Sudėtingas paprastumas : Minimalisto smegenys Smegenų evoliucija :

1. Sudėtingaspaprastumas: Minimalistosmegenys Smegenųevoliucija: Nuorykliųiki Flores salosnykštukų Skirmantas Janušonis University of California, Santa Barbara VilniausuniversitetoGamtosmokslųfakultetas 2007 m. gruodžio 12 d.

2. Neuroanatomija, neurofiziologija, biopsichologija, psichologija, irt.t., yraišgalvotidalykai. Jie atspindi įvairias žmogiškas metodikas. Iš tiesų mes tyrinėjame vieną struktūrą. Bidloo, 1690

4. KAS YRA SMEGENYS? Tai nesikeis. 1. Smegenysyratrimatėstruktūra. Tai keisis. 2. Smegenysyrakoncepcija. Tai du visiškai skirting dalykai!

5. KAS YRA SMEGENYS? Čia parodytos smegenys kaip: a) hidraulinė mašina, b) kompiuteris, c) kvantinė mašina.

6. 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.

7. KAS YRA SMEGENYS? Kapiliarų tankis smegenų žievėje MRI tyrinėjakapiliarinessmegenis

8. 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).

9. 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).

10. KAS YRA SMEGENYS? Ekstraląstelinismatriksas Pelėse, negalinčiose sintezuoti rylino, smegenų žievės sluoksniai “invertuoti”.

11. 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.

12. 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.

13. VIENINGA SMEGENŲ ANATOMIJA

14. Gilus smegenų anatomijos supratimas išlaisvina mąstymą, bet atsakymų dažnai tenka ieškoti kitur.

15. KONCEPCINĖS SMEGENYS Deterministinėssmegenys SMEGENYS X Y

16. KONCEPCINĖS SMEGENYS Šiuolaikiniaitikimybiniaipriėjimai NEUROEKONOMIKA Kai kurieoptimalūssprendimaiaplinkoje, pilnojeatsitiktinumų, reikalaujaprogramuotaiatsitiktinioelgesio. PRIĖJIMAI, PAGRĮSTI BAJESO TEOREMA Smegenysturia priori informacijąapieaplinkosstruktūrą. Josaktyviaisukuriarealybęišmažųaplinkosužuominų.

17. KONCEPCINĖS SMEGENYS Šiuolaikiniaitikimybiniaipriėjimai: 1. Priėjimai, pagrįstiBajesoteorema SMEGENYS X X Y Naudojama tikimybių teorija ir informacijos teorija.

18. KONCEPCINĖS SMEGENYS Šiuolaikiniaitikimybiniaipriėjimai: 1. Priėjimai, pagrįstiBajesoteorema

19. KONCEPCINĖS SMEGENYS Šiuolaikiniaitikimybiniaipriėjimai: 1. Priėjimai, pagrįstiBajesoteorema

20. KONCEPCINĖS SMEGENYS Šiuolaikiniaitikimybiniaipriėjimai: 1. Priėjimai, pagrįstiBajesoteorema

21. 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.

22. KONCEPCINĖS SMEGENYS Šiuolaikiniaitikimybiniaipriėjimai: 1. Priėjimai, pagrįstiBajesoteorema

23. KONCEPCINĖS SMEGENYS Šiuolaikiniaitikimybiniaipriėjimai: 2. Neuroekonomika SMEGENYS Y1 su P = 0.2 X Y2 su P = 0.8 Naudojamašiuolaikinėekonomikosteorija (Nash darbai, irt.t.), žaidimųteorijairelgseninėekologija.

24. SMEGENYS IR REALYBĖ SMEGENYS SUVOKIAMA REALYBĖ

25. SMEGENYS IR REALYBĖ SMEGENYS SUVOKIAMA REALYBĖ REALYBĖ

26. 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)

27. SMEGENYS IR REALYBĖ Tryspasauliaipagal Penrose

28. SMEGENYS IR REALYBĖ Dėlnesuprantamospriežasties, giliojifizinėrealybėpatogiausiaiaprašomakompleksiniaisskaičiais, kurie, regis, yragrynasproto kūrinysirneegzistuojagamtoje (priešingaineinatūriniaiskaičiai).

29. MINIMALISTO SMEGENYS Galvos ir stuburo smegenys yra vienas organas

30. MINIMALISTO SMEGENYS Galvos ir stuburo smegenys yra vienas organas

31. MINIMALISTO SMEGENYS Galvos ir stuburo smegenys yra vienas organas AP = alarinėdalis (alar plate) BP = pamatinėdalis (basal plate)

32. MINIMALISTO SMEGENYS Galvos ir stuburo smegenys yra (topologinis) vamzdis

33. MINIMALISTO SMEGENYS Galvos ir stuburo smegenys yra (topologinis) vamzdis

34. MINIMALISTO SMEGENYS Galvos ir stuburo smegenys yra (topologinis) vamzdis

35. MINIMALISTO SMEGENYS Radialinisirtangentinisląsteliųmigravimasbesivystančiosesmegenyse S Radialinis ląstelių migravimas nuo skilvelių (S) iki reikiamo smegenų žievės sluoksnio.

36. MINIMALISTO SMEGENYS Radialinisirtangentinisląsteliųmigravimasbesivystančiosesmegenyse Radialinismigravimas (glutamaterginiaineuronai) Tangentinismigravimas (GABAerginiaiinterneuronai) Besivystantyspamatiniaibranduoliai.

37. MINIMALISTO SMEGENYS Radialinisirtangentinisląsteliųmigravimasbesivystančiosesmegenyse SmegenųžievėsGABAerginiųneuronų % Tangentinismigravimas Radialinismigravimas 95% 5% Pelė 35% 65% Žmogus Gali atspindėti radikalų smegenų vystymosi posūkį žmogaus evoliucijoje.

38. MINIMALISTO SMEGENYS Radialinisirtangentinisląsteliųmigravimasbesivystančiosesmegenyse

39. MINIMALISTO SMEGENYS Žmogaustalamas – didelėstruktūra Talamas

40. Pamatiniaibranduoliai Hipokampas Migdolinis kūnas Smegenų žievė (6 sluoksniai) Smegenėlių žievė (3 sluoksniai) Talamas Lytėjimas Rega Klausa Skonis Tiltas (pons) MINIMALISTO SMEGENYS

41. 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

42. MINIMALISTO SMEGENYS Smegenųžievėsfunkcijos: Priekinėsskiltys

43. MINIMALISTO SMEGENYS Smegenųžievėsfunkcijos: Kampinėskiltis (angular gyrus, temporo-parietal junction) Kampinėsskiltiesstimuliavimassukelia“out-of-body experiences” (OBE). (Blanke et al., 2002, Nature 419: 269)

44. SMEGENŲ EVOLIUCIJA Evoliucija yra neišvengiama, jei vyksta du procesai: 1. Atsirandanaujosatsitiktinėsmutacijos. 2. Mutacijosperduodamosneatsitiktinai. Bendrai paėmus, evoliucija nekuria sudėtingesnių arba tobulesnių individų.

45. SMEGENŲ EVOLIUCIJA Mutacijos Lisencefalija Polimikrogirija Šizencefalija Corpus callosumagenezė Mikrocefalija

46. SMEGENŲ EVOLIUCIJA Mutacijos Corpus callosum

47. SMEGENŲ EVOLIUCIJA Mutacijos http://www.walshlab.org

48. SMEGENŲ EVOLIUCIJA Neatsitiktinis mutacijų perdavimas

49. SMEGENŲ EVOLIUCIJA Neatsitiktinis mutacijų perdavimas

50. 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.