'मस्तिष्क कोशिका', हमारे मस्तिष्क जीपीएस की तरह कुछ

नए या अज्ञात रिक्त स्थानों में अभिविन्यास और अन्वेषण संज्ञानात्मक संकाय में से एक है जिसे हम अक्सर उपयोग करते हैं। हम काम पर जाने के लिए, हमारे घर, पड़ोस में हमें मार्गदर्शन करने के लिए इसका इस्तेमाल करते हैं।

जब हम अपने लिए एक नए और अज्ञात शहर की यात्रा करते हैं तो हम भी उस पर निर्भर करते हैं। हम इसे तब भी इस्तेमाल करते हैं जब हम ड्राइव करते हैं और संभवतः, पाठक अपने अभिविन्यास में या किसी साथी के लापरवाही का शिकार होता, जिसने उसे खोने की निंदा की होगी, जब तक वह कार के साथ घूमने के लिए मजबूर नहीं हो जाता उचित मार्ग के साथ।

यह अभिविन्यास की गलती नहीं है, यह हिप्पोकैम्पस की गलती है

ये सभी ऐसी स्थितियां हैं जो अक्सर हमें निराश करती हैं और जो हमें हमारे अभिविन्यास को शाप देने या दूसरों के अपमान, चिल्लाहट और विभिन्न व्यवहारों के साथ शाप देने के लिए प्रेरित करती हैं। अच्छी तरह से, क्योंकि आज मैं अभिविन्यास के न्यूरोफिजियोलॉजिकल तंत्र में ब्रशस्ट्रोक दूंगा , हमारे में मस्तिष्क जीपीएस हमें समझने के लिए

हम विशिष्ट होने से शुरू करेंगे: हमें अभिविन्यास को शाप नहीं देना चाहिए क्योंकि यह केवल विशिष्ट क्षेत्रों में हमारी तंत्रिका गतिविधि का एक उत्पाद है। इसलिए, हम अपने हिप्पोकैम्पस को शाप देकर शुरू करेंगे।

मस्तिष्क संरचना के रूप में हिप्पोकैम्पस

अविवाहित रूप से, हिप्पोकैम्पस एक प्राचीन संरचना है, यह आर्किविक्चर का हिस्सा है, यानी, वे संरचनाएं जो हमारी प्रजातियों में फाईलोजेनेटिक रूप से पुरानी हैं। शारीरिक रूप से, यह अंग प्रणाली का हिस्सा है, जिसमें अमिगडाला जैसी अन्य संरचनाएं भी पाई जाती हैं। लिंबिक प्रणाली को स्मृति, भावनाओं, सीखने और प्रेरणा का आकारिकी सब्सट्रेट माना जाता है।

पाठक संभवत: यदि वह मनोविज्ञान के आदी हो, तो पता चलेगा कि हिप्पोकैम्पस घोषणात्मक यादों के एकीकरण के लिए एक आवश्यक संरचना है, यानी, उन अनुभवों के साथ जो हमारे अनुभवों के बारे में एपिसोडिक सामग्री के साथ या अन्यथा, अर्थपूर्ण (नेडल और ओ'केफ, 1 9 72) ।

इसका सबूत प्रचुर मात्रा में अध्ययन है जो "रोगी एचएम" के लोकप्रिय मामले के बारे में मौजूद है, एक रोगी जिसका अस्थायी गोलार्ध हटा दिया गया था, एक विनाशकारी एंटरोग्रेड अम्नेसिया का उत्पादन, यानी, वह नए तथ्यों को याद नहीं कर सका, हालांकि उन्होंने अधिकांश में से अधिकांश को बरकरार रखा ऑपरेशन से पहले आपकी यादों का। जो लोग इस मामले में गहरा होना चाहते हैं, उनके लिए मैं स्कोविल और मिलनर (1 9 57) के अध्ययन की सिफारिश करता हूं जिन्होंने एचएम रोगी का अध्ययन किया।

प्लेस सेल: वे क्या हैं?

अब तक हम कुछ नया नहीं कहेंगे, या कुछ भी आश्चर्यजनक नहीं है। लेकिन 1 9 71 में जब मौके से एक तथ्य यह था कि मस्तिष्क में नेविगेशन सिस्टम के अध्ययन की शुरुआत हुई थी। ओकेफी और जॉन डोस्ट्रोव्स्की, इंट्राक्रैनियल इलेक्ट्रोड का उपयोग करते हुए, चूहों में हिप्पोकैम्पल-विशिष्ट न्यूरॉन्स की गतिविधि रिकॉर्ड कर सकता है । इसने संभावना की पेशकश की कि विभिन्न व्यवहार परीक्षणों के दौरान, जानवर जागृत, जागरूक और स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ रहा था।

उन्होंने जो खोजा नहीं था, वह यह था कि वहां न्यूरॉन्स थे जो चूहे के क्षेत्र के आधार पर चुनिंदा प्रतिक्रिया देते थे। ऐसा नहीं है कि प्रत्येक स्थिति के लिए विशिष्ट न्यूरॉन्स थे (उदाहरण के लिए, आपके बाथरूम के लिए कोई न्यूरॉन नहीं है), लेकिन वे सीए 1 (हिप्पोकैम्पस का एक विशिष्ट क्षेत्र) कोशिकाओं में देखे गए थे जो संदर्भ बिंदुओं को चिह्नित करते थे जिन्हें विभिन्न रिक्त स्थानों में अनुकूलित किया जा सकता था ।

इन कोशिकाओं को बुलाया गया था जगह कोशिकाओं। इसलिए, ऐसा नहीं है कि आप प्रत्येक विशिष्ट स्थान के लिए जगह का एक न्यूरॉन होता है, बल्कि वे संदर्भ के बिंदु हैं जो आपको अपने पर्यावरण से संबंधित करते हैं; इस तरह उदासीन नेविगेशन सिस्टम बनते हैं। प्लेस न्यूरॉन्स भी ऑलोक्रंटिक नेविगेशन सिस्टम बनाएंगे जो उनके बीच की जगह के तत्वों से संबंधित होंगे।

अभिनव प्रोग्रामिंग बनाम अनुभव

इस खोज ने कई न्यूरोसाइस्टियों को परेशान किया जिन्होंने हिप्पोकैम्पस को घोषणात्मक सीखने की संरचना के रूप में माना और अब देखा कि यह स्थानिक जानकारी को कैसे एन्कोड करने में सक्षम था। इसने "संज्ञानात्मक मानचित्र" की परिकल्पना को जन्म दिया जो हमारे पर्यावरण का प्रतिनिधित्व हिप्पोकैम्पस में उत्पन्न होगा।

जैसे ही मस्तिष्क दृश्य, श्रवण और सोमैटोसेंसरी सिग्नल के कोडिंग जैसे अन्य संवेदी तरीकों के लिए नक्शे का उत्कृष्ट जनरेटर है; हिप्पोकैम्पस को ऐसी संरचना के रूप में सोचने के लिए अनुचित नहीं है जो हमारे पर्यावरण के मानचित्र उत्पन्न करता है और जो हमारे अभिविन्यास की गारंटी देता है .

शोध आगे बढ़ गया है और इस प्रतिमान को परीक्षण में बहुत अलग स्थितियों में डाल दिया है। उदाहरण के लिए, यह देखा गया है कि भूलभुलैया कार्यों में जगह की कोशिकाएं जब गोली गलती करती हैं या जब यह उस स्थिति में होती है जिसमें न्यूरॉन आमतौर पर शूट करेगा (ओकिफ और स्पीकमैन, 1 9 87)।उन कार्यों में जहां जानवर को विभिन्न स्थानों के माध्यम से जाना चाहिए, यह देखा गया है कि जानवर न्यूरॉन्स शूट करता है, जहां यह जानवर कहां से आता है और यह कहां जा रहा है (फ्रैंक एट अल।, 2000)।

कैसे स्थानिक नक्शे बनते हैं

इस क्षेत्र में अनुसंधान रुचि के मुख्य फोकस में से एक यह है कि इन स्थानिक मानचित्रों का गठन कैसे किया जाता है। एक तरफ हम सोच सकते हैं कि स्थान कोशिकाएं हमारे अनुभव को उस अनुभव के आधार पर स्थापित करती हैं जब हम पर्यावरण का पता लगाते हैं, या हम सोच सकते हैं कि यह हमारे मस्तिष्क सर्किट का एक अंतर्निहित घटक है, जो कि जन्मजात है। सवाल अभी तक स्पष्ट नहीं है और हम अनुभवजन्य सबूत पा सकते हैं जो दोनों परिकल्पनाओं का समर्थन करते हैं।

एक तरफ, मोनाको और एबॉट (2014) के प्रयोगों ने बड़ी संख्या में कोशिकाओं की गतिविधि दर्ज की है, उन्होंने देखा है कि जब एक जानवर को नए वातावरण में रखा जाता है तो कई मिनट बीतते हैं जब तक ये कोशिकाएं शूट नहीं हो जातीं सामान्य। इस प्रकार, किसी भी तरह से, एक जानवर एक नए वातावरण में प्रवेश करने के समय से नक्शे नक्शे व्यक्त किया जाएगा , लेकिन अनुभव भविष्य में इन मानचित्रों को संशोधित करेगा।

इसलिए, हम सोच सकते हैं कि मस्तिष्क plasticity स्थानिक नक्शे के गठन में एक भूमिका निभा रहा है। फिर, अगर प्लास्टिसिटी ने वास्तव में एक भूमिका निभाई है, तो हम उम्मीद करेंगे कि न्यूरोट्रांसमीटर ग्लूटामेट के एनएमडीए रिसेप्टर को नॉकआउट चूहों - यानी, चूहों जो इस रिसेप्टर को व्यक्त नहीं करते हैं - स्थानिक नक्शे उत्पन्न नहीं करेंगे क्योंकि यह रिसेप्टर मस्तिष्क plasticity में एक मौलिक भूमिका निभाता है और सीखने।

स्थानिक नक्शे के रखरखाव में प्लास्टिकिटी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है

हालांकि, यह मामला नहीं है, और यह देखा गया है कि एनएमडीए रिसेप्टर या चूहों को नॉकआउट चूहों को इस रिसेप्टर को अवरुद्ध करने के लिए फार्माकोलॉजिकल से इलाज किया गया है, नए या परिचित वातावरण में कोशिकाओं की प्रतिक्रिया के समान पैटर्न व्यक्त करते हैं। इससे पता चलता है कि स्थानिक मानचित्रों की अभिव्यक्ति मस्तिष्क plasticity (केंट्रोल एट अल।, 1 99 8) से स्वतंत्र है। ये परिणाम इस परिकल्पना का समर्थन करेंगे कि नेविगेशन सिस्टम सीखने से स्वतंत्र हैं।

सब कुछ के बावजूद, तर्क का उपयोग करके, हाल ही में गठित मानचित्रों की स्मृति में स्थिरता के लिए सेरेब्रल प्लास्टिसिटी के तंत्र स्पष्ट रूप से आवश्यक होना चाहिए। और, यदि ऐसा नहीं होता है, तो उस अनुभव का उपयोग क्या होगा जो एक व्यक्ति अपने शहर की सड़कों पर चलकर बनता है? क्या हम हमेशा यह महसूस नहीं करेंगे कि यह पहली बार है जब हमने अपने घर में प्रवेश किया? मेरा मानना ​​है कि, कई अन्य अवसरों पर, परिकल्पनाएं उनके प्रतीत होने से अधिक पूरक हैं और, कुछ तरीकों से, इन कार्यों के सहज कामकाज के बावजूद, स्मृति में इन स्थानिक मानचित्रों को बनाए रखने में प्लास्टिक की भूमिका निभानी है .

नेटवर्क, पता और एज कोशिकाओं

जगह कोशिकाओं के बारे में बात करना काफी हद तक अमूर्त है और संभवतः एक से अधिक पाठक आश्चर्यचकित हैं कि यादें उत्पन्न करने वाले वही मस्तिष्क क्षेत्र हमें जीपीएस बोलने के लिए सेवा प्रदान करता है। लेकिन हम समाप्त नहीं हुए हैं और अब तक का सबसे अच्छा आना बाकी है। अब चलो वास्तव में कर्ल घुमाओ। प्रारंभ में, यह सोचा गया था कि अंतरिक्ष नेविगेशन विशेष रूप से हिप्पोकैम्पस पर निर्भर करेगा जब यह देखा गया था कि एंटोरिनल प्रांतस्था जैसे आसन्न संरचनाओं ने अंतरिक्ष के एक समारोह (फ्रैंक एट अल।, 2000) के रूप में बहुत कमजोर सक्रियण दिखाया था।

हालांकि, इन अध्ययनों में एंटरोरिनल प्रांतस्था के उदर क्षेत्रों में गतिविधि दर्ज की गई थी और बाद के अध्ययनों में, पृष्ठीय क्षेत्रों को रिकॉर्ड किया गया था, जिनमें हिप्पोकैम्पस (फिहान एट अल।, 2004) से अधिक संख्या में कनेक्शन हैं। तो, फिर यह देखा गया था कि इस क्षेत्र की कई कोशिकाएं हिप्पोकैम्पस की तरह स्थिति के आधार पर निकाल दी गई हैं । अब तक उन्हें नतीजे मिलने की उम्मीद है, लेकिन जब उन्होंने क्षेत्र को बढ़ाने का फैसला किया तो वे एंटरोरिनल प्रांतस्था में पंजीकरण करेंगे, उन्हें आश्चर्य हुआ: जानवरों द्वारा कब्जे वाले अंतरिक्ष के आधार पर सक्रिय न्यूरॉन्स के समूहों में स्पष्ट रूप से चुप क्षेत्र थे - यानी, वे नहीं थे activadas-। जब सक्रियण दिखाए गए क्षेत्र वस्तुतः जुड़ गए थे, पैटर्न हेक्सागोन या त्रिकोण के रूप में मनाए गए थे। उन्होंने एंटरोरिनल कॉर्टेक्स "लाल कोशिकाओं" के इन न्यूरॉन्स को बुलाया।

जब लाल कोशिकाओं की खोज की गई, तो कोशिकाओं के गठन के सवाल को हल करना संभव था। कोशिकाओं को नेटवर्क कोशिकाओं के कई कनेक्शन रखने के बाद, यह सोचने के लिए अनुचित नहीं है कि वे उनसे बने हैं। हालांकि, एक बार फिर, चीजें इतनी सरल नहीं हैं और प्रयोगात्मक साक्ष्य ने इस परिकल्पना की पुष्टि नहीं की है। नेटवर्क कोशिकाओं को बनाने वाले ज्यामितीय पैटर्न को अभी तक व्याख्या करने में सक्षम नहीं किया गया है।

नेविगेशन सिस्टम हिप्पोकैम्पस में कम नहीं किए जाते हैं

जटिलता यहां खत्म नहीं होती है। यहां तक ​​कि जब भी देखा गया है कि नेविगेशन सिस्टम हिप्पोकैम्पस में कम नहीं किए जाते हैं। इसने अन्य मस्तिष्क क्षेत्रों में अनुसंधान की सीमाओं का विस्तार करना संभव बना दिया है, इस प्रकार जगह की कोशिकाओं से संबंधित अन्य सेल प्रकारों की खोज: स्टीयरिंग कोशिकाओं और एज कोशिकाओं .

स्टीयरिंग सेल उस दिशा को कोड करेंगे जिसमें विषय चलता है और दिमागी तंत्र के पृष्ठीय टेंगमेंटल न्यूक्लियस में स्थित होगा। दूसरी तरफ, एज कोशिकाएं कोशिकाएं होती हैं जो उनकी फायरिंग दर में वृद्धि करती हैं क्योंकि विषय किसी दिए गए स्थान की सीमा तक पहुंचता है और हिप्पोकैम्पस के उप-विशिष्ट क्षेत्र में पाया जा सकता है। हम एक सरलीकृत उदाहरण पेश करने जा रहे हैं जिसमें हम प्रत्येक प्रकार के सेल के फ़ंक्शन को सारांशित करने का प्रयास करेंगे:

कल्पना कीजिए कि आप अपने घर के भोजन कक्ष में हैं और आप रसोई घर जाना चाहते हैं। चूंकि आप अपने घर के भोजन कक्ष में हैं, इसलिए आपके पास एक कमरा कक्ष होगा जो भोजन कक्ष में रहने के दौरान आग लगेगा, लेकिन जब से आप रसोई घर जाना चाहते हैं तो आपके पास रसोईघर का प्रतिनिधित्व करने वाला एक और सक्रिय कक्ष कक्ष भी होगा। सक्रियण स्पष्ट हो जाएगा क्योंकि आपका घर एक ऐसा स्थान है जिसे आप पूरी तरह से जानते हैं और सक्रियण को स्थान की कोशिकाओं और सेल नेटवर्क में दोनों का पता लगाया जा सकता है।

अब, रसोई की ओर चलना शुरू करें। विशिष्ट पता कक्षों का एक समूह होगा जो अब फायरिंग होगा और जब तक आप एक विशिष्ट दिशा बनाए रखते हैं तब तक नहीं बदलेगा। अब, कल्पना करें कि रसोई घर जाने के लिए आपको सही मोड़ना होगा और एक संकीर्ण गलियारे को पार करना होगा। जिस क्षण आप बदलते हैं, आपके पता कक्ष इसे जानते होंगे और पता कक्षों का एक और सेट उस दिशा को पंजीकृत करेगा जिसे अब सक्रिय करने के लिए लिया गया है, और पिछले वाले को निष्क्रिय कर दिया जाएगा।

कल्पना कीजिए कि गलियारा संकीर्ण है और किसी भी झूठी आंदोलन से आप दीवार को हिट कर सकते हैं, इसलिए आपकी एज कोशिकाएं आपकी फायरिंग दर में वृद्धि करेगी। जितना करीब आप गलियारे की दीवार तक पहुंचते हैं, उतना ही अधिक फायरिंग अनुपात आपके एज कोशिकाओं को दिखाएगा। एज कोशिकाओं के बारे में सोचें कि सेंसर के रूप में कुछ नई कारें हैं और जब आप पार्क में घुसपैठ कर रहे हों तो एक श्रव्य संकेत बनाते हैं। एज कोशिकाओं वे इन सेंसर के समान तरीके से काम करते हैं, जितना करीब वे शोर को टकराने के करीब होते हैं । जब आप रसोईघर पहुंचते हैं, तो आपकी जगह कोशिकाएं आपको बताती हैं कि यह संतोषजनक रूप से पहुंचा है और क्योंकि यह एक व्यापक वातावरण है, तो आपकी एज कोशिकाएं आराम करेंगी।

चलो बस सब कुछ जटिल है

यह सोचने के लिए उत्सुक है कि हमारे दिमाग में हमारी स्थिति जानने के तरीके हैं। लेकिन अभी भी एक सवाल है: हम हिप्पोकैम्पस में अंतरिक्ष नेविगेशन के साथ घोषणात्मक स्मृति को कैसे जोड़ सकते हैं? यानी, हमारी यादें इन मानचित्रों को कैसे प्रभावित करती हैं? या यह हो सकता है कि इन मानचित्रों से हमारी यादें बनाई गईं? इस सवाल का जवाब देने के लिए हमें थोड़ा और सोचना चाहिए। अन्य अध्ययनों ने इंगित किया है कि कोडों की एक ही कोशिकाएं, जिनमें से हम पहले ही बोली चुके हैं, समय भी कोड करते हैं । इस प्रकार, बात की गई है समय कोशिकाएं (ईशेंबाम, 2014) जो समय की धारणा को कोड करेगा।

मामले के बारे में आश्चर्यजनक बात यह है कि विचारों का समर्थन करने वाले अधिक से अधिक सबूत जो कोशिकाएं रखते हैं वे समय कोशिकाओं के समान होते हैं । फिर, वही न्यूरॉन उसी विद्युत आवेगों का उपयोग कर अंतरिक्ष और समय को कोड करने में सक्षम है। एक ही कार्य क्षमता में समय और स्थान के कोडिंग के बीच संबंध और स्मृति में उनका महत्व एक रहस्य बना हुआ है।

अंत में: मेरी व्यक्तिगत राय

इसके बारे में मेरी राय? मेरे वैज्ञानिक के वस्त्र को दूर करते हुए, मैं यह कह सकता हूं मनुष्य को आसान विकल्प के बारे में सोचने का आदी है और हम यह सोचना पसंद करते हैं कि मस्तिष्क एक ही भाषा बोलता है जिसे हम करते हैं । समस्या यह है कि मस्तिष्क हमें वास्तविकता का सरलीकृत संस्करण प्रदान करता है कि वह स्वयं प्रक्रिया करता है। प्लेटो की गुफा की छाया के समान ही। तो, जैसा कि हम वास्तविकता के रूप में समझने वाले क्वांटम भौतिकी बाधाओं में टूट जाते हैं, न्यूरोसाइंस में हम पाते हैं कि मस्तिष्क में चीजें दुनिया से भिन्न होती हैं जिन्हें हम जानबूझकर समझते हैं और हमारे पास एक खुले दिमाग होना चाहिए कि चीजें नहीं हैं हम वास्तव में उन्हें क्यों समझते हैं।

एकमात्र चीज जिसे मैंने स्पष्ट किया है वह कुछ है जो एंटोनियो दामासीओ को अपनी किताबों में बहुत कुछ दोहराने के लिए प्रयोग किया जाता है: मस्तिष्क एक महान नक्शा जनरेटर है । शायद मस्तिष्क हमारी यादों को मैप करने के लिए उसी समय समय और स्थान की व्याख्या करता है। और यदि ऐसा लगता है कि आपके लिए चिंतनशील लगता है कि ईइंसेन ने सापेक्षता के अपने सिद्धांत में एक सिद्धांत को पोस्ट किया था, तो वह समय अंतरिक्ष के बिना समझा नहीं जा सका, और इसके विपरीत। निस्संदेह इन रहस्यों को सुलझाना एक चुनौती है, और भी जब वे जानवरों में अध्ययन करने के लिए कठिन पहलू हैं।

हालांकि, इन मुद्दों पर कोई प्रयास नहीं किया जाना चाहिए। जिज्ञासा का पहला। यदि हम ब्रह्मांड के विस्तार या हाल ही में दर्ज गुरुत्वाकर्षण लहरों का अध्ययन करते हैं, तो हम क्यों नहीं अध्ययन करेंगे कि हमारा दिमाग समय और स्थान को कैसे समझता है? और, दूसरी बात, अल्जाइमर रोग जैसे कई न्यूरोडिजेनरेटिव पैथोलॉजीज में पहले लक्षणों के रूप में स्पेस-टाइम विचलन होता है।इस कोडिंग के न्यूरोफिजियोलॉजिकल तंत्र को जानना, हम नए पहलुओं को खोज सकते हैं जो इन बीमारियों के रोगजनक पाठ्यक्रम को बेहतर ढंग से समझने में मदद करेंगे और जो जानते हैं, नए फार्माकोलॉजिकल या गैर-फार्माकोलॉजिकल लक्ष्यों को खोजते हैं।

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