Wissenschaftler der Akademie der Wissenschaften, die die Funktionsweise des Gehirns untersuchten. Internationale Zeitschrift für angewandte und Grundlagenforschung
Dieser Übersichtsartikel stellt die wissenschaftlichen Errungenschaften vieler berühmter Wissenschaftler bei der Erforschung des menschlichen Gehirns vor. Der menschliche Körper ist eine koordinierte Arbeit des Gehirns mit anderen Organen und Systemen. Studien über die Funktionen des menschlichen Gehirns wurden von so berühmten Wissenschaftlern wie I.M. durchgeführt. Sechenov, I.P. Pavlov, N.P. Bechterew und viele andere. Sie erforschten und demonstrierten grundlegende Ideen über die Funktionen des Gehirns. Trotz zahlreicher Studien bleibt das menschliche Gehirn das geheimnisvollste und für die Wissenschaft am wenigsten bekannte Organ. Er gibt seine Geheimnisse nicht so leicht preis. Die graue Substanz des Gehirns bestimmt das Einzigartige, Vielfältige Innere mit Erinnerungen, Fantasie, Emotionen und Wünschen. Mit der Entwicklung moderner Forschungsmethoden auf dem Gebiet der Neurophysiologie und der Möglichkeit, modernste Geräte einzusetzen, ist es Wissenschaftlern gelungen, einige Geheimnisse des Gehirns zu lüften.
Neurophysiologie
Medizin
Anregungssignal
1. Bechterew V.M. Psyche und Leben // Buchclub Knigovek. – 2015. – S. 220–221.
2. Bechtereva N.P. Die Magie des Gehirns und die Labyrinthe des Lebens. – M., 2013. – S. 156–168.
3. Kobozev N.I. Forschung auf dem Gebiet der Thermodynamik von Informations- und Denkprozessen. – M., 1971. – S. 58–59.
4. Sechenov I.M. Reflexe des Gehirns. – M.: AST, 2014. – S. 70–80.
5. Medwedew S.V. Geheimnisse des menschlichen Gehirns // Bulletin der Russischen Akademie der Wissenschaften - 2005. - Nr. 6.
6. Strauk B. Geheimnisse des erwachsenen Gehirns. Erstaunliche Talente und Fähigkeiten eines Mannes, der die Mitte seines Lebens erreicht hat. – M.: Career Press, 2011.
7. Stewart-Hamilton Y., Rudkevich L.A. Psychologie des Alterns // Peter, 2010. – S. 155–169.
Mit der Entwicklung neuer Methoden in der Neurophysiologie werden die verborgenen Fähigkeiten des menschlichen Gehirns zum Objekt wissenschaftliche Forschung. V.M. Bechterew, N.P. Bechtereva, N.I. Kobozev und viele andere haben in ihrer Forschung nachgewiesen, dass das physiologische Gehirn aufgrund der geringen Geschwindigkeit der Übertragung elektrischer Impulse in internenneuronalen Synapsen nicht in der Lage ist, bewusste und insbesondere unbewusste Funktionen vollständig bereitzustellen. Es ist bekannt, dass in Synapsen Impulse um 0,2 bis 0,5 Millisekunden verzögert werden, während menschliche Gedanken viel schneller entstehen.
In diesem Entwicklungsstadium der Neurophysiologie haben wir eine gute Vorstellung davon, wie eine Nervenzelle funktioniert. Basierend auf den wissenschaftlichen Forschungsdaten des Akademikers P.K. Anokhin, die Entstehung einer temporären Verbindung bei der Bildung bedingter Reflexe liegt in der sensorisch-biologischen Konvergenz von Impulsen auf jeder Zelle des Kortex. Mit der PET-Methode lässt sich nachvollziehen, welche Bereiche bei der Ausübung bestimmter geistiger Funktionen funktionieren. Allerdings ist noch nicht genau bekannt, was in diesen Bereichen passiert, in welcher Reihenfolge und welche Signale Nervenzellen einander senden und wie sie miteinander interagieren . Die Gehirnkarte identifiziert die Bereiche, die für bestimmte mentale Funktionen verantwortlich sind. Doch zwischen der Zelle und der Gehirnregion gibt es noch eine weitere, sehr wichtige Ebene – eine Ansammlung von Nervenzellen, das sogenannte Ensemble von Neuronen, deren Funktionen von großem wissenschaftlichen Interesse sind.
In seinem Werk „Reflexe des Gehirns“ I.M. Sechenov behauptete als erster, dass die Grundlage mentaler Prozesse das Reflexprinzip der Aktivität sei. Er lieferte positive Beweise für den Reflexcharakter geistiger Aktivität, das heißt, alle Erfahrungen, Gedanken und Gefühle entstehen durch den Einfluss eines physiologischen Reizes auf den Körper. I.P. Pawlow schuf seine Theorie der bedingten Reflexe, nach der die horizontale kortikale vorübergehende Verbindung bei der Bildung bedingter Reflexe auf den Eigenschaften von Nervenzentren basiert - Strahlung, dominante Erregung der Zentren unbedingter Reize und Pflaster. Viele Untersuchungen wurden von V.M. durchgeführt. Bechterew, der die Struktur des Gehirns untersuchte, verband seine Funktionen damit. Er schlug eine Methode vor, die eine gründliche Untersuchung der Bahnen von Nervenfasern und Zellen ermöglicht, entlang derer der „Gehirnatlas“ erstellt wurde. Ein echter Durchbruch in der Erforschung des Gehirns gelingt, wenn es möglich ist, in direkten Kontakt mit einer Gehirnzelle zu kommen. Die Methode beinhaltet die direkte Implantation von Elektroden in das Gehirn zur Diagnose und medizinische Zwecke. Elektroden werden in verschiedene Teile des Gehirns implantiert. Bei Stimulation erhöht sich deren Aktivität, was eine detaillierte Untersuchung der darin ablaufenden Prozesse ermöglicht.
Man ging davon aus, dass das Gehirn in klar abgegrenzte Bereiche unterteilt ist, von denen jeder für seine spezifische Funktion „verantwortlich“ ist. Dies ist zum Beispiel der Bereich, der für die Beugung des kleinen Fingers verantwortlich ist, und dieser Bereich ist für die Liebe zuständig. Diese Schlussfolgerungen basierten auf einfachen Beobachtungen: Wenn ein bestimmter Bereich beschädigt war, war seine Funktion entsprechend beeinträchtigt.
Nun wird klar, dass nicht alles so einfach ist: Neuronen innerhalb verschiedener Zonen interagieren auf sehr komplexe Weise miteinander, und es ist unmöglich, eine Funktion überall eindeutig mit einem Gehirnbereich zu „verknüpfen“, um höhere Funktionen sicherzustellen Man kann also nur sagen, dass dieser Bereich mit Gedächtnis, Sprache und Emotionen zusammenhängt. Es ist immer noch schwer zu erklären, dass dieses neuronale Ensemble kein Teil des Gehirns, sondern ein weitverzweigtes Netzwerk ist und nur es für die Wahrnehmung von Buchstaben verantwortlich ist und ein anderes Ensemble für die Wahrnehmung von Wörtern und Sätzen verantwortlich ist. Die komplexe Arbeit des Gehirns zu leisten höhere Arten Die geistige Aktivität ähnelt dem Aufblitzen eines Feuerwerks: Zuerst sehen wir viele Lichter, und dann beginnen sie zu erlöschen und wieder aufzuleuchten, wobei sie sich gegenseitig zuzwinkern, einige Teile bleiben dunkel, andere blinken. Ebenso wird ein Erregungssignal an einen bestimmten Bereich des Gehirns gesendet, die Aktivität der darin befindlichen Nervenzellen unterliegt jedoch eigenen besonderen Rhythmen, einer eigenen Hierarchie. Dank dieser Merkmale kann die Zerstörung einiger Nervenzellen einen irreparablen Verlust für das Gehirn bedeuten, während andere durchaus benachbarte „neu erlernte“ Neuronen ersetzen können, das heißt, die Eigenschaft von Nervenzentren – Plastizität – manifestiert sich. Eine Reihe von Neuronen sind von Geburt an bereit, ihre Arbeit zu erledigen, und es gibt Neuronen, die während der Entwicklung „erzogen“ werden können, sodass Sie versuchen können, sie zu zwingen, die Arbeit verlorener Zellen zu übernehmen.
Neuronen der subkortikalen Tiefenstrukturen des Gehirns lösen gemeinsam das Problem mit der ganzen Welt. Während die Neuronen des Kortex, die dieses Problem selbst lösen, tatsächlich ihre Aktivität erhöhen, nimmt die Impulsfrequenz von Neuronen tiefer Strukturen ab. Die höheren Funktionen des Gehirns werden durch die Entschlüsselung des neuronalen Codes sichergestellt, also durch das Verständnis, wie einzelne Neuronen zu Strukturen und die Struktur zu einem System und zum gesamten Gehirn zusammengefasst werden.
Wissenschaftlern zufolge wurde rund um das Gehirn ein hochfrequentes Feld identifiziert, das sich vom allgemeinen menschlichen Biofeld unterscheidet. Es hat seinen Namen – das Psychofeld. Das Psychofeld sorgt für den normalen Hochgeschwindigkeitsablauf aller neurophysiologischen Prozesse. Es wurde festgestellt, dass dieses Psychofeld so energiereich ist, dass es spezielle Träger erfordert, bei denen es sich um Zirbeldrüsenkristalle handelt. Sie ermöglichen es, ein großes Energie-Informationsvolumen im Proteinkörper zu speichern, ohne das Protein zu denaturieren.
In den 60er Jahren des 20. Jahrhunderts wurde Professor N.I. von der Moskauer Staatsuniversität gegründet. Kobozev, der das Phänomen des Bewusstseins untersuchte, kam zu dem Schluss, dass die materielle Physiologie des Gehirns an sich kein Denken und andere mentale Funktionen bereitstellt. Möglich wird dies durch externe Quellen ultraleichter Teilchen-Psychonen, die die energetische Grundlage mentaler und emotionaler Impulse bilden. Die Forschung identifizierte ein Organoid, das in der Lage ist, Psychonenströme einzufangen. Es wurde festgestellt, dass Kristalle der Zirbeldrüse Träger von Hologrammen sind, die den räumlich-zeitlichen Einsatz aller bei der Geburt festgelegten psychogenetischen Programme bestimmen. In den Kristallen der Zirbeldrüse ist eine große Menge an Informationen über verschiedene positive und negative Programme des menschlichen Lebens gespeichert. Die Kräfte des mentalen und spirituellen Einflusses auf die Kristalle der Zirbeldrüse bestimmen, wie und welche Programme ein Mensch im Laufe seines Lebens umsetzt. Bei vielen Menschen läuft dieser Prozess unbewusst ab und sie können ihr Energie-Informationspotenzial nicht vollständig ausschöpfen. Und aus diesem Grund sogar brillante Leute ihre Einlagen nur um 5-7 Prozent realisieren.
In einer kritischen Situation, in der das Problem sofort gelöst werden muss, beginnt die aktive Produktion psychischer Energie von enormer Kraft. Und dann findet ein spontaner unkontrollierter psychoenergetischer Prozess der Beeinflussung der Kristalle der Zirbeldrüse statt und in ihnen wird das Programm zum Ausstieg aus der Krisensituation aktiviert. Nur die Produktion kraftvoller, hochspiritueller Energien ist von kurzer Dauer, und wenn die Krise überwunden ist, sind die größten Momente psychoenergetischer Spannung vergessen. Und nicht viele Menschen können die psychische Energie bewusst kontrollieren und mit ihrer Hilfe verschiedene Probleme lösen.
Die moderne neurophysiologische Wissenschaft legt besonderen Wert auf die Erforschung psychoenergetischer Prozesse im Gehirn. Es gibt viele Institute und Labore, die theoretische Probleme in diesem Bereich entwickeln, deren Entwicklungen es der praktischen Psychologie ermöglichen, sich mit den Problemen der Aktivierung der Reserven der menschlichen Psyche zu befassen und sich dabei nicht nur auf empirische Erfahrungen, sondern auch auf wissenschaftliche Daten zu stützen. Komplexe, nicht standardmäßige Probleme können nur durch die Aktivierung von Entwicklungsprogrammen und das Erwecken der verborgenen Reserven der Psyche effektiv gelöst werden. Dieser Ansatz ermöglicht es, das volle Potenzial des Einzelnen freizulegen und bereitzustellen effektive Wege seine Umsetzung.
Im Alter von 40-70 Jahren weist das Gehirn seine eigenen Eigenschaften auf. Die geistige „Kraft“ bei einem gesunden Lebensstil nimmt mit zunehmendem Alter nicht ab, sondern nimmt nur zu. Die maximale Manifestation kognitiver Funktionen liegt im Bereich von 40 bis 60 Jahren. Ab dem 50. Lebensjahr nutzt man beim Lösen von Problemen nicht wie bei jungen Menschen eine Hemisphäre gleichzeitig, sondern beide (zerebrale Beidhändigkeit). Es wird angenommen, dass ein Mensch im mittleren Alter stressresistenter wird und unter Bedingungen starker emotionaler Belastung effektiver arbeiten kann. Gehirnneuronen sterben nicht, wie angenommen, bis zu 30 % ab, aber die Verbindungen zwischen ihnen können verschwinden, wenn eine Person keine ernsthafte geistige Arbeit leistet. Die Menge an Myelin (der weißen Substanz des Gehirns) im Gehirn nimmt mit zunehmendem Alter zu und erreicht nach 60 Jahren ein Maximum, während die Intuition deutlich zunimmt.
Das Gehirn im Alter von 40 bis 70 Jahren gilt üblicherweise als nicht ausgereift, vollständig und arbeitsbereit, sondern als im Verfall begriffen und seinen Funktionen nicht vollständig gewachsen. Mehrere russische Psychologen sind zu dem gleichen Schluss gekommen: Mit zunehmendem Alter beginnt das Gehirn eines Menschen effizienter zu arbeiten als in der Jugend.
Bibliografischer Link
Zhumakova T.A., Ryspekova Sh.O., Zhunistaev D.D., Churukova N.M., Isaeva A.M., Alimkul I.O. GEHEIMNISSE DES MENSCHLICHEN GEHIRN // International Journal of Applied and Fundamental Research. – 2017. – Nr. 6-2. – S. 230-232;URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=11656 (Zugriffsdatum: 19.09.2019). Wir machen Sie auf Zeitschriften des Verlags „Academy of Natural Sciences“ aufmerksam.
Jeden Tag erzeugt Ihr Gehirn genug Spannung, um Blitze zu erzeugen. Wenn Sie fernsehen, arbeitet Ihr Gehirn kaum, aber wenn Sie Grundschulaufgaben lösen, arbeitet es hart. Und wenn Sie versuchen, Multitasking zu betreiben, verlieren Sie möglicherweise etwas graue Substanz.
Wir sprechen über die Ergebnisse interessanter Forschungen auf dem Gebiet der Neurobiologie, die in unseren Büchern beschrieben werden.
CEO des Gehirns
Wenn wir etwas lernen, nutzt das Gehirn eine Reihe miteinander verbundener Bereiche und Regionen. Beispielsweise steht der Hippocampus fast immer unter der strengen Aufsicht des präfrontalen Kortex. Im Allgemeinen steuert der präfrontale Kortex unsere körperlichen und geistigen Aktivitäten, indem er Signale von außen empfängt und dann Befehle über das neuronale Netzwerk des Gehirns ausgibt. Der präfrontale Kortex kann als eine Art Boss betrachtet werden. Es ist in erster Linie dafür verantwortlich, die Umgebungssituation einzuschätzen, das Arbeitsgedächtnis zu nutzen, Impulse zu bilden und Befehle für Handlungen, Urteile, Planung, Voraussicht usw. zu erteilen – also für verschiedene exekutive Funktionen.
Illustration aus dem Buch „How the Body Works“
Als Generaldirektor Der präfrontale Kortex des Gehirns steht immer in engem Kontakt mit dem Exekutivdirektor – der motorischen Zone der Großhirnrinde, sowie mit seinen anderen Teilen.
Der Hippocampus ist wie ein Navigator, der Informationen aus dem Arbeitsgedächtnis empfängt, sie mit vorhandenen Daten verknüpft, vergleicht, neue Assoziationen herstellt und sie an den präfrontalen Kortex sendet. Wissenschaftler glauben, dass das Gedächtnis eine Ansammlung von Informationen ist, die im Gehirn verteilt sind.
Der Hippocampus empfängt wie eine Art Depot Informationsfragmente aus dem Kortex, verknüpft sie und sendet sie in Form einer neuen Karte neuronaler Verbindungen zurück.
Scans des Gehirns einer Person zeigen, dass, wenn eine Person ein neues Wort lernt, der präfrontale Kortex ihres Gehirns aktiv wird (ebenso wie der Hippocampus und einige andere angrenzende Bereiche, wie z. B. der auditorische Kortex). Nachdem die chemischen Signale von Glutamat einen neuen neuronalen Schaltkreis bilden und das Wort im Gedächtnis verankert ist, nimmt die Aktivität des präfrontalen Kortex ab. Sie hat die Anfangsphasen des Projekts überwacht und kann nun die Verantwortung auf andere Teammitglieder übertragen und sich mit den nächsten Problemen befassen.
Das Gehirn von Teenagern wird neu formatiert
Im Laufe der Zeit wird ein ständig arbeitendes Neuron mit einer Hülle aus einer speziellen Substanz namens Myelin bedeckt. Es erhöht die Effizienz des Neurons als Leiter elektrischer Impulse erheblich. Dies lässt sich damit vergleichen, dass isolierte Drähte einer deutlich höheren Belastung standhalten als blanke Drähte.
Mit Myelin beschichtete Neuronen arbeiten ohne die zusätzliche Anstrengung, die langsame, „offene“ Neuronen erfordern. Der größte Teil der Myelinummantelung der Neuronen ist im Alter von zwei Jahren abgeschlossen, wenn der Körper des Kindes lernt, sich zu bewegen, zu sehen und zu hören.
Mit sieben Jahren nimmt die Myelinproduktion ab und wird in der Pubertät aktiver.
Dies liegt daran, dass das Säugetier etwas leisten muss neue Einstellung Ihr Gehirn, um den besten Ehepartner zu finden. Zu dieser Zeit waren unsere Vorfahren oft gezwungen, zu neuen Stämmen oder Clans zu ziehen und neue Bräuche und Kulturen kennenzulernen. Zu all dem trägt die Steigerung der Myelinproduktion während der Pubertät bei. Natürliche Auslese hat das Gehirn so konzipiert, dass es in dieser Zeit das mentale Modell der Welt um es herum verändert.
Gehirn = Bewegung
Nur ein sich bewegendes Lebewesen braucht ein Gehirn. Dies beweist eine Studie an einem kleinen, quallenähnlichen Meerestier namens Seescheide. Dieses sackartige Geschöpf wurde mit einem primitiven Rückenmark und dreihundert Neuronen geboren und schwimmt an flachen Stellen, bis es eine geeignete Korallenverlängerung findet, an der es sich festsetzt. Nach der Geburt hat der Ascidian nur 12 Stunden Zeit, dies zu tun, andernfalls stirbt er. Sobald die Seescheide an der Koralle befestigt ist, frisst sie langsam ihr Gehirn. Die meiste Zeit ihres Lebens ähnelt sie eher einer Pflanze als einem Tier. Da sich der Ascidian nicht bewegt, benötigt er kein Gehirn.
Mit der Weiterentwicklung der menschlichen Spezies verwandelten sich die rein physischen Fähigkeiten ihrer Vertreter in abstrakte Fähigkeiten, um Phänomene vorherzusehen, zu bewerten, Verbindungen zwischen Phänomenen herzustellen, zu planen, sich selbst zu beobachten, Urteile zu fällen, Fehler zu korrigieren, Taktiken zu ändern und sich dann an alles zu erinnern, was dafür getan wurde Überlebenszwecke. Heute nutzen wir die neuronalen Schaltkreise, die unsere entfernten Vorfahren zum Beispiel zum Feuermachen nutzten, um Französisch zu lernen.
Blitze und weiße Krähen
Obwohl das elektrische Ruhepotential von Gehirnzellen geringer ist als das einer normalen AA-Batterie, weist die durch ihre Membranen fließende Ladung eine enorme Spannung auf – etwa 50 Millivolt pro Zelle. Multiplizieren Sie das mit 100 Milliarden Zellen – mindestens viermal mehr, als nötig ist, um bei einem Gewitter einen Blitz zu erzeugen!
Vom Moment der Geburt an erzeugt das Gehirn in seiner gesamten Struktur solche elektrischen Impulse. Jeder Gedanke, jede Empfindung und jede Handlung wird von verschiedenen Kombinationen davon in Form von Wellen begleitet. Der Arzt sieht sie auf einem Elektroenzephalogramm (EEG), genauso wie der Herzrhythmus auf einem Elektrokardiogramm (EKG) erkennbar ist. In einem Diagramm erscheinen die vom Gehirn erzeugten Wellen als durchgehende Linien mit erhöhter oder verringerter Frequenz, also schnell und langsam.
Kommunizieren. Die vorderen Teile der Frontallappen sind auch bei der Kommunikation aktiv, insbesondere beim Sprechen, während man sich gegenseitig in die Augen schaut.
Zur Zeit Telefongespräche Die Frontallappen haben fast keine Funktion. Deshalb ist es so wichtig persönliche Treffen und Live-Kommunikation.
Feinmotorik entwickeln. Es „schaltet“ das Gehirn perfekt ein, wenn eine Person beispielsweise Essen kocht oder spielt Musikinstrumente, zeichnet, schreibt, näht oder bastelt. Wenn Sie jedoch nur Ihre Finger bewegen, also Bewegungen ausführen, die kein Sehen erfordern, funktionieren die vorderen Teile der Frontallappen des Gehirns überhaupt nicht, sodass solche Bewegungen wirkungslos sind.
Der Darm schützt das Gehirn
Das Risiko, an Gehirnerkrankungen zu erkranken, wird beeinflusst durch großer Einfluss Darmbakterien. Ihr Gleichgewicht und ihre Vielfalt regulieren den Entzündungsgrad im Körper. Entzündungen sind die Grundlage degenerativer Erkrankungen, darunter Diabetes, Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Alzheimer.
Eine gesunde Vielfalt nützlicher Bakterien begrenzt die Produktion entzündungsfördernder Chemikalien. Darmbakterien produzieren auch Chemikalien, die für die Gesundheit des Gehirns wichtig sind, darunter BDNF, verschiedene Vitamine wie B12 und sogar Neurotransmitter wie Glutamat und GABA. Sie fermentieren auch bestimmte Nahrungsstoffe wie Polyphenole zu kleineren entzündungshemmenden Verbindungen, die in den Blutkreislauf aufgenommen werden und das Gehirn schützen.
BUCH ZUM 10. JAHRESTAG DES HUMAN BRAIN INSTITUTE
Medwedew Swjatoslaw Wsewolodowitsch
Institut für menschliches Gehirn RAS
Das Problem der Erforschung des menschlichen Gehirns, das Problem der Beziehung zwischen Gehirn und Psyche, ist eines der spannendsten Probleme der Wissenschaft. Das Ziel besteht darin, etwas zu erkennen, dessen Komplexität dem Erkenntnisinstrument selbst entspricht. Schließlich war alles, was bisher untersucht wurde: das Atom, die Galaxie und das Gehirn eines Tieres, einfacher als das menschliche Gehirn. Aus philosophischer Sicht ist unklar, ob eine Lösung dieses Problems grundsätzlich möglich ist. Haben wir überhaupt eine grundsätzliche Möglichkeit, dieses Gehirn zu studieren und vollständig zu verstehen, was in ihm vorgeht? Schließlich sind die wichtigsten Mittel des Wissens weder Instrumente noch Methoden; es bleibt wiederum unser menschliches Gehirn. Normalerweise ist das Gehirn + das Gerät, das ein Phänomen oder ein Objekt untersucht, komplexer als dieses Objekt. In diesem Fall versuchen wir, auf Augenhöhe zu handeln – das Gehirn gegen sich selbst.
Es war die enorme Größe der Aufgabe, die große Köpfe anzog. Hippokrates, Aristoteles, Descartes und viele andere äußerten ihre Vorstellungen über die Prinzipien des Gehirns. Im letzten Jahrhundert wurden anhand klinischer und anatomischer Vergleiche Gehirnregionen entdeckt, die für die Sprache verantwortlich sind (Broca und Wernicke). Die eigentliche wissenschaftliche Erforschung des Gehirns begann jedoch in den Werken unseres brillanten Landsmanns I.M. Sechenov. Weiter V. M. Bekhterev, I. P. Pavlov. . . Hier werde ich aufhören, die Namen aufzuzählen, da es im 20. Jahrhundert viele herausragende Hirnforscher gab und die Gefahr, jemanden zu vermissen (besonders diejenigen, die heute leben, Gott behüte) zu groß ist. Es wurden große Entdeckungen gemacht. Die Hauptschwierigkeit bei der Untersuchung des menschlichen Gehirns blieb jedoch die extreme Armut an methodischen Ansätzen: psychologische Tests, klinische Beobachtungen und seit den dreißiger Jahren Elektroenzephalogramme. Im Wesentlichen handelt es sich hierbei entweder um ein Black-Box-Paradigma oder um den Versuch, aus dem Summen von Lampen und Transformatoren und der Gehäusetemperatur zu lernen, wie ein Fernseher funktioniert, oder schließlich wurde die funktionale Rolle des Geräts anhand dessen, was passiert, untersucht das Gerät, wenn dieses Gerät defekt ist. Allerdings ist zu beachten, dass die Morphologie des Gehirns bereits recht gut untersucht ist.
Es gab noch eine weitere Schwierigkeit – die Unterentwicklung der Vorstellungen über die Funktionsweise einzelner Nervenzellen. Daher gab es kein vollständiges Wissen über die Ziegel und es gab keine notwendigen Werkzeuge, um das Ganze zu studieren. Bis zu einem gewissen Grad können wir sagen, dass die theoretischen Konzepte viel umfassender entwickelt wurden als die experimentellen Grundlagen. Seitdem wurden durch die Arbeiten von Eccles und P.G. Kostyuk wahrlich gigantische Fortschritte beim Verständnis der Funktionsmechanismen der Nervenzelle erzielt. Es ist viel klarer geworden, wie ein Neuron funktioniert. Allerdings war die Frage, wie die Gemeinschaft der Nervenzellen funktioniert, nicht automatisch geklärt.
Tatsächlich war der erste Durchbruch bei der Untersuchung der Funktionsweise des menschlichen Gehirns (wie vom Akademiemitglied N.P. Bekhtereva definiert) mit der Forschung unter Bedingungen des direkten Mehrpunktkontakts mit dem menschlichen Gehirn verbunden, wobei die Methode der Langzeit- und Kurzzeitanwendung angewendet wurde implantierte Elektroden zur Diagnose und Behandlung von Patienten. Mit der Zeit fiel der Einsatz dieser Methode mit dem Beginn eines Verständnisses darüber zusammen, wie ein einzelnes Neuron funktioniert und wie Informationen von Neuron a zu Neuron y und entlang des Nervs übertragen werden. Zum ersten Mal in unserem Land begannen die Akademikerin N.P. Bechtereva und ihre Mitarbeiter, in direktem Kontakt mit dem menschlichen Gehirn zu arbeiten.
Die Ergebnisse dieses ersten Durchbruchs ermöglichten es uns, Folgendes zu erreichen: wichtige Informationenüber die Mechanismen des Gehirns zur Unterstützung höherer Aktivitätsarten. Es wurden Daten zum Leben einzelner Bereiche des Gehirns, zum Verhältnis zwischen Kortex und Subkortex, zu den Kompensationsfähigkeiten des Gehirns und vielem mehr gewonnen. Allerdings gab es hier ein Problem: Das Gehirn besteht aus Dutzenden Milliarden Neuronen, und mit Hilfe von Elektroden konnten Dutzende beobachtet werden, und zwar nicht immer diejenigen, die für die Forschung benötigt wurden, sondern diejenigen, neben denen sich die therapeutische Elektrode befand gelegen.
In den siebziger Jahren kam es aufgrund der dramatischen Verbesserung der elementaren Basis der Elektronik weltweit zu einer technischen Revolution. Es erschienen Personalcomputer. Es haben sich methodische Möglichkeiten ergeben, die Innenwelt der Nervenzelle noch umfassender zu erforschen, und, was für uns sehr wichtig ist, neue Methoden der Introskopie. Dies sind die Magnetenzephalographie, die funktionelle Magnetresonanztomographie und die Positronenemissionstomographie. Neue Computerfunktionen haben die Forschung zur Unterstützung höherer Funktionen des Gehirns mithilfe von Elektroenzephalographie und evozierten Potentialen praktisch wiederbelebt. Somit bildeten neue technologische Möglichkeiten die Grundlage für einen neuen Durchbruch. Dies geschah tatsächlich Mitte der Achtzigerjahre.
So fielen schließlich das wissenschaftliche Interesse und die Möglichkeit, es zu befriedigen, zusammen. Offenbar erklärte der US-Kongress deshalb die neunziger Jahre zu einem Jahrzehnt der Erforschung des menschlichen Gehirns. Diese Initiative wurde schnell international. Derzeit wird weltweit geforscht menschliches Gehirn Hunderte der besten Labore arbeiten.
Es muss gesagt werden, dass es zu dieser Zeit (dies ist kein Vergleich, sondern eine Aussage) in den oberen Machtschichten viele kluge Leute gab, die den Staat unterstützten. Fachleute, die auch an das Wohl des Landes denken. Daher erkannten wir auch die Notwendigkeit, das menschliche Gehirn zu untersuchen, und schlugen auf der Grundlage eines von Akademiker N.P. Bechtereva geschaffenen und geleiteten Teams vor, das Institut für das menschliche Gehirn der Russischen Akademie der Wissenschaften als wissenschaftliches und praktisches Zentrum für zu organisieren die Erforschung des menschlichen Gehirns und die Entwicklung neuer Methoden zur Behandlung seiner Krankheiten auf dieser Grundlage.
Was unterscheidet das IMP RAS von anderen physiologischen und medizinische Instituteähnliches Profil?
Wir untersuchen zunächst genau, was einen Menschen zum Menschen macht. Unser Institut konzentriert sich speziell auf Forschung, die nicht an Tieren untersucht werden kann. Traditionell Großer Teil Gehirnforschung wird zwar an Tieren durchgeführt, Daten an Kaninchen oder Ratten liefern jedoch nicht immer ein ausreichendes Verständnis der Funktionsweise des menschlichen Gehirns. Es gibt Phänomene, die nur am Menschen untersucht werden können. Eines der Themen, die im Positronen-Emissions-Tomographie-Labor entwickelt werden, ist beispielsweise die Untersuchung der Gehirnorganisation der Sprachverarbeitung, ihrer Rechtschreibung und Syntax. Stimmen Sie zu, dass dies bei einer Ratte schwer zu untersuchen ist. Wir führen psychophysiologische Studien an Freiwilligen durch, indem wir sogenannte. nicht-invasive Technik. Einfach ausgedrückt, ohne in das Gehirn „einzudringen“ und ohne besondere Unannehmlichkeiten zu verursachen: zum Beispiel tomographische Untersuchungen oder Gehirnkartierungen mittels elektroenzephalographischer Techniken.
Es kommt jedoch vor, dass durch eine Krankheit oder einen Unfall ein „Experiment“ am menschlichen Gehirn durchgeführt wird: Beispielsweise ist die Sprache oder das Gedächtnis des Patienten beeinträchtigt. In dieser Situation ist es möglich, die Bereiche des Gehirns zu untersuchen, deren Funktion beeinträchtigt ist. Oder im Gegenteil, der Patient hat einen Teil seines Gehirns verloren oder beschädigt, und Wissenschaftlern wird die einmalige Gelegenheit gegeben, zu untersuchen, welche „Aufgaben“ das Gehirn bei einer solchen Verletzung nicht erfüllen kann. Diese Methode tauchte bereits in der Antike auf, blühte in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts auf und wird bis heute erfolgreich eingesetzt. Es ist inakzeptabel, an einer Person zu experimentieren, aber eine Krankheit ist wie ein von der Natur selbst ins Leben gerufenes Experiment, und bei der Behandlung werden unschätzbare Informationen über die Mechanismen des Gehirns gewonnen.
Die Haupttätigkeitsrichtungen des Instituts sind Grundlagenforschung zur Organisation des menschlichen Gehirns und seiner komplexen mentalen Funktionen: Sprache, Emotionen, Aufmerksamkeit, Gedächtnis, Kreativität. Bei gesunden Probanden und bei Patienten. Gleichzeitig müssen Wissenschaftler nach Methoden suchen, um diejenigen Patienten zu behandeln, bei denen diese wichtigen Gehirnfunktionen beeinträchtigt sind. Deshalb ist eine der Hauptrichtungen unserer Arbeit die Optimierung der Diagnose und Behandlung von Erkrankungen des Gehirns. Zu diesem Zweck verfügt das Institut über eine Klinik mit 160 Betten. Zwei Aufgaben – Forschung und Behandlung – sind in der Arbeit unserer Mitarbeiter untrennbar miteinander verbunden. Die Kombination von Grundlagenforschung und praktischer Arbeit mit Patienten war eines der Hauptprinzipien der Arbeit des Instituts, das von seiner wissenschaftlichen Leiterin Natalya Petrovna Bechtereva entwickelt wurde.
Es ist die Präsenz der Klinik, die maßgeblich die Möglichkeiten der Grundlagen- und angewandten Forschung im Bereich HMI bestimmt. Daher zunächst ein paar Worte zu ihr. Wir verfügen über hervorragende, hochqualifizierte Ärzte und Pflegekräfte. Ohne das geht es nicht: Denn wir stehen an der Spitze und brauchen höchste Qualifikationen, um nicht alltägliche, neue Dinge zu leisten. Wir führen fast alle Standardmanipulationen durch und führen neben ihnen auch die chirurgische Behandlung von Epilepsie und Parkinsonismus sowie psychochirurgische Eingriffe durch, einschließlich der chirurgischen Behandlung des durch Heroin verursachten Zwangssyndroms, der berühmten „Gehirntransplantation“ bzw. der Implantation des fetalen Gehirns Gewebe, Behandlung von Magnetismus, Gehirnsimulation, Behandlung von Aphasie mittels Elektrostimulation und vieles mehr. Wir verfügen über zehn Jahre Erfahrung in klinischen Untersuchungen mittels Positronen-Emissions-Tomographie. Die Abbildungen zeigen einen kleinen Ausschnitt dessen, was diese Tomographiemethode diagnostizieren kann. Wir haben schwerkranke Patienten und versuchen mit den oben genannten Methoden zu helfen, auch wenn alle anderen Versuche erfolglos waren. Natürlich ist dies nicht immer möglich. Aber es ist unmöglich, uneingeschränkte Garantien für die Behandlung von Menschen zu geben, und wenn jemand solche gibt, weckt das immer sehr ernsthafte Zweifel.
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Folgen eines akuten zerebrovaskulären Unfalls.
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Fast jedes Labor des Instituts ist mit Abteilungen der Klinik verbunden, und dies ist der Schlüssel zur kontinuierlichen Entwicklung neuer Methoden und Behandlungsansätze.
Eine Art unvermeidliche Richtung für unser Institut für das menschliche Gehirn ist die Erforschung höherer Funktionen des Gehirns: Aufmerksamkeit, Gedächtnis, Denken, Sprache, Emotionen, Kreativität. An diesen Problemen arbeiten mehrere Labore, darunter auch das von mir geleitete Labor des Akademikers N.P. Bekhtereva, Labor des Doktors der Biowissenschaften, Träger des Staatspreises der UdSSR Yu.D. Kropotov. Diese grundlegenden Studien sind eine der wichtigsten theoretischen Linien von IMP. Gehirnfunktionen, die einzigartig für den Menschen sind oder die beim Menschen besonders ausgeprägt sind, werden mit verschiedenen Ansätzen untersucht: einem „normalen“ Elektroenzephalogramm, aber auf einer neuen Ebene der Gehirnkartierung werden auch evozierte Potenziale auf einer neuen Ebene registriert, zusammen mit diesen Prozessen die Impulsaktivität von Neuronen in direktem Kontakt mit Hirngewebe unter den Bedingungen des therapeutischen und diagnostischen Einsatzes implantierter Elektroden und schließlich die Technik der Positronenemissionstomographie.
Die Arbeiten des Akademikers N.P. Bekhtereva in diesem Bereich wurden in der wissenschaftlichen und populärwissenschaftlichen Presse ausführlich behandelt. Sie begann mit einer systematischen Untersuchung der zerebralen Unterstützung mentaler Phänomene, selbst als die überwältigende Mehrheit der Wissenschaftler dies für praktisch unmöglich hielt, das heißt „es ist natürlich möglich“, aber nur im Prinzip, in ferner Zukunft, unter Verwendung einer anderen Technologie . Wie gut ist es, dass die Wahrheit zumindest in der Wissenschaft nicht von der Position der Mehrheit abhängt, die übrigens mittlerweile sagt, dass diese Forschung notwendig, vorrangig usw. sei!
Ich möchte einige interessante Ergebnisse erwähnen, nicht die wichtigsten, aber diejenigen, die ich im Artikel erwähnen möchte. Fehlerdetektor. Jeder von uns ist seiner Arbeit begegnet. Du verlässt das Haus und schon auf der Straße beginnt dich ein seltsames Gefühl zu quälen: „Etwas stimmt nicht.“ Du kommst zurück – das war's, du hast vergessen, das Licht im Badezimmer auszuschalten. Das heißt, Sie haben die stereotype Aktion verpasst und der Kontrollmechanismus im Gehirn schaltet sich sofort ein. Dieser Mechanismus wurde Mitte der sechziger Jahre entdeckt und von N.P. Bekhtereva und ihren Kollegen in der Literatur, auch in der westlichen Literatur, beschrieben. Anfang der neunziger Jahre wurde die Fehlererkennung nicht nur in tiefen Strukturen, sondern auch im Kortex entdeckt. Studien zu den neuronalen Mechanismen der Fehlererkennung im Prozess der geistigen Aktivität haben den Unterschied in der Reaktion einer begrenzten Anzahl neuronaler Populationen des parietalen Kortex der rechten Hemisphäre (Feld 7) und des Rolandicus-Sulcus (Feld 1-) statistisch zuverlässig bestätigt. 4) in Form einer phasenweisen Erhöhung der Entladungshäufigkeit nur bei Versuchen mit fehlerhafter Ausführung von Aufgaben. Im oberen parietalen Kortex wurden zwei neuronale Populationen gefunden, bei denen selektive Reaktionen auf fehlerhafte Testdurchführung nur beim Abruf aus dem Kurzzeitgedächtnis beobachtet wurden. In einer neuronalen Population, im perirolandischen Kortex, wurden solche Reaktionen nur während des Auswendiglernens gefunden, und in einer anderen, im parietotemporalen Bereich, wurden diese Reaktionen sowohl während des Auswendiglernens als auch beim Abrufen aus dem Kurzzeitgedächtnis festgestellt, wenn der Test falsch durchgeführt wurde.
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In Untersuchungen des menschlichen Gehirns mithilfe intrazerebraler Elektroden wurden zuverlässig Populationen von Neuronen entdeckt, die selektiv auf die fehlerhafte Klassifizierung präsentierter Bilder reagieren – „Fehlererkennung“. In den vorgestellten Post-Stimulus-Histogrammen (Muster der aktuellen Häufigkeit) von Entladungen kann man signifikante Unterschiede im Verhalten einer solchen neuronalen Population (Grenze von Putamen und Globus pallidum) bei unterschiedlichen Reaktionen auf Reize erkennen. M1 – korrekte Klassifizierung; M2 – fehlende Klassifizierung (Nichtidentifizierung); M3 – Fehlklassifizierung. Die Ordinatenachse der Histogramme zeigt relative Abweichungen von der durchschnittlichen Häufigkeit der Entladungen im Hintergrund. Die x-Achse ist die Zeit (Bins sind auf der darunter liegenden Linie mit Punkten markiert, jeder Punkt entspricht 100 ms). Die grün gestrichelte Linie zeigt die Momente der Bildpräsentation, das Signal für den Beginn der Antwort und das Signal für das Ende der Antwort des Probanden an. Rote Linien sind Indikatoren für einen statistisch signifikanten Unterschied in der Häufigkeit neuronaler Entladungen in den entsprechenden Behältern: unter den Histogrammen – gegenüber der Häufigkeit im Hintergrund; auf den mit M12, M13, M23 gekennzeichneten Zeilen - zwischen den entsprechenden Reaktionstypen. Die Länge der roten Linie entspricht dem Konfidenzniveau. |
Jetzt wurde der Fehlerdetektor im Westen „wiederentdeckt“ von Leuten, die die Arbeit unserer Wissenschaftler kennen, aber nicht davor zurückschrecken, direkt, sagen wir, Anleihen bei „diesen Russen“ zu machen. Es wurde sogar genauso benannt wie in den Werken von N.P. Bechtereva. Im Allgemeinen hat das Verschwinden einer Großmacht, gelinde gesagt, die Einstellung uns gegenüber verändert. Fälle von Direktplagiaten haben zugenommen.
Forschung zum sogenannten Brain Micromapping. Unsere Studien zeigten Mikrokorrelate verschiedener Aktivitäten. Mikro bedeutet hier auf der Ebene einzelner Zellgruppen. Wir haben sogar solche unerwarteten Mechanismen als Detektor für die grammatikalische Korrektheit einer bedeutungsvollen Phrase gefunden. Zum Beispiel „blaues Band“ und „blaues Band“. Die Bedeutung ist in beiden Fällen klar. Aber es gibt eine kleine, aber stolze Gruppe von Neuronen, die „aufspringt“, wenn die Grammatik gebrochen ist, und das Gehirn darüber informiert. Warum ist das notwendig? Es ist wahrscheinlich, dass das Sprachverständnis oft genau aus der Analyse der Grammatik resultiert (erinnern Sie sich an den „glühenden Busch“ des Akademiemitglieds Shcherba), und wenn mit der Grammatik etwas nicht stimmt, muss eine zusätzliche Analyse durchgeführt werden.
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Bei der Mikrokartierung des menschlichen Gehirns mithilfe intrazerebraler Elektroden wurden Korrelate verschiedener Aktivitätsarten auf der Ebene einzelner Zellgruppen (Mikrokorrelate) entdeckt. Post-Stimulus-Histogramme (aktuelle Frequenzmuster) von Entladungen zeigen in diesem Fall signifikante Unterschiede im Verhalten der neuronalen Population in den Feldern 1–4 des Kortex der linken Hemisphäre bei einem der Patienten, wenn die Reaktion auf eine grammatikalisch korrekte und eine grammatikalisch falsche Reaktion verglichen wird Phrase (Unterschied 1-2). Die Ordinatenachse der Histogramme zeigt relative Abweichungen von der durchschnittlichen Häufigkeit der Entladungen im Hintergrund. Die x-Achse ist die Zeit (Bins sind auf der darunter liegenden Linie mit Punkten markiert, jeder Punkt entspricht 100 ms). Die grün gestrichelte Linie zeigt die Momente der Bildpräsentation, das Signal für den Beginn der Antwort und das Signal für das Ende der Antwort des Probanden an. Rote Linien sind Indikatoren für einen statistisch signifikanten Unterschied in der Häufigkeit neuronaler Entladungen in den entsprechenden Behältern: unter den Histogrammen – von der Häufigkeit im Hintergrund; auf den mit 1-2, 1-3, 1-4, 2-3, 2-4, 3-4 gekennzeichneten Zeilen - zwischen den entsprechenden Reaktionstypen. Die Länge der roten Linie entspricht dem Konfidenzniveau. |
Es wurden Korrelationen zum Unterschied zwischen konkreten und abstrakten Wörtern und Darstellungen gefunden. Neben der weit verbreiteten Ansicht über die Lokalisierung von Zähl- und Rechenzentren in der menschlichen Großhirnrinde wurde gezeigt, dass bestimmte neuronale Populationen in subkortikalen Strukturen eine wichtige Rolle bei den Mechanismen des Gehirns zur Unterstützung von Ziffernverarbeitungsprozessen spielen. Gleichzeitig gibt es in den subkortikalen Strukturen sowie in der menschlichen Großhirnrinde neuronale Populationen, die selektiv verschiedene Stufen der Prozesse der Zahlenverarbeitung bereitstellen: etwa die Wahrnehmung der physikalischen Eigenschaften der präsentierten Informationen, der tatsächlichen Zähl- und Rechenoperationen, Zahlen benennen, zukünftige motorische Reaktionen vorbereiten. Die erhaltenen Daten bestätigen die Theorie der Gehirnunterstützung der geistigen Aktivität durch das kortikal-subkortikale System mit Verbindungen unterschiedlicher Steifigkeit.
Es werden Unterschiede in der Funktionsweise von Neuronen bei der Wahrnehmung eines Wortes in der Muttersprache (Cup), eines Quasi-Worts in der Muttersprache (Chokhna) und eines Fremdworts (Waht – Zeit auf Aserbaidschanisch) aufgezeigt. Das bedeutet, dass die neuronale Population (natürlich zusammen mit dem gesamten Gehirn) fast augenblicklich die phonetische(?) Struktur des Wortes analysiert und es in Typen einteilt: Ich verstehe, ich verstehe nicht, aber etwas kommt mir bekannt vor und ich offensichtlich Verstehe es nicht.
Es wurden verschiedene Beteiligungen von Neuronen im Kortex und in tiefen Strukturen an der Gewährleistung der Aktivität entdeckt. In tiefen Strukturen ist hauptsächlich eine Zunahme der Entladungshäufigkeit zu beobachten, die relativ zur Zone nicht sehr spezifisch ist. Es ist, als ob jedes Problem von der ganzen Welt gelöst würde. Ein völlig anderes Bild im Kortex. Hohe lokale Spezifität der Antworten. Neuron sagt: „Kommt schon, Leute, haltet die Klappe, das ist meine Sache und ich werde es selbst entscheiden.“ Und tatsächlich reduzieren alle Neuronen, bis auf wenige, die Impulsfrequenz, und nur diejenigen, die das Gehirn für eine bestimmte Aktivität auswählt, erhöhen sie.
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Der Einsatz von Methoden zur Erfassung komplementärer physiologischer Indikatoren mit gleicher Teststruktur ermöglicht es, die Lokalisation, zeitliche Struktur und Ausprägung des räumlichen Zusammenspiels der Entstehungsprozesse emotionaler Reaktionen im menschlichen Gehirn zu erkennen. Oben links – evozierte Potentiale (EP) in Tests mit Darstellung positiver und negativer Aktivitätsbeurteilungen in verschiedenen Strukturen des Schläfenlappens des menschlichen Gehirns, aufgezeichnet mit intrazerebralen Elektroden. Durchschnittliche Potenziale von sieben Patienten. Die rote Linie ist der durchschnittliche SP für die Abgabe einer „5“-Bewertung. Die blaue Linie ist der durchschnittliche SP für die Bewertung „2“. Die schattierten Bereiche sind Bereiche mit statistisch signifikanten Unterschieden zwischen EPs für die Darstellung positiver und negativer Bewertungen.
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Eine der Hauptrichtungen der Laborarbeit ist die Untersuchung der Mechanismen der Gehirnunterstützung für Emotionen. Anhand der Analyse evozierter Potentiale, die von implantierten Elektroden und von der Kopfhaut aufgezeichnet wurden, sowie der Analyse von PET-Ergebnissen wird die Beteiligung einer Reihe von Formationen des Kortex und Subkortex an der Auslösung von Emotionen sowie die Entwicklung positiver und negativer Emotionen gezeigt . Die Abbildung zeigt ein komplexes System von Verbindungen zwischen kortikalen Strukturen, das bei der Bereitstellung von Emotionen entsteht.
Derzeit wird unter der Leitung von N. P. Bekhtereva die Forschung zur Gehirnunterstützung der Kreativität organisiert, d. h. Aktivitäten, deren Ergebnis nicht mechanische oder vorprogrammierte Aktionen mit den in der Aufgabe präsentierten Informationen sind. Lassen Sie uns dies anhand eines Beispiels einer Aufgabe erklären, die der ähnelt, die wir tatsächlich in der Studie verwendet haben. Wenn dem Probanden die Worte „Ich, Abend, gehe raus, Garten, atmen, frisch, Luft“ präsentiert und gebeten wird, daraus eine Geschichte zu verfassen, dann ist der Inhalt offensichtlich. Was wäre, wenn die gleiche Aufgabe, aber die Worte: „Ich, Abend, Existentialismus, Elektron, Ente, Radar, Ballett, Wildschwein“ wären? Versuchen Sie, sie in eine Geschichte einzubinden. Über die Vollständigkeit dieser Forschung können wir derzeit noch nicht sprechen, aber wir können sagen, dass sowohl im EEG als auch in der mittels PET untersuchten Hirndurchblutung Korrelate kreativer Aktivität nachgewiesen werden konnten. Aber das bedeutet, dass es möglich war, die Organisation der vielleicht menschlichsten aller bekannten Aktivitäten auszuspionieren.
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Eine Studie über die Gehirnorganisation kreativen Denkens. Beim Vergleich der physiologischen Prozesse des Gehirns werden aufgezeichnet, während Probanden eine Geschichte aus Wörtern verschiedener semantischer Felder verfassen (eine Aufgabe mit ausgeprägten Elementen der Kreativität) und während des Prozesses der Wiederherstellung eines kohärenten Textes mit Änderungen in Wortformen (solche Elemente sind). fehlen), wurden verlässliche lokale Unterschiede aufgedeckt. |
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Durchschnittliche Daten für die Probandengruppe. Die Verbindungen werden durch Linien dargestellt, die die Positionen der entsprechenden Elektroden verbinden. Die rote Farbe entspricht einer Zunahme der Verbindungen, die blaue Farbe einer Abnahme. Die Dicke der Linien spiegelt den Grad der statistischen Signifikanz der Verbindungsunterschiede wider.
Die Elektrodenkartierung der Gehirnaktivität zeigt deutlich, dass eine der menschlichen Hemisphären keineswegs still ist, wie einige „wissenschaftliche“ Mystiker behaupten, sondern zusammen mit der anderen Hemisphäre aktiv ist. |
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Generell ist es dank der Technik der Positronen-Emissions-Tomographie (kurz PET) möglich, alle Bereiche des Gehirns, die für komplexe „menschliche“ Gehirnfunktionen verantwortlich sind, gleichzeitig und detailliert zu untersuchen. Der Kern der Methode besteht darin, dass eine kleine Menge eines Isotops in eine Substanz eingebracht wird, die an chemischen Umwandlungen in Gehirnzellen beteiligt ist, und wir dann beobachten, wie sich die Verteilung dieser Substanz in dem interessierenden Bereich des Gehirns ändert uns. Wenn der Fluss radioaktiv markierter Glukose in diesen Bereich zunimmt, bedeutet dies, dass der Stoffwechsel zugenommen hat, was auf eine erhöhte Arbeit der Nervenzellen in diesem Bereich des Gehirns hinweist.
Stellen Sie sich nun vor, dass eine Person eine komplexe Aufgabe ausführt, für die sie die Regeln der Rechtschreibung oder des logischen Denkens kennen muss. Gleichzeitig sind seine Nervenzellen in dem Bereich des Gehirns am aktivsten, der für diese Fähigkeiten „verantwortlich“ ist. Die Stärkung der Arbeit von Nervenzellen kann mittels PET indirekt erfasst werden, indem die lokale Durchblutung in der aktivierten Zone erhöht wird. (Vor mehr als hundert Jahren wurde gezeigt, dass eine erhöhte Aktivität der Nervenzellen zu einer Erhöhung der lokalen Gehirndurchblutung in diesem Bereich führt.)
So konnte festgestellt werden, welche Bereiche des Gehirns für Syntax, Rechtschreibung, die Bedeutung von Sprache und für die Lösung anderer Probleme „verantwortlich“ sind. Wir stellen den Probanden unterschiedlich organisierte Aufgaben, bei denen es notwendig ist, bestimmte Eigenschaften der Sprache zu „nutzen“. Zum Beispiel einzelne Wörter, Sätze, zusammenhängender Text. Durch den Vergleich von PET-Bildern, die wir bei dieser Aktivität erhalten haben, können wir feststellen, wo im Gehirn die Verarbeitung eines einzelnen Wortes stattfindet, wo sich die Syntax befindet und wo die Bedeutung des Textes liegt. Es sind Zonen sichtbar, die bei der Präsentation von Wörtern aktiviert werden, unabhängig davon, ob diese gelesen werden mussten oder nicht. Zonen, die für die Bedeutung des Textes verantwortlich sind, und andere. Interessanterweise, und darauf wird weiter unten eingegangen, konnten Zonen entdeckt werden, die aktiviert sind, um „nichts zu tun“.
In Studien zu den Gehirnmechanismen der Sprachwahrnehmung basierend auf den Ergebnissen einer PET-Studie mit lokaler Durchblutung wurde festgestellt, dass beim Lesen eines Textes die Hauptveränderungen im Bereich des linken Temporallappens auftreten (38, 22, 43, 41, 42, 40 und 38 Felder), 3, 4, 6, 44, 45 und 46 Felder und rechts im Bereich von 22, 41, 42, 38, 1, 3 und 6 Felder . Der Vergleich mit Daten anderer Forscher ermöglicht es uns, einige dieser Ergebnisse mit den Prozessen des Auswendiglernens, Lesens von Wörtern und Verstehen der Bedeutung von a zu korrelieren. Es wurde möglich, Bereiche, die mit der Bedeutungswahrnehmung und dem Auswendiglernen von Texten verbunden sind, von Bereichen zu trennen, die mit der Verarbeitung einzelner Wörter verbunden sind. Diese Ergebnisse korrelieren mit denen, die zuvor mithilfe der Analyse neuronaler Aktivität erzielt wurden. Die aus der Untersuchung der neuronalen Aktivität gewonnenen Ergebnisse über die Beteiligung von Hirnregionen, die sich neben den klassischen Zonen auch in anderen Bereichen befinden, an der Sprachproduktion wurden ebenfalls bestätigt. Bei der Untersuchung der zerebralen Sprachunterstützung wurden Bereiche der menschlichen Großhirnrinde kartiert, die an der Bereitstellung verschiedener Phasen der Analyse orthografischer und syntaktischer Merkmale beteiligt sind. Es wurde gezeigt, dass der mediale extrastriatale Kortex an der Verarbeitung der orthographischen Struktur von Wörtern beteiligt ist; ein erheblicher Teil des linken oberen Schläfenkortex (Wernicke-Bereich) ist höchstwahrscheinlich an der willkürlichen semantischen Analyse und weniger wahrscheinlich an der Verarbeitung der syntaktischen Struktur beteiligt; der untere Frontalkortex der linken Hemisphäre ist ein Glied im System der verbalen semantischen Analyse, seine mögliche Beteiligung an der syntaktischen Verarbeitung beschränkt sich auf die Verarbeitung von Wortformen und Funktionswörtern, nicht jedoch auf die Reihenfolge ihres Auftretens in einem Satz; Der vordere Teil des oberen Schläfenkortex ist an der Bestimmung der syntaktischen Struktur einer Phrase basierend auf der Analyse der Wortreihenfolge beteiligt. Basierend auf der Analyse der Gehirndurchblutung konnte gezeigt werden, dass das Gehirn dennoch erheblich beeinträchtigt wird, wenn einem Menschen ein zusammenhängender Text präsentiert wird, auch ohne dass er ihn lesen muss – die Aufgabe bestand darin, das Auftreten eines bestimmten Buchstabens zu zählen , intensiver an der Verarbeitung der sprachlichen Eigenschaften der Reize beteiligt, was sich in der Aktivierung bestimmter Zonen äußert, als wenn dieselben Wörter, jedoch ohne Zusammenhang, in zufälliger Reihenfolge gemischt und mit derselben Aufgabe konfrontiert werden.
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Das System des Gehirns zur unwillkürlichen syntaktischen Verarbeitung. Projektionen auf die Seitenflächen der Großhirnhemisphären von Aktivierungsgebieten (S< 0,01), полученных в условиях поиска буквы в связном тексте, предъявляемого бегущей строкой, в сравнении с аналогичной задачей при предъявлении синтаксически |
Gehirnaktivierung während der Textverarbeitung. Bereiche mit lokaler Steigerung der funktionellen Aktivität des Nervengewebes, die unter Bedingungen der Verständnisaufgabe erhalten werden lesbarer Text, verglichen mit der Aufgabe, einen Buchstaben in einer bedeutungslosen Buchstabenfolge zu finden. Dargestellt sind Projektionen bedeutender Zonen (S< 0,0001) активаций на три ортогональных плоскости (вид справа, сзади и сверху, соответственно, в верхнем ряду справа и слева, в нижнем ряду - слева). Внизу справа показаны проекции кортикальных латерал ьных активций в левом полушарии на реконструированную поверхность левого полушария «стандартного» мозга. |
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Gehirnaktivierung im Ruhezustand.
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Das Problem der Gehirnunterstützung für die menschliche Aufmerksamkeit ist sehr wichtig. Daran arbeiten sowohl mein Labor als auch das Labor von Yu.D. Kropotov an unserem Institut. Die Forschung wird gemeinsam mit einem Team von Wissenschaftlern unter der Leitung des finnischen Professors R. Naatanen durchgeführt, der die elektrophysiologischen Korrelate des sogenannten Mechanismus der unwillkürlichen Aufmerksamkeit entdeckt hat. Um zu verstehen, wovon wir sprechen, stellen Sie sich die Situation vor: Ein Jäger schleicht durch den Wald und spürt seine Beute auf. Doch er selbst wird Beute eines Raubtieres, was er jedoch nicht bemerkt, da er sich nur auf die Suche nach einem Reh oder einem Hasen macht. Und plötzlich lenkt ein zufälliges Knistern im Gebüsch, vielleicht nicht sehr wahrnehmbar zwischen dem Zwitschern der Vögel und dem Rauschen des Baches, seine Aufmerksamkeit und gibt ein Signal: „Gefahr ist in der Nähe.“ Der Mechanismus der unwillkürlichen Aufmerksamkeit wurde in der Antike beim Menschen als Sicherheitsmechanismus gebildet, funktioniert aber auch heute noch: Ein Mensch fährt beispielsweise Auto, hört Radio, hört die Schreie spielender Kinder auf der Straße, nimmt alles wahr Er nimmt die Geräusche der Umgebung wahr, seine Aufmerksamkeit wird zerstreut, und plötzlich lenkt das leise Klopfen eines Motors seine Aufmerksamkeit augenblicklich auf das Auto – ihm wird klar, dass mit dem Motor etwas nicht stimmt (übrigens ist dies ein Phänomen, das grundsätzlich einem ähnelt Fehlerdetektor). Dieser Aufmerksamkeitsschalter funktioniert bei jedem Menschen. Wir entdeckten PET-Korrelate dieses Mechanismus und Yu.D. Kropotov entdeckte elektrophysiologische Korrelate bei Patienten mit implantierten Elektroden. Lustig. Wir haben diese Arbeit vor einem sehr wichtigen und prestigeträchtigen Symposium abgeschlossen. In Eile. Wir gingen dorthin und als wir beide Berichte erhielten, stellten wir mit Überraschung und einem „Gefühl tiefer Zufriedenheit“ unerwartet fest, dass die Aktivierung in denselben Zonen stattfand. Ja, manchmal müssen zwei Menschen, die nebeneinander sitzen, in ein anderes Land reisen, um sich zu unterhalten.
Was haben wir bekommen? PET-Korrelate der unbewussten Aufmerksamkeit, die sogenannte. das Phänomen der Mismatch-Negativität – unfreiwilliges Umschalten der Aufmerksamkeit auf abweichende akustische Reize. Es wurden Studien zur Negativität von Nichtübereinstimmungen durchgeführt, wenn sowohl einfache Hörreize (Töne) als auch komplexere Reize (Akkorde und Phoneme) präsentiert werden. Für alle diese Arten von Reizen wurden ähnliche Korrelate der Mismatch-Negativität gefunden. Das erste Aktivierungsmuster befindet sich in den oberen Schläfenregionen (Hörkortex) beider Hemisphären und weist auf eine Reaktion auf Tonveränderungen hin, selbst auf geringfügige, wobei eine ausgeprägtere Aktivierung des Schläfenkortex auftritt, wenn abweichende Reize mit Standardreizen gemischt werden, als wenn Es werden nur abweichende Reize präsentiert. Eine stärkere Aktivierung war in der rechten Hemisphäre vorhanden, was mit früheren elektrophysiologischen Befunden übereinstimmt. Das zweite Muster war die Aktivierung des Frontallappens, und diese waren sowohl bei Stimulation nur mit abweichenden Reizen als auch bei Kombination mit Standard- und abweichenden Reizen vorhanden. Es fanden sich Herde präfrontaler Aktivierung im Frontallappen, was auch mit bisherigen elektrophysiologischen Daten übereinstimmt, sowie im Bereich des mittleren und oberen Frontalgyri. Es wurden auch Aktivierungen des anterioren cingulären Kortex und bilaterale Aktivierungen der posterioren Parietalbereiche beobachtet (rechtsseitige parietale Aktivierung wurde mit Magnetenzephalographie beschrieben). Aktivierungen des Frontallappens liegen höchstwahrscheinlich dem bewussten Glauben des Subjekts zugrunde, einen Reiz zu verändern, der bereits unbewusst vom auditorischen Kortex beider Hemisphären identifiziert wurde. Diese Rolle des Frontallappens als Aufwird durch die ausgeprägten Aktivierungsmuster gestützt, die durch abweichende Töne hervorgerufen werden, wenn sie allein in relativ langen, unregelmäßigen Abständen präsentiert werden, wie aus früheren Studien bekannt ist. Aktivierungen des anterioren cingulären Kortex und des parietalen Kortex können an den Mechanismen des Aufmerksamkeitswechsels im Gehirn beteiligt sein. Darüber hinaus wurde eine Aktivierung des Kortex der Reilly-Insula festgestellt, die aus früheren elektro- und magnetoenzephalographischen Studien nicht bekannt war. Ähnliche Aktivierungen wurden jedoch auch aus den Ergebnissen der direkten Registrierung evozierter Potentiale dieser Strukturen durch implantierte Elektroden in der Aktionsprogrammierung erhalten Labor des Instituts für Chemie der Russischen Akademie der Wissenschaften. Die Rolle dieser Struktur bei der Unterstützung von Aufmerksamkeitsprozessen ist derzeit unbekannt und bedarf weiterer Untersuchungen. So wurden Muster der Gehirnaktivierung identifiziert, die Aufschluss über die Mechanismen geben, durch die abweichende Hörreize unwillkürliche Aufmerksamkeitsverschiebungen verursachen.
Wenn die Aufmerksamkeitsmechanismen gestört sind, kann man von einer Krankheit sprechen. Im Labor von Yu.D. Kropotov untersucht Kinder mit der sogenannten Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung. Das sind schwierige Kinder, oft Jungen, die sich im Unterricht nicht konzentrieren können, sie werden zu Hause und in der Schule oft beschimpft, aber tatsächlich müssen sie behandelt werden, weil einige bestimmte Mechanismen der Gehirnfunktion gestört sind. Bis vor kurzem galt dieses Phänomen nicht als Krankheit und „gewaltsame“ Methoden galten als die beste Methode, es zu bekämpfen. Wir können jetzt nicht nur das Vorliegen dieser Krankheit feststellen, sondern auch eine Behandlung für solch schwierige Kinder anbieten.
Die Aufmerksamkeitsdefizitstörung ist durch drei Komponenten gekennzeichnet: 1) Unaufmerksamkeit – die Unfähigkeit, sich längere Zeit auf eine Sache zu konzentrieren; 2) Impulsivität – die Unfähigkeit, eine Reaktion auf Veränderungen in der Umgebung hinauszuzögern, um diese Veränderungen genauer zu analysieren; 3) pathologische Ablenkbarkeit – eine übermäßige Orientierungsreaktion auf jeden äußeren Reiz, der nicht mit der Aufgabe zusammenhängt. Sehr oft gehen diese Störungen mit Hyperaktivität einher, d.h. Ein solcher Zustand liegt vor, wenn die allgemeine motorische und sprachliche Aktivität die normale Aktivität deutlich übersteigt. Es kommt bei 5-10 % der Schulkinder vor. Diese Verhaltensstörung ermöglicht es Kindern, die an dieser Krankheit leiden, nicht, sich an Schule und Familie anzupassen. Sie führt zu negativen Reaktionen bei Eltern, Lehrern und sogar Gleichaltrigen, führt zu schlechten schulischen Leistungen und führt letztendlich sehr oft zu Alkoholismus, Drogenabhängigkeit und anderen asozialen Erscheinungsformen. Aufgrund dieser Folgen steht die Aufmerksamkeitsdefizitstörung bei Ärzten, Lehrern und Wissenschaftlern in den USA, Japan und anderen Ländern im Mittelpunkt der Aufmerksamkeit Westeuropa. In diesen Ländern werden erhebliche Mittel aus dem Haushalt und privatem Kapital für die Prävention, Diagnose und Behandlung dieser Krankheit ausgegeben. Seit 1995 umfasst das Labor für Neurobiologie der Aktionsprogrammierung am Institut für menschliches Gehirn der Russischen Akademie der Wissenschaften in seinem wissenschaftlichen Arbeitsplan die Erforschung elektrophysiologischer Korrelate des Aufmerksamkeitsdefizits mit dem Ziel, diese für die objektive Diagnose dieser Krankheit zu nutzen.
Allerdings möchte ich einige junge Leser verärgern. Nicht jeder Streich ist mit dieser Krankheit verbunden, und dann. . . „gewaltsame“ Methoden sind gerechtfertigt.
Ein Mensch, der in einer komplexen und sich ständig verändernden Welt lebt, verfügt über ein riesiges Repertoire an Aktionsprogrammen, die er in verschiedenen Situationen umsetzen kann. Zu diesen Aktionen gehören einfache und komplexe Wahrnehmungsfunktionen (wie das Beurteilen der Farbe oder Form eines visuellen Bildes), verschiedene mentale Operationen (wie arithmetische Berechnungen oder Schachspielen) und zielgerichtete motorische Handlungen (wie das Drehen des Kopfes in die gewünschte Richtung). Richtung und Bewegung einer Schachfigur). Zu jedem Zeitpunkt wählt (wählt) eine Person aus dieser gesamten riesigen Menge an Aktionsprogrammen nur diejenigen aus, die in einer bestimmten Situation am besten geeignet sind. Die für diese Wahl verantwortlichen Gehirnprozesse werden üblicherweise unter den Namen Kontrollprozesse (im weiteren Sinne e) oder selektive Aufmerksamkeit und motorische Kontrolle (im engeren Sinne e) zusammengefasst. Untersuchungen aus Kropotovs Labor haben gezeigt, dass zentrale Kontrollmechanismen in Prozesse der Beteiligung an einer notwendigen Handlung (Initiierung, Auswahl eines sensorisch-motorischen-kognitiven Akts) und Prozesse der Unterdrückung unnötiger Handlungen unterteilt sind. Diese beiden Mechanismen beinhalten Vorwärts- und Rückwärtswege in Schaltkreisen, die den Kortex, die Basalganglien, den Thalamus und den Kortex in einer komplexen Schleife verbinden Rückmeldung. Es wurde gezeigt, dass die Prozesse der Beteiligung und Unterdrückung in den positiven Komponenten der evozierten Potenziale, die von der Oberfläche der Kopfhaut aufgezeichnet werden, nachgewiesen werden können, und dass bei Kindern mit Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung die Komponenten der Beteiligung und Unterdrückung in ihrer Amplitude deutlich reduziert sind. Basierend auf den Ergebnissen dieser Studien kann davon ausgegangen werden, dass bei Kindern mit Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung die Mechanismen des Engagements und der Handlungshemmung aufgrund einer Unterfunktion der Basalganglien beeinträchtigt sind.
Warum ist das jetzt wichtig? Weil ein objektives Kriterium für die Diagnose dieses Syndroms und die Überwachung seiner Behandlung aufgetaucht ist. Wie sich im Rahmen zahlreicher Studien herausstellte, müssen in manchen Fällen nicht die Kinder behandelt werden (an ihrem Gehirn ist nichts auszusetzen), sondern die Eltern, die zu hohe Anforderungen an ihre Kinder stellen. Der Einsatz einer neuen Diagnosemethode ermöglichte es nicht nur, eine korrekte Diagnose zu stellen, sondern auch zu überwachen, wie wirksam eine bestimmte Methode bei der Behandlung der Krankheit ist.
Darüber hinaus hat das Labor eine neue Behandlungsmethode vorgeschlagen, die auf dem Phänomen des Biofeedbacks basiert, bei der die Diskrepanz zwischen den Biopotentialen, die normal sein sollten, und denen, die tatsächlich vorhanden sind, in der einen oder anderen Form auf dem Monitor angezeigt wird und der Patient versucht, „ Trainieren Sie Ihr Gehirn, um so normal wie möglich zu werden. So seltsam diese Beschreibung auch klingen mag, diese Methode bringt gute Ergebnisse und ist vor allem im Gegensatz zur medikamentösen Therapie absolut harmlos. Im Labor von Yu.D. Kropotova versucht auch, andere wirksame Behandlungsmethoden zu finden. Zur Aktivierung der Stoffwechselaktivität des Gehirns werden Methoden eingesetzt: die Methode der Mikropolarisation und elektrischen Stimulation des Gehirns durch Hautelektroden sowie Methoden der Kräutermedizin.
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Direkte und indirekte Signalwege in kortiko-subkortikal-kortikalen Interaktionen (links), Prästimulus-Histogrammen (PSTH) und thalamisch evozierten Potentialen (ERPs) als Reaktion auf Go-Go- (GO) und Hemmung vorbereiteter Aktionsreize (NOGO) (rechts). Das „Einschalten“ des direkten Signalwegs führt zur Aktivierung von Thalamusneuronen und einer positiven Welle evozierter Potenziale. |
Durchgeführte psychophysiologische Studien mit Registrierung der evozierten Potenziale des Gehirns zeigten, dass es mehrere Untergruppen von Patienten gibt, bei denen Aufmerksamkeitsstörungen diagnostiziert wurden, die mit der Verletzung verschiedener Aufmerksamkeitsfunktionen beim Menschen zusammenhängen, und jede dieser Untergruppen erfordert ihre eigenen angemessenen Behandlungsmethoden. Was bei Kindern mit einer dominanten Störung der Beteiligungsprozesse an Aktivitäten zu guten Ergebnissen führen kann, funktioniert bei Kindern mit einer dominanten Störung der Hemmprozesse nicht und umgekehrt. Aus diesem Grund ist es wichtig, über eine Reihe von Behandlungsmöglichkeiten für das Aufmerksamkeitsdefizitsyndrom zu verfügen. Durch die Behandlung solcher Kinder tragen wir zur Prävention von Drogenabhängigkeit und Alkoholismus bei, da diese Kinder einem Risiko für diese Laster ausgesetzt sind. Wie ausländische Statistiken zeigen, ist die Wahrscheinlichkeit, drogen- oder alkoholabhängig zu werden, bei solchen Kindern um eine Größenordnung höher als bei normalen Kindern. Kinder ohne „Bremsen“ werden leicht in kriminelle Unternehmen verwickelt und beginnen, sich mit Drogen und Alkohol zu stimulieren. In Klammern sei darauf hingewiesen, dass im Westen Psychostimulanzien (wie Ritlin), deren Wirkungsmechanismus der Wirkung von Kokain ähnelt, zur Behandlung von Kindern mit Aufmerksamkeitsstörungen eingesetzt werden. Daher spricht man in den Vereinigten Staaten scherzhaft von zwei Drogenmafias: der kolumbianischen und der pharmazeutischen. In Russland versuchen wir an unserem Institut, andere alternative Behandlungsmethoden zu finden. Und es gelingt uns!
Neben der unwillkürlichen Aufmerksamkeit gibt es auch die selektive Aufmerksamkeit. Die sogenannte Aufmerksamkeit beim Cocktailempfang. Alle reden gleichzeitig, und Sie folgen nur Ihrem Gesprächspartner und unterdrücken das uninteressante Geschwätz Ihres rechten Nachbarn. Eine ähnliche Situation ist in der Abbildung dargestellt. Geschichten werden in beide Ohren erzählt. Anders. Im ersten Fall verfolgen wir die Geschichte auf dem rechten Ohr, im dritten Fall auf dem linken Ohr. Man kann sehen, wie sich die Aktivierung von Gehirnregionen verändert. Beachten Sie übrigens, dass die Anamnese-Aktivierung im rechten Ohr deutlich geringer ist. Warum? Sondern weil die meisten Menschen das Telefon in die rechte Hand nehmen und es ans rechte Ohr halten. Daher ist es einfacher, die Geschichte auf dem rechten Ohr zu verfolgen.
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Lateralisierung der Gehirnunterstützung für selektive Aufmerksamkeit. Konzentrieren Sie sich links auf das linke Ohr, rechts natürlich auf das rechte Ohr. Es ist zu erkennen, dass unterschiedliche Zonen aktiviert sind. |
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Vergleich auditiver und visueller selektiver Aufmerksamkeit. Bei der Aufgabe der linksseitigen auditorischen selektiven Aufmerksamkeit im Vergleich zur visuellen Aufmerksamkeit beim dichotischen Zuhören und gleichzeitiger visueller Präsentation verschiedener Texte wird auch die Aktivierung des auditorischen Kortex der gegenüberliegenden Hemisphäre ermittelt, was wie in der vorherigen Abbildung die selektive Abstimmung widerspiegelt des auditorischen Kortex, unabhängig von der Art und Komplexität der präsentierten Reize. Der Prozess der Unterdrückung der Verarbeitung irrelevanter, aber signifikanter visueller Reize während der auditiven Aufmerksamkeit führt zu einer ausgeprägten Aktivierung des visuellen Kortex (Occipital). |
Es hat sich gezeigt, dass die auditive selektive Aufmerksamkeit während der binauralen Stimulation selektiv Bereiche des temporalen Kortex aktiviert, die für die auditive Präsentation von Signalen spezifisch sind. Diese Ergebnisse stimmen mit globalen Daten überein und bestätigen, dass der Schweregrad dieser hemisphärischen Lateralisierung auch von der Richtung der Aufmerksamkeit abhängt. Unsere Daten deuten darauf hin, dass sich dieser Lateralisierungseffekt (Einseitigkeitseffekt) auf den primären Hörkortex konzentriert, wobei die selektive Aufmerksamkeit auf lateralisierte Geräusche die Aktivität des Hörkortex vorwiegend in den primären Hörbereichen kontralateral zur Richtung der Reizabgabe erhöht. Das heißt, der auditorische Kortex wird selektiv entsprechend der Aufmerksamkeitsrichtung eingestellt, die normalerweise nicht durch extrakranielle Aufzeichnung der elektrischen oder magnetischen Aktivität des Gehirns erfasst wird. Es ist sehr wahrscheinlich, dass die auftretende hemisphärische Lateralisierung der Aktivierung der Hörrinde, die mit der räumlich fokussierten Höraufmerksamkeit einhergeht, durch die vorbereitende Aufmerksamkeitseinstellung der linken und rechten Hörrinde entsprechend der Aufmerksamkeitsrichtung vor der Präsentation verursacht wird von Reizen, die bei der Fokussierung der räumlichen Aufmerksamkeit auftreten. Der präfrontale Kortex scheint an der Kontrolle der Aufmerksamkeit beteiligt zu sein, weil... In einer Reihe von Studien wurde eine Erhöhung der lokalen Gehirndurchblutung und eine Erhöhung der elektrischen Aktivität festgestellt. In unseren Studien ist eine erhöhte präfrontale Aktivität, insbesondere in der dorsolateralen Region, mit der Kontrolle der Aufmerksamkeitsanpassung im rechten und linken auditorischen Kortex verbunden, und am wahrscheinlichsten ist die stärkere Aktivierung der frontalen Region während der auditorischen im Vergleich zur visuellen selektiven Aufmerksamkeit Ursache hierfür ist eine größere kognitive Anstrengung zur akustischen Unterscheidung, wenn die Aufmerksamkeit auf einen von zwei konkurrierenden Reizströmen gelenkt werden musste, wohingegen die Ausführung einer visuellen Aufmerksamkeitsaufgabe keine intramodale selektive Aufmerksamkeit erforderte. So wurde gezeigt, dass der auditorische Kortex entsprechend der Aufmerksamkeitsrichtung selektiv angepasst wird. Diese Abstimmung wird durch den präfrontalen Exekutivmechanismus gesteuert, was durch eine erhöhte präfrontale Aktivität während der auditiven selektiven Aufmerksamkeit belegt wird.
Was passiert, wenn auch ein dritter Text auf dem Monitor angezeigt wird und Sie dem Gehör oder dem Text auf dem Monitor folgen müssen? Wir haben erwähnt, dass Zonen aktiviert werden, um etwas zu vermeiden. Erinnern Sie sich an das berühmte Sprichwort „Denken Sie nicht an den weißen Affen“. Es stellte sich heraus, dass die auftretenden Aktivierungen nicht so einfach zu erklären sind, wenn drei Geschichten gleichzeitig präsentiert werden: eine in einem Ohr, eine im anderen und eine auf dem Monitor, und gebeten wird, einer davon zu folgen (selektive Aufmerksamkeit). Es scheint, dass die okzipitalen (visuellen) Teile des Kortex stärker aktiviert werden sollten, wenn man einer visuell präsentierten Geschichte Aufmerksamkeit schenkt, und wenn man einer dem Ohr präsentierten Geschichte Aufmerksamkeit schenkt, der temporale (auditive) Kortex. NEIN! Bei der auditiven Aufmerksamkeit werden die Cuneus- und Precuneus-Regionen, also der assoziative visuelle Kortex, aktiviert. Warum? Das können wir immer noch nicht sicher beantworten, aber es scheint sehr wahrscheinlich, dass signifikante und adäquate, visuell dargestellte Informationen immer noch vom Gehirn analysiert werden, verschiedene Strukturen durchlaufen, mit den Inhalten des Gedächtnisses verglichen werden und mit dem Urteil in die Keilregion zurückkehren : „Ja, das ist sinnvoll.“ wertvolle und bedeutungsvolle Informationen, und es bedeutet so und so.“ Aber die Aufgabe ist eine andere, diese Informationen sind nicht nur unnötig, im Gegenteil, sie sind schädlich, sie stören. Und die beobachtete Aktivierung spiegelt die Arbeit im „abnormalen“ Modus wider, wenn „man nicht an einen weißen Affen denken kann“.
Eine weitere PET-Studie, die Zugang zur Klinik hat. Es gibt so etwas wie Angst. Im Allgemeinen können Sie anhand des Namens verstehen, was es ist. Jeder Mensch zeichnet sich irgendwann durch ein bestimmtes Niveau aus, das anhand eines speziellen und recht einfachen Fragebogens ermittelt wird. Die Befragten lassen sich grob in drei Gruppen einteilen: hohes, mittleres und niedriges Niveau. Welche Gehirnstrukturen bestimmen diese Ebene? Es stellte sich heraus, dass es sich nicht nur um eine Struktur handelte, sondern um eine ganze Reihe. Es ist ihr koordinierter Zustand, der das Ausmaß der Angst bestimmt. In diesem Fall wäre es logisch anzunehmen, dass die Aktivierung der Struktur umso stärker (oder geringer) ist, je höher die Angst ist. Es stellte sich heraus, dass alles komplizierter und interessanter war. Tatsächlich korreliert in einem Bereich der Grad der Aktivierung linear mit dem Grad der Angst. Aber im Gyrus parahippocampus auf der linken Seite ist die Aktivierung bei einem durchschnittlichen Angstniveau minimal, und wenn sie zu- oder abnimmt, nimmt sie zu. Es handelt sich also um ein System aus einer Vielzahl von Strukturen, wobei jedes Glied seine eigene besondere Rolle spielt.
Unabhängig davon möchte ich auf die Methode der Elektrostimulation zur Wiederherstellung des Seh- und Hörvermögens eingehen. Dies ist bei einer fast vollständigen Atrophie des Seh- oder Hörnervs scheinbar unmöglich – nach einer Reihe von Reizen beginnt eine Person zu sehen oder zu hören. Die theoretische Untermauerung dieses Phänomens ist noch lange nicht vollständig geklärt, es hat sich jedoch gezeigt, dass es bei elektrischer Reizung des Auges zu komplexen Veränderungen der elektrischen Aktivität des gesamten Gehirns kommt, also komplexe Kompensationsprozesse aktiviert werden. und verschiedene biologisch aktive Substanzen werden freigesetzt, die die Wiederherstellung geschädigter Nerven stark anregen.
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Dynamik der Gesichtsfelder im Verlauf der Behandlung. Erweiterung der Gesichtsfelder nach einer Reihe gepulster modulierender elektrischer Effekte auf die afferenten Eingänge des visuellen Systems. |
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Kartierung der spektralen Leistung des Elektroenzephalogramms vor (A) und nach (B) der Behandlung. Das Auftreten eines regelmäßigen Alpha-Rhythmus in den hinteren Teilen des Gehirns bei einem Patienten mit positiver klinischer Dynamik der Sehfunktionen. |
Hier möchte ich über eine Behandlungsmethode sprechen, die einen fantastischen Namen hat: Gehirntransplantation. Diese Operation wurde zum ersten Mal in unserem Land bei ICH durchgeführt. Sein Kern besteht schematisch darin, dass ein Teil des Gehirns eines menschlichen Embryos in das Gehirn transplantiert wird und beginnt, Substanzen zu produzieren, deren Mangel zu einer Krankheit, beispielsweise der Parkinson-Krankheit, führt. Dieser fremde Teil des Gehirns kann Wurzeln schlagen, weil es im Gehirn keine Abstoßungsreaktion gibt. Es stellte sich jedoch heraus, dass nicht nur eine solche gezielte Hirntransplantation, bei der fremde Zellen aus bestimmten Strukturen des Gehirns eines Embryos (gewonnen durch eine legale Abtreibung) entnommen und in bestimmte Strukturen des Gehirns des Empfängers eingebracht werden, eine therapeutische Wirkung hat. Wenn man „einfach“ das Nervengewebe eines Embryos nimmt und in die Bauchdecke einpflanzt, wird es natürlich keine Wurzeln schlagen, aber die darin enthaltenen Wirkstoffe haben eine äußerst stimulierende Wirkung auf den menschlichen Körper, und eine solche Behandlung hilft mit Epilepsie, Koma usw.
Diese Aufgabe ist darauf zurückzuführen, dass sich das Gehirn eines Menschen in seinem Körper befindet. Es ist unmöglich, seine Arbeit zu verstehen, ohne die reiche Interaktion der Gehirnsysteme mit verschiedenen Systemen des gesamten Organismus zu berücksichtigen. Manchmal ist das offensichtlich: Die Freisetzung von Adrenalin ins Blut zwingt das Gehirn dazu, auf eine neue Betriebsart umzuschalten. Bei einem gesunden Geist in einem gesunden Körper kommt es vor allem auf die Interaktion zwischen Körper und Gehirn an. Allerdings ist hier nicht alles klar. Es ist sicherlich wichtig, diese Wechselwirkung zu untersuchen.
Heute können wir sagen, dass viel über die Funktionsweise einer Nervenzelle bekannt ist, viele weiße Flecken auf der Gehirnkarte mit Bedeutung gesättigt sind und Bereiche identifiziert wurden, die für viele mentale Funktionen verantwortlich sind. Doch zwischen der Zelle und der Gehirnregion gibt es noch eine weitere, sehr wichtige Ebene – eine Ansammlung von Nervenzellen, ein Ensemble von Neuronen. Hier herrscht noch große Unsicherheit. Mithilfe der PET können wir verfolgen, welche Bereiche des Gehirns bei bestimmten Aufgaben „eingeschaltet“ sind, aber was in diesen Bereichen passiert, welche Signale Nervenzellen einander senden, in welcher Reihenfolge, wie sie miteinander interagieren, wir Ich werde darüber sprechen, denn im Moment wissen wir wenig. Obwohl es in dieser Richtung einige Fortschritte gibt. Hier ermöglichte die Mikrokartierung laut PET-Daten die Entschlüsselung der physiologischen Prozesse in den unteren hinteren Teilen des Frontallappens, die mit der Bereitstellung von Semantik verbunden sind.
Früher glaubte man, dass das Gehirn in klar abgegrenzte Bereiche unterteilt ist, von denen jeder für seine eigene Funktion „verantwortlich“ ist – dies ist die Beugezone des kleinen Fingers und dies ist die Zone der Liebe zu den Eltern. Diese Schlussfolgerungen basieren auf einfachen Beobachtungen: Wenn ein bestimmter Bereich beschädigt ist, ist auch die damit verbundene Funktion beeinträchtigt. Im Laufe der Zeit wurde klar, dass alles komplizierter ist: Neuronen innerhalb verschiedener Zonen interagieren auf sehr komplexe Weise miteinander, und es ist unmöglich, überall eine eindeutige „Verbindung“ einer Funktion zu einem Gehirnbereich herzustellen, was die Gewährleistung betrifft höhere Funktionen. Wir können nur sagen, dass dieser Bereich mit Sprache, Gedächtnis und Emotionen zusammenhängt. Aber zu sagen, dass dieses neuronale Ensemble des Gehirns (kein Stück, sondern ein verteiltes Netzwerk) und nur es für die Wahrnehmung von Buchstaben verantwortlich ist und dies und das darin geschieht (sicherlich auf zellulärer Ebene) und dies Eins – Wörter und Sätze – ist eine Aufgabe für die Zukunft.
Die Bereitstellung höherer Aktivitätsarten durch das Gehirn ähnelt dem Aufblitzen eines Feuerwerks: Zuerst sehen wir viele Lichter, und dann beginnen sie zu erlöschen und wieder aufzuleuchten, wobei sie sich gegenseitig zuzwinkern, einige Teile bleiben dunkel, andere blinken. Ebenso wird ein Erregungssignal an einen bestimmten Bereich des Gehirns gesendet, die Aktivität der darin befindlichen Nervenzellen unterliegt jedoch eigenen besonderen Rhythmen, einer eigenen Hierarchie. Aufgrund dieser Merkmale kann die Zerstörung einiger Nervenzellen einen irreparablen Verlust für das Gehirn bedeuten, während andere durchaus durch benachbarte, „neu erlernte“ Neuronen ersetzt werden können. Jedes Neuron muss innerhalb des gesamten Nervenzellenclusters betrachtet werden. Die Hauptaufgabe besteht nun darin, den Nervencode zu entschlüsseln, also zu verstehen, wie genau höhere Funktionen gewährleistet sind. Dies kann höchstwahrscheinlich durch die Untersuchung kooperativer Effekte im Gehirn und der Interaktion seiner Elemente erreicht werden. Die Untersuchung, wie einzelne Neuronen zu einer Struktur und diese Struktur zu einem System und zum gesamten Gehirn zusammengefasst werden. Dies ist die Hauptaufgabe des nächsten Jahrhunderts.
Labor Funktionszustände, das von Professor und Preisträger des Staatspreises der UdSSR V.A. Ilyukhina geleitet wird, führt Entwicklungen auf dem Gebiet der Neurophysiologie funktioneller Zustände des Gehirns durch. Was ist das? Jeder weiß, dass derselbe Einfluss, derselbe Satz von einer Person manchmal auf diametral entgegengesetzte Weise wahrgenommen wird, je nachdem, was der aktuelle Funktionszustand von Gehirn und Körper ist. Dies ist vergleichbar damit, dass dieselbe Note, die auf einer Orgel gespielt wird, je nach Register eine unterschiedliche Klangfarbe hat. Unser Gehirn und unser Körper sind ein komplexes System mit mehreren Registern, wobei die Rolle des Registers vom Staat übernommen wird. In der Praxis können wir sagen, dass das gesamte Spektrum der Beziehungen zwischen einem Menschen und seiner Umwelt maßgeblich von seinem Funktionszustand bestimmt wird. Dies gilt auch für die Frage, ob ein „Ausfall“ für einen menschlichen Bediener am Bedienpult einer komplexen Maschine möglich ist und für die Ausprägung der Reaktion des Patienten auf das eingenommene Medikament.
Die Aufgabe des Labors besteht darin, Funktionszustände zu untersuchen, durch welche Parameter sie bestimmt werden, wie diese Parameter und die Zustände selbst vom Zustand der Regulierungssysteme des Körpers abhängen, wie äußere und innere Einflüsse Zustände verändern und manchmal Krankheiten verursachen und wie, wiederum haben die Zustände des Gehirns und des Körpers Einfluss auf den Krankheitsverlauf und die Wirkung Medikamente. Es zeigt sich, dass die Reaktionen einzelner Strukturen ebenso wie die Reaktion des gesamten Organismus moduliert sind und von deren Zustand oder, in der Terminologie des Autors, vom Niveau der relativ stabilen Funktion (LSF) abhängen. Basierend auf diesen Studien wurden Ideen über das hierarchische Prinzip der Organisation von Gehirnsystemen und die Rolle von Infraslow-Prozessen bei der Steuerung des Zustands von Gehirnstrukturen formuliert. Es wurde festgestellt, dass die räumliche Verteilung von OCSF auf große Gebiete Gehirn und die Aufrechterhaltung der relativen Stabilität des Gehirnzustands beruht auf dem gegenseitigen Ausgleich der relativ stabilen Funktionsniveaus der Zonen der Gehirnstrukturen. Dieses Phänomen funktioniert so, dass der aktuelle Zustand des Bauwerks und einer Reihe funktional verbundener Bauwerke ohne wesentliche Änderungen erhalten bleibt, mit der Möglichkeit lokaler Veränderungen in einzelnen Zonen. Quantitativ wird die UOSF durch das Vorzeichen, die Größe und die Zeit der Stabilität der Werte einer der Arten ultralangsamer physiologischer Prozesse bestimmt – das stabile Potential a im Millivoltbereich (Omega-Potenzial a). Unter den Bedingungen von Langzeitstudien über viele Tage und viele Monate wurde festgestellt, dass die UOSF die Amplituden-Zeit-Eigenschaften der spontanen mehrzelligen Impulsaktivität von Neuronen (Impulsflussleistung), die Art des ESCoG oder ECoG, die Amplitude- Zeiteigenschaften von infraslowen Schwingungen des Neuronenpotentials im Bereich von 0,05 bis 0,5 Schwingungen pro Sekunde (Zeta-, Tau-, Epsilon-Wellen), die gleichzeitig in denselben Bereichen der Gehirnstrukturen aufgezeichnet werden. Spontane oder induzierte Veränderungen des Zustands und der physiologischen Aktivität von Bereichen der Gehirnformationen spiegelten sich in der Variabilität verschiedener Arten der Neurodynamik wider, was es ermöglichte, parallel dazu ablaufende komplexe räumlich-zeitliche Transformationen zu beobachten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten neurophysiologische Prozesse, ihre Unterordnung und relative Unabhängigkeit, das heißt, die dynamische Arbeit dieses komplexen hierarchischen Systems tatsächlich zu beobachten.
Bei der Durchführung notfallmäßiger stereotyper Aktivitätsarten (Aktivierung der Aufmerksamkeit, Handlungsbereitschaft, Mobilisierung des Kurzzeitgedächtnisses) werden die sie unterstützenden Gehirnsysteme aus potenziell physiologisch aktiven Verbindungen gebildet, d.h. bereit, diese Aktivität unter bestimmten Bedingungen zu demonstrieren. Gleichzeitig entfaltet sich je nach Aktivitätsstruktur die physiologische Aktivität der Systemeinheiten in einer bestimmten zeitlichen Abfolge mit dem möglichen Auftreten einer Reaktion zunächst in der Dynamik der Impulsaktivität von Neuronen und den frühen Phasen evozierter Potentiale ( EPs). Darüber hinaus zeitlich verzögert (latente Periode – Dutzende und Hunderte von ms), Veränderungen in den späten Komponenten von EP, schwache Intensität (Amplitude von mehreren zehn μV) von ultralangsamen physiologischen Prozessen des zweiten Bereichs (CNV, typische phasische Veränderungen von Zetawellen) können auftreten. Es wurde festgestellt, dass die Verbindungen im System zur Bereitstellung stereotyper Notfallaktivitäten ihre physiologische Aktivität beibehalten, bis sich ihr aktueller Zustand aufgrund exogener oder endogener Einflüsse (USF) ändert. Es sollte betont werden, dass eine Veränderung der UOSF-Zonen von Gehirnstrukturen unter diesen Bedingungen zum Verschwinden der physiologischen Aktivität einiger Einheiten und umgekehrt zur Manifestation der physiologischen Aktivität anderer führt.
Die Wechselwirkung von Veränderungen in verschiedenen Zonen und die Umverteilung ihrer Aktivierung scheint eine der Grundeigenschaften des Gehirns zu sein, die seine Stabilität und seinen Reichtum an Fähigkeiten und Schutzfunktionen bestimmen. Dies wurde besonders deutlich in Studien zur Gehirnunterstützung von Emotionen, die in den achtziger Jahren unter der Leitung von N.P. Bekhtereva durchgeführt wurden. Es wurde festgestellt, dass bei einer emotional ausgeglichenen Person während der Entwicklung einer Emotion bestimmte Verschiebungen in ultralangsamen physiologischen Prozessen, die durch die Größe und das Vorzeichen des Omega-Potentials A in einigen Strukturen bestimmt werden, normalerweise mit Veränderungen dieses Indikators des Gegenteils einhergehen Melden Sie sich in anderen Strukturen an. Dieser Mechanismus verhindert die übermäßige Entwicklung jeglicher Emotionen und hält eine Person emotional ausgeglichen und ausgeglichen. Bei einer Verletzung kommt es gerade deshalb zu schweren emotionalen Störungen, weil der Mechanismus, der es ermöglicht, die übermäßige Entwicklung einer bestimmten Emotion einzudämmen, nicht funktioniert. In Studien zur Impulsaktivität (Medvedev, Krol) wurde gezeigt, dass selbst bei extrem monotonen Aktivitäten bei dem Versuch, die Funktion des Gehirns vollständig zu stabilisieren, endogene spontane Umlagerungen in der Funktion seiner Strukturen auftreten. Mit anderen Worten: Selbst bei der Ausübung monotoner stereotyper geistiger Aktivitäten wird das System, das diese Aktivität unterstützt, kontinuierlich neu organisiert. Wir können also sagen, dass zur Erledigung einer Aufgabe ein temporäres Arbeitskollektiv gebildet wird, das sich ständig ändert und alle seine Mitglieder erstens für die Ausführung verschiedener Aufgaben geschult werden und zweitens regelmäßig die Möglichkeit haben, diese wahrzunehmen eine Pause.
Unter Berücksichtigung der Besonderheiten der Gehirn- und Körperzustände kann man richtig zwischen alternativen Behandlungswegen wählen. Interessant ist die Definition der Anpassungsfähigkeit einer Person: Man kann vorhersagen, wie stabil eine bestimmte Person unter jeglichem Einfluss oder Stress sein wird. Es stellte sich heraus, dass einige, auch junge Menschen, ihre Anpassungsfähigkeiten bereits erschöpft haben und selbst mäßiger Stress bei ihnen eine pathologische Reaktion hervorrufen kann. Es ist möglich, solche Personen zu identifizieren und ihnen rechtzeitig eine korrigierende Behandlung zukommen zu lassen.
Das Labor für Neuroimmunologie (Professor, Doktor der medizinischen Wissenschaften I.D. Stolyarov) ist mit der aktuellen Aufgabe beschäftigt. Mittlerweile ist bekannt, dass viele Nervenerkrankungen mit einer Fehlfunktion des Immunsystems einhergehen. Störungen der Immunregulation führen häufig zu schweren Erkrankungen des Gehirns. Nerven- und Immunsystem üben ihre Schutzfunktionen im engen Zusammenspiel aus. Sie verbinden gemeinsame Organisationsprinzipien, gemeinsame Zwischenmoleküle und regulatorische Funktionen, die für den Gesamtorganismus von Bedeutung sind. Die entdeckten Muster der neuroimmunen Reaktion auf einen Fremdreiz ermöglichten es, die gewonnenen Daten für die Diagnose und Behandlung einer Reihe von Hirnerkrankungen zu nutzen. Mediziner haben bereits festgestellt, dass einerseits die Zerstörung oder Unterentwicklung von Gehirnstrukturen mit einer Immunschwäche einhergeht, andererseits primäre und sekundäre Immundefekte zu Funktionsstörungen oder Erkrankungen des Gehirns führen. Bei der Entstehung vieler chronischer Erkrankungen des Nervensystems sind infektiöse virale und weitere immunpathologische Mechanismen von weitaus größerer Bedeutung als erwartet.
Multiple Sklerose ist eine schwere chronische Erkrankung des Gehirns und des Rückenmarks, von der relativ junge Menschen zwischen 20 und 40 Jahren betroffen sind. Die Unklarheit vieler Fragen zum Auftreten und den Mechanismen der Krankheitsentwicklung sowie die Schwierigkeiten bei der Diagnose frühe Stufen Die Entwicklung, eine Vielzahl klinischer Verlaufsvarianten mit schneller Behinderung und das Fehlen wirksamer Behandlungsmethoden haben die Erforschung der Multiplen Sklerose in den Kreis der drängendsten Probleme der modernen Medizin geführt. Das Labor für Neuroimmunologie des Instituts für menschliches Gehirn der Russischen Akademie der Wissenschaften hat einen neuen Ansatz entwickelt, der neben dem Einsatz spezifischer immunologischer Methoden zur Beurteilung von Schäden an Zellen des Zentralnervensystems auch den Einsatz von Magnetresonanz und Positronen ermöglicht Emissionstomographie zur Visualisierung des pathologischen Prozesses. Die grundlegende Neuheit besteht darin, dass dieser Ansatz die gleichzeitige Beurteilung sowohl systemischer Autoimmunerkrankungen bei Multipler Sklerose als auch lokaler funktioneller und morphologischer Veränderungen im Zentralnervensystem ermöglicht. Eine umfassende neuroimmunologische, instrumentelle und klinische Untersuchung von Patienten mit Multipler Sklerose ermöglichte es, die wichtige Rolle von Läsionen des Kortex und der subkortikalen Strukturen bei den Entstehungsmechanismen dieser Krankheit festzustellen.
Klang die Diagnose „Multiple Sklerose“ bisher wie ein Todesurteil, so kann heute durch den Einsatz moderner gentechnisch veränderter Immunkorrekturmedikamente die Lebensqualität des Patienten deutlich verbessert und die Arbeitsfähigkeit langfristig aufrechterhalten werden. Um die Wirksamkeit des Einsatzes dieser Medikamente zu erhöhen, hat das Labor für Neuroimmunologie immunologische Kriterien zur Beurteilung der Wirksamkeit immunkorrektiver und gentechnisch veränderter Medikamente bei Patienten mit Multipler Sklerose entwickelt.
Immunologische Mechanismen spielen nicht nur bei Multipler Sklerose eine Rolle. Auch die Zerstörung eines Teils des Hirngewebes bei Schlaganfällen führt zu immunologischen Veränderungen. Darüber hinaus gehören infektiöse Komplikationen, die durch sekundäre Immunschwäche verursacht werden, zu den schwerwiegendsten und führen häufig zum Tod des Patienten aufgrund dieser Schlaganfallkomplikationen. Untersuchungen von Mitarbeitern des Labors für Neuroimmunologie haben gezeigt, dass die Seite der Hirnläsion bei zerebraler Ischämie in Experimenten und Kliniken die Besonderheit von Veränderungen der immunologischen Reaktivität bestimmen kann. Und im Rahmen der umfassenden Entwicklung neuer Methoden zur Behandlung und Rehabilitation von Patienten nach Schlaganfall wurde erstmals nachgewiesen, dass die elektrische Stimulation von Strukturen der Großhirnrinde bei subakuten ischämischen Schlaganfällen, die von aktuellen IMC-Mitarbeitern seit 1972 angewendet wird, begleitet wird durch Normalisierung immunologischer Parameter. Eine rechtzeitige immunkorrektive Therapie kann die Schwere von Komplikationen deutlich reduzieren oder diese ganz vermeiden. Vor nicht allzu langer Zeit ist der Leiter dieses Labors dem Vorstand des Europäischen Komitees zur Erforschung und Behandlung von Multipler Sklerose beigetreten.
Die zweite Hälfte des 19. und der größte Teil des 20. Jahrhunderts standen unter dem Motto „Sieg über die Natur“. Und tatsächlich feierte der Mensch einen Sieg nach dem anderen über die Natur. Er besiegte Flüsse und besiegte Krankheiten. Es stellte sich jedoch heraus, dass es sich hierbei nicht um eine Unterwerfung der Natur handelte, sondern um einen taktischen Rückzug zur Neugruppierung ihrer Kräfte. Nun können wir viele Beispiele für sozusagen erfolgreiche Gegenangriffe der Natur nennen. Dazu gehören AIDS, Hepatitis C und vieles mehr. Die Natur reagierte insbesondere dadurch, dass nun die vom Menschen selbst geschaffenen, sogenannten menschengemachten Probleme besonders akut geworden sind. Wir leben in starken Magnetfeldern (Straßenbahnen, U-Bahnen, Stromleitungen usw.), im Licht von Gaslampen – blinkend mit 50 Hertz, schauen wir stundenlang auf den Computerbildschirm – im gleichen Hertz sprechen wir Mobiltelefon und weiter. . . All dies ist einem Menschen alles andere als gleichgültig, und erhöhte Müdigkeit ist nicht das Schlimmste. Diese Studien werden von einem Labor unter der Leitung eines Doktors der medizinischen Wissenschaften durchgeführt. E. B. Lyskova.
Ohne Telefon, Fernseher, ohne elektrischen Strom und andere Errungenschaften der Zivilisation können wir nicht mehr leben. Daher muss erforscht werden, wie man mit ihnen friedlich zusammenleben kann. Es ist beispielsweise bekannt, dass blinkendes Licht sogar einen epileptischen Anfall auslösen kann. Es ist jedoch erstaunlich, wie die Gefahr durch einfachste Maßnahmen drastisch reduziert werden kann. Gegenmaßnahme – schließen Sie ein Auge und eine Verallgemeinerung wird nicht stattfinden. Um die „schädigende Wirkung“ eines Funktelefons drastisch zu reduzieren – das ist übrigens noch nicht eindeutig bewiesen – kann man einfach das Design so ändern, dass die Antenne nach unten zeigt, und das Gehirn wird nicht bestrahlt. Das Labor hat beispielsweise gezeigt, dass sich die Exposition gegenüber einem magnetischen Wechselfeld negativ auf das Lernen auswirkt. Allerdings nicht irgendein Feld, sondern eines mit einer bestimmten Frequenz und Amplitude. Daher sollten Sie versuchen, diese Parameter zu vermeiden. Ein Monitor mit einer Bildwiederholfrequenz von 50-60 Hz ist schädlich, insbesondere wenn man in der Nähe sitzt. Wenn die Frequenz jedoch auf mindestens 80 Hz eingestellt wird, nimmt die schädliche Wirkung stark ab. Wir haben jetzt gelernt, gefährdete Personen zu identifizieren – diejenigen, die überempfindlich auf vom Menschen verursachte Einflüsse reagieren. Dies erklärt scheinbar ursachenlose Nervenstörungen. Diese Arbeiten erfolgen im Rahmen einer sehr engen internationalen Zusammenarbeit.
Die Hirnforschung wird durch die Schwierigkeit des direkten Zugangs erheblich erschwert.
Bei einer herkömmlichen Bauchoperation wird die Haut eingeschnitten und der Chirurg hat fast sofort Zugang zum interessierenden Organ. Am Ende der Operation wird die Haut vernäht und nach zwei bis drei Wochen bleibt nur noch eine Narbe zurück. Das Gehirn ist vom Schädel bedeckt, und um Zugang dazu zu erhalten, muss der Chirurg eine Trepanation des Schädels durchführen, d. h. einen Teil davon zerstören, manchmal nicht nur einen kleinen. Aber das ist nicht das Schlimmste. Wenn sich die Läsion tief im Gehirn befindet, ist es notwendig, sie zu erreichen, indem man andere Bereiche des Gehirns auseinander bewegt (und manchmal „nebenbei“ zerstört). Dies erhöht die Morbidität der Operation dramatisch und macht sie manchmal unmöglich, da dieser Kollateralschaden schlimmere Folgen haben kann als die Krankheit selbst.
Dieser Widerspruch kann mithilfe stereotaktischer Techniken gelöst werden. Stereotaxis ist eine High-Tech-Medizintechnik, die die Möglichkeit eines traumaarmen, schonenden und gezielten Zugangs zu den tiefen Strukturen des Gehirns und einer dosierten Einwirkung auf diese bietet. Die Stereotaxis ist in vielerlei Hinsicht die Neurochirurgie der Zukunft; sie ist in der Lage, eine Reihe „offener“ neurochirurgischer Eingriffe durch breite osteoplastische Trepanationen mit wenig traumatischen, schonenden Auswirkungen zu ersetzen.
In der modernen Neurochirurgie werden bewährte Techniken zur präzisen Lokalisierung von Läsionen im Gehirn eingesetzt, heute erfolgt dies vorrangig mit Verfahren der Magnetresonanztomographie, deren Auflösung den Bedarf zur Lokalisierung abdeckt operativer Eingriff. Unter typischen Bedingungen einer modernen Klinik http://hospital.ukr/neurosurgery wird nahezu das gesamte Spektrum der neurochirurgischen Versorgung durchgeführt, einschließlich modernster Methoden zur Lokalisierung der Einschlagstelle.
Die Essenz der Stereotaxis: sehr genau zu wissen, wo sich im Gehirn eine Struktur (Ziel) befindet, die beeinflusst werden muss – koagulieren, einfrieren, evakuieren, stimulieren und durch ein kleines Loch im Schädel – etwa einen Zentimeter – ein dünnes Loch einführen Instrument mit einem Durchmesser von etwa zwei Millimetern, das das Gehirngewebe oft nicht durchsticht, sondern mit minimaler traumatischer Wirkung auseinanderdrückt. Am Ende dieses Instruments befindet sich ein Effektor, der den nötigen Effekt erzeugt. In diesem Fall ist es immer noch äußerst wichtig, mit dem Werkzeug die Zielstruktur genau zu treffen.
In entwickelten Ländern, vor allem in den USA, hat die klinische Stereotaxis ihren rechtmäßigen Platz in der Neurochirurgie eingenommen. Derzeit gibt es in den Vereinigten Staaten etwa 300 stereotaktische Neurochirurgen, die Mitglieder der American Stereotactic Society sind. Grundlage der Stereotaxis sind Mathematik und Präzisionsinstrumente, die ein gezieltes Eintauchen subtiler Instrumente in das Gehirn ermöglichen. Wichtige Rolle Stereotaxis wird durch moderne Methoden und Geräte der Introskopie gespielt, die es ermöglichen, in das Gehirn eines lebenden Menschen zu „schauen“. Wie oben erwähnt handelt es sich dabei um die Positronenemissionstomographie, die Magnetresonanztomographie und die Computerröntgentomographie. „Stereotaxie ist ein Maß für die methodische Reife der Neurochirurgie“ – die Meinung des verstorbenen Neurochirurgen L.V. Abrakov. Und schließlich ist es für die stereotaktische Behandlungsmethode sehr wichtig, die Rolle einzelner Kerne, „Punkte“ im menschlichen Gehirn, zu kennen, ihr Zusammenspiel zu verstehen, d.h. Wissen darüber, wo und was genau im Gehirn getan werden muss, um eine bestimmte Krankheit zu behandeln.
Labor für stereotaktische Methoden des Instituts für menschliches Gehirn der Russischen Akademie der Wissenschaften unter der Leitung von Dr. med. Der Träger des Staatspreises der UdSSR A.D. Anichkov ist das führende stereotaktische Zentrum in Russland. Hier wurde die modernste Richtung der Stereotaxie geboren – Computerstereotaxie mit auf einem Computer implementierter Software und Mathematik (vor diesen Entwicklungen wurden stereotaktische Berechnungen von Neurochirurgen während der Operation durchgeführt, oder der Patient in einem traumatischen Rahmen musste sich einer Introskopie (MRT oder CT) unterziehen ) unmittelbar vor der Operation. ). Hier wurden auch Dutzende stereotaktischer Geräte entwickelt, von denen einige klinisch getestet wurden und zur Lösung komplexester Probleme der stereotaktischen Führung eingesetzt wurden. Gemeinsam mit Kollegen des Zentralforschungsinstituts Elektropribor wurde ein computergestütztes stereotaktisches System geschaffen und erstmals in Russland in Massenproduktion hergestellt, das ähnlichen ausländischen Modellen in einer Reihe von Schlüsselindikatoren überlegen ist. „Endlich erleuchteten die schüchternen Strahlen der Zivilisation unsere dunklen Höhlen“ – unbekannter Autor.
An unserem Institut wird Stereotaxis bei der Behandlung von Patienten eingesetzt, die an Bewegungsstörungen (Parkinson-Krankheit, Chorea Huntington, andere Hemihyperkinesen usw.), Epilepsie, unbezähmbaren Schmerzen (insbesondere Phantomschmerzsyndrom) und einigen psychischen Störungen leiden. Darüber hinaus kann und wird die Stereotaxis zur präzisen Diagnose und Behandlung bestimmter Hirntumoren sowie zur Behandlung von Hämatomen, Abszessen und Hirnzysten eingesetzt. Es ist wichtig zu betonen, dass stereotaktische Eingriffe (wie alle anderen neurochirurgischen Eingriffe) dem Patienten nur dann angeboten werden, wenn alle Möglichkeiten der nicht-chirurgischen (medikamentösen) Behandlung ausgeschöpft sind und die Krankheit selbst eine Gefahr für den Patienten darstellt (oder ihn benachteiligt). seiner Arbeitsfähigkeit desozialisiert ihn). Selbstverständlich werden alle Operationen in der ICH-Klinik nur mit Zustimmung des Patienten und seiner Angehörigen nach Rücksprache mit Spezialisten unterschiedlichen Profils durchgeführt.
Wir können von zwei Arten von Stereotaxis sprechen. Die erste, nicht funktionsfähige Methode wird verwendet, wenn tief im Gehirn eine organische Schädigung vorliegt. Zum Beispiel ein Tumor. Wenn Sie versuchen, es mit herkömmlicher Technologie zu entfernen, müssen Sie gesunde Strukturen durchqueren, die wichtige Funktionen erfüllen, und der Patient kann geschädigt werden, manchmal sogar mit dem Leben unvereinbar. Dieser Tumor ist jedoch mit modernen Intravisionsinstrumenten deutlich sichtbar: Magnetresonanz- und Positronenemissionstomographen. Sie können seine Koordinaten berechnen und ihn zerstören oder beispielsweise (eine andere im IMC entwickelte Methode) radioaktive Quellen mithilfe einer dünnen, wenig traumatischen Sonde einführen, die den Tumor ausbrennt und gleichzeitig zerfällt. Der Schaden beim Durchgang durch das Hirngewebe ist minimal, nur der Tumor wird zerstört, manchmal von sehr komplexer Form, sehr aggressiv und radikal zerstört. Wir haben vor einigen Jahren eine Reihe solcher Operationen durchgeführt und es leben immer noch Patienten, für die mit herkömmlichen Behandlungsmethoden keine Hoffnung mehr bestand.
Der Kern dieser Methode besteht darin, dass wir den „Defekt“ beseitigen, der deutlich sichtbar ist. Das Problem besteht darin, wie man dorthin gelangt, welchen Weg man wählt, um wichtige Bereiche nicht zu beeinträchtigen, welche geeignete Methode zur Beseitigung des „Defekts“ man wählt: Implantation von Quellen, Thermokoagulation oder Kryodestruktion, aber das Wesentliche ist dasselbe: Wir beseitigen was wir deutlich sehen.
Grundlegend anders verhält es sich mit der „funktionellen“ Stereotaxie, die bei der Behandlung einer Reihe der oben beschriebenen Erkrankungen eingesetzt wird. Die Ursache einer Erkrankung liegt oft darin, dass eine kleine Gruppe von Zellen oder mehrere nahe oder weit voneinander entfernte Gruppen nicht richtig funktionieren. Entweder geben sie die notwendigen Stoffe nicht oder zu viel davon ab. Sie können krankhaft erregt werden und gesunde Zellen zu „schlechter“ Aktivität provozieren. Diese schlechten Zellen müssen gefunden und entweder zerstört, isoliert oder (was sehr interessant ist) mithilfe elektrischer Stimulation „umerzogen“ werden. Wichtig ist, dass der betroffene Bereich hier nicht zu sehen ist. Wir müssen es berechnen, so wie Le Verrier die Umlaufbahn von Neptun berechnet hat.
Hier sind grundlegende Kenntnisse über die Prinzipien des Gehirns, das Zusammenspiel seiner Teile und die funktionelle Rolle jedes Teils des Gehirns von entscheidender Bedeutung. Es ist wichtig, die Ergebnisse einer neuen Richtung zu nutzen, die von einem Mitglied unseres Teams, dem verstorbenen Professor V. M. Smirnov, entwickelt wurde – der stereotaktischen Neurologie. Das ist Kunstflug. Doch gerade auf diesem Weg liegt die Möglichkeit der Behandlung vieler schwerer, auch psychischer Erkrankungen.
Die Ergebnisse, einschließlich unserer Forschung, haben gezeigt, dass nahezu jede komplexe Aktivität, insbesondere die geistige Aktivität, im Gehirn durch ein komplexes, räumlich verteiltes und zeitlich grundsätzlich veränderliches System gewährleistet wird, das aus Verbindungen unterschiedlicher Starrheit besteht . Es ist klar, dass es viel schwieriger ist, in den Betrieb des Systems einzugreifen. In einigen Fällen, die weiter unten besprochen werden, ist dies jedoch möglich.
Es gibt Nervenzellen, die von Geburt an für ihre Arbeit bereit sind. Dies sind beispielsweise Neuronen im primären visuellen Kortex. Andere werden während der Ontogenese erzogen und lernen etwas. Wie kommt es dazu? Erstens ist eine große Gruppe von Zellen an der Bereitstellung neuer Aktivität beteiligt. Dann, wenn es „stereotypisiert“ wird, werden die Territorien minimiert und die Anzahl der Neuronen, die es bereitstellen, wird radikal reduziert. Die verbleibenden Zellen scheinen zu vergessen, was sie zu tun wussten. Aber, wie wir zeigen konnten, nicht für immer. Auch nach dieser Spezialisierung sind sie prinzipiell in der Lage, einige andere Aufgaben zu übernehmen; sie haben nicht ganz „verlernt“, anders zu arbeiten. Daher kann man versuchen, sie dazu zu zwingen, die Arbeit der verlorenen Nervenzellen zu übernehmen und diese zu ersetzen.
Neuronen des Gehirns funktionieren wie die Besatzung eines Schiffes: Eines ist gut darin, das Schiff auf seinem Kurs zu steuern, ein anderes im Schießen und ein drittes in der Essenszubereitung. Aber einem Schützen kann man beibringen, Borschtsch zu kochen, und einem Koch kann man beibringen, mit einer Waffe zu zielen. Sie müssen ihnen nur erklären, wie es gemacht wird. Im Prinzip handelt es sich hierbei um einen natürlichen Mechanismus: Kommt es bei einem Kind zu einer Hirnverletzung, „lernen“ seine Nervenzellen spontan neu. Bei Erwachsenen müssen spezielle Methoden angewendet werden, um Zellen „umzuschulen“.
Dies ist die Grundlage der Behandlungsmethode: Mithilfe punktueller elektrischer oder verteilter magnetischer Stimulation werden einige Nervenzellen darauf trainiert, die Arbeit anderer zu verrichten, die nicht mehr wiederhergestellt werden kann. Höchstwahrscheinlich aktiviert die elektrische Stimulation hier eine Region des Gehirns scharf und unspezifisch und erhöht gleichzeitig deren Plastizität. In dieser Richtung wurden bereits gute Ergebnisse erzielt: So konnte beispielsweise einigen Patienten mit traumatischen Läsionen des Broca- und Wernicke-Areals, die für die Sprachbildung verantwortlich sind, das Sprechen und Sprachverstehen wieder beigebracht werden.
Dies war die Umerziehung von Neuronen. Aber eine Reihe von Erkrankungen des Gehirns, insbesondere solche, die zu schweren psychischen Störungen führen, wie z. B. Zwangssyndrom (Zwangszustände), Morbus Gilles de la Tourette, pathologische Aggressivität, entstehen durch die Hyperaktivität bestimmter Gehirnstrukturen. Die Aufgabe der stereotaktischen Chirurgie besteht hier darin, diesen Erregungsherd zu beseitigen. Dies ist im Prinzip eine „eigene“ Aufgabe der funktionellen Stereotaxis. Im Gegensatz zur Methode der elektrischen Stimulation wird sie verwendet, wenn ein „Plus“-Phänomen vorliegt (pathologische Erregung, Überproduktion einer Substanz und damit verbundene Hyperkinese, emotionale Erregung usw.) und zerstört werden muss, und wird nicht verwendet, wenn dies der Fall ist „Minus“-Phänomene, wenn beispielsweise Plegie aufgrund einer Hypoaktivität eines Teils des Gehirns auftritt.
Schauen wir uns ein Beispiel an, das inzwischen zu einem heißen Thema geworden ist: die chirurgische Behandlung einer drogenbedingten Zwangsstörung. Eine der schrecklichen Eigenschaften einer Droge ist die Abhängigkeit davon, die so süchtig macht, dass der Süchtige davon abhängig wird und ohne sie nicht leben kann. Es gibt zwei Arten von Sucht: physische und psychische. Die erste Art von Sucht beruht auf der Integration von Heroin in den Energieverbrauchsmechanismus der Gehirnzelle. Die Zelle gewöhnt sich daran, eine leichtere (aber nicht wirksame) Variante zu sich zu nehmen und möchte nicht zur alten und wirksamen Variante zurückkehren. Wenn Sie die Einnahme des Arzneimittels abbrechen, kommt es daher zu einem „Entzug“ – einer Abstinenz, die äußerst schmerzhaft ist und sogar zum Tod des Drogenabhängigen führen kann. Jedoch moderne Medizin Ich habe relativ einfach und schmerzlos gelernt, damit umzugehen; es gibt verschiedene, sehr effektive Möglichkeiten, es zu beseitigen Körperliche Abhängigkeit, die in vielen Kliniken erfolgreich eingesetzt werden. Der Drogenabhängige wird also „gewaschen“. Sein Körper braucht keine Medikamente mehr. Aber er erinnert sich an das wunderbare Gefühl, das er bei der Anwendung verspürte, und träumt mit jeder Faser seiner Seele davon, es noch einmal zu erleben. Das ist keine Laune, das ist eine schwere Geisteskrankheit: das Zwangssyndrom – und dieser Anziehungskraft kann man nicht widerstehen. Vernünftige Argumente funktionieren bei ihm nicht. Leider ist die Wirksamkeit der Behandlung psychischer Drogenabhängigkeit immer noch äußerst gering und liegt zwischen 3 und 8 Prozent. Wenn man bedenkt, dass die durchschnittliche Lebenserwartung eines Heroinabhängigen vier Jahre beträgt, können wir sagen, dass der Patient dem Untergang geweiht ist. In diesem Sinne kann Heroin mit einem bösartigen Tumor verglichen werden, und in der Regel kann man nicht von einer Heilung sprechen, sondern von einer Überlebenszeit, einer Verzögerung des schrecklichen Endes.
Unsere Klinik wendet eine chirurgische Methode zur Behandlung des heroinbedingten Zwangssyndroms an. Die theoretische Erklärung sowohl des Syndroms selbst als auch des Wirkmechanismus der vorgeschlagenen Behandlungsmethode kann noch nicht als vollständig abgeschlossen angesehen werden, daher stellen wir im Folgenden eines der Konzepte vor, die wir für das wahrscheinlichste halten. Selbstverständlich wird dieser Artikel, der sich an den allgemeinen Leser richtet, in vereinfachter Form dargestellt, wofür ich mich bei den Fachleuten entschuldige.
Pathologisches Verlangen nach Drogen wird durch die Einprägung emotionaler Erinnerungen an die Gefühle verursacht, die nach der Einnahme erlebt wurden. Diese emotionale Erregung ist so stark, dass sie fast alles überschattet. Das gesamte Leben eines Drogenabhängigen ist der Idee untergeordnet, denselben Zustand wieder zu erreichen. Wie allen psychologischen Phänomenen entspricht dies bestimmten neurophysiologischen Prozessen. Das wichtigste System, das Emotionen hervorruft, ist das limbische System. Schematisch kann es als Teufelskreis dargestellt werden, der aus verschiedenen Gehirnstrukturen besteht und emotionale Phänomene einem bestimmten Impuls (Aktivierung oder Deaktivierung) von Neuronen in diesen Strukturen entsprechen. Nach dem Konzept, an dem wir festhalten, manifestiert sich ein Zwangszustand im Auftreten einer pathologischen Übererregung in diesem Kreis, die, im Kreis zirkulierend, durch einen positiven Rückkopplungsmechanismus den Sättigungsgrad erreicht, alle anderen Emotionen unterdrückt und unkontrollierbar wird . (Siehe oben über das Ausbalancieren von Emotionen.) Dieser Mechanismus ist derselbe für einen Zwangszustand jeglicher Art.Dies ist die gleiche nachhallende Erregung, die das Wesentliche des Kurzzeitgedächtnisses bestimmt. Normalerweise erlöschen solche Erregungen während des Schlafs, aber ein Zwangszustand wird durch einige äußere Reize so stark erregt und unterstützt, dass dies nicht der Fall ist. Es bleibt auch nach dem Schlafen aktiv, weshalb es sich als obsessiv und konstant äußert. Da drängt sich natürlich die Idee auf, diesen Teufelskreis zu durchbrechen. Daher wurden bereits in den sechziger Jahren Strukturen des limbischen Systems als Zielstrukturen für Operationen bei Zwangssyndrom vorgeschlagen. Insbesondere das Ziel, das wir bei der Behandlung von Drogenabhängigen verwenden, wurde 1962 vorgeschlagen. Das zu diesem Zeitpunkt vorhandene unzureichende methodische Niveau ermöglichte jedoch keine breite Anwendung dieser Operation. Die Situation änderte sich radikal mit der Einführung der modernen Stereotaxis, die unter anderem an unserem Institut entwickelt wurde. Es erwies sich als möglich, durch einen wenig traumatischen Ansatz mit einer Kryosonde mit einem Außendurchmesser von 2,6 mm einen kleinen Abschnitt des Gyrus cinguli zwischen seinem vorderen und mittleren Abschnitt einzufrieren und so diesen Teufelskreis zu durchbrechen. Die Operation selbst ist äußerst traumatisch, sie gleicht einer Injektion ins Gehirn. Die gewählte Expositionsmethode – das Einfrieren – unterscheidet sich vorteilhaft von der Thermokoagulation und anderen gewebezerstörenden Einflüssen dadurch, dass die Wände der Arterien und Arteriolen intakt bleiben und dadurch das Blutungsrisiko minimiert wird. In der Regel sagt der Patient bereits auf dem Operationstisch, dass er keine Lust mehr auf Medikamente hat. Warum? Ja, denn trotz der Tatsache, dass er sich an Drogen erinnert, existiert diese pathologische Hyperimpulsivität nicht mehr und diese Erinnerung ist nicht emotional gefärbt. Ja. Er erinnert sich, dass er sich die Spritze selbst gespritzt hat, aber er kann sich nicht erinnern, warum es so toll war. Diese emotionale Erregung, die alles wegfegt, was sich ihr in den Weg stellt, verschwindet, und was bleibt, ist nur noch die Erinnerung. Interessant ist, dass speziell durchgeführte Studien gezeigt haben, dass sich das Persönlichkeitsprofil nicht verändert, außer vielleicht durch die natürliche Erweiterung der emotionalen Sphäre. Natürlich dachte er nur an die Droge, aber jetzt bemerkte er, dass es auch schöne Mädchen gab.
Dies ist ein möglicher Mechanismus für die stereotaktische Behandlung von Zwangszuständen unterschiedlicher Natur. Dazu gehört das Phantomschmerzsyndrom, bei dessen Behandlung wir das Verschwinden des Verlangens nach Medikamenten (Patienten wurden gezwungen, Medikamente zur Schmerzlinderung einzunehmen) und andere entdeckten.
Natürlich bleibt die Operation aber eine Operation. Da es immer potenziell gefährlich ist, greifen wir darauf erst zurück, wenn alle anderen konservativen Behandlungsmethoden ausgeschöpft sind. So lassen sich die Mechanismen der therapeutischen Wirkung psychochirurgischer Eingriffe, die auf die Abschaltung der Strukturen des limbischen Systems abzielen, durch die teilweise Unterbrechung pathologischer Impulse erklären, die entlang der Nervenbahnen zirkulieren. Dieser Impuls, der eine Folge der Hyperaktivität (übermäßiger Aktivität) verschiedener (für verschiedene Krankheiten) Bereiche des Gehirns ist, ist ein Mechanismus, der bei einer Reihe chronischer Erkrankungen des Nervensystems, wie Epilepsie und Zwangsstörungen, gemeinsam ist. Diese Wege müssen möglichst schonend gefunden und abgebaut werden. Stereotaktische psychochirurgische Eingriffe (viele Hundert davon wurden durchgeführt, die meisten davon in den USA) sind eine moderne Methode zur Behandlung von Patienten mit bestimmten psychischen Störungen (vor allem OCD – Zwangsstörungen, also Zwangszustände), bei denen nicht- Chirurgische Methoden haben sich als unwirksame Behandlung erwiesen.
Auf zellulärer Ebene ist jede Gehirnarbeit mit chemischen Umwandlungen verschiedener Substanzen verbunden, daher sind die Ergebnisse, die im Labor für molekulare Neurobiologie unter der Leitung von Professor S.A. Dambinova erzielt wurden, für uns wichtig. Das Labor erforscht die neurochemischen Grundlagen der funktionellen Integrität von Gehirn und Körper mithilfe moderner molekularer Ansätze. Mit anderen Worten: Das Labor untersucht molekulare Prozesse, die mit der Umwandlung einfacher chemischer Signale in komplexe integrative Signale verbunden sind, die die Funktionen des gesamten Organismus sicherstellen. Schauen wir uns an, wie das passiert.
Parallel zu physiologischen Studien zur Gehirnaktivität bei Bewegungsstörungen wurde beispielsweise der Stoffwechsel von Neurotransmittern (Substanzen, die Informationen von Neuron a zu Neuron y übertragen) untersucht: Glutamat, GABA, Dopamin und Serotonin. Es wurde festgestellt, dass sich ihre klinische Dynamik bei Patienten mit Parkinsonismus durch die positive Wirkung der therapeutischen Elektrostimulation (TES) stabilisierte. Allerdings führte die Kompensation des Dopamin- und Serotoninmangels durch eine medikamentöse Therapie bei Patienten mit Parkinsonismus nicht zu der erwarteten Wirkung. Erst nachdem erstmals Peptidfraktionen mit niedrigem Molekulargewicht entdeckt wurden, die unmittelbar nach LES auftraten und mit einer Verbesserung des klinischen Zustands der Patienten einhergingen – einer Abnahme des Zitterns, der Steifheit und dem Auftreten positiver emotionaler Reaktionen – wurde ihre grundlegende Rolle in der Neurochemie der Bewegung klar.
Durch weitere Untersuchung dieser Peptidfraktionen wurden Peptide der Tachykinin-Gruppe oder Peptide der Substanz-P-Gruppe isoliert und charakterisiert. Die Einführung dieser Peptide in die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit des Patienten erfolgte mithilfe der von uns gemeinsam mit Neurochirurgen entwickelten autohämolytischen Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeits-Transfusionsmethode wiederholte die therapeutische Wirkung von LES und die gleichzeitige Stimulation positiver Emotionen bei Patienten mit Parkinsonismus.
Es stellte sich heraus, dass diese Peptide anticholinerge und dopaminerge Wege regulieren und Eigenschaften haben, die die Prolaktinüberfunktion hemmen. Die langfristigen Auswirkungen von LES hängen vor allem mit der Normalisierung und Kompensation molekularer Defizite im Neurotransmitter-Neuropeptid-Neurohormon-System bei der Organisation motorischer und eng damit verbundener emotionaler Reaktionen zusammen. Besonders interessant ist, dass ähnliche Muster später bei Patienten mit Heroinsucht entdeckt wurden, die signifikante Veränderungen im Gehalt an Dopamin und Serotonin in biologischen Flüssigkeiten zeigten. Daher ist die Entwicklung neuer pharmakologischer Wirkstoffe auf Basis der entdeckten Neuropeptide eine vielversprechende Richtung bei der Behandlung von Parkinsonismus, Drogenabhängigkeit und depressiven Erkrankungen.
Um die spezifischen Mechanismen zu verstehen, die den motorischen und emotionalen Funktionen des Gehirns zugrunde liegen, war es notwendig, die nächste interzelluläre Neurorezeptorebene in der Hierarchie der Signalübertragung zu untersuchen.
Neurorezeptoren sind Makromoleküle auf der Membran eines Neurons, deren Mosaik die Spezifität seiner Funktionen, die Funktionen einer Zone oder Gehirnstruktur bestimmt. Die Polyrezeptorstruktur des Gehirns spiegelt die Multifunktionalität von Systemen wider, die unterschiedliche Aktivitäten derselben Zellen und Zonen im Nervengewebe unterstützen.
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Lokalisierung von Mu- und Delta-Opiatrezeptoren in Gehirnstrukturen. |
Die Verabreichung von Opiaten führt zur Aktivierung dopaminerger Neuronen und zur Freisetzung von Dopamin im ventralen Tegmentalbereich und im Nucleus accumbens. Diese Wirkung von Opiaten wird durch die Hemmung der GABAergen Neuronenaktivität vermittelt. |
Daher wird im Labor besonderes Augenmerk auf die Untersuchung der Struktur und Funktion von Neurorezeptoren für Glutamat, Opiate und deren Metaboliten gelegt, die an der Entstehung zerebraler Ischämie und Krampfreaktionen sowie der Entstehung einer geistigen und körperlichen Abhängigkeit von Psychopharmaka beteiligt sind. Es wird angenommen, dass es diese erregenden Gehirnrezeptoren sind, die vor allem an der Interaktion und Reorganisation von Systemen beteiligt sind, die komplexe Funktionen des menschlichen Gehirns bereitstellen, die mit Bewegung und emotionalem Verhalten verbunden sind.
Wie Neurorezeptoren in einer Zelle funktionieren, wie sie innerhalb des Systems und ihrer intersystemischen Verbindungen interagieren, welche Eigenschaften sie für Gesundheit und Krankheit haben, ist Gegenstand eingehender neurochemischer Forschung.
Basierend auf langjähriger Forschung im Labor konnte festgestellt werden, dass Glutamat- und Opiatrezeptoren bei Übererregung ihre Funktionen im Hirngewebe verändern und bei Stimulation durch pharmakologische Agonisten und Antagonisten den Zustand des gesamten Organismus verändern können. Die Untersuchung der molekularen Eigenschaften dieser Rezeptoren zeigte ihre Ähnlichkeit in der Dynamik der Reorganisation verschiedener Funktionen im „Gehirn-Körper“-System, die mit einem gestörten Metabolismus von Rezeptormetaboliten (Glutamat, Aspartat, Opiate) in biologischen Flüssigkeiten verbunden ist. Lassen Sie uns die folgenden Beispiele für die Beteiligung von Opiatrezeptoren an den Mechanismen der Organisation emotionaler Erfahrungen anhand eines experimentellen Modells der Heroin-Selbstverabreichung bei Ratten geben. Folgende Muster wurden identifiziert:
Es wurde festgestellt, dass die belohnende Wirkung von Drogen (Heroin und Morphin) durch Opiatrezeptoren vermittelt wird, die sich im mesolimbischen System befinden und einen Anstieg des Dopamingehalts im Interzellularraum regulieren.
- Es wurde gezeigt, dass die chronische Aktivierung von Opiatrezeptoren durch Heroin zur Stimulation zusätzlicher Rezeptoren führt, die zur Erfüllung ihrer Funktionen neue Teile der Droge benötigen und an der Entstehung eines unwiderstehlichen Verlangens nach Heroinkonsum beteiligt sind.
- Es wurde festgestellt, dass im Anfangsstadium die Expression von Opiatrezeptorgenen zunimmt und die Gehirnaktivität signifikant stimuliert wird - Aktivierung von Verhaltensreaktionen, Stimulation emotionaler Erfahrungen (Angstlosigkeit, Schmerz, Euphorie).
Andererseits stört der langfristige und systematische Konsum von Heroin die Stabilität des Gehirn-Körper-Systems und führt nach und nach zur Zerstörung überschüssiger und dann notwendiger Mengen an Neurorezeptoren, die die Umstrukturierung des Systems zur Organisation von Gehirnfunktionen widerspiegeln Grad der zerstörerischen Prozesse von Nervenzellen in seinen Strukturen. Der Körper reagiert auf diese Störungen, indem er „Autoantikörper“ gegen bestimmte Fragmente von Opiatrezeptoren produziert, als „Zeugen“ für „fremde“ Antigene des Nervengewebes. Es stellte sich heraus, dass das Auftreten und die Menge von Autoantikörpern gegen einzelne Fragmente von Opiatrezeptoren mit der Schwere der Drogenabhängigkeitssymptome korrelieren. Daher wurde es durch die Analyse des Blutes auf den Gehalt an Autoantikörpern gegen Neurorezeptoren im Gehirn möglich, den Funktionszustand des Gehirns und des Körpers von Tieren und Menschen zu bestimmen, und es wurde ein Diagnosekit „Drogentest“ entwickelt, das eine objektive Messung ermöglicht Beurteilen Sie den Grad der Drogenabhängigkeit und überwachen Sie die Wirksamkeit der Behandlung von Drogenabhängigen.
Ähnliche Muster wurden bei der Untersuchung der molekularen Mechanismen der Entstehung von Epilepsie und ischämischen Hirnläsionen identifiziert, die es ermöglichten, originelle und objektive Indikatoren zur Beurteilung der Gehirnfunktion (PA-Test und CIS-Test) für die frühe Labordiagnose von paroxysmaler Aktivität und zerebraler Ischämie zu entwickeln in Menschen. Diese labordiagnostischen Methoden werden bereits in einigen wissenschaftlichen und medizinischen Einrichtungen im In- und Ausland eingesetzt.
So liefert die Grundlagenforschung auf dem Gebiet der Neurochemie bereits praktische Ergebnisse für die Medizin. In diesem Fall fungiert die Neurochemie als grundlegende molekulare „Sprache“, die es ermöglicht, komplexe integrative Prozesse im Gehirn und Körper bei pathologischen Zuständen des Menschen zu entschlüsseln.
Es sei darauf hingewiesen, dass das Labor für Molekulare Neurobiologie eines der führenden neurochemischen Zentren in Russland ist und über ein eigenes Labor verfügt Forschungsgruppen in Italien und den USA. Im vergangenen Jahr wurde ich, wie wahrscheinlich viele andere auch, nach den größten Errungenschaften des vergangenen Jahrhunderts und den Aussichten für das kommende Jahrhundert gefragt. Über konkrete Errungenschaften kann man streiten, aber generell kann man sagen, dass das 20. Jahrhundert das Jahrhundert der Technik und Physik war. Die letzten Jahre haben jedoch deutlich gezeigt, dass das nächste Jahrhundert das Jahrhundert der Biologie sein wird, und wir können davon ausgehen, dass wir die Mechanismen der Gehirnaktivität und vor allem des Codes verstehen nervöse Aktivität werden vorrangige Positionen einnehmen. Was ich hier kurz über das Institut und seine Labore gesagt habe, wird in den Artikeln, von denen eine Liste beigefügt ist, viel ausführlicher dargelegt.
