Možgani: Razlika med redakcijama

[[Slika:Drosophila melanogaster - side (aka).jpg|thumb|Vinsko mušico vrste ''[[Drosophila melanogaster]]'' preučujejo da bi pridobili vplogledvpogled v vlogo genov pri razvoju možganov.]]

* [[Most (anatomija)|Most]] leži v možganskem deblu, tik nad podajšanopodaljšano hrbtenjačo. Vsebuje jedra, ki nadzorujejo spanje, dihanje, požiranje, funkcijo sečnega mehurja, ravnotežje, premikanje oči, izraze obraza in pokončno držo.<ref>{{cite book |title=Essential Neuroscience |publisher=Lippincott Williams & Wilkins |year=2010 |isbn=978-0-7817-8383-5 |pages=184–189 |last=Siegel |first=A |last2=Sapru |first2=HN}}</ref>

Bistvo pristopa informacijskega procesiranja je razumeti možgansko funkcijo v pojmih informacijskega toka in izvrševanja [[algoritem|algoritmov]].<ref name=CKS1993/> Eden najbolj vplivnih zgodnjih prispevkov je ''What the frog's eye tells the frog's brain''. Napisan je bil leta 1959. Preverjali so vizualne odgovore nevronov v [[retina|mrežnici]] in optičnem tektumu žab. Zaključili so, da so nekateri tektalni nevroni povezani tako, da kombinirajo elementarne odzive na način, da delujejo kot »detektorji hroščev«.<ref>{{cite journal |title=What the frog's eye tells the frog's brain |journal=Proceedings of the Institute of Radio Engineering |volume=47 |pages=1940–1951 |year=1959 |url=http://jerome.lettvin.info/lettvin/Jerome/WhatTheFrogsEyeTellsTheFrogsBrain.pdf |format=pdf |last=Lettvin |first=JY |last2=Maturana |first2=HR |last3=McCulloch |first3=WS |last4=Pitts |first4=WH}}</ref> Nekaj let kasneje sta [[David H. Hubel|David Hubel]] in [[Torsten Wiesel]] v primarni vidni skorji opic odkrila celice, ki se aktivirajo, ko se ostrorobi objekt premakne čez določeno točko v [[vidno polje|vidnem polju]]. Za to odkrije sta prejela Nobelovo nagrado.<ref>{{cite book| title = Brain and visual perception: the story of a 25-year collaboration| last=Hubel |first=DH |last2=Wiesel |first2=TN| publisher = Oxford University Press US| year = 2005| isbn = 978-0-19-517618-6 |pages=657–704}}</ref> NadaljneNadaljnje študije višjih vizualnih področij so odkrile celice, ki zaznavajo [[binokulara dispariteta|binokularno dispariteto]], barvo, gibanje in obliko. Z oddaljevanjem teh področij od primarne vidne skorje se povečuje celovitost odgovorov.<ref>{{cite book |title=The Cognitive Neuroscience of Vision |last=Farah |first=MJ |year=2000 |publisher=Wiley-Blackwell |isbn=978-0-631-21403-8 |pages=1–29}}</ref> Druge raziskave možganskih področij, nepovezanih z vidom, so razkrile širok razpon povezav s spominom in nekaterimi abstraktnimi kognitivnimi kategorijami, kot je prostor.<ref>{{cite journal |last=Engel |first=AK |last2=Singer |first2=W |title=Temporal binding and the neural correlates of sensory awareness |journal=Tends in Cognitive Sciences |year=2001 |volume=5 |pages=16–25 |pmid=11164732 |doi=10.1016/S1364-6613(00)01568-0 |issue=1}}</ref>

V možganih je več motoričnih področij, ki se projicirajo neposredno v hrbtenjačo. Na najnižji ravni sta motorični področji v podaljšani hrbtenjači in v mostu. Nadzorujeta stereotipna vedenja kot so hoja, dihanje ali požiranje. Višje so področja mezencefalona, kot je [[rdeče jedro]] (''nucleus ruber''), ki je odgovorno za koordiniranje gibov rok in nog. Najvišja raven je [[primarna motorična skorja]]. To je tkivna proga, ki se nahaja na posteriorni strani čelnega režnja. Primarna motorična skorja pošilja projekcije subkortikalnim motoričnim področjem in skozi [[piramidna proga|piramidno progo]] neposredno v podajšanopodaljšano hrbtenjačo. Ta neposredna kortikospinalna projekcija omogoča natančni hoteni nadzor detajlov gibov. Druga možganska področja, povezana z motoriko, izkazujejo drugotne učinke preko projiciranja v primarna motorična področja. Najpomembnejša drugotna področja so premotorična skorja, bazalni gangliji in mali možgani.<ref>[[#refPrinciples|''Principles of Neural Science'']], Ch. 33</ref>

! AreaRegija

| style="background: tan" | Čelni reženj || style="background:#ffdead" | Tvorba zaporednjazaporedja gibov v začasni vzorec.<ref>{{Cite journal| last = Shima |first=K| last2 = Tanji |first2=J | year = 1998| url = http://jn.physiology.org/cgi/content/abstract/80/6/3247| title = Both supplementary and presupplementary motor areas are crucial for the temporal organization of multiple movements| journal = [[Journal of Neurophysiology]]| volume = 80| pages = 3247–3260| pmid = 9862919| issue = 6}}</ref>

Projekcije suprakiazmatičnega jedra vodijo v hipotalamus in v možgansko deblo. Vključene so v izvršitev ciklov budnosti in spanja. Pomemben del sistema je [[retikularna formacija]]. Retikularni nevroni pošiljajo signale do talamusa. Ta nato pošilja signale, ki nadzorujejo raven aktivnosti, v predele skorje. Poškodba retikularne formacije lahko povzočipovzroči trajno [[koma|komatozno]] stanje.<ref name="Principles45" />

Med spanjem se dogajajo velike spremembe v možganski aktivnosti.<ref name=Principles47>[[#refPrinciples|''Principles of Neural Science'']], Ch. 47</ref> Do leta 1950 so mislili, da možgani med spanjem mirujejo.<ref>{{cite book| last=Kleitman| first=N| year=1938, revised 1963, reprinted 1987| title=Sleep and Wakefulness| publisher=The University of Chicago Press, Midway Reprints series| isbn=0-226-44073-7}}</ref> Sedaj se ve, da je to daleč od resnice. Možganska aktivnost se nadaljuje tudi v spanju, vendar se vzorci zelo razlikujejo. Obstajata 2 fazi spanja: [[REM]] (''Rapid eye movement''), spanje s hitrim premikanjem očenihočesnih zrkel (s sanjami) in NREM (''Non-rapid eye movement''), brez hitrega premikanja očesnih zrkel (navadno brez sanj). Pojavljata se v različnih vzorcih skozi epizodo spanja. Možno je meriti 3 tipe različnih vzorcev možganske aktivnosti: REM, plitki NREM in globoki NREM. Med globokim NREM spanjem, imenovanim tudi [[spanje počasnih valov]], se možganska aktivnost v skorji kaže v obliki velikih sinhroniziranih valov, ki so v budnem stanju burni in desinhronizirani. Raven nevrotransmitorjev [[noradrenalin]]a in [[serotonin]]a med to obliko spanja upade in med REM fazo pade skoraj na nič. Ravni [[acetilholin]]a kažejo ravno obraten vzorec.<ref name=Principles47/>

Hipotalamus je zbirka majhnih jeder. Večina jih sodeluje pri temeljnih bioloških funkcijah. Nekatere so povezane z budnostjo ali s socialnimi interakcijami, kot so [[seksualnost]], [[agresija]] ali materinsko vedenje, večina pa jih je povezanih s homeostazo. Več hipotalamičnih jeder prejema vnose iz čutil, ki obdajajo krvne žile in zbirajo informacije o temperaturi, ravni natrija, glukoze ter kisika. Ta hipotalamična jedra pošiljajo iznose do motoričnih področij, ki tvorijo dejanja, ki uravnavajo razlike. Nekaj signalov se prenese tudi v [[hipofiza|hipofizo]]. To je drobna žleza, pritrjena na možgane, neposredno pod hipotalamusom. Hipofiza izloča hormone v krvni obtok. Hormoni krožijo po telesu in povzročajo sprembespremembe v celični aktivnosti.<ref>{{cite web |last=Dougherty |first=P |title=Hypothalamic control of pituitary hormone |publisher=Neuroscience Online |url=http://neuroscience.uth.tmc.edu/s4/chapter02.html |accessdate=2011-10-11}}</ref>

Možgani vseh živali, ki so jih doslej proučevali, imajo mehanizem kaznovanja in nagrajevanja. Celo črvi in žuželke lahko spremenijo svoje vedenje, ko iščejo hrano ali se izogibajo nevarnosti.<ref>{{cite journal |title=An elegant mind: learning and memory in ''Caenorhabditis elegans'' |journal=Learning and Memory |year=2010 |volume=17 |pages=191–201 |url=http://learnmem.cshlp.org/content/17/4/191.long |last=Ardiel |first=EL |last2=Rankin |first2=CH |doi=10.1101/lm.960510 |pmid=20335372 |issue=4}}</ref> Pri vretenčarjih se mehanizem kaznovanja in nagrajevanja izvršuje v posebnem možganskem področju, katerega center so bazalni gangliji. To je skupek medsebojno povezanih področij na bazi prozencefalona.<ref name=Grillner2005/> Bazalni gangliji so center odločanja in izkazujejo stalni zaviralni nadzor nad večino motoričnih možganskih sistemov. Ko sprostijo zaviranje, lahko motorični sistem izvede načrtovano dejanje. Nagrajevanje in kaznovanje delujeta preko spreminjanja razmerja med vnosi, ki jih prejemajo bazalni gangliji in med odločitvami - signali, ki jih oddajajo. Mehanizem nagrajevanja je bolje razumljen kot mehanizem kaznovanja. Vlogo slednjega pri zlorabi različnih snovi bo treba še raziskati. Raziskave kažejo, da je napomembnejšinajpomembnejši [[dopamin]]. Snovi, ki povzročajo odvisnost (na primer [[kokain]], [[amfetamin]]i, [[nikotin]]) dvigajo ravni dopamina ali okrepijo njegove učinke v možganih.<ref>{{cite journal |title=Addiction and the brain: the neurobiology of compulsion and its persistence |journal=Nature Reviews Neuroscience |year=2001 |volume=2 |pages=695–703 |last=Hyman |first=SE |last2=Malenka |first2=RC |doi=10.1038/35094560 |pmid=11584307 |issue=10}}</ref>

Razvoj možganov poteka v več zaporednih fazah.<ref name=PurvesLichtmanCh1>[[#refPurvesLichtman|''Principles of Neural Development'']], Ch. 1</ref> Možgani spreminjajo svojo obliko iz preproste izbokline na sprednjem delu nevralne cevi v najzgodnejšem embrionalnem obdobju do celostnega sistema področij in povezav. Nevroni nastajajo v posebnih področjih, ki vsebujejo [[zarodna celica|zarodne celice]] in nato migrirajo skozi tkiva, da dosežejo svoje dokončno mesto. Ko se namestijo, njihovi nevriti vzniknejo in se usmerjajo skozi možgane. Spotoma se vejijo in razširjajo, vse dokler ne dosežejo svojih tarč in stvorijoustvarijo sinaptičnih povezav. Nevroni in sinapse v zgodnjih obdobjih v več predelih živčevja nastanejo v presežku. Odvečni se nato odstranijo.<ref>[[#refPurvesLichtman|''Principles of Neural Development'']], Ch. 4</ref>

Nevrofiziologi študirajo kemične, [[farmakologija|farmakološke]] in električne lastnosti možganov. Njihova osnovna orodja so kemične učinkovine in snemalne naprave. Tisoče eksperimetalnoeksperimentalno razvitih snovi vpliva na živčevje, nekatere na visoko specifične načine. Posnetke možganske aktivnosti pridobivajo preko elektrod. Te so lahko prilepljene na lasišče (na primer pri elektroencefalografiji), lahko pa so vstavljene v možgane živali. Slednje omogoča zunajcelično snemanje, ki lahko zazna akcijske potenciale, ki jih prožijo posamezni nevroni.<ref>{{cite book| last = Dowling| first = JE| title = Neurons and Networks| publisher = Harvard University Press| year = 2001| isbn = 978-0-674-00462-7| pages =15–24 }}</ref> Možgani nimajo receptorjev za bolečino, zato je na budnih živalih mogoče izvajtiizvajati te meritve, ne da bi jim povzročili bolečino. Enako tehniko včasih uporabljajo za študij možganske aktivnosti pri bolnikih z neobvladljivo epilepsijo. Poslužijo se je za ugotavljanje možganskega področja, odgovornega za epileptične napade.<ref>{{cite book| last=Wyllie| first = E| last2= Gupta |first2=A |last3=Lachhwani |first3=DK| title=The Treatment of Epilepsy: Principles and Practice| year=2005| publisher = Lippincott Williams & Wilkins| isbn = 978-0-7817-4995-4 |chapter=Ch. 77}}</ref> Za študij možganske aktivnosti so uporabne tudi metode funkcionalne slikovne diagnostike. Večinoma se jih uporablja na ljudeh, saj mora biti preiskovanec zavesten in mirujoč dlje časa. Velika prednost slikovnih metod je, da so neinvazivne.<ref>{{cite book |last=Laureys |first=S |last2=Boly |first2=M |last3=Tononi |first3=G |chapter=Functional neuroimaging |title=The Neurology of Consciousness: Cognitive Neuroscience and Neuropathology |editors=Laureys S, Tononi G |publisher=Academic Press |year=2009 |isbn=978-0-12-374168-4 |pages=31–42}}</ref>

Drug pristop k možganski funkciji je študij posledic poškodb določenih možganskih področij. Čeprav so zavarovani z lobanjo in možganskimi ovojnicami, obliti z likvojemlikvorjem in jih od krvi ločuje krvno-možganska pregrada, so zaradi svoje občutljivosti dovzetni za številne bolezni in več tipov poškodb. Pri človeku so bili učinki [[možganska kap|možganske kapi]] in drugih tipov možganskih poškodb ključni vir informacij o delovanju možganov. Te informacije je navadno težko interpretirati, saj narave poškodbe ni mogoče eksperimentanoeksperimentalno nadzorovati. Na živalih, običajno podganah, uporabljajo elektrode ali lokalno injicirajo snovi, da izzovejo natančen vzorec poškodbe. Nato analizirajo posledice.<ref>{{cite book| last = Kolb| first = B| last2 = Whishaw |first2=I| title = Fundamentals of Human Neuropsychology| year = 2008| publisher = Macmillan| isbn = 978-0-7167-9586-5 |chapter=Ch. 1}}</ref>

[[Računalniška nevroznanost]] združuje dva pristopa. Prvi je uporaba računalnikov za študij možganov. Drugi je študij tega, kako možgani izvajajo komputacijo. Mogoče je napisati računalniški program tako, da posnema delovanje skupine nevronov. To storijo tako, da uporabijo sisteme enačb, ki opisujejo električno aktivnost skupine nevronov. Takšne simulacije so znane kot [[biološka nevronska mreža|biološke nevronske mreže]]. Prav tako pa je s simulacijami ali matematičomatematično analizo mogoče študirati [[algoritem|algoritme]] živčne komputacije. Te operacije delujejo na principu poenostavljenih ''enot''. Te imajo nekaj lastnosti nevronov, vendar so še pomembnejši podatki, ki jih pridobijo zaradi biološke celovitosti nevronov. Komputacijske funkcije možganov proučujejo računalničarji in nevroznanstveniki.<ref name="Abbott">{{cite book| last = Abbott| first = LF| title = Theoretical Neuroscience: Computational and Mathematical Modeling of Neural Systems| publisher = MIT Press| year = 2001| isbn = 978-0-262-54185-5| last2 = Dayan |first2=P |chapter=Preface}}</ref>