكاديميون لتلك القدرة الصادفة على ربط النقاط والتعاون ، وتريد الشركات عندما يحين الوقت للضغط بقوة وإنجاز الأشياء وتوسيع نطاقها وإخراجها من الباب. ما أتمنى أن أقوم بهندسته في العقد القادم أو نحو ذلك هو المؤسسات المختلطة حيث يمكننا أن نجعل الأشخاص يتنقلون ذهابًا وإيابًا لأنك قد تحتاج إلى فكرة تتأرجح قليلاً حتى تنضج.

سأعطيك مثالا. نحن نبني أنواعًا جديدة من المجاهر وأنواعًا جديدة من تقنيات النانو لتسجيل كميات هائلة من البيانات من الدماغ. كان أحد المتعاونين معنا يقدّر أن بعض هذه الأجهزة التي نصنعها قد تحتاج قريبًا إلى جزء كبير من النطاق الترددي للإنترنت بالكامل من أجل تسجيل جميع بيانات الدماغ التي قد نحصل عليها في مرحلة ما. الآن ، نحن بحاجة إلى بعض الأجهزة الإلكترونية ، أليس كذلك؟ نحتاج إلى إلكترونيات لتخزين جميع البيانات وأجهزة الكمبيوتر لتحليل البيانات. لكن هذا شيء صناعي.

من الأسهل بكثير تنفيذ ذلك في شركة أكثر منه في الأوساط الأكاديمية لأن العاملين في الصناعة يمكنهم تغيير الوضع وصنع أجهزة كمبيوتر رائعة ، لذلك بدأنا تعاونًا. شركة ناشئة صغيرة هنا في كامبريدج ، ماساتشوستس ، تعمل معنا. نحن نعمل الآن على تقنيات النانو ، وهذا الاندماج بين تصميمين مؤسسيين مختلفين يسمح لنا بالتحرك بسرعة أكبر من الشركات وحدها أو الأكاديميين وحدهم. ستكون هذه النماذج الهجينة الجديدة ضرورية لتحقيق التوازن بين الحاجة إلى الحظ والحاجة إلى المهارة والقدرة.

الشيء الذي أنا متحمس له أيضًا هو كيف نتخلص من المخاطر في علم الأحياء والطب؟ تم العثور على معظم الأدوية ، ومعظم استراتيجيات علاج المرضى ، إلى حد كبير عن طريق الحظ. كيف نتخلص من الخطر؟ تحدثنا قليلاً عن وجود علوم أساسية مثل الفيزياء ، وبعد ذلك ، لديك علوم عالية المستوى مثل علم الأحياء. قد يكون للطب أيضًا طرق علمية مختلفة لأنواع مختلفة من الأمراض. لقد حققنا إنجازات كبيرة ضد البكتيريا والفيروسات بسبب المضادات الحيوية ، بسبب اللقاحات. لماذا هذه كانت ناجحة جدا؟ هذا لأننا نحاول مساعدة أجسادنا على محاربة غازي أجنبي ، أليس كذلك؟ لكن إذا نظرت إلى الأمراض الكبيرة ، تلك التي لا أحد لديه أي شخص يدرك ما يجب فعله ، فهناك اضطرابات في الدماغ ، والكثير من السرطانات ، وأمراض المناعة الذاتية ، وهذه أمراض حيث يحارب أجسامنا أنفسنا ، وهذا أصعب بكثير لأنك لا يمكن أن نعطي عقارًا يمحو الغازي الأجنبي فقط لأن الغازي الأجنبي هو أنت.

كيف نفهم كيفية التخلص من مخاطر الأجزاء الصعبة من الطب؟ علينا أن نفكر في تطوير الأدوية والتطور العلاجي من وجهة نظر مختلفة. النماذج التي تعطينا مضادات حيوية جديدة ولقاحات جديدة وما إلى ذلك قد لا تكون مناسبة تمامًا لتغيير مستويات نشاط دوائر معينة في الدماغ ببراعة ، من أجل ضبط الجهاز المناعي بمهارة لمحاربة السرطان ولكن ليس كثيرًا لدرجة أنك سوف يتسبب في هجوم مناعي ذاتي ، أليس كذلك؟

فكرة واحدة ، حسنًا ، إذا كان جسمك يحارب نفسك ، فما تريده هو معرفة عميقة جدًا حول اللبنات الأساسية لهذه الخلايا وكيفية تكوينها في الجسم. قد تكون الفرضيات الأساسية الكامنة وراء فهم فهم الدماغ صحيحة أيضًا ما نحتاجه للتخلص من المخاطر الطبية ، من أجل فهم كيف تنحرف الخلايا والأعضاء والأنظمة في هذه الاضطرابات المستعصية. هذا شيء كنت أفكر فيه كثيرًا مؤخرًا أيضًا: كيف يمكننا التخلص من الهدف والمنهجية والمسار نحو علاج الأمراض؟

كانت هناك دراسة فقط صدرت حول كيف يمكن أن يكلف تناول عقار من الفكرة إلى السوق 2.5 مليار دولار الآن. وإذا نظرت إلى الأمراض الصعبة حقًا مثل أمراض الدماغ ، مثل السرطانات وما إلى ذلك ، فإن معدل الفشل الذي تتم الموافقة عليه للاستخدام البشري يزيد عن 90 بالمائة.

جعلني هذا أفكر في أنه ربما يكون هذا هو نفس نوع المشكلة الفكرية التي تجعلنا لا نفهم كيف تحسب دوائر الدماغ الأفكار والمشاعر. لدينا هذه الأنظمة ثلاثية الأبعاد الكبيرة ، سواء كانت دائرة دماغية أو سرطانًا أو جهازًا مناعيًا ، ومعرفة كيفية تعديل تلك الخلايا ، وجعلها تفعل الشيء الصحيح ، يعني إيجاد الفروق الدقيقة التي تجعل تلك الخلايا مختلفة عن الخلايا الطبيعية في جسدنا. لقد كنت أفكر كثيرًا في كيفية محاولة أخذ هذه الأدوات التي طورناها لرسم خرائط للدماغ ، للتحكم في الدماغ ، لمشاهدة الدماغ أثناء عمله وتطبيقه على بقية الطب.

يمكنني أن أخبركم عن التعاون الذي لدينا مع جورج تشيرش. تحاول مجموعة جورج منذ حوالي خمسة عشر عامًا العمل على تقنية تسمى التسلسل الموضعي ، وما يعنيه ذلك هو أنه يمكنك تسلسل الشفرة الجينية وأيضًا الجينات المعبر عنها ، وصفات الخلايا ، هناك داخل الخلايا؟

الآن ، لماذا هذا مهم؟ إنه أمر مهم لأنه إذا قمت فقط بتسلسل الجينوم ، أو قمت بتسلسل أنماط التعبير الجيني بعد طحن جميع الخلايا ، فلن تعرف مكان وجود الخلايا في الفضاء ثلاثي الأبعاد. إذا كنت تدرس دائرة الدماغ هذه وإليك كيفية تدفق المعلومات من الإحساس إلى مناطق الذاكرة نحو المناطق الحركية ، فقد فقدت كل الأبعاد الثلاثية للدائرة. لقد قمت للتو بتحويل الدماغ إلى حساء ، أليس كذلك؟ أو بالنسبة للورم ، نعلم أن هناك خلايا موجودة بجوار الأوعية الدموية ، وهناك خلايا جذعية ، وهناك خلايا منتشرة إذا قمت فقط بطحن الورم وتسلسل الأحماض النووية ، فقد فقدت مرة أخرى الصورة ثلاثية الأبعاد. قبل عامين ، نشرت مجموعة جورج ورقة بحثية حيث يمكنهم أخذ الخلايا في طبق وتسلسل الجينات المعبر عنها.

أي أن لديك DNA في النواة ، يتم التعبير عنه من خلال RNA ، وهو وصفة تلك الخلية ، ثم يقود RNA كل الإنتاج النهائي للبروتينات والجزيئات الحيوية الأخرى. الحمض النووي الريبي هو نوع ما بين الجينوم والنمط الظاهري للخلية الناضجة. إنه نوع من الوصفة. كانت مجموعة جورج تقوم بترتيب تسلسل الحمض النووي الريبي. اعتقدت أن ذلك كان مذهلاً: يمكنك قراءة وصفة الخلية.

الآن ، كان هناك جزء صعب: لم يعمل بشكل جيد في الهياكل ثلاثية الأبعاد الكبيرة مثل دوائر الدماغ أو الأورام. طورت مجموعتنا طريقة لأخذ دوائر الدماغ والأورام والأنسجة المعقدة الأخرى وتوسيعها جسديًا لجعلها أكبر. ما نفعله لجعل الدماغ أو الورم أكبر هو أننا نأخذ قطعة من أنسجة المخ ونقوم بتوليفها كيميائيًا في جميع أنحاء الخلايا ، بين الجزيئات ، حول الجزيئات ، في تلك القطعة من الدماغ ، شبكة من البوليمر على غرار الأشياء الموجودة في حفاضات الأطفال. وبعد ذلك ، عندما نضيف الماء ، يتضخم البوليمر ويدفع كل الجزيئات بعيدًا ، لذا يصبح كبيرًا بما يكفي بحيث يمكنك رؤيته حتى باستخدام البصريات الرخيصة.

أحد أحلامي هو أن تأخذ بكتيريا أو فيروسًا وتوسعها حتى تتمكن من التقاط صورة على هاتف خلوي. تخيل كيف يمكن أن يساعد ذلك في التشخيص ، أليس كذلك؟ يمكنك معرفة العدوى التي يصاب بها شخص ما بمجرد تكبيرها والتقاط صورة وتكون قد انتهيت.

بدأنا الحديث مع جورج: ماذا لو تمكنا من أخذ العينة وتوسيعها ثم تشغيل طريقة التسلسل في الموقع - لأن التسلسل ، بالطبع ، معقد حقًا. أنت بحاجة إلى مساحة حول الجزيئات لتسلسلها. هذا مثير جدًا بالنسبة لي ، إذا استطعنا أخذ الأشياء وتوسيعها ثم استخدام تقنية جورج لقراءة وصفات الخلايا ، فيمكننا رسم خريطة لبنية الحياة بطريقة ما.

يمكننا أن نرى كيف تبدو جميع الخلايا في دائرة دماغية معقدة ، أو في ورم ، أو في عضو يتعرض لهجوم مناعي ذاتي كما هو الحال في داء السكري من النوع 1. هذا واحد من أكثر الأشياء إثارة لي هو مفهوم التسلسل في الموقع. إذا تمكنا من تطبيقه على الهياكل والأنسجة ثلاثية الأبعاد الكبيرة ، فقد نتمكن من رسم خريطة لبنات البناء الأساسية للحياة.

لقد ركز تعاوننا الحالي مع مجموعة جورج بشكل كبير على قطع صغيرة من الأنسجة التي لدينا: ربما أدمغة الفئران ، وكائنات نموذجية أخرى مستخدمة في علم الأعصاب. لكننا نعلم أنهم إذا عملوا في هذه الأنظمة ، فمن المحتمل أن يعملوا في الأنسجة البشرية أيضًا. تخيل أننا حصلنا على خزعة من السرطان من شخص ما ، نستخدم تقنية مجموعتنا لتوسيعها ماديًا ، وجعل كل شيء كبيرًا بما يكفي لرؤيته ، وبعد ذلك ، يمكننا الدخول واستخدام تقنية جورج في التسلسل في الموقع لقراءة التركيب الجزيئي.

عندما نشرنا فكرة توسيع شيء ما لأول مرة ، كان الكثير من الناس متشككين جدًا بشأنها. إنها طريقة غير تقليدية للغاية للقيام بالأشياء. لإقناع الناس بأنها تعمل ، ذهبنا [التالي] في السطر المنطقي: أسلوب التصميم. عندما نصنع البوليمرات التي تشبه حفاضات الأطفال داخل الخلايا ، فإننا نربط جزيئات معينة بالبوليمر من خلال الروابط الجزيئية ، ومن ثم نقوم بمسح كل البقية. يمكننا استخدام الإنزيمات وما إلى ذلك لتقطيع الباقي. بهذه الطريقة ، عندما نوسع البوليمر ، فإن جزيئاتنا التي نهتم بها تكون مثبتة وتتحرك ، لكن بقية الهيكل قد تم تدميره أو تقطيعه بحيث لا يعيق التمدد. هذا عنصر تصميم رئيسي.

طريقة واحدة للتفكير في هذا - الكيمياء هي طريقة للقيام بالتلفيق على نطاق واسع بالتوازي. افترض أنني أريد أن أرى شيئين قريبين من بعضهما البعض ، مثل يدي هنا. لكن بالطبع ، لا تستطيع العدسات رؤية الأشياء الصغيرة جدًا ، وذلك بفضل الانعراج. إذن ماذا لو حملنا يديّ ورسّناهما في هذه البوليمرات القابلة للتمدد ثم دمرنا كل شيء آخر؟ قد يكون هناك الكثير من القمامة هنا لا نهتم بها. نضيف الماء ويتضخم البوليمر ، ونحرك يدي معه حتى يكونا متباعدين بما يكفي حتى نتمكن من رؤية الفجوة بينهما. هذه هي الفكرة الأساسية لما نسميه بالمجهر التوسعي حيث نأخذ الجزيئات في خلية أو جزيئات في نسيج أو دائرة دماغية أو ورم ، ونثبت تلك الجزيئات في بوليمر منتفخ.عندما نضيف الماء ، فإن الجزيئات التي نهتم بها ، والجزيئات التي قمنا بتثبيتها - والتي قمنا بتثبيتها على البوليمر ، كما كانت ، قد تباعدت حتى تكون متباعدة بدرجة كافية بحيث يمكننا رؤيتها باستخدام رخيصة وقابلة للتطوير ، وبصريات منتشرة بسهولة مثل التي يمكن أن تجدها على مجهر رخيص الثمن أو حتى كاميرا ويب.

بعد أن نشرنا ورقتنا البحثية حول توسيع الأنسجة ، بدأ الكثير من الناس في تطبيقها. على سبيل المثال ، لنفترض أنك أردت معرفة كيفية تكوين الخلايا في خزعة السرطان. يمكنك أخذ العينة وإذا نظرت إليها تحت المجهر ، لا يمكنك رؤية الهياكل الدقيقة ، ولكن إذا فجرتها وجعلتها أكبر ، فربما يمكنك رؤية شكل الجينوم ربما يمكنك رؤية ذلك تقوم الخلية بتمديد محلاق صغير ، صغير جدًا بحيث لا يمكن رؤيته من خلال وسائل أخرى ، وربما تكون هذه بداية ورم خبيث.

يحاول الكثير من الأشخاص استخدام تقنيتنا الآن لرؤية الأشياء التي لا يمكنك رؤيتها بأي طريقة أخرى ، ونجد الكثير من الاهتمام ليس فقط من علماء الدماغ لأن لديك الآن طريقة لرسم خرائط لدارات الدماغ باستخدام الدقة النانوية ثلاثية الأبعاد ، ولكن أيضًا من مشاكل أخرى تشبه الدماغ: الأورام والأعضاء والتطور وما إلى ذلك حيث تريد أن تنظر إلى بنية ثلاثية الأبعاد ولكن بدقة نانوية.

لقد أنشأنا شركة صغيرة لمحاولة صنع مجموعات وربما نقدمها كخدمة حتى يتمكن الأشخاص من استخدامها على نطاق واسع. بالطبع ، وضعنا أيضًا جميع الوصفات على الإنترنت حتى يتمكن الأشخاص من تنزيلها ، وقد بدأت المئات والمئات من المجموعات بالفعل في اللعب بهذه الأنواع من الأدوات.

نريد أن نجعل ما هو غير مرئي مرئيًا ، ومن الصعب رؤية بنية ثلاثية الأبعاد مثل دائرة قد تخزن ذاكرة أو دائرة في الدماغ قد تعالج عاطفة ، مع الدقة النانوية التي تحتاجها لرؤية الاتصالات العصبية و الجزيئات التي تجعل الخلايا العصبية تفعل ما تفعله.

يرتبط الحد الأساسي لمدى دقة رؤيتنا للأشياء بمعامل تقني يسمى حجم الشبكة وهو أساسًا التباعد بين سلاسل البوليمر. نعتقد أن التباعد بين سلاسل البوليمر يبلغ حوالي بضعة نانومترات ، أي بنفس حجم الجزيء الحيوي. إذا تمكنا من دفع جميع الجزيئات بعيدًا عن بعضها بشكل متساوٍ جدًا ، فهذا يشبه رسم صورة على بالون وتفجيرها: قد تتمكن من رؤية كل الجسيمات الفردية ولبنات بناء الحياة ، لكن هل تعرف ماذا؟ علينا التحقق من صحة التكنولوجيا وصولاً إلى هذا المستوى من الدقة. حتى الآن ، قمنا بالتحقق من صحتها إلى حوالي عشرة أضعاف أكبر من ذلك ، بترتيب المقدار. ولكن إذا تمكنا من الوصول إلى دقة جزيء واحد ، يمكنك محاولة رسم خريطة لبنات بناء الأنظمة الحية. لم نصل إلى هناك بعد.

لقد اندهشت من السرعة التي بدأت بها التكنولوجيا العصبية في التحرك. قبل عشر سنوات ، كان لدينا عدد قليل نسبيًا من الأدوات للنظر إلى الدماغ والتحكم فيه ، والآن ، بعد عشر سنوات ، لدينا أدوات علم البصريات الوراثي للتحكم في دوائر الدماغ ، وطريقة التوسع هذه لرسم خرائط للدوائر الدقيقة ، وأيضًا ، قمنا بتطوير ثلاثي الأبعاد تخيل طرق تعمل بشكل أساسي بالطريقة التي تعمل بها أعيننا لإعادة بناء صور ثلاثية الأبعاد للديناميكيات الكهربائية عالية السرعة للدماغ.

في السنوات الخمس عشرة القادمة سيحدث شيئان وقد يحدث شيء ثالث. الشيء الوحيد الذي سيحدث هو أن قدرتنا على رسم التفاصيل الدقيقة للدوائر العصبية ورؤية ديناميكيات السرعة العالية والتحكم فيها من المحتمل أن تكون متقنة قد تحدث في أقرب وقت بعد خمس سنوات من الآن ولكن بالتأكيد في غضون خمسة عشر عامًا ، أتوقع ذلك.

الأمر الثاني هو أنه سيكون لدينا بعض الخرائط التفصيلية الكافية للدوائر العصبية الصغيرة التي ربما يمكننا حتى صنع نماذج حسابية لعملياتها. على سبيل المثال ، هناك دودة صغيرة تسمى C. elegans بها 302 خلية عصبية ، ربما يمكننا رسم خريطة لهم جميعًا وجزيئاتهم وديناميكياتهم وربما يمكننا عمل نموذج حسابي لتلك الدودة. أو ربما يكون دماغًا أكبر قليلاً: تحتوي يرقات الزرد على 100000 خلية عصبية ، والفئران لديها 100 مليون - ملعب كرة قدم - والبشر يمتلكون 100 مليار. يمكنك أن ترى أن هناك بعض القفزات اللوغاريتمية متعددة المراحل التي يتعين علينا القيام بها.

الشيء التخميني هو أنه قد يكون لدينا بعض الأدوات التي قد تسمح لنا بالنظر في وظائف الدماغ البشري بشكل أكثر دقة. في الوقت الحالي ، لدينا عدد قليل جدًا من الأدوات للنظر في الدماغ البشري ، وهناك تصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي الذي يتيح لك النظر إلى تدفق الدم الذي يقع في اتجاه مجرى نشاط الدماغ ، ولكنه غير مباشر للغاية وهو فظ جدًا. دقة الوقت أبطأ بآلاف المرات مما كانت عليه في نشاط الدماغ ، والدقة المكانية ، كل كتلة صغيرة تراها في عمليات مسح الدماغ هذه تحتوي على عشرات إلى مئات الآلاف من الخلايا العصبية ، ونعلم أنه حتى الخلايا العصبية القريبة يمكنها القيام بأشياء مختلفة تمامًا .

أكثر ما نحتاجه الآن ، أود أن أقول ، هو طريقة للتصوير والتحكم في دوائر الدماغ البشري بخلية واحدة ، ودقة نبضة كهربائية واحدة ، وهيئة المحلفين حول كيفية حدوث ذلك. هناك الكثير من العصف الذهني. لم أر أي تقنية تم إنشاؤها حتى الآن يمكنها إثبات ذلك على الرغم من وجود الكثير من التكهنات المثيرة للاهتمام. هذا شيء أود أن أراه يحدث وقد بدأنا العمل على بعض الأفكار التي قد تسمح لك بفعل ذلك.

هناك الكثير من التكهنات حول ما إذا كانت هناك تأثيرات كمية ضرورية لحسابات الدماغ. عند درجة حرارة الجسم ، من المحتمل جدًا أن تكون التأثيرات الكمية ، إن وجدت ، قصيرة جدًا جدًا ، وربما أقصر بكثير من أنواع الحسابات التي تحدث في الدماغ. من الممكن تمامًا أنه إذا كانت هذه التأثيرات مهمة ، فسنحتاج إلى أدوات أكثر قوة لرؤيتها ، أو ربما يمكنك شرح جميع الفيزياء الحيوية للخلايا العصبية المعروفة حتى الآن ، في الغالب ، باستخدام نماذج كلاسيكية تمامًا.

الشيء الذي أحببته في العمل في مشروع الحساب الكمي ، كان هذا مع نيل غيرشنفيلد في الماضي ، كان هذه الفلسفة الكبرى لكيفية ارتباط المعلومات والفيزياء. هناك العديد من النظريات حول المبادئ الفيزيائية الأساسية للحساب ، بل هناك عبارة "من بت" ، حيث يتحدث الناس عن حدود الديناميكا الحرارية الأساسية لكيفية حدوث معالجة المعلومات في الأنظمة الفيزيائية. على سبيل المثال ، هناك الكثير من البتات المرتبطة بالثقب الأسود ، وهناك ، بناءً على درجة الحرارة ، كمية أساسية من المعلومات التي يمكن ترميزها في انتقال معين. يعمل الدماغ في معظمه ، لأنه في درجة حرارة الجسم وكل ذلك ، أعلى بكثير من تلك الحدود الأساسية المادية فيما يتعلق بمعالجة المعلومات.

على مستوى واحد ، فإن أكثر نماذج الدماغ شحًا هي نماذج تماثلية لأننا نعلم أن هناك كميات مختلفة من أجهزة الإرسال يتم إطلاقها في نقاط الاشتباك العصبي ، ونعلم أن النبضات الكهربائية التي تحسبها الخلايا العصبية يمكن أن تختلف في ارتفاعها ومدتها. بالطبع ، إذا بحثت بعمق كافٍ ، يمكنك القول ، حسنًا ، يمكنك فقط عد النواقل العصبية ، يمكنك حساب الأيونات ، وتصبح رقمية مرة أخرى ، ولكن هذا مستوى أكثر تفصيلاً من الوصف الذي قد لا يكون الأكثر بخلًا. لأنه كان عليك حساب وتوطين كل أيون صوديوم وأيون بوتاسيوم وأيون كلوريد. نأمل ألا نضطر إلى الذهاب إلى هذا الحد. ولكن إذا احتجنا إلى ذلك ، فربما يتعين علينا بناء تقنيات جديدة للقيام بذلك.

لقد فازت أنا وشريكي المخترع ، كارل ديسروث ، بجوائز الاختراق في علوم الحياة لعملنا معًا في علم البصريات الوراثي ، هذه التكنولوجيا حيث نضع الجزيئات الحساسة للضوء في الخلايا العصبية ، ومن ثم يمكننا جعلها قابلة للتفعيل أو الصمت مع نبضات من ضوء.

لقد أرسلت مجموعاتنا هذه الجزيئات إلى آلاف من علماء الأعصاب الأساسيين والمهتمين إكلينيكيًا ، ويدرس الناس أسئلة علمية أساسية جدًا مثل كيف يتم تمثيل الرائحة في الدماغ؟ لكنهم يحاولون أيضًا الإجابة على الأسئلة ذات الصلة سريريًا مثل أين يجب عليك تعطيل خلايا الدماغ لإيقاف نوبة الصرع؟ سأعطيكم مثالًا على هذا الأخير نظرًا لوجود الكثير من الاهتمام بالمرض.

كان الناس يحاولون إغلاق الخلايا شديدة الإثارة أثناء النوبات لعقود بالمعنى الحرفي للكلمة ، لكن الأمر صعب للغاية بسبب أي جزء من الدماغ وأي خلايا وأي نتوءات؟ إنها فوضى كبيرة ، أليس كذلك ، الدماغ؟ لذلك استخدمت مجموعة في جامعة كاليفورنيا في إيرفين تقنياتنا لمحاولة إيقاف خلايا دماغية مختلفة أو حتى تشغيل خلايا دماغية مختلفة ، وما وجدوه هو أن بعض الخلايا ، إذا قمت بتنشيطها ، يمكنها إيقاف نوبة في نموذج الفأر. ولكن مع ذلك ، من كان يظن أن تنشيط نوع معين من الخلايا سيكون كافيًا لإنهاء النوبة؟ لا توجد طريقة أخرى لاختبار ذلك ، صحيح ، لأنه كيف تقوم بتشغيل نوع واحد فقط من الخلايا؟

ما فعلوه هو أن هناك فئات معينة من الخلايا تسمى interneurons ، وتميل إلى إغلاق أنواع الخلايا الأخرى في الدماغ. ما فعلته هذه المجموعة هو أنهم أخذوا جزيءًا وضعناه لأول مرة في الخلايا العصبية منذ حوالي عقد من الزمان ، وهو جزيء ، نوعًا ما مثل الألواح الشمسية ، عندما تسلط الضوء عليه ، سيقود الكهرباء إلى الخلايا العصبية. لقد قاموا بتسليم الجين لهذا الجزيء بحيث يكون موجودًا فقط في تلك الخلايا العصبية الداخلية ، ولا توجد أي من الخلايا الأخرى القريبة ، فقط الخلايا العصبية الداخلية. وبعد ذلك ، عندما يسلطون الضوء ، ستغلق هذه الخلايا العصبية الداخلية الخلايا المجاورة لها ، وقد أظهروا أنه يمكنك إنهاء نوبة في نموذج فأر مصاب بالصرع.

هذا مثير للاهتمام لأنه الآن ، إذا كان بإمكانك بناء دواء من شأنه أن يقود تلك الخلايا ، فربما تكون هذه طريقة جديدة لعلاج النوبات ، أو يمكنك محاولة استخدام الضوء مباشرة لتنشيط تلك الخلايا وبناء نوع من الأطراف الصناعية التي يمكن زراعتها في الدماغ وتنشيط تلك الخلايا بالقرب من بؤرة النوبة ، على سبيل المثال.

يستكشف الناس كلا الفكرتين. هل يمكنك استخدام أدوات علم البصريات الوراثي لدينا لتشغيل وإيقاف أنواع مختلفة من الخلايا في الدماغ للعثور على أهداف أفضل ، ولكن بعد ذلك ، معالجة تلك الأهداف بالعقاقير؟ أو هل يمكنك استخدام الضوء لتنشيط الخلايا ونحت نشاطها مباشرة في الوقت الفعلي في مريض بشري؟ هذا الأخير ، بالطبع ، يمثل مخاطرة أعلى بكثير ، لكن من الممتع التفكير فيه بالتأكيد. وهناك شركتان تحاولان القيام بذلك الآن.

عندما كنا نتحدث عن جائزة الاختراق ، فكرت في الخطاب الصغير الذي ألقيته - لقد أعطوك ثلاثين ثانية ، لكنني فكرت في الأمر لعدة أسابيع لأنني أشعر أن هناك دافعًا لعلاج الأشياء ، دافعًا لإيجاد العلاجات ، ولكن في بعض النواحي ، من خلال إجبارها على المضي قدمًا بسرعة كبيرة ، قد نفقد رؤى الصدفة الأكثر قوة.

سأعطيكم مثالاً: في عام 1927 ، مُنحت جائزة نوبل في الطب لهذا الرجل الذي ابتكر علاجًا للخرف. ما فعله هذا الشخص هو أنه سيأخذ الأشخاص المصابين بالخرف وكان يصيبهم بالملاريا عن عمد. تذكر أن هذه هي أعظم فكرة في وقتها ، أليس كذلك؟

الآن ، لماذا عملت؟ حسنًا ، الملاريا تسبب حمى شديدة جدًا. في ذلك الوقت ، غالبًا ما كان الخرف ناتجًا عن مرض الزهري ، وبالتالي فإن ارتفاع درجة حرارة الملاريا من شأنه أن يقتل الطفيل المسبب لمرض الزهري. الآن ، في عام 1928 ، بعد عام واحد ، بدأت المضادات الحيوية في الظهور على الإنترنت ، وبالطبع كانت المضادات الحيوية ضربة هائلة والخرف المرتبط بمرض الزهري لم يسمع به من قبل تقريبًا في الوقت الحاضر.

أشعر بالقلق من أن الاندفاع للحصول على علاج قصير الأمد يمكن أن يتسبب في بعض الأحيان في توجيه الناس انتباههم بشكل خاطئ من النزول إلى آليات الحقيقة لمعرفة ما يحدث. يبدو الأمر كما لو أن الناس غالبًا ما يتحدثون عن أننا نقوم بكل هذه الأشياء الإضافية ، يجب علينا القيام بالمزيد من لقطات القمر ، أليس كذلك؟ أنا قلق من أن الطب يقوم بالكثير من لقطات القمر. كل ما نقوم به في الطب تقريبًا هو لقطة قمرية لأننا لا نعرف على وجه اليقين ما إذا كانت ستنجح.

ينسى الناس. عندما هبطوا على القمر ، كان لديهم بالفعل عدة مئات من السنين من حساب التفاضل والتكامل حتى يكون لديهم فيزياء الرياضيات ، لذا فهم يعرفون الديناميكا الهوائية لقوانين نيوتن ، وأنت تعرف كيف تطير بالصواريخ ، كان الناس يطلقون الصواريخ لعقود عديدة قبل الهبوط على القمر. عندما ألقى كينيدي خطاب الهبوط على القمر ، لم يكن يقول ، دعونا نقوم بهذه المهمة المستحيلة التي كان يقولها ، انظر ، يمكننا القيام بها. لقد أطلقنا صواريخ إذا لم نفعل ذلك ، سيصل شخص آخر إلى هناك أولاً.

لقد ذهب Moon shot إلى اللغة المعاكسة بدلاً من أن نقول هنا إنه شيء كبير يمكننا القيام به ونعرف كيفية القيام بذلك ، إنه هنا شيء مجنون ، دعنا نلقي الكثير من الموارد عليه ودعونا نأمل في الأفضل. أخشى ألا تكون هذه هي الطريقة التي ينبغي بها استخدام "لقطة القمر". أعتقد أننا يجب أن نفعل لقطات مضادة للقمر!


3. حساب بنائي نفسي لأساس الدماغ للعاطفة

أ البناء النفسي يفترض حساب العاطفة أن العواطف هي أحداث نفسية تنبثق من عمليات نفسية أساسية ليست خاصة بالعاطفة. في هذا الرأي ، فإن الفئات العقلية مثل الغضب والحزن والخوف لا يحترمها الدماغ (ولا يحترمها العاطفة والإدراك، أو معرفة، لهذا الأمر Barrett 2009a Duncan & # x00026 Barrett 2007 Pessoa 2008). نهج البناء النفسي للعاطفة قديم قدم نهج تحديد الموقع ، على الأقل في شكله الوليدي (على سبيل المثال ، كان Wundt و James وعلماء النفس الأوائل الآخرون من علماء البناء النفسيين انظر Gendron & # x00026 Barrett 2009). يشترك نهج البناء النفسي المعاصر لدينا كثيرًا مع مناهج علم الأعصاب الإدراكي بحجة أن العمليات النفسية الأساسية شائعة عبر مجالات مهمة متنوعة (Cole & # x00026 Schneider 2007 Dosenbach et al. 2006 Smith et al. 2009 van Snellenberg & # x00026 Wager 2009 Wager et 2005 Wager & # x00026 Smith 2003). كما هو الحال في فرضية السياق العصبي ، فإنها تفترض أن الوظيفة النفسية لمناطق الدماغ الفردية يتم تحديدها ، جزئيًا ، من خلال شبكة مناطق الدماغ التي تطلقها معها (McIntosh 2004). وهو متوافق أيضًا مع الأدلة الحديثة على أن الشبكات واسعة النطاق المتأصلة في الدماغ تتفاعل لإنتاج أحداث نفسية (Seeley et al. 2007 Smith et al. 2009 Spreng et al. 2009 انظر Deco et al. 2011 للمراجعة). في فلسفة العقل ، يتماشى مع كل من الهوية الرمزية ونهج السيطرة على العقل & # x02013brain المراسلات (Barrett ، تحت الطبع) ونهج الآليات العقلية (Bechtel 2008). نناقش وجهة نظر البنائية النفسية بمزيد من التفصيل إلى حد ما لأنها غير مألوفة لكثير من القراء.

في نموذجنا البنائي النفسي ، المسمى & # x0201cconceptual Act Model ، & # x0201d تظهر المشاعر عندما يصنع الناس المعنى من المدخلات الحسية من الجسم ومن العالم باستخدام معرفة التجارب السابقة. العواطف هي & # x0201csvigated المفاهيم & # x0201d (راجع بارسالو 2003) لأن المعنى الناشئ مصمم للبيئة المباشرة ويجهز الشخص للاستجابة للمدخلات الحسية بطريقة تتناسب مع الموقف (Barrett 2006b). & # x0201cConceptual Actions & # x0201d يمكن أيضًا أن يطلق عليها & # x0201cperceptual Actions & # x0201d لأنه يُعتقد أنها تظهر في الوعي تمامًا كما تفعل الإدراك البصري والسمعي عندما تكون المدخلات الحسية تلقائيًا وبدون جهد ذات مغزى باستخدام المعرفة من التجربة السابقة. الفكرة هي أن الدماغ يقوم بالتنبؤ الأولي حول معنى المصفوفة الحسية في السياق (بار 2007) ، والخطأ بين هذا التنبؤ الأولي من أعلى إلى أسفل والنشاط الحسي يتم تصغيره بسرعة (Friston 2010) لإنتاج وعي موحد حقل.

في البناء النفسي ، تتحقق جميع الحالات العقلية ، سواء تم اختبارها كمثال على فئة المشاعر المنفصلة أم لا ، من خلال عمليات نفسية أساسية أو & # x0201cingredients & # x0201d للعقل. الهدف من علم النفس هو تحديد هذه العمليات النفسية باعتبارها & # x0201cpsychological بدائيات ، & # x0201d أو أبسط الأوصاف النفسية التي لا يمكن اختزالها إلى أي شيء آخر عقلية (لأنها في تلك المرحلة تصف الآليات البيولوجية). هذه العمليات النفسية الأساسية ليست محددة وظيفيًا لأي فئة عاطفة منفصلة ، أو حتى للفئة المشاعر بحد ذاتها. بدلاً من ذلك ، هم انتقائيون وظيفيًا للعاطفة في مناسبات معينة. نظرًا لأن نموذجنا جديد نسبيًا ، فإن نموذجنا الحالي لم يحدد المستوى الأكثر بدائية للوصف النفسي ، وليس من الممكن بعد أن ندعي بشكل قاطع ما هي العمليات النفسية الأساسية للعقل. ما نقترحه هو مجموعة من المجالات الأساسية للوظيفة النفسية التي هي أول تقدير تقريبي في مسار برنامج بحث أطول لتحديد البدائيين النفسيين. سيتم تنقيح هذه بلا شك مع استمرار البحث في السنوات القادمة.

عملية واحدة في جميع نماذج البناء النفسي للعاطفة هي شكل من أشكال المدخلات الحسية من الجسم ، مثل الإشارات الجسدية والحشوية والأوعية الدموية والحركية الخام (جيمس 1884) ، الإثارة (دافي 1957 ماندلر 1975 1990 شاختر & # x00026 سنجر 1962) ، أو التأثير (Harlow & # x00026 Stagner 1932 Hunt 1941 Wundt 1897/1998 يسمى الآن Core Effect Barrett 2006b Barrett & # x00026 Bliss-Moreau 2009 Russell 2003 Russell & # x00026 Barrett 1999). في وجهة نظرنا البنائية النفسية ، نشير إلى هذا المجال النفسي الأساسي كـ & # x0201ccore effect. & # x0201d في علم النفس ، تُستخدم كلمة & # x0201caffect & # x0201d للدلالة على أي شيء عاطفي. التأثير الأساسي ، من ناحية أخرى ، هو مصطلح يستخدم لوصف التمثيل العقلي للتغيرات الجسدية التي يتم اختبارها أحيانًا على أنها مشاعر من المتعة والاستياء مع درجة معينة من الإثارة (Barrett & # x00026 Bliss-Moreau 2009 Russell 2003 Russell & # x00026 باريت 1999). يتم تحقيق التأثير الأساسي ، جزئيًا ، من خلال أنظمة التحكم الحشوية التي تساعد الكائنات الحية على التعامل مع المحفزات التحفيزية البارزة في البيئة. لا يعد الجهاز العصبي المحيطي العامل ضروريًا للشخص لتجربة الحالة العاطفية الأساسية (على سبيل المثال ، Critchley et al. 2001) طالما أن لديهم بعض الخبرات السابقة لتزويدهم بتمثيلات الجهاز العصبي المركزي للحالات الجسدية. ومع ذلك ، في الأفراد الأصحاء ، عادةً ما يكون التأثير الأساسي مصحوبًا بتقلبات حركية جسدية ، وحركية ، واستقبال ، وتقلبات كيميائية عصبية تحدث داخل قلب الجسم ويتم تمثيلها في الدماغ. التغييرات في التأثير الأساسي هي مقياس الاستتباب & # x02013 طريقة الجسم لتمثيل ما إذا كانت الكائنات في البيئة ذات قيمة أم لا في سياق معين. يشترك مفهوم التأثير الأساسي في الكثير من القواسم المشتركة مع فكرة أن الإشارات الجسدية تشكل مكونًا أساسيًا في الحياة العقلية (على سبيل المثال ، فكرة أن التجسيد ضروري للوعي Craig 2009 Damasio 1999 فكرة أن المشاعر هي عملة مشتركة لتقييم الأشياء في العالم Cabanac 2002). نحن نفترض أن التأثير الأساسي ليس له معنى من الناحية النفسية ما لم يتم إرفاقه بجسم يتم جعله ذا مغزى من خلال عملية نفسية أساسية ثانية ، والتي سنصفها لاحقًا.

تتضمن جميع النماذج البنائية النفسية عملية نفسية أساسية ثانية يتم من خلالها جعل الإشارات الحسية الداخلية أو المشاعر العاطفية المرتبطة بها ذات معنى تلقائيًا وبدون جهد (أي ، من ذوي الخبرة فيما يتعلق أو بسبب حدث أو شيء ، عادة في المحيط الخارجي). يشمل المرشحون لهذه العملية النفسية الثانية الأفكار (Wundt 1897) ، والانتماء الاجتماعي (Schachter & # x00026 Singer 1962) ، والإسناد (Russell 2003) ، أو ، كما نقترح في نموذجنا ، التصنيف على أنه تصور موضوعي (Barrett 2006b). تربط عملية & # x0201cconceptualization & # x0201d (والعمليات الأخرى التي تدعمها ، مثل الاهتمام التنفيذي) تصورات المدخلات الحسية من العالم بمدخلات من الجسم لخلق لحظة نفسية ذات مغزى. في فرضيتنا ، يصنع الناس تلقائيًا معنى لحالتهم العاطفية الأساسية من خلال الانخراط في تصور موضوعي يربطها بشيء أو حدث. التصور هو العملية التي يتم من خلالها استخدام التمثيلات المخزنة للتجارب السابقة (أي الذكريات والمعرفة) لإخراج المعنى من الأحاسيس في الوقت الحالي (Wilson-Mendenhall et al. 2011). يمكن لأي شخص أن يجعل التصور الموضعي الذي يؤثر على الجوهر هو عرض جسدي (على سبيل المثال ، تسارع ضربات القلب) ، أو شعور بسيط (على سبيل المثال ، الشعور بالتعب أو الجرح) ، أو مثال على فئة المشاعر المنفصلة (على سبيل المثال ، الغضب ضد يخاف). وفي أوقات أخرى ، يُنظر إلى التأثير الأساسي على أنه جزء من الشيء نفسه بدلاً من رد فعل الفرد تجاهه. على سبيل المثال ، الطعام لذيذ أو كريه ، اللوحة جميلة أو مبهرجة ، أو الشخص دافئ أو بارد. نظرًا لأننا نفترض أن الناس يصنعون المعنى من حالاتهم العاطفية الأساسية في سياق تجربتهم كجزء من العاطفة أو الإدراك أو الاعتقاد أو الحكم ، فإن حساب البناء النفسي لا يقلل ببساطة من فئة المشاعر إلى التأثير الإيجابي أو السلبي (كما يُزعم غالبًا في ملخصات & # x0201cd نماذج الأبعاد للعاطفة & # x0201d على سبيل المثال Fontaine et al. 2007 Keltner et al. 2003). يمكن القول بأن التصور المفاهيمي ينتج تقييمات معرفية تحقق العاطفة (Barrett et al. 2007c) ، حيث تكون هذه التقييمات بمثابة وصف لميزات أو خصائص التجربة العاطفية (Clore & # x00026 Ortony 2008). في العديد من نماذج التقييم ، الافتراض هو أن الدماغ يحتوي على سلسلة من آليات التقييم المعرفي المحددة (على سبيل المثال ، هناك آلية محددة لتقييم حداثة كائن ما ، أو ما إذا كانت أهداف المرء محجوبة) أنه عند تكوينه في نمط معين ، تثير المشاعر المنفصلة. في نموذجنا ، لا نقترح أي عمليات عقلية جديدة أو فريدة تسبب المشاعر بدلاً من ذلك ، نقترح آلية (تصنيف) تم توثيقها جيدًا في أدبيات علم الأعصاب النفسي والمعرفي. التصنيف (أو التصور) هو عملية أساسية في الدماغ البشري تعمل مثل الإزميل ، مما يدفع الناس إلى الاهتمام بميزات معينة في مصفوفة حسية وتجاهل الآخرين. يتم فقط تحويل بعض أطوال موجات الضوء التي تضرب شبكية العين إلى أشياء مرئية ، فقط بعض التغييرات في ضغط الهواء المسجلة في آذاننا تُسمع على شكل كلمات أو موسيقى ، ويتم اختبار بعض التغييرات الجسدية فقط على أنها عاطفة. إن تصنيف شيء ما هو جعله ذا مغزى. يصبح من الممكن بعد ذلك تقديم استنتاجات منطقية حول هذا الشيء ، والتنبؤ بما يجب فعله به ، وإيصال تجربتنا معه إلى الآخرين. هناك مناقشات مستمرة حول كيفية عمل التصنيف ، ولكن حقيقة أنه يعمل ليس موضع تساؤل.

في نموذجنا ، يتم تحقيق التصنيف في شكل تصور مفاهيمي محدد في مجموعة من مناطق الدماغ التي تعيد تكوين التجارب السابقة لاستخدامها في الوقت الحاضر. هذه المجموعة من مناطق الدماغ تسمى أيضًا & # x0201cepisodic memory network & # x0201d (على سبيل المثال ، Vincent et al. 2006) أو & # x0201cdefault network & # x0201d (على سبيل المثال ، Raichle et al. 2001) وتنشط عندما يتذكر الناس الماضي (على سبيل المثال ، Buckner & # x00026 Carroll 2007 Schacter et al. 2007 انظر McDermott et al. 2009 للتحليل التلوي) ، تخيل المستقبل (على سبيل المثال ، Addis et al. 2007 انظر Hassabis & # x00026 Maguire 2009 Moulton & # x00026 Kosslyn 2009 Schacter et al.2007) ، قم بعمل تنبؤات حساسة للسياق حول الآخرين & # x02019 الأفكار والمشاعر (على سبيل المثال ، كما في نظرية العقل Saxe & # x00026 Kanwisher 2003 انظر Mitchell 2009) ، أو جعل معنى الأحاسيس الخارجية (على سبيل المثال ، السياق - الإدراك البصري الحساس Bar et al.2006 انظر Bar 2009). في العاطفة ، نفترض أن هذه العملية النفسية تقوم بالتنبؤ بما تسبب في حدوث تغيرات عاطفية جوهرية داخل جسد المرء أو ما تسبب في الإشارات العاطفية (على سبيل المثال ، حركات الوجه ، أو أوضاع الجسم ، أو الصوتيات الصوتية) لدى شخص آخر ، ويحدث هذا التنبؤ في طريقة حساسة للسياق (ونتيجة لذلك ، يتم تصنيف التأثير الأساسي في السياق على أنه مثيل لـ الغضب والاشمئزاز، أو يخاف Barrett 2006b 2009b على سبيل المثال ، Barrett & # x00026 Kensinger 2010 Lindquist & # x00026 Barrett 2008 Wilson-Mendenhall et al.، in press). عند إخراج المعنى من التأثير الجوهري ، فإن التصور يعتمد على الخبرات السابقة وتصورات العاطفة لإدراك الإشارات العاطفية التي تشكل جزءًا مما يسميه إيدلمان & # x0201ct الحاضر المتذكر & # x0201d (راجع Edelman 1989 راجع Barrett et al. 2007c Barrett 2009b ).

يقترح نموذجنا عمليتين إضافيتين مهمتين للبناء النفسي للعاطفة. نحن نفترض أن الكلمات الانفعالية التي تربط فئات المشاعر تعمل جنبًا إلى جنب مع التصور (Barrett 2006b Barrett et al. 2007b). تعتبر كلمات المشاعر ضرورية لنموذجنا لأننا نفترض أن حالات أي فئة من فئات المشاعر (على سبيل المثال ، الغضب) التي تم إنشاؤها من المشاعر العاطفية ليس لها انتظام إحصائي قوي في العالم الحقيقي أو حدود فئة طبيعية ثابتة (لمناقشة الأدلة التجريبية ، انظر Barrett 2006a 2009 Barrett et al. 2007a). من وجهة نظرنا ، تعتبر فئات المشاعر فئات مجردة يتم إنشاؤها اجتماعيًا (Barrett 2009a). كما هو الحال مع جميع الفئات المجردة ، في حالة عدم وجود انتظام إحصائي إدراكي قوي داخل فئة ما ، يستخدم البشر الكلمات كالغراء الذي يربط الفئة معًا (Barsalou & # x00026 Weimer-Hastings 2005). في الواقع ، حتى الأطفال الرضع يستخدمون بشكل روتيني الشكل الصوتي للكلمات لعمل استنتاجات مفاهيمية حول كائنات جديدة تشترك في القليل من التشابه الإدراكي (Dewar & # x00026 Xu 2009 Ferry et al. 2010 Xu 2002) ونعتقد أن البالغين يفعلون نفس الشيء. نظرًا لأن الكلمات يتم تمثيلها جزئيًا عبر عمليات المحاكاة الموضعية للتجارب السابقة (على سبيل المثال ، Simmons et al.2008) ، فإننا نتوقع أن تعمل الكلمات العاطفية جنبًا إلى جنب مع التصور عندما يصنع المدركون معنى للحالات العاطفية الأساسية.

الاهتمام التنفيذي هو العملية الرابعة الخاصة بنهجنا البنائي النفسي (Barrett 2009a Barrett et al. 2004). يساعد الاهتمام التنفيذي في توجيه مجموعة من العمليات النفسية الأخرى لإنتاج جشطالت عاطفي. في أي وقت ، يقوم الدماغ بمعالجة المعلومات من الجسم (التأثير الأساسي) ، والمعلومات من خارج الجسم (المعلومات الحسية الخارجية) ، وتمثيلات التجارب السابقة (التصورات). على سبيل المثال ، قد تصبح العديد من التمثيلات المختلفة للماضي نشطة لإخراج المعنى من الحالة العاطفية الأساسية. نحن نفترض أن الاهتمام التنفيذي يساعد في تحديد التمثيلات المستخدمة لإخراج المعنى من تلك الحالة ، والتي يتم قمعها (راجع Barrett 2009b انظر Barrett et al. 2004 ، للمناقشة). يمكن أن يتحكم الاهتمام التنفيذي أيضًا في التمثيلات الحسية الخارجية التي يتم تفضيلها للمعالجة الإضافية ، أو إذا تم تمثيل التأثير الأساسي بوعي في الإدراك. الأهم من ذلك ، لا يجب أن يكون الاهتمام التنفيذي إراديًا أو مجهدًا ويمكن أن يعمل جيدًا قبل إنشاء الخبرة الذاتية (Barrett et al. 2004). نحن ندرك أن العمليات الإضافية ربما تكون مهمة لبناء المشاعر وسيتم دمجها في نموذجنا مع تزايد البحث.

في الماضي ، افترض معظم الباحثين الذين وجدوا ارتباطات الدماغ بالعاطفة أن نتائجهم كانت متوافقة مع نهج تحديد الموقع (على سبيل المثال ، نهج العاطفة الأساسي) لأن هذه كانت النماذج الوحيدة لرسم خريطة للحالات النفسية بمستوى بيولوجي للتحليل بطريقة ما. التي ارتبطت بالتطور. كانت الفرضيات البنائية (التي عادة ما تكون اجتماعية ، وليست نفسية) مقتصرة على المستوى النفسي بطريقة منفصلة عن التطور. لكن هذا حادث تاريخي. في الواقع ، هناك فرضيات دماغية واضحة جدًا تتطور من وجهة نظر البناء النفسي (Barrett 2006b) ، ونهجنا البنائي النفسي هو الأول الذي يحاول ربط العمليات النفسية الأساسية بشبكات الدماغ التي تضم حالات من فئة نفسية مثل المشاعر، أو إلى الفئات التابعة لـ الغضب والحزن والخوف والاشمئزاز، و سعادة (انظر أيضًا Barrett 2006a، b 2009a، b Barrett et al. 2007a 2007c Kober et al. 2008). ترتبط عملياتنا النفسية المفترضة ، كما هي حاليًا ، بتجمعات من الخلايا العصبية داخل الشبكات الموزعة (بدلاً من تعيين واحد لواحد للمكون على الشبكة). نحن نفترض أن هذه الشبكات تجمع وتقيد بعضها البعض مثل المكونات في الوصفة ، والتأثير على بعضها البعض وتشكيلها في الوقت الفعلي وفقًا لمبادئ الرضا القيد (Barrett et al. 2007d). مع مزيد من البحث ، سيكون من الممكن تحديد شبكات الدماغ الموزعة المرتبطة بالعمليات النفسية الأساسية للعقل.

معًا ، تشكل الشبكات الوظيفية التي تنشئ عمليات نفسية أساسية أثناء تجارب وتصورات العاطفة & # x0201cneural الفضاء المرجعي للعاطفة المنفصلة. & # x0201d وفقًا لجيرالد إيدلمان (1989) ، فإن & # x0201cneural الفضاء المرجعي & # x0201d يتكون من الخلايا العصبية التي تشارك احتماليًا في تحقيق فئة من الأحداث العقلية (مثل الغضب، او حتى المشاعر). 2 من الأفضل فهم وظائف مناطق الدماغ المتميزة داخل الفضاء المرجعي العصبي في سياق مناطق الدماغ الأخرى التي ترتبط بها (إما تشريحيًا أو بسبب توقيت وتنسيق النشاط العصبي) ومن حيث العمليات النفسية الأساسية هم انتقائيون وظيفيا في حالة معينة. على عكس نهج تحديد الموقع ، الذي يفترض أن منطقة دماغية واحدة سيتم تنشيطها باستمرار وبشكل خاص عبر حالات فئة واحدة من المشاعر ، يفترض نهج البناء النفسي أن مناطق الدماغ نفسها سيتم تنشيطها باستمرار عبر الحالات من مجموعة من فئات المشاعر ( وعلى الرغم من أنه خارج نطاق هذه المقالة ، حتى في الحالات غير العاطفية) ، مما يعني أن منطقة الدماغ هذه ليست خاصة بأي فئة من فئات المشاعر (أو حتى المشاعر في حد ذاته). نحن نركز على مناطق الدماغ التي نعتقد أنها محاور في الشبكات المقابلة للعمليات النفسية الأساسية ونناقش تنبؤات محددة في القسم 5 ، اختبار فرضيات الدماغ & # x02013 مراسلات الحركة (انظر أيضًا الشكل 2).

ج: المنظر الجانبي. ب: عرض السهمي في خط الوسط. ج: منظر بطني. د: منظر إكليلي.

تم وصف مناطق الدماغ التي يُفترض أنها مرتبطة بالعمليات النفسية. في بعض الحالات ، نقدم فقط مناطق الدماغ الرئيسية داخل الشبكات التي تم ربطها تجريبياً بعملياتنا النفسية المفترضة. في الحالات التي لا يتم فيها تصوير شبكة الدماغ بالكامل ، فإننا نوجه القراء إلى الأدبيات ذات الصلة. التأثير الأساسي (وردي): amygdala ، insula ، mOFC (Bas 10m ، 11m ، 13a ، b ، 14r ، c) ، IOFC (BAs 47 ، 12 ، 13l ، m ، 11l) ، ACC (Bas ، 32 ، 24 ، 25) ، المهاد ، ما تحت المهاد ، نواة السرير من السطور الطرفية ، الدماغ الأمامي القاعدي ، PAG. التصور (بنفسجي): VMPFC (Bas 11 ، 25 ، 32 ، 34) ، DMPFC (BAs 9 ، 10p) ، الفص الصدغي الإنسي * (الحصين ، القشرة المخية الداخلية ، القشرة المجاورة للحصين) ، القشرة الحزامية الخلفية / منطقة الطحال الخلفي (BA 23 ، 31) . لغة (أخضر): VLPFC (Bas 44 ، 45 ، 46) ، الفص الصدغي الأمامي (BA 38) لمناطق إضافية ، انظر Vigneau et al. (2006). الاهتمام التنفيذي (برتقالي): DLPFC (BAs 9، 10، 46)، VLPFC (BAs 44، 45، 46) للمناطق الإضافية ، انظر Corbetta & # x00026 Shulman، (2002) Dosenbach et al. (2006) Wager et al. (2004). (* هذا الهيكل غير مرئي في وجهة النظر هذه للدماغ).


شرح كيف يعمل العقل: نظرية جديدة

كانت الرغبة في فهم أعظم لغز على الإطلاق - عقولنا - هي القوة الدافعة وراء العديد من المساعي العلمية ، مما أدى إلى تطوير النظريات والتجارب التي تهدف إلى شرح آليات كونك إنسانًا. تتجذر الأفكار والمشاعر والسلوكيات البشرية في الدماغ ، حيث تتلقى شبكة معقدة من الخلايا المعلومات من البيئة الداخلية والخارجية ، وتحول هذه المعلومات إلى تجربتنا مع أنفسنا والعالم من حولنا وعلاقاتنا معها. وغني عن القول إن كيفية حدوث ذلك لا يزال قيد الاستكشاف.

مليون صورة / Shutterstock.com

مقارنةً بما سبقه ، شهد القرن الحادي والعشرون تطورات هائلة في فهمنا للدماغ. لا يزال البحث جاريًا ، بالطبع ، وإن كان الآن مسكونيًا أكثر من أي وقت مضى - يجمع بين المجالات التي تم تقسيمها منذ فترة طويلة. في طليعة التقدم في الأبحاث التركيبية متعددة التخصصات ، اقترحت المجموعة التي يقودها الدكتور بول بادكوك مؤخرًا نموذجًا للدماغ يجمع نماذج رئيسية من علم النفس وعلم الأعصاب وعلم الأحياء لشرح سبب وكيفية تفكيرنا وتصرفنا بالطرق. ما نقوم به.

تجمع فرضيتهم ، التي تسمى العقل الآلي الهرمي (HMM) ، بين ادعاءين راسخين. الادعاء الأول ، الذي صاغه زميل الدكتور بادكوك ، البروفيسور كارل فريستون ، يفترض أن الدماغ البشري هو `` آلة تنبؤ '' هرمية تسعى جاهدة لتحسين نموذجه للعالم من خلال توليد دورات تكيفية من الإدراك والعمل تعمل بشكل تآزري لتقليل عدم اليقين لدينا حول البيئة. يقترح الادعاء الثاني ، استنادًا إلى أسئلة Tinbergen الأربعة الشهيرة في علم السلوك ، أنه لفهم الأفكار والسلوكيات البشرية ، يجب تطوير الفرضيات واختبارها عبر مستويات متعددة من التحليل في العلوم النفسية. بعبارة أخرى ، يجب على الباحثين الذين يسعون إلى شرح السمات النفسية أن يحاولوا فهم سبب تكيف سمة معينة ، إلى جانب كيفية ظهورها من التفاعل الديناميكي بين العمليات الميكانيكية التطورية والتطورية والوقت الحقيقي.

adike / Shutterstock.com

طريقة عمل الدماغ
تم بناء HMM على فكرة أن الدماغ يتكون من مكونات متميزة لها وظائف مختلفة والتي تتبادل المعلومات بطريقة هرمية متكاملة. على سبيل المثال ، هناك أجزاء من الدماغ مسؤولة عن معالجة المحفزات الحسية والتحكم في أنواع معينة من الحركة ، بينما تتكامل أجزاء أخرى من الدماغ ، مثل قشرة الفص الجبهي ، وتعمل بناءً على المعلومات التي تتم معالجتها في مكان آخر لتوليد قرارات تنفيذية. يتم تغليف العناصر الأصغر والأكثر تخصصًا في عناصر أكبر للوظائف المدمجة ، وتعمل في نوع من التسلسل الهرمي الذي يخلق التبعيات بين الهياكل. تتميز هذه البنية بنوعين من المعالجة: المعالجة الوظيفية المتخصصة التي تحدث على مسافة قصيرة ، داخل منطقة عصبية كثيفة ومركزة جنبًا إلى جنب مع تكامل وظيفي عالمي يحدث على مسافات أطول بين الهياكل. بعبارة أخرى ، يتم تحديد أفكارنا ومشاعرنا وأفعالنا من خلال التكامل المعقد طويل المدى للعمليات المحلية ، والتي يتم إنشاؤها بواسطة مجموعات متخصصة من الخلايا المتصلة بمناطق أخرى تؤدي كل منها وظائف مختلفة.

دليل على هذه العمارة
لطالما تم الاعتراف بفكرة أن الدماغ مبني من مكونات متميزة ولكنها متعاونة ومدعومة بدعم تجريبي واسع النطاق. قدمت التقارير التي تلخص نتائج بيانات التصوير العصبي دعمًا واضحًا للتواصل بين العمليات الخاصة بالمجال والعمليات العامة للمجال في الدماغ ، مما يدل على أن المناطق العصبية الفردية تؤدي وظائف متميزة وتتفاعل مع مناطق مختلفة في سياقات مختلفة ، اعتمادًا على متطلبات المهمة في المتناول. أظهر المزيد من الأبحاث أنه يمكن تمثيل الشبكة العصبية كمجموعة من العقد والحواف ، والتي تمثل هياكل الدماغ ووصلاتها. لقد وجدت دراسات الاتصال الهيكلية والوظيفية أن كل بنية دماغية تشكل جزءًا من شبكة متميزة من الاتصالات الهرمية مع الهياكل العصبية الأخرى ، مما يسمح للدماغ بتحسين التوازن الدقيق بين المعالجة المحلية والمتخصصة ووظيفة الدماغ العالمية. والجدير بالذكر أن الدراسات التي أجريت على الحيوانات أظهرت أيضًا أن الهيكل الهرمي هو سمة مميزة لدماغ الثدييات.

كيف ولماذا يفكر البشر ويتصرفون بالطرق التي نتصرف بها؟

طريقة عمل الدماغ
يأتي أقوى دليل لدعم بنية الدماغ المقترحة من مناهج الترميز التنبؤية في علم الأعصاب ، جنبًا إلى جنب مع الدراسات القائمة على نظرية الرسم البياني في علم الأعصاب الشبكي. يقدم هذا شرحًا وظيفيًا للبنية الهرمية للدماغ. وبشكل أكثر تحديدًا ، يقترح نموذج الترميز التنبئي أن الدماغ هو آلة استدلال ، والتي تحاول تحسين تنبؤاتها حول العالم من خلال تقليل التناقضات بين ما يتوقعه وما يختبره. وفقًا لهذا المنظور ، يجسد الدماغ حرفيًا تسلسلًا هرميًا من الفرضيات حول العالم بناءً على الضرورات التطورية والملاحظات التجريبية والمكتسبة ، والتي يُعتقد أنها مشفرة بواسطة خلايا هرمية متخصصة عميقة. يحتوي الدماغ أيضًا على معلومات حول أخطاء التنبؤ ، المشفرة بواسطة خلايا هرمية سطحية ، والتي تُستخدم لمراجعة التوقعات بطريقة تصاعدية. يتم ضبط التأثير النسبي للتنبؤات التنازلية مقابل إشارات الخطأ التصاعدية بدقة من خلال "دقتها" ، والتي تنشأ من العمليات المعرفية مثل الانتقاء المتعمد والتوهين الحسي التي تضمن عدم قيام الأفراد بالتسجيل والاستجابة بشكل دائم لجميع المحفزات التي يتلقونها. .

Andrii Vodolazhskyi / Shutterstock.com

أصول الدماغ
تقترح نظرية الأنظمة التطورية التي يستند إليها HMM أن الدماغ هو نظام تكيفي معقد ظهر من تأثير الانتقاء الذي يعمل على ديناميات الأنماط الظاهرية البشرية على فترات زمنية مختلفة. ظهرت المناطق البدائية عالية التخصص التي تشغل أدنى طبقات التسلسل الهرمي القشري من تأثير الانتقاء الطبيعي على مدى الزمن التطوري ، والتأثيرات اللاجينية والتطور الثقافي التي تشكل الديناميات العصبية عبر الأجيال ، تنشأ الفروق الفردية في الشكل والوظيفة العصبية على مدار التطور ومختلفة تظهر أنماط الإدراك والسلوك من الآليات العصبية التي تستجيب بمرونة للسياقات المختلفة.من ناحية أخرى ، يعني هذا أن الدماغ يشتمل على مناطق قديمة نسبيًا `` خاصة بالمجال '' والتي تعكس عمليات التكيف بواسطة الانتقاء الطبيعي من ناحية أخرى ، وهي تتألف من شبكات حديثة نسبيًا أو عالية التكامل أو `` عامة بالمجال '' شديدة المرونة ، حساسة للتغييرات التنموية ، وتسمح لنا بالتعرف على بيئاتنا المتغيرة باستمرار والاستجابة لها بمرونة. بهذه الطريقة ، يعمل التطور والتطور معًا من أجل تحسين تنبؤاتنا العصبية المعرفية حول العالم ، وبالتالي تحسين قدرتنا على تقليل عدم اليقين أو المفاجأة.

MisterStock / Shutterstock.com HMM والاكتئاب

طبقت مجموعة بادكوك هذا النموذج على الاكتئاب ، بدءًا من اعتبار الاكتئاب سمة تكيفية.

للتوضيح ، قامت مجموعة الدكتور بادكوك بتطبيق HMM على الاكتئاب ، بدءًا من النظر في قدرتنا على المزاج المكتئب كصفة تكيفية. على الرغم من اعترافهم بأن الاكتئاب هو حالة غير متجانسة تنتج عن مجموعة من الأسباب ، إلا أنهم يقترحون أن المستويات الخفيفة إلى المعتدلة من مزاج الاكتئاب الذي نشعر به جميعًا من وقت لآخر يمكن وصفها على نطاق واسع بأنها سمة تكيفية تحدث عند الأفراد. معرضة بشكل خاص للنتائج الاجتماعية السلبية ، مثل الرفض أو الهزيمة أو الخسارة. هنا ، يستمدون من أدلة واسعة النطاق ترضي جميع أسئلة Tinbergen الأربعة للإشارة إلى أن الاكتئاب يعكس استراتيجية متطورة "تتجنب المخاطر" تستجيب بشكل تكيفي للظروف الاجتماعية الضارة
(على سبيل المثال ، الاستبعاد) عن طريق تقليل احتمالية التبادلات الشخصية غير المتوقعة. يحقق هذه الوظيفة المتطورة من خلال إحداث تغييرات تكيفية في الإدراك ، مثل زيادة حساسية الشخص للمخاطر الاجتماعية ، والعمل ، مثل الانسحاب الاجتماعي وطلب المساعدة. الفكرة الأساسية هنا هي أن الاكتئاب يقلل من عدم اليقين بشأن العالم الاجتماعي من خلال التأكد من أننا نتصرف بطرق تجذب الدعم وتتجنب الصراع أو المفاجآت غير السارة. كما تنبأ HMM ، هناك بحث وافٍ لإظهار كيف تعتمد هذه الحالة الاكتئابية على التفاعلات الهرمية بين مناطق مختلفة في الدماغ ، وكثير منها مسؤول عن معالجة التهديد الاجتماعي والمكافأة.

خوان فرناندو فيليز / Shutterstock.com

يتطلع
في حين أن HMM هي خطوة نحو دمج المعرفة الموجودة في نظرية شاملة تشرح النظام الأكثر تعقيدًا المعروف للإنسان ، إلا أن تطورها قد بدأ للتو. تعتمد القيمة العلمية لهذه النظرية في النهاية على الفرضيات والأدلة التي تولدها. من الأمور المركزية في HMM الحاجة إلى تطوير فرضيات قابلة للاختبار تجمع بين الرؤى التي تغطي التخصصات الفرعية المتنوعة لعلم النفس مع النظريات والأساليب المستمدة من علم الأعصاب. لطالما كان سد هذه الانقسامات متعددة التخصصات يمثل تحديًا ، لكن الدكتور بادكوك وزملاؤه يأملون أن يضع نموذجهم أساسًا جديدًا يمكن البناء عليه.

picoStudio / Shutterstock.com

استجابة شخصية

ما هو برأيك التحدي الأكبر في دمج البحث من هذه المجالات المختلفة والمتخصصة للغاية؟

يكمن التحدي الأصعب في محاولتنا تقديم نموذج موحد ونظري للغاية للدماغ يحفز الباحثين الآخرين على تناوله لأغراضهم الخاصة. خلاف ذلك ، هناك نوعان من العقبات الرئيسية في اللعب. أولها نظري ، وينبع من الحاجة إلى تطوير فرضيات قائمة على الأدلة تغطي نطاق علم النفس ، جنبًا إلى جنب مع الأبحاث ذات الصلة في علم الأعصاب. لاختبار مثل هذه الفرضيات ، فإن التحدي الثاني منهجي - فهو يتطلب طرقًا حسابية وتصويرية في علم الأعصاب لتكون أكثر ارتباطًا بالطرق التجريبية والاستبيانات والمراقبة في علم النفس.


الدماغ التنبئي

عقلك تنبؤي وليس رد فعل. لسنوات عديدة ، اعتقد العلماء أن الخلايا العصبية الخاصة بك تقضي معظم وقتها نائمة ولا تستيقظ إلا عندما يتم تحفيزها بواسطة بعض البصر أو الصوت في العالم. نحن نعلم الآن أن جميع الخلايا العصبية الخاصة بك تنشط باستمرار ، وتحفز بعضها البعض بمعدلات مختلفة. هذا النشاط الدماغي الجوهري هو أحد الاكتشافات الحديثة العظيمة في علم الأعصاب. والأكثر إقناعًا هو ما يمثله نشاط الدماغ هذا: الملايين من التنبؤات لما ستواجهه بعد ذلك في العالم ، بناءً على حياتك من التجربة السابقة.

توجد العديد من التنبؤات على المستوى الجزئي ، وتتنبأ بمعنى أجزاء من الضوء والصوت والمعلومات الأخرى من حواسك. في كل مرة تسمع فيها كلامًا ، يقوم دماغك بتقسيم التدفق المستمر للصوت إلى مقاطع صوتية ومقاطع وكلمات وأفكار عن طريق التنبؤ. تنبؤات أخرى على المستوى الكلي. أنت تتفاعل مع صديقة ، وبناءً على السياق ، يتوقع دماغك أنها سوف تبتسم. يدفع هذا التوقع الخلايا العصبية الحركية لتحريك فمك مقدمًا للابتسام مرة أخرى ، وتتسبب حركتك في قيام دماغ صديقك بإصدار تنبؤات وأفعال جديدة ، ذهابًا وإيابًا ، في رقصة من التنبؤ والعمل. إذا كانت التوقعات خاطئة ، فإن عقلك لديه آليات لتصحيحها وإصدار تنبؤات جديدة.

إذا لم يتنبأ دماغك ، فلن تكون الرياضة موجودة. لن يكون الدماغ التفاعلي البحت بالسرعة الكافية لتحليل المدخلات الحسية الهائلة من حولك وتوجيه أفعالك في الوقت المناسب للقبض على لعبة البيسبول أو منع هدف. أنت أيضًا ستمر بالحياة متفاجئًا باستمرار.

سيغير الدماغ التنبئي كيفية فهمنا لأنفسنا ، لأن معظم تجارب علم النفس لا تزال تفترض أن الدماغ يتفاعل. تجري التجارب في تسلسلات اصطناعية تسمى "التجارب" ، حيث يجلس الأشخاص الخاضعون للاختبار بشكل سلبي ، ويتم تقديمهم بالصور والأصوات والكلمات وما إلى ذلك ، ويقومون باستجابة واحدة في كل مرة ، على سبيل المثال ، عن طريق الضغط على زر. يتم اختيار التجارب بشكل عشوائي لمنع إحداها من التأثير على التالية. في هذه البيئة الخاضعة للسيطرة العالية ، تظهر النتائج وكأن دماغ الشخص يقوم باستجابة سريعة وتلقائية ، يتبعها اختيار متحكم به بعد حوالي 150 مللي ثانية ، كما لو أن الاستجابتين جاءت من نظامين مختلفين في الدماغ. تفشل هذه التجارب في حساب الدماغ المتنبئ ، الذي لا ينتظر أبدًا التحفيز ، ولكنه يُعد باستمرار تنبؤات متعددة ومنافسة للعمل والإدراك ، مع جمع الأدلة بنشاط للاختيار فيما بينها. في الحياة الواقعية ، لا تكون اللحظات أو "التجارب" مستقلة أبدًا لأن كل حالة دماغية تؤثر على الحالة التالية. لذلك تم تحسين معظم تجارب علم النفس لتعطيل عملية التنبؤ الطبيعية للدماغ.

يقدم لنا الدماغ التنبئي فرصة غير مسبوقة لاكتشافات جديدة حول كيف يخلق الدماغ البشري عقلًا بشريًا. تشير الأدلة الجديدة إلى أن الأفكار ، والمشاعر ، والتصورات ، والذكريات ، واتخاذ القرار ، والتصنيف ، والخيال ، والعديد من الظواهر العقلية الأخرى ، والتي يتم التعامل معها تاريخيًا على أنها عمليات دماغية متميزة ، يمكن توحيدها جميعًا بواسطة آلية واحدة ، وهي التنبؤ. حتى نظريتنا عن الطبيعة البشرية مطروحة ، لأن التنبؤ يحرمنا من روايتنا العزيزة: المعركة الملحمية بين العقلانية والعواطف للسيطرة على السلوك.


التعرف على الأنماط (علم النفس)

يحدث التعرف على الأنماط عندما يتم تلقي معلومات من البيئة وإدخالها في الذاكرة قصيرة المدى ، مما يتسبب في التنشيط التلقائي لمحتوى معين من الذاكرة طويلة المدى. من الأمثلة المبكرة على ذلك تعلم الأبجدية بالترتيب. عندما يكرر مقدم الرعاية "أ ، ب ، ج" عدة مرات لطفل ، باستخدام التعرف على الأنماط ، يقول الطفل "ج" بعد أن يسمع "أ ، ب" بالترتيب. يتيح لنا التعرف على الأنماط التنبؤ بما سيأتي وتوقعه. تتضمن عملية التعرف على الأنماط مطابقة المعلومات الواردة بالمعلومات المخزنة بالفعل في الدماغ. يعد إجراء الاتصال بين الذكريات والمعلومات المدركة خطوة في التعرف على الأنماط تسمى تحديد الهوية. يتطلب التعرف على الأنماط تكرار التجربة. الذاكرة الدلالية ، التي تُستخدم ضمنيًا ولا شعوريًا ، هي النوع الرئيسي للذاكرة المرتبطة بالتعرف. [2]

التعرف على الأنماط ليس أمرًا مهمًا للبشر فحسب ، بل للحيوانات الأخرى أيضًا. حتى الكوالا ، الذين يمتلكون قدرات تفكير أقل تطوراً ، يستخدمون التعرف على الأنماط للعثور على أوراق الأوكالبتوس واستهلاكها. لقد تطور دماغ الإنسان أكثر ، لكنه يحمل أوجه تشابه مع أدمغة الطيور والثدييات السفلية. سمح تطور الشبكات العصبية في الطبقة الخارجية للدماغ عند البشر بمعالجة أفضل للأنماط المرئية والسمعية. يعد تحديد المواقع المكانية في البيئة ، وتذكر النتائج ، واكتشاف المخاطر والموارد لزيادة فرص البقاء على قيد الحياة أمثلة على تطبيق التعرف على الأنماط للإنسان والحيوان. [3]

هناك ست نظريات رئيسية للتعرف على الأنماط: مطابقة القالب ، مطابقة النموذج الأولي ، تحليل الميزات ، نظرية التعرف على المكونات ، المعالجة من أسفل إلى أعلى ومن أعلى إلى أسفل ، وتحليل فورييه. إن تطبيق هذه النظريات في الحياة اليومية لا يتعارض مع بعضها البعض. يتيح لنا التعرف على الأنماط قراءة الكلمات وفهم اللغة والتعرف على الأصدقاء وحتى تقدير الموسيقى. كل من النظريات تنطبق على مختلف الأنشطة والمجالات حيث يتم ملاحظة التعرف على الأنماط. يعد التعرف على الوجه والموسيقى واللغة والتسلسل عددًا قليلاً من هذه المجالات. يحدث التعرف على الوجوه والتسلسل من خلال ترميز الأنماط المرئية ، بينما يستخدم التعرف على الموسيقى واللغة ترميز الأنماط السمعية.


تكشف الدراسة عن السمات الجزيئية للقلق في الدماغ

الائتمان: CC0 المجال العام

يعاني ما يقرب من 40 مليون شخص في الولايات المتحدة من اضطراب القلق. على الرغم من وجود خيارات العلاج ، يختلف نجاح العلاج ، ولا يستجيب العديد من الأشخاص للعلاج إلا بعد أسابيع أو أشهر من بدء تناول مضادات الاكتئاب. يمكن للأدوية الأخرى ، مثل البنزوديازيبينات ، تخفيف الأعراض بسرعة ولكن يمكن أن يكون لها آثار جانبية ومخاطر ، خاصة إذا تم تناولها على المدى الطويل. هناك حاجة إلى علاج أفضل ولكن البحث عن علاجات جديدة تأخر على مدى عقود ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى قيود النماذج قبل السريرية. اتخذ المحققون من مستشفى بريجهام والنساء نهجًا جديدًا للبحث ، حيث طوروا طريقة منطقية ومستوحاة من الحسابات الحسابية للدراسة قبل السريرية للقلق. كانت جهود الفريق مثمرة ، حيث كشف عن أكثر من 209 جينات ، يتغير نشاطها عبر فئات القلق ، بالإضافة إلى أهداف جديدة لتطوير الأدوية. تم نشر النتائج بتنسيق الطب النفسي متعدية.

قالت المؤلفة المشاركة إيلانا براون: "لم يتطور علاج القلق اللحظي الحاد كثيرًا في الخمسين عامًا الماضية ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى تحديات تلخيص القلق البشري في النماذج قبل السريرية وطبق بتري". ، دكتوراه في الطب ، رئيس خدمة الأورام النفسية والاجتماعية في قسم الطب النفسي في بريغهام. "النماذج الحيوانية لها أعراض مبالغ فيها ، وهذا يحد من قدرتنا على دراسة القلق والكيمياء العصبية الخاصة به."

لتحسين دراسة القلق ، تعاون براون مع آرون جولدمان ، دكتوراه ، مهندس بيولوجي مشارك في قسم بريجهام للهندسة في الطب. رأى جولدمان ، الذي يستخدم النمذجة الحاسوبية لدراسة السرطان ، فرصة لجلب الأدوات من مجال دراسته للتغلب على تحديات دراسة اضطرابات القلق.

قال غولدمان ، مؤلف مشارك: "في السرطان ، نستخدم نماذج حسابية. نأخذ النمذجة الرياضية والأساليب الحسابية ونجمعها مع تسلسل الحمض النووي الريبي للتعبير الجيني أو تحليل البروتين". "لقد أدركنا أنه يمكننا استخدام الأدوات الموجودة في مختبرنا وتطبيقها على القلق لتطوير طريقة أكثر عقلانية لمواجهة التحديات وتحديد السمات المتأصلة للقلق."

طور براون وغولدمان وزملاؤهم منهجهم من خلال الدراسة الأولى للفئران الطبيعية وراثيًا ونموًا. أجرت الفئران سلسلة من الاختبارات السلوكية ، واختار المحققون سلالة الفئران التي كان لها أكبر قدر من التباين في أدائها. ثم استخدموا النمذجة الحاسوبية وتسلسل الحمض النووي الريبي معًا بطريقة فريدة لتقسيم الحيوانات إلى طبقات بناءً على خياراتهم الاجتماعية والسلوكية ، وتصنيف الفئران على أنها تعاني من قلق منخفض ومتوسط ​​وعالي.

وجد الفريق درجة كبيرة من التباين الجزيئي في اللوزة الدماغية لدى الفئران ، مع أكثر من 209 جينات لها مستويات مختلفة من النشاط عبر فئات القلق الثلاث. وشملت هذه التغييرات في الجينات المرتبطة باللدونة المشبكية (التعلم والذاكرة) ، والجينات المشاركة في التعبير عن الهرمونات مثل استراديول (أقوى شكل من الاستروجين) والبرولاكتين (هرمون مرتبط بالحمل والرضاعة الطبيعية). وجد الفريق أيضًا تغييرات تشير إلى المستقبلات المقترنة بالبروتين G ، بما في ذلك واحد مرتبط بتكوين الأوعية الدموية ولكن لم يحدث من قبل بحالات القلق. أجرى الفريق مزيدًا من التحليلات لتقييم مجموعات مترابطة للغاية من الجينات وأهداف القلق المحتملة من تعاطي المخدرات.

قال براون: "أحد الأشياء الجميلة في هذا النهج الحسابي هو أنه متعدد الأوجه. العديد من الاختبارات تلتقط فقط جانبًا واحدًا من القلق. ولكن هنا يمكننا اختبار الاستكشاف والتواصل الاجتماعي والتقاط معلومات حول الحالة المزاجية". "والنتيجة هي كنز دفين من الجينات والمسارات. ستكون خطوتنا التالية هي إجراء مزيد من الاستجواب حول الجينات ذات الأهمية التي يمكن تعاطيها."


التحكم الكهربائي في السلوك: الجهاز العصبي

يتكون الجهاز العصبي (انظر الشكل 4.16 ، & # 8220 ، الأقسام الوظيفية للجهاز العصبي & # 8221) ، طريق المعلومات الكهربائية السريع للجسم ، من أعصابحزم من الخلايا العصبية المترابطة التي تطلق بشكل متزامن لنقل الرسائل. ال الجهاز العصبي المركزي (CNS) ، يتكون من الدماغ والنخاع الشوكي ، وهو المتحكم الرئيسي في وظائف الجسم ، والمكلف بتفسير المعلومات الحسية والاستجابة لها بتوجيهاتها الخاصة. يفسر الجهاز العصبي المركزي المعلومات الواردة من الحواس ، ويصوغ رد فعل مناسب ، ويرسل ردودًا إلى النظام المناسب للاستجابة وفقًا لذلك. كل ما نراه ، نسمعه ، نشمه ، نلمسه ، ونتذوقه يتم نقله إلينا من أعضائنا الحسية كنبضات عصبية ، وكل أوامر يرسلها الدماغ إلى الجسم ، بوعي أو بغير وعي ، تنتقل عبر هذا النظام أيضًا.

الشكل 4.16 التقسيمات الوظيفية للجهاز العصبي. [وصف طويل]

يتم تمييز الأعصاب حسب وظيفتها. أ عصبون حسي (أو وارد) يحمل معلومات من المستقبلات الحسية، في حين أن أ الخلايا العصبية الحركية (أو الصادرة) ينقل المعلومات إلى العضلات والغدد. ان انترنيورون، وهو النوع الأكثر شيوعًا من الخلايا العصبية ، يقع بشكل أساسي داخل الجهاز العصبي المركزي وهو كذلك مسؤول عن التواصل بين الخلايا العصبية. تسمح الخلايا العصبية الداخلية للدماغ بدمج المصادر المتعددة للمعلومات المتاحة لإنشاء صورة متماسكة للمعلومات الحسية التي يتم نقلها.

ال الحبل الشوكي يكون الحزمة الأنبوبية الطويلة الرفيعة من الأعصاب والخلايا الداعمة التي تمتد إلى أسفل من الدماغ. إنها الطريق الرئيسي للمعلومات بالنسبة للجسم. داخل النخاع الشوكي ، تنقل المسارات الصاعدة من الخلايا العصبية الحسية المعلومات الحسية من أعضاء الإحساس إلى الدماغ بينما تنقل المسالك النازلة للخلايا العصبية الحركية الأوامر الحركية إلى الجسم. عندما يتطلب الأمر استجابة أسرع من المعتاد ، يمكن للحبل الشوكي أن يقوم بمعالجته الخاصة ، متجاوزًا الدماغ تمامًا. أ لا ارادي يكون حركة لا إرادية وشبه فورية استجابة لمنبه. يتم تشغيل ردود الفعل عندما تكون المعلومات الحسية قوية بما يكفي للوصول إلى عتبة معينة وتعمل الخلايا العصبية الداخلية في الحبل الشوكي لإرسال رسالة مرة أخرى عبر الخلايا العصبية الحركية دون نقل المعلومات إلى الدماغ (انظر الشكل 4.17 ، & # 8220 The Reflex & # 8221) . عندما تلمس موقدًا ساخنًا وتسحب يدك على الفور للخلف ، أو عندما تتلعثم في هاتفك الخلوي وتصل غريزيًا للإمساك به قبل أن يسقط ، فإن ردود الفعل في الحبل الشوكي تقوم بترتيب الاستجابات المناسبة قبل أن يعرف عقلك ما يحدث.

الشكل 4.17 رد الفعل. يمكن للجهاز العصبي المركزي تفسير الإشارات من الخلايا العصبية الحسية والاستجابة لها بسرعة كبيرة عبر الخلايا العصبية الحركية دون الحاجة إلى تدخل الدماغ. يمكن لهذه الاستجابات السريعة ، المعروفة باسم ردود الفعل ، أن تقلل الضرر الذي قد نشهده نتيجة ، على سبيل المثال ، لمس موقد ساخن.

إذا كان الجهاز العصبي المركزي هو مركز القيادة في الجسم ، فإن الجهاز العصبي المحيطي (PNS) يمثل الخط الأمامي. ال الجهاز العصبي المحيطي يربط الجهاز العصبي المركزي بمستقبلات الجسم والعضلات والغدد. كما ترى في الشكل 4.18 ، & # 8220 ، الجهاز العصبي اللاإرادي ، & # 8221 ، ينقسم الجهاز العصبي المحيطي نفسه إلى نظامين فرعيين ، أحدهما يتحكم في الاستجابات الداخلية والآخر يتحكم في الاستجابات الخارجية.

ال الجهاز العصبي اللاإرادي (ANS) هو تقسيم الجهاز العصبي المحيطي الذي يحكم الأنشطة الداخلية لجسم الإنسان ، بما في ذلك معدل ضربات القلب ، والتنفس ، والهضم ، وسيلان اللعاب ، والتعرق ، والتبول ، والإثارة الجنسية. العديد من أفعال الجهاز العصبي المركزي ، مثل معدل ضربات القلب والهضم ، تكون تلقائية وخارجة عن سيطرتنا الواعية ، ولكن يمكن التحكم في إجراءات أخرى ، مثل التنفس والنشاط الجنسي ، والتأثير عليها من خلال العمليات الواعية.

ال الجهاز العصبي الجسدي (SNS) هو تقسيم الجهاز العصبي المحيطي الذي يتحكم في الجوانب الخارجية للجسم، بما في ذلك عضلات الهيكل العظمي والجلد والحواس. يتكون الجهاز العصبي الجسدي في المقام الأول من الأعصاب الحركية المسؤولة عن إرسال إشارات الدماغ لتقلص العضلات.

يمكن تقسيم الجهاز العصبي اللاإرادي نفسه إلى مزيد من ودي و الجهاز العصبي نظير الودي الأنظمة. ال قسم متعاطف من ANS هو يشارك في إعداد الجسم للسلوك ، وخاصة الاستجابة للتوتر ، من خلال تنشيط الأعضاء والغدد في جهاز الغدد الصماء. ال قسم الجهاز السمبتاوي من ANS يميل إلى تهدئة الجسم عن طريق إبطاء القلب والتنفس والسماح للجسم بالتعافي من الأنشطة التي يسببها الجهاز الودي.. عادةً ما يعمل قسم السمبثاوي والباراسمبثاوي في مواجهة بعضهما البعض ، حيث يعمل القسم الودي مثل دواسة الوقود في السيارة ويعمل القسم السمبتاوي مثل الفرامل.

الشكل 4.18 الجهاز العصبي اللاإرادي. يتكون الجهاز العصبي اللاإرادي من قسمين: القسم الودي يعمل على تنشيط الجسم ، وإعداده للعمل. يعمل قسم الجهاز السمبتاوي على تهدئة الجسم ، مما يسمح له بالراحة. [وصف طويل]

يتم التحكم في أنشطتنا اليومية من خلال التفاعل بين الجهاز العصبي السمبثاوي والباراسمبثاوي. على سبيل المثال ، عندما ننهض من الفراش في الصباح ، قد نشهد انخفاضًا حادًا في ضغط الدم لولا عمل الجهاز الودي ، الذي يزيد تلقائيًا من تدفق الدم عبر الجسم. وبالمثل ، بعد تناول وجبة كبيرة ، يرسل الجهاز السمبتاوي تلقائيًا المزيد من الدم إلى المعدة والأمعاء ، مما يسمح لنا بهضم الطعام بكفاءة.وربما تكون قد مررت بتجربة عدم الشعور بالجوع على الإطلاق قبل حدث مرهق ، مثل لعبة رياضية أو اختبار (عندما كان القسم الوجداني يعمل بشكل أساسي) ، ولكن فجأة تجد نفسك تشعر بالجوع بعد ذلك ، حيث يتولى الجهاز السمبتاوي السيطرة . يعمل النظامان معًا للحفاظ على الوظائف الجسدية الحيوية ، مما يؤدي إلى التوازن, التوازن الطبيعي في أجهزة الجسم.


المواضيع

في مؤتمر # 8217 هذا العام ، إلى جانب موضوعاتنا الرئيسية (المدرجة أدناه) ، سيكون لدينا تركيز خاص على هذه الموضوعات:

* اتصال القناة الهضمية والحركة.

* قضايا الجندر في الحركة والإدراك.

* علم النفس العصبي للتفاعل المعرفي الحركي (التقييم والعلاج).

* التربية البدنية كأداة لتحسين الإدراك.

* التنمية والشيخوخة.

اتجاهات جديدة في علوم التأهيل

إعادة تكامل الحركة والإدراك بعد الإصابة ، جراحة الأعصاب الوظيفية ، DBS ، الآفات ، اضطرابات الحركة والإعاقات المعرفية طرق إعادة التأهيل ونتائج الحركة والمرونة العصبية ، الوصلات الوظيفية والانفصال ، التطبيقات في اضطرابات الحركة. BDNF والتعلم.

الأجهزة والتكنولوجيا والقياس

اللدونة في الأنظمة الحسية.التعديل العصبي لتسهيل التعلم الحركي.نقل المهارات ، من العلاج بمساعدة الروبوت إلى التعافي الوظيفي.نقل التدريب. تطبيقات الليزر منخفضة الطاقة ، الارتجاع العصبي ، التحفيز المباشر للعصب المبهم ، DBS ، EEG ، qEEG ، القياس الحركي ، قياس التعلم الحركي وإعادة تنظيم منطقة الدماغ ، TMS ، الرنين المغناطيسي الوظيفي ، DTI لدراسة الشبكات الحسية الحركية الإدراكية. النماذج الحسابية لاختيار العمل والتعلم الحركي. بيئة العمل وعلم نفس العوامل البشرية.

تطور الحركة كأساس معرفة

الأصول الحركية للغة والذاكرة. دور المشي على قدمين في الإدراك البشري. من التكامل الحسي الحركي إلى التطور المعرفي. التوقيت ، وهو العنصر الحاسم للربط الحركي والربط المعرفي في نهاية المطاف ، وردود الفعل البدائية ، وردود الفعل الوضعية ، والتنشئة الاجتماعية والإدراك. ردود الفعل البدائية هي بقايا أنماط حركة النشوء والتطور وهي ضرورية للتطور المعرفي. ترتبط مزامنة وتنسيق وتكامل الشبكات ارتباطًا مباشرًا بتطوير المحرك والحركة المتزامنة والبنية الوظيفية والتشريحية للحركة الحركية.

التنمية البشرية

حركة الجنين وتعلمه وتقليده ، والحفاظ على ردود الفعل البدائية والوظيفة المعرفية ، وتطوير التآزر الحركي والتفاعل المعرفي ، والتعلم والحركة ، وتنمية الحركة ، والتعليم العصبي في المدارس ،

هل تتحرك النساء بشكل مختلف عن الرجال؟

سيولي المؤتمر اهتمامًا خاصًا للمقدمين الذين يرغبون في معالجة مسألة الحركات المختلفة و / أو أنماط التفكير المختلفة للرجال والنساء.

الرياضة: تجاوز الحدود المعرفية

محاكاة الروبوتات للعمل الحركي. التدريب على المهام الحركية في الواقع المعزز (الافتراضي). هندسة الحركة الحركية. الخبرة الحركية والاستفادة المثلى من نخبة الرياضيين. الحركة الرياضية وتعزيز التعلم.

علم الوراثة / Omics (علم الجينوم وما إلى ذلك)

الوراثة وعلم التخلق من ADD / ADHD والتوحد في الحركة والتطبيق المعرفي ، واضطراب التنسيق التنموي.

التأثيرات البيئية

علم الأعصاب الوظيفي ، المناعة الوظيفية ، الأطعمة الوظيفية ، التأثيرات الخارجية على الوظائف الحركية والإدراكية ، السموم البيئية.

ارتباط اجتماعي

من التوقيت إلى التزامن إلى التنشئة الاجتماعية الحركة والتواصل إيماءات لغة الإشارة ديناميكيات المجموعة الحوار غير المنطوق تجسيد علم الرقص والتعاطف معه وآثاره على التعلم وإعادة التأهيل والمشاركة الاجتماعية ونظريات الانجذاب والرقص والموسيقى والعلاجات الفنية كآليات تسهيل شبكة الدماغ.

اضطراب فرط الحركة ونقص الانتباه واضطرابات طيف التوحد

تدريب خاص بنصف الكرة الغربي ، اضطراب فرط الحركة ونقص الانتباه والحد من الانعكاس البدائي ، تأثير BDNF على التفاعل الإدراكي الحركي في اضطراب فرط الحركة ونقص الانتباه ، والألعاب الافتراضية لاضطراب فرط الحركة ونقص الانتباه ، والتفاعلات الدهليزية الحركية الإدراكية في اضطراب فرط الحركة ونقص الانتباه ، وتأثيرات التغذية على الأداء الإدراكي الحركي في اضطراب فرط الحركة ونقص الانتباه.

الذكاء الاصطناعي في نمذجة الحركة البشرية

تطبيقات في الروبوتات ، وواجهة الدماغ والحاسوب (BCI) ، والأنظمة الافتراضية ، وإعادة التأهيل ، وتحليل الحركة وميزات المشي ، وتقنيات الحساب التي تربط بين الحركة والتحليل والملاحة الشخصية ، والوقاية من السقوط ، وأنماط المشي باستخدام آلات المتجهات ، والطرق التطورية ، والنمذجة الحاسوبية


شاهد الفيديو: ماهو أفضل تمرين لصحة الدماغ (أغسطس 2022).