Vernetzung ist der Schlüssel zum Verständnis des Gehirns


Das menschliche Gehirn ist ein Wunderwerk der neuronalen Verdrahtung von Verbindungen zwischen den einzelnen Neuronen, Fasern, die durch große Hirnregionen schlängeln.

Bemühungen, das Gehirn Verkabelung zu verstehen sind lose gruppiert unter dem Begriff "Connectome." Interesse an das Connectome hat in den letzten Jahren geblüht, sagte Neurowissenschaftler Henry Kennedy von der Stammzelle und Institut für Hirnforschung in Frankreich. Er ist auch Autor von einem der Artikel als Teil einer Serie über Gehirn Verkabelung in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht heute (Okt. 31).

Soziale Netzwerke

"Es ist eine Anerkennung, dass Verständnis neuronaler Prozesse beinhaltet das Verständnis der zugrunde liegenden Struktur", sagte Kennedy LiveScience. [Top 10 Geheimnisse des Geistes]

Bis vor kurzem wurde die vorherrschende Ansicht des Gehirns Konnektivität das sogenannte "Small World"-Modell. In der menschlichen Gesellschaft sagt dieses Modell, dass soziale Gruppen bestens vernetzt sind und zwei Menschen sind nur etwa sechs "Händeschütteln" oder bekannte, Weg von einander zu kennen. Wenn das Gehirn übersetzt, hält diese Ansicht nur ob zwei Gehirnregionen sind verbunden, nicht die Kraft oder die Entfernung der Verbindung.

Im Gegensatz dazu, zeigen Kennedy und seine Kollegen nun, dass das menschliche Gehirn ein dicht verbundenes Netzwerk sein, wo rund 70 Prozent des Gehirns mit allen anderen Bereichen verbunden ist. In der sozialen Gruppe Analogie das Gehirn ist eher wie eine Stammesgesellschaft, in dem jeder, alle anderen weiß, aber manche Leute (z. B. der Chef) sind mehr Einfluss als andere.

Mit Hilfe einer neuen Datenbank der kortikale Konnektivität-Verbindungen in das Gehirn die äußerste Schicht, wo Komplex gedacht Auftritt – die Forscher fanden heraus, dass die Stärke der Verbindung zwischen beiden Bereichen mit ihrer Entfernung voneinander abgenommen.

Das neue Verständnis von wie verschiedenen Gehirn Regionen Interconnect Hinweise auf wie das Gehirn, bis auf die Ebene der einzelnen Neuronen verdrahtet ist, sagte Kennedy.

Struktur und Funktion

Aber die Verdrahtung des Gehirns ist nicht die ganze Geschichte. Das Gehirn ist ein dynamisches Organ, und es ist die dynamische Muster von Aktivitäten, die Anlass zum Reichtum und die Vielfalt der menschlichen Wahrnehmung. [Im Inneren des Gehirns: eine Foto-Reise durch die Zeit]

Um das Geheimnis der Funktion des Gehirns zu entwirren, beschäftigen Wissenschaftler theoretische Ansätze und Experimente, oft mit Hilfe von Bildgebung des Gehirns.

Insbesondere hat die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) eine wichtige Rolle in den kognitiven Neurowissenschaften gespielt. Die Technik ist weit verbreitet, und es ermöglicht es Wissenschaftlern, das Gehirn nicht-invasiv zu studieren.

Der allgemeine Ansatz, sagte Nicholas Turk-Browne Neurowissenschaftler von der Princeton University, ist zu versuchen, die Hot Spots der Aktivierung im Gehirn, wo die Aktivität scheint im Zusammenhang mit einigen laufenden Prozess, z. B. erkennen Gesichter, zu identifizieren.

"Haben wir große Fortschritte mit diesem Ansatz gemacht, und doch gibt es viele Aspekte der Funktion des Gehirns, die berücksichtigt werden nicht" Turk-Browne, der andere der Wissenschaft Artikel schrieb, sagte LiveScience.

Der Artikel erklärt, dass die Funktionen des Gehirns in verschiedenen Gehirnregionen verteilt sind nicht auf eine Region beschränkt. Jedes komplexe Verhalten erfordert Interaktionen zwischen diesen Bereichen.

Was mehr ist, eine Person "kognitiven Zustand," Diese Interaktionen abhängen, z. B. ob er nachzudenken, was er zum Frühstück gegessen oder eine Oper hören, sagte Turk-Browne.

Das Gehirn in seiner scheinbar unendlichen Komplexität zu studieren ist schwierig, und benötigen Wissenschaftler auf Informatik-Tools verlassen, sagte er.

Die Verwendung von fMRT ist eine leistungsfähige Technik für das Gehirn zu sondieren. Aber per Definition die Methode erkennt Stoffwechselaktivität der Hirnareale, nicht neuronale feuern selbst. Die beiden sind korreliert, aber es gibt eine deutliche Zeitverzögerung zwischen Neuronenaktivität und wann Bereiche Leuchten in der Gehirn-Scans.

Wie lernen Gehirne

Zu guter Letzt können Wissenschaftler über das Gehirn lernen selbst viel lernen. Ein Aspekt der Funktion des Gehirns, die meisten Studien Miss ist, dass die Unterschiede in wie unterschiedliche Gehirne lernen und die Veränderungen im Gehirn, die sich ergeben.

"Wir beginnen zu erkennen, wenn man den ursprünglichen Zustand des Gehirns vor lernen, wir vorauszusagen, können, die das Gehirn vor sich geht, im Kontext des Lernens, zu ändern," sagte Neurowissenschaftler Robert Zatorre der McGill University in Kanada.

Zatorre verfasst einen Artikel der Frage ob Rede und musikalischen Fähigkeiten in der Gehirnstruktur eingebettet sind oder können gelernt und geändert.

"Wir wissen nicht, ob diese Fähigkeiten Zustände oder Eigenschaften sind" sagte Zatorre LiveScience. (Staaten sind Bedingungen, die nur, gerade jetzt existieren, während Züge sind Dinge, die eine lange Zeit, vielleicht von Geburt an bestanden haben.) "Ich glaube, es gibt Beweise für beide Erklärungen."

Durch die Kombination von Studien über das Gehirn Verbindungen zwischen verschiedenen Regionen und letztlich einzelne Neuronen mit theoretischen Modellen und physiologische Untersuchungen der Gehirnfunktion, Neurowissenschaftler fangen an, das Rätsel des menschlichen Geistes zusammenzusetzen – eine Puzzle, das weit von abzuschließen.

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