Smegenys yra tampomi    

Nauji tyrimai atskleidžia, kaip formuojasi smegenų raukšlės – tai gali padėti diagnozuoti ir gydyti autizmą,  šizofreniją ir kitas psichines ligas.

Brain Structure: foldings Smegenų žievė yra plona (2-4 mm), raukšlėta, panašių į želė audinių, prikimšta neuronų (kartais vadinamų „pilkąja medžiaga). Ji susijusi su mūsų jutimų, minčių, emocijų ir veiksmų apdorojimu. Raukšlės suteikia galimybę turėti didesnį smegenų paviršių ribotoje erdvėje. Nustatyta, kad mechaninė neuronų įtampa sukuria iškilimus ir įdubimus smegenų žievėje. Ir žievės forma skiriasi pas sveikus ir sergančius žmones. Tie skirtumai leidžia spėti, kad ryšiai tarp kitų smegenų sričių irgi nukrypsta nuo normos [apie smegenų struktūrą žr. >>>>>].

Smegenų raukšlės nėra atsitiktinai susidariusios – kaip kad suglamžytas popieriaus lapas. Tyrimai rodo, kad jos susidaro žmogui vystantis, kai nervai tempia žievę suteikdami jai reikiamą formą – o tada tokia išlaiko visą gyvenimą. Trikdžiai žmogui vystantis ar vėliau (dėl sutrenkimų ar pažeidimų) gali turėti toli siekiančias pasekmes suformuojant skirtingą smegenų žievės formą.

Mokslininkai jau ištisus amžius suko galvas dėl smegenų formos. 19 a. pradžioje vokiečių mokslininkas Francas Jozefas Galas*) teigė, kad asmens smegenys ir kaukolė liudija apie žmogaus protą ir asmenybę – tai frenologijos sritis. Ši įtakinga, tačiau moksliškai nepagrįsta teorija skatino kaupti ir tirti „kriminalų", „degeneratų" ir „genijų" smegenis.

Populiari 19-me amžiuje, frenologija bandė spręsti apie asmenybę pagal kaukolės formą. Buvo tikima, kad gumbai ir įdubos kaukolėje priklauso nuo smegenų formos, o kiekviena smegenų sritis atitinka tam tikrą psichinę veiklą.

Vėliau tame pačiame 19 a. šveicarų anatomas Vilhelmas Hisas teigė, kad smegenys vystosi kaip fizinių jėgų sukeliamų įvykių seka. O britas D'Arcy Thompson'as tuo remiantis parodė,kad daugelio struktūrų, biologinių ir negyvųjų, forma susidaro fizinės saviorganizacijos pasėkoje.

Su laiku tie ankstyvieji spėliojimai nublanko, frenologija imta vadinti pseudo-mokslu, įsigalėjo šiuolaikinės genetikos teorijos. Tačiau dabar vėl tenka atsigręžti į tas ankstyvąsias 19 a. idėjas. 1997 m. „Nature" žurnale neurobiologas David'as van Essen'as išdėstė hipotezę, kad nervų skaidulos, jungiančios skirtingas nervų sritis, sudaro tam tikrą žievės tempimą. Žmonių vaisiaus smegenų užuomazga yra lygi ir tokia būna pirmuosius 6 mėn. Tuo metu susidarę neuronai išleidžia savo šakotas ataugas arba aksonus, kad susijungtų su receptorių komponentėmis (dendritais) kitose smegenų žievės srityse. Aksonai susikabina su dendritais. Smegenų žievei plečiantis, aksonai ištįsta dar labiau išsitempdami tarsi gumytės. Žievė pradeda raukšlėtis ir gimstant kūdikiui ji būna daugiau ar mažiau susiformavusi.

Vėliau tyrimai parodė, kad dauguma neuronų sujungimų yra tiesūs arba nežymiai lenkti. Ir kuo tankesnės tos neuroninės jungtys, tuo neuronai tiesesni. Neuroninių jungčių įtaka ypač pastebima skirtingose smegenų žievės formose tarp kalbos sričių kairiajame ir dešiniajame smegenų pusrutuliuose. Imkim, pvz., šoninį plyšį (Sylviano perskyrimą), garsiąją įdubą, skiriančią priekio ir užpakalinę kalbos sritis. Perskyra kairiojoje smegenų pusėje kiek žemesnė nei dešiniojoje. Atrodo, kad toji asimetrija yra susijusi su stambia skaidulų gniūžte, vadinamą lenktu pluoštu (arcuate fasciculus), pereinančią per perskyrą ir sujungiančią abi sritis. Kadangi kairysis pusrutulis daugiausia atsakingas už kalbą, jame esantis lenktasis kuokštas turėtų būti tankesnis už dešinįjį – ir tai patvirtina smegenų vaizdai. Tačiau tankesnis kuokštas turėtų stipriau traukti ir todėl būti tiesesnis už dešinįjį (tai reikia patikrinti).

Nuo makro prie mikro

Mechaninės tempimo jėgos ne tik formuoja smegenų žievės formą bet ir veikia jos sluoksnių struktūrą. Žievė yra sudaryta iš horizontalių ląstelių sluoksnių – tarsi koks sluoksniuotas pyragas. Tų sluoksnių storis skiriasi skirtingose srityse. Pavyzdžiui, priekinėje dalyje esančios srities, atsakingos už

Žmonės ir kiti stambūs žinduoliai (pvz., delfinai) turi labai raukšlėtą smegenų žievę. Tačiau kitų stuburinių smegenų žievė mažiau raukšlėta (kengūra) arba net visai lygi (ančiasnapis).

Dauguma smegenų sričių turi 6 smegenų žievės sluoksnius, kurių storis skiriasi iškilimuose ir įdubimuose. Smegenų žievė ties iškilimu (išsirietimu, gyri) yra storesnė nei įduboje (sulci). Be to, neuronai, esantys gilesniuose iškilimų sluoksniuose yra spaudžiami iš šonų ir yra pailgi, o esantys raukšlės įduboje, yra traukiami ir yra plokšti. Ar tokie nervų ląstelių formos skirtumai turi įtakos jų funkcijos, dar reikia nustatyti.

pagrindinius jutimus, labai storas 4-sis sluoksnis, o atsakingos už judėjimo motoriką srities – 5-sis sluoksnis (dar prieš šimtmetį smegenų srities smegenis į atskiras sritis suskirstė K. Brodmann'as**) – ir tas suskirstymas tebenaudojamas iki šiol).

Raukšlės keičia santykinį sluoksnių storį. Iškilimuose viršutiniai sluoksniai plonesni ir labiau įtempti, o įdubose storesni ir spaudžiami. Priešingai – su giliaisiais sluoksniais. Dalis mokslininkų spėja, kad bendras neuronų kiekis srityje nesikeičia. Todėl storesniuose sluoksniuose turėtų būti mažiau neuronų nei plonuose. Tačiau tyrimai parodė, kad tankis yra vienodas.

Ir neuronų forma priklauso nuo to, kur tie neuronai randasi. Neuronai giliuose išskilimų sluoksniuose yra spaudžiami iš šonų ir todėl ištįsta, tuo tarpu neuronai giliuose įdubų sluoksniuose yra tempiami ir suplokštėja. Kompiuterinis modeliavimas rodo, kad toks jų formų skirtumas turi įtakos jų funkcionavimui – pvz., iškilimų dugne signalai turi keliauti ilgesnį kelią nei įdubose.

Negalios poveikis

Atsirado galimybė gauti žmogaus smegenų vaizdą panaudojant tokias technikas, kaip struktūrinis magnetinis rezonansas. Gautų duomenų analizė atskleidė, kad neabejotinai skiriasi sveikų žmonių ir sergančių psichikos ligomis smegenų forma. Pastebėta, kad šizofrenikų žievės raukšlingumo lygis yra mažesnis. Tie vertinimai yra prieštaringi, nes tų nukrypimų vietos ir pobūdis skiriasi kiekvienam individui. Nauji tyrimai leidžia spėti, kad šizofrenikų smegenų komunikacijos sistemoje yra sutrikimų, tačiau jų prigimtis dar nėra aiški.

Asmenų, sergančių autizmu, smegenų formoje irgi yra nukrypimų – būtent, kai kurios įdubos žiemėje yra gilesnės ir kiek pasislinkusios nei sveikų žmonių. Todėl imta spėti, kad autizmas išsivysto esant sutrikimams neuronų sujungimuose – ir tai patvirtinai tyrimai, rodantys, kad komunikacija tarp artimų sričių yra spartesnė, o taro tolimų, atvirkščiai, lėtesnė. Kaip pasekmė, tokie pacientai turi sunkumų, kai reikia nekreipti dėmesio į nesvarbius dalykus ir perkelti dėmesį į juos, kai tai tampa reikalinga.

Psichiniai ir mokymosi sutrikimai gali būti susiję ir su žievės sluoksnių nukrypimais. Pvz., 8 dešimtm. neurologas A. Galaburda nustatė, kad piramidinių neuronų, sudarančių pagrindinę komunikacijos sistemą žievėje, disleksija priekinės smegenų srities sluoksniuose yra pasislinkusi. Brain difference: Alzheimer disease Šizofrenija taipogi gali turėti savo įspaudus žievės architektūroje – tų asmenų kai kuriose srityse neuronų tankis mažesnis. Tie skirtumai gali sutrikdyti įprastą komunikaciją smegenyse. Tų principų suvokimas gali paveikti psichinių ligų diagnozę ir gydymą, pvz., skatinant pacientų veiklą, kurios metu daugiau panaudojamos kitos smegenų sritys.

Šiuolaikiniai smegenų vaizdų gavimo metodai gali leisti patikrinti frenologinius teiginius, kad skirtumai smegenų žievėje ar pilkosios medžiagos kiekiai tam tikrose smegenų srityse gali atskleisti asmens talentus. Tačiau susieti smegenų formą ir jų funkcionavimą nėra lengva. Tas ryšis aiškiausias tarp asmenų, kurie nuolat užsiima ta pačia mentaline veikla. Vieni tokių – profesionalūs muzikantai. Jie smegenų žievės motorinė sritis skiriasi nuo nemuzikuojančių.

Vis dar nesuprantamos variacijos

Dar daug ką reikia atskleisti. Kol kas nežinoma, kaip konkretus išsirietimas įgauna savo dydį ir formą, visai kaip tai, kaip išsivysto konkretaus asmens ausies ar nosies forma. Variacijos yra labai sudėtinga problema, kurią paaiškinti galės kompiuteriniai modeliai. Kurie kol kas labai išankstiniai dėl neuronų sąveikos sudėtingumo ir nepakankamo duomenų kiekio.

Svarbu sužinoti ir kaip vystosi smegenų žievė, kada formuojasi skirtingi neuronų sujungimai. Tai gali padėti suprasti, kas sukelia nukrypimus, psichinės ligas, kurių simptomai labai skirtingi, gali kilti skirtingu vaisiaus vystymosi periodu.

Ir be abejo, mechaninės jėgos nėra vienintelės, kurios formuoja smegenis. Smegenų formos palyginimai rodo, kad artimai susijusių žmonių smegenys yra panašesni nei nesusijusių, o tai rodo, kad įtakoja ir genai. Galbūt, genetiniai procesai valdo smegenų vystymosi periodus, o paprastos fizinės jėgos formuoja smegenų formą, kai atsiranda naujos nervų ląstelės. Toks derinys galėtų paaiškinti pagrindinius smegenų žievės išsirangymus, o taip pat skirtumus, kuriuos turi netgi dvyniai.

Ir vis tik net išsamios smegenų kraštovaizdžio analizės dar neleidžia atskirti genijaus smegenų žievės nuo nusikaltėlio. Tačiau ateityje apie smegenis žinosime daugiau.


*) Francas Jozefas Galas (Franz Josef Gall, 1758-1828) – austrų neuroatonomas, fiziologas, frenologijos pradininkas. Išgarsėjo paskaitomis apie kaukolės struktūros teoriją. Įsikūręs Paryžiuje kartu su Špurcgeimu išvystė savo teoriją kūrinyje „Anatomie et physiologie du systeme nerveux en general et du cerveau en particulier“ (4 t., 1810-20). Frenologijos pagalba bandė lokalizuoti dvasinius sugebėjimus atitinkamuose kaukolės ir smegenų dalyse ir tuo pačiu parodyti, kad psichinės funkcijos veikia smegenų vystymąsi ir kaukolės formą. Bet ir Prancūzijoje jam buvo nesaldu. Galas tvirtino, kad Napoleono kaukolės sandara liudija jo nesugebėjimą filosofijai, kas skambėjo įžeidžiančiai. Imperatorius uždraudė Galui skaityti paskaitas valstybinėse Paryžiaus mokymo įstaigose.

**) Korbinianas Brodmanas (Korbinian Brodmann, 1868-1918) – vokiečių neurologas, vienas iš mokymo apie smegenų žievę pradininkų; suskirstė smegenis į 52 (vadinamąsias Brodmano) sritis apie kurias paskelbė „Lyginamojoje lokalizacijoje smegenų žievėje“ (1909). Taip pat redagavo žurnalą „Hypnotismus“, o vėliau „Journal fur Psychologie und Neurologie“.

Papildoma literatūra

  1. D'Arcy Wentworth Thompson. On Growth and Form, 1961
  2. D.C. Van Essen. A Tension-based Theory of Morphogenesis and Compact Wiring in the Central Nervous System// Nature, vol. 385, Jan. 23, 1997
  3. C.C. Hilgetag, H. Barbas. Role of Mechanical Factors in the Morphology of the Primate Cerebral Cortex// PloS Computational Biology, vol.2, no 3, March 24, 2006

Būk laimingas!
Šokio neurologija
Žudantys smegenys
Faktas ar frenologija
Laikrodžiai mūsų kūne
Kalimas – mokytumo motina
Įvykių prisiminimas laike
Minčių valdymo mašina
Autizmas: iškilūs ir keisti
Tingios akies įdarbinimas
Mūsų smegenys ir yra Visata
Neurobiologija: kas spręstina?
Žarnyno bakterijų perspektyva
Smegenys ir sprendimų priėmimas
Mokslininkui nereikia matematikos!
Atvertas kelias į amžinos jaunystės fontaną
Leonardo da Vinči kaip neurologas
6 būdai paspartinti smegenų veiklą
Kasdien laikykitės proto higienos
Genetikai žmogų kildina iš Afrikos
Kuo skiriasi žmogus ir gyvūnas?
Kaip veikia Saulės baterijos?
Siurbkite tiesiai į smegenis
Kas sukelia šizofreniją?
Mozarto muzikos galia
Ar skaitysim mintis?
Bandymai su DNR
Išlikti blaiviam
Pakeisti draugai
Vartiklis