650 likes | 1.1k Views
Sudėtingas paprastumas : Minimalisto smegenys Smegenų evoliucija : Nuo ryklių iki Flores salos nykštukų Skirmantas Janušonis University of California, Santa Barbara. Vilniaus universiteto Gamtos mokslų fakultetas 2007 m. gruodžio 12 d.
E N D
Sudėtingaspaprastumas: Minimalistosmegenys Smegenųevoliucija: Nuorykliųiki Flores salosnykštukų Skirmantas Janušonis University of California, Santa Barbara VilniausuniversitetoGamtosmokslųfakultetas 2007 m. gruodžio 12 d.
Neuroanatomija, neurofiziologija, biopsichologija, psichologija, irt.t., yraišgalvotidalykai. Jie atspindi įvairias žmogiškas metodikas. Iš tiesų mes tyrinėjame vieną struktūrą. Bidloo, 1690
KAS YRA SMEGENYS? Tai nesikeis. 1. Smegenysyratrimatėstruktūra. Tai keisis. 2. Smegenysyrakoncepcija. Tai du visiškai skirting dalykai!
KAS YRA SMEGENYS? Čia parodytos smegenys kaip: a) hidraulinė mašina, b) kompiuteris, c) kvantinė mašina.
KAS YRA SMEGENYS? Fizinės smegenys 1. Pagrindiniai elementai –glijos ląstelės (90%), 2. išglijos išsivysčiusios ląstelės (neuronai, 10%), 3. kapiliarai ir 4. ekstraląstelinis matriksas. 5. Smegenėlės turi daugiau neuronų nei smegenų žievė. Koncepcinės smegenys 1. Pagrindiniai elementai –neuronai, 2. kurie sujungti ilgais laidais (aksonais), 3. ir kurie apdoroja informaciją, kuri koduojama 4. elektriniais signalais. 5. Smegenų žievė yra ypač svarbi.
KAS YRA SMEGENYS? Kapiliarų tankis smegenų žievėje MRI tyrinėjakapiliarinessmegenis
KAS YRA SMEGENYS? Smegenų-kraujobarjeras Smegenų kraujo barjeras – dinaminis barjeras, kurį valdo stresas, serotoninas ir kiti cheminiai agentai. Kraujyje esantys dažai (Evans Blue) išsilieja į smegenis žiurkėse, patiriančiose stresą (FS = priverstinis plaukimas; HS = šilumos stresas; IMZ = imobilizavimo stresas).
KAS YRA SMEGENYS? Ekstraląstelinismatriksas Driežas Pelė Žmogus Kahalo-Retzijaus (Cajal-Retzius) ląstelės besivystančių smegenų marginalinėje zonoje (būsimajame pirmajame žievės sluoksnyje). Šios ląstelės sintezuoja ektraląstelinio matrikso baltyma ryliną (reelin).
KAS YRA SMEGENYS? Ekstraląstelinismatriksas Pelėse, negalinčiose sintezuoti rylino, smegenų žievės sluoksniai “invertuoti”.
KAS YRA SMEGENYS? Fizinės smegenys 1. Pagrindiniai elementai –glijos ląstelės (90%), 2. išglijos išsivysčiusios ląstelės (neuronai, 10%), 3. kapiliarai ir 4. ekstraląstelinis matriksas. 5. Smegenėlės turi daugiau neuronų nei smegenų žievė. Koncepcinės smegenys 1. Pagrindiniai elementai –neuronai, 2. kurie sujungti ilgais laidais (aksonais), 3. ir kurie apdoroja informaciją, kuri yra koduojama 4. elektriniais signalais. 5. Smegenų žievė yra ypač svarbi.
KAS YRA SMEGENYS? • Fizines smegenis nagrinėja neuronatomija. • Šia prasme, neuroanatomija yra “gryniausia” neuromokslų šaka, nes: • 1. Ji gali egzistuoti be jokių prielaidų. • Bet kokia ateities smegenų teorija, • radikaliai skirtinga nuo šiuolaikinių teorijų, • bus pagrįsta ta pačia neuroanatomija.
Gilus smegenų anatomijos supratimas išlaisvina mąstymą, bet atsakymų dažnai tenka ieškoti kitur.
KONCEPCINĖS SMEGENYS Deterministinėssmegenys SMEGENYS X Y
KONCEPCINĖS SMEGENYS Šiuolaikiniaitikimybiniaipriėjimai NEUROEKONOMIKA Kai kurieoptimalūssprendimaiaplinkoje, pilnojeatsitiktinumų, reikalaujaprogramuotaiatsitiktinioelgesio. PRIĖJIMAI, PAGRĮSTI BAJESO TEOREMA Smegenysturia priori informacijąapieaplinkosstruktūrą. Josaktyviaisukuriarealybęišmažųaplinkosužuominų.
KONCEPCINĖS SMEGENYS Šiuolaikiniaitikimybiniaipriėjimai: 1. Priėjimai, pagrįstiBajesoteorema SMEGENYS X X Y Naudojama tikimybių teorija ir informacijos teorija.
KONCEPCINĖS SMEGENYS Šiuolaikiniaitikimybiniaipriėjimai: 1. Priėjimai, pagrįstiBajesoteorema
KONCEPCINĖS SMEGENYS Šiuolaikiniaitikimybiniaipriėjimai: 1. Priėjimai, pagrįstiBajesoteorema
KONCEPCINĖS SMEGENYS Šiuolaikiniaitikimybiniaipriėjimai: 1. Priėjimai, pagrįstiBajesoteorema
KONCEPCINĖS SMEGENYS Šiuolaikiniaitikimybiniaipriėjimai: 1. Priėjimai, pagrįstiBajesoteorema Smegenų svoris = 2% kūno svorio. Energijos vartojimas suaugusiose smegenyse = 20% energijos vartojimo kūne. Energijos vartojimas naujagimio smegenyse = 60% energijos vartojimo kūne. Tik 0.5 – 1.0% smegenų vartojamos energijos naudojama išorinių signalų analizei.
KONCEPCINĖS SMEGENYS Šiuolaikiniaitikimybiniaipriėjimai: 1. Priėjimai, pagrįstiBajesoteorema
KONCEPCINĖS SMEGENYS Šiuolaikiniaitikimybiniaipriėjimai: 2. Neuroekonomika SMEGENYS Y1 su P = 0.2 X Y2 su P = 0.8 Naudojamašiuolaikinėekonomikosteorija (Nash darbai, irt.t.), žaidimųteorijairelgseninėekologija.
SMEGENYS IR REALYBĖ SMEGENYS SUVOKIAMA REALYBĖ
SMEGENYS IR REALYBĖ SMEGENYS SUVOKIAMA REALYBĖ REALYBĖ
SMEGENYS IR REALYBĖ Tol, kol nesuprasime smegenų, Visata, jų atspindys, taip taip liks paslaptimi. Ramon y Cajal (1852 – 1934, neuromokslų pradininkas, Nobelio laureatas) Labai abejotina, ar bet koks gilus sąmonės suvokimas įmanomas nežinant kur kas daugiau apie pačius fizinės realybės pagrindus. Roger Penrose (1931 – , įžymus fizikas ir astrofizikas)
SMEGENYS IR REALYBĖ Tryspasauliaipagal Penrose
SMEGENYS IR REALYBĖ Dėlnesuprantamospriežasties, giliojifizinėrealybėpatogiausiaiaprašomakompleksiniaisskaičiais, kurie, regis, yragrynasproto kūrinysirneegzistuojagamtoje (priešingaineinatūriniaiskaičiai).
MINIMALISTO SMEGENYS Galvos ir stuburo smegenys yra vienas organas
MINIMALISTO SMEGENYS Galvos ir stuburo smegenys yra vienas organas
MINIMALISTO SMEGENYS Galvos ir stuburo smegenys yra vienas organas AP = alarinėdalis (alar plate) BP = pamatinėdalis (basal plate)
MINIMALISTO SMEGENYS Galvos ir stuburo smegenys yra (topologinis) vamzdis
MINIMALISTO SMEGENYS Galvos ir stuburo smegenys yra (topologinis) vamzdis
MINIMALISTO SMEGENYS Galvos ir stuburo smegenys yra (topologinis) vamzdis
MINIMALISTO SMEGENYS Radialinisirtangentinisląsteliųmigravimasbesivystančiosesmegenyse S Radialinis ląstelių migravimas nuo skilvelių (S) iki reikiamo smegenų žievės sluoksnio.
MINIMALISTO SMEGENYS Radialinisirtangentinisląsteliųmigravimasbesivystančiosesmegenyse Radialinismigravimas (glutamaterginiaineuronai) Tangentinismigravimas (GABAerginiaiinterneuronai) Besivystantyspamatiniaibranduoliai.
MINIMALISTO SMEGENYS Radialinisirtangentinisląsteliųmigravimasbesivystančiosesmegenyse SmegenųžievėsGABAerginiųneuronų % Tangentinismigravimas Radialinismigravimas 95% 5% Pelė 35% 65% Žmogus Gali atspindėti radikalų smegenų vystymosi posūkį žmogaus evoliucijoje.
MINIMALISTO SMEGENYS Radialinisirtangentinisląsteliųmigravimasbesivystančiosesmegenyse
MINIMALISTO SMEGENYS Žmogaustalamas – didelėstruktūra Talamas
Pamatiniaibranduoliai Hipokampas Migdolinis kūnas Smegenų žievė (6 sluoksniai) Smegenėlių žievė (3 sluoksniai) Talamas Lytėjimas Rega Klausa Skonis Tiltas (pons) MINIMALISTO SMEGENYS
MINIMALISTO SMEGENYS Rykliopriekinėssmegenys (telencephalon) Dorsalinispallium Medialinispallium Pallium Lateralinispallium Subpallium Pallidum Septum Striatum Dorsalinispallium → Smegenųžievė (beveik visa) Medialinispallium → Hipokampas Lateralinispallium → Migdoliniskūnas (dalis), Uoslėsžievė Striatum → Migdoliniskūnas (dalis), Pamatiniaibranduoliai Pallidum → Pamatiniaibranduoliai
MINIMALISTO SMEGENYS Smegenųžievėsfunkcijos: Priekinėsskiltys
MINIMALISTO SMEGENYS Smegenųžievėsfunkcijos: Kampinėskiltis (angular gyrus, temporo-parietal junction) Kampinėsskiltiesstimuliavimassukelia“out-of-body experiences” (OBE). (Blanke et al., 2002, Nature 419: 269)
SMEGENŲ EVOLIUCIJA Evoliucija yra neišvengiama, jei vyksta du procesai: 1. Atsirandanaujosatsitiktinėsmutacijos. 2. Mutacijosperduodamosneatsitiktinai. Bendrai paėmus, evoliucija nekuria sudėtingesnių arba tobulesnių individų.
SMEGENŲ EVOLIUCIJA Mutacijos Lisencefalija Polimikrogirija Šizencefalija Corpus callosumagenezė Mikrocefalija
SMEGENŲ EVOLIUCIJA Mutacijos Corpus callosum
SMEGENŲ EVOLIUCIJA Mutacijos http://www.walshlab.org
SMEGENŲ EVOLIUCIJA Neatsitiktinis mutacijų perdavimas
SMEGENŲ EVOLIUCIJA Neatsitiktinis mutacijų perdavimas
SMEGENŲ EVOLIUCIJA Žmogaus ir kitų žinduolių smegenys Evoliucija optimizuoja: 1. kūną (kūno spalvą, kojų ilgi, ir pan.) ir 2. bajesinę (a priori) aplinkos matricą (smegenis). Turėdamirykliokūnąirryklioperiferinęsensoriką, neišgyventumevandenyne, jeirykliosensoriniussignalusanalizuotumežmogaussmegenyse. Vietojobjektųtematytumesensorinęšiaurėspašvaistę.