Informatie

Gedachten gaan vooraf aan het afvuren van neuronen of bankschroef?


Ik sta op het punt een paper over 'wetenschappelijke verklaring van de werkelijkheid' in te dienen bij een internationaal filosofisch orgaan. Het eerste ingediende concept werd teruggestuurd door de evaluatie-expert, met het verzoek het opnieuw in te dienen, na opnieuw de geldigheid te hebben gecontroleerd van mijn bewering dat 'wetenschap (biologie) gelooft dat het afvuren van neuronen altijd voorafgaat aan het denken'. Kan iemand antwoord geven op het duidelijke standpunt van de biologie over bovenstaande vraag?


Ik denk dat de enige manier om dit soort vragen biologisch te interpreteren, is door aan te nemen dat 'gedachte' betekent 'de waarneming van een gedachte die optreedt'. De waarneming van een gedachte, zoals alle waarnemingen, komt voort uit neuronaal vuren.

De interessante biologische (in plaats van filosofische) vragen rijzen wanneer we kijken naar de relatie tussen het neurale vuren dat aanleiding geeft tot de perceptie van de intentie om te handelen en het neurale vuren dat de 'bedoelde' acties uitvoert.

Dit document is relevant. De auteurs proberen te betogen dat de initiatie van een motorische actie voorafgaat aan de perceptie van de intentie voor die actie. Ik ben echter geen cognitief neurowetenschappelijk persoon, dus ik ben niet erg bekend met hun technieken en vind het persoonlijk moeilijk om te bepalen of ze geldige conclusies trekken.


Je bent op een oude en onbeantwoorde vraag gestuit waarover nog steeds wordt gedebatteerd --- die grenst aan de kwestie van de vrije wil. De reden dat het nog steeds op het gebied van de filosofie staat, is omdat de huidige experimenten niet toelaten direct te testen welke neuronen aanleiding geven tot specifieke gedachten. Dit gebied van bewustzijn is beladen met moeilijkheden en we kunnen gewoon geen antwoord krijgen.

Nu voor een meer filosofisch antwoord. Alle bewustzijn wordt gegenereerd door de hersenen, dus elke gedachte moet afkomstig zijn van neuronaal vuren nodig. De moeilijkheid ligt in het feit dat gedachten zelf ervoor zorgen dat neuronen vuren en men nooit gedachteloos is, zodat we worden teruggebracht tot het kip-en-ei-probleem als we op deze weg doorgaan. Als we echter aannemen dat we uit een gedachtevrije staat komen, bijvoorbeeld een diepe coma, worden de eerste gedachten die we hebben inderdaad gegenereerd door neuronaal vuur, dus je bewering is correct.


Grenzen in neurale circuits

De affiliaties van de redacteur en de recensenten zijn de meest recente op hun Loop-onderzoeksprofielen en weerspiegelen mogelijk niet hun situatie op het moment van beoordeling.



DELEN OP

Abstract

Synchrone pieken tijdens cerebellaire taken zijn waargenomen in Purkinje-cellen: er is echter weinig bekend over de intrinsieke cellulaire mechanismen die verantwoordelijk zijn voor de initiatie, stopzetting en stabiliteit ervan. De Phase Response Curve (PRC), een eenvoudige input-output karakterisering van afzonderlijke cellen, kan inzicht verschaffen in individuele en collectieve eigenschappen van neuronen en netwerken, door de impact te kwantificeren van een oneindig kleine depolariserende stroompuls op het tijdstip van optreden van volgende actiepotentialen terwijl een neuron tonisch vuurt. Onlangs heeft de PRC-theorie toegepast op cerebellaire Purkinje-cellen onthuld dat deze zich gedragen als fase-onafhankelijke integratoren bij lage vuursnelheden en bij hoge snelheden overschakelen naar een fase-afhankelijke modus. Gezien de implicaties voor berekening en informatieverwerking in het cerebellum en de mogelijke rol van synchronie in de communicatie met zijn postsynaptische doelen, hebben we de afhankelijkheid van de vuursnelheid van de PRC in Purkinje-cellen verder onderzocht. We hebben sleutelfactoren geïsoleerd voor de experimentele schatting van de PRC en een gesloten-lusbenadering ontwikkeld om de PRC betrouwbaar te berekenen over verschillende schietsnelheden in dezelfde cel. Onze resultaten laten ondubbelzinnig zien dat de PRC van individuele Purkinje-cellen afvuursnelheid afhankelijk is en dat het soepel overgaat van fase-onafhankelijke integrator naar een fase-afhankelijke modus. Met behulp van rekenmodellen laten we zien dat noch kanaalruis, noch een realistische celmorfologie verantwoordelijk zijn voor de snelheidsafhankelijke verschuiving in de faseresponscurve.


Begrijp de daad van 'denken' in een nieuw licht.



Een poging om het fenomeen van het menselijk denken te begrijpen!


De belangrijkste vragen die deze paper wil beantwoorden, zijn:

1) Om de handeling van het denken te onderscheiden van geest en bewustzijn
2) Wat gaat vooraf aan wat: neuronen afvuren of gedachten?
3) Kunnen we het gedachtefenomeen isoleren van zijn fysieke verklaring? Als het ons lukt, zal het dan uiteindelijk het fysieke rijk identificeren, alleen als het architectuur/structurele rijk van de werkelijkheid?
4) Kan denken een handeling met een open einde zijn, of wordt het beperkt door bepaalde ontwerpen en wetten?
5) Kan het het fysieke rijk beïnvloeden en veranderen?
6) Het identificeren van verschillende denkactiviteiten die we gewoonlijk onder de enkele paraplu van het denken noemen
7) Kunnen we, net als werkenergie en stuwkracht, 'stoten' of 'inherente richtingen' identificeren en herkennen die ons aan het denken zetten en de richtingen ervan sturen?
8) Door gedachten te identificeren met fysiek werk, bouwt het zich op en stapelt het zich op als aggregaat, op een onomkeerbare manier, zoals hand- en beenwerk de mens zijn locatie en omgeving doet verplaatsen. (je werkelijkheden zijn daar waar je gedachten zijn!) Als handen en benen die het lichaam helpen te werken en te bewegen, vervullen gedachten een soortgelijke functie voor de geest?
9 Een andere belangrijke vraag als gedachten niet worden voorafgegaan door neuronenvuur, kunnen we, of hoe kunnen we het dan toeschrijven aan een onbekend, niet-herkend rijk van de werkelijkheid?

Als dit soort verhandeling probeert het thema te baseren op de geschriften en meningen van vroegere filosofen en denkers op bewustzijn en denken, zal het opduiken als een andere scholastieke oefening, waarbij de conclusies moeten worden afgeleid uit de gepresenteerde bewijsstukken. Als er een nieuwe observatie van de auteur wordt toegevoegd, zal deze alleen de aandacht van de scholastieke wereld krijgen als de auteur enige reputatie heeft als onderzoeker aan een gerenommeerde universiteit! Hoe kan dan een geheel nieuwe benadering van een bepaald thema in de wereld worden geïntroduceerd? Het is echt een zware opgave!

Deze auteur is een onbekende onderzoeker in de wereld. Hij was vanaf zijn 18e (zijn studententijd) bezig met freelance-experimenten in hypnose en hij had honderden experimenten uitgevoerd met zijn proefpersonen, zijn klasgenoten, familieleden, vrienden en medewerkers.

Tijdens deze experimenten bleken een paar van zijn proefpersonen gezegend te zijn met 'helderziendheid'-vermogen. hoesjes, welke speelkaarten zitten er in een verzegelde envelop)

Zulke ontmoetingen met de verborgen vermogens van de geest maakten hem vanaf die jonge leeftijd een geest-enthousiasteling, en deze interesse bleef actief gedurende 3-4 decennia. Het gaat zelfs vandaag door.

Hoewel het moeilijk is om citaten te geven voor alles wat hier in dit werk wordt gepresenteerd, realiseert de auteur zich hoe belangrijk het is om het thema te relateren aan een hedendaags werk of controverse, om een ​​vleugje valuta te krijgen. Daarom wil hij het 'hard-probleem' dat onlangs door David Chalmers is geïntroduceerd, in verband brengen en aanpakken. (Zie link: http://blog.ted.com/2014/03/19/the-hard-problem-of-consciousness -david-chalmers-at-ted2014/)

Degenen die zich verzetten tegen de vragen die door hem (Dr. Chalmers) zijn gesteld, moeten met een even verstandig antwoord naar buiten komen, na ook te hebben overwogen wat dit artikel heeft voortgebracht.

Laat dit artikel dus een geheel nieuwe benadering zijn van het fenomeen denken en zijn relatie met geest of bewustzijn.

Vasthouden aan 'bewustzijn' om het veel bredere domein van het denken aan te duiden en te begrijpen, is als vasthouden aan pre-Copernicus-opvattingen over het zonnestelsel!

Om de verwarring tussen geest en bewustzijn hier te beëindigen, zal dit artikel de term GEEST alleen gebruiken in toekomstige referenties, voor het gemak. Er wordt aangenomen dat het westerse denksysteem er de voorkeur aan geeft om alles wat het geestesrijk doet als attributen van 'bewustzijn' te noemen, alleen omdat het er de voorkeur aan geeft het rijk van, schijnbaar niet-materie / niet-fysieke aspecten van de werkelijkheid te beperken tot een of andere soort van de ruwe functie van de materie zelf. Het doel van het beperken van de uitgebreide activiteiten en eigenschappen van de geest tot zijn minimaal mogelijke relevantie werd dus gediend door het gebruik van de term 'bewustzijn'. Hier is een oproep om deze praktijk opnieuw te bekijken, en massaal meer open te zijn over het accepteren dat het bestaande begrip van 'bewustzijn' zeer ontoereikend is, en zelfs kleineert over wat schijnbaar niet-fysiek is (volgens onze ontoereikende definities! ) over het leven en het bestaan ​​in het algemeen!

Allereerst is het rijk van het denken GEEN passieve toestand, zoals de term 'bewustzijn' lijkt te klinken. Zonder dat de gedachtestralen op enig object van bewustzijn vallen, vindt de handeling gewoon NIET plaats! Dus een bewuste of onbewuste (reflectieve) handeling op het object in kwestie is een must voor het hebben van bewustzijn. Op deze basis en de logica zelf zou de term 'bewustzijn' ter discussie kunnen worden gesteld vanwege zijn functionele misvatting.

Men kan zeggen dat het denken het concept van de oerknal is, vanaf het moment dat het bewustzijn opkomt, reist het met hoge snelheid naar buiten. Als het zelf er niet om geeft zijn wilde richting te beheersen, resulteert dit in een duidelijke 'STRANDING' van het zelf op vreemde, afgelegen locaties! De volledige verantwoordelijkheid van het temmen van eigen gedachten ligt bij het individu zelf. Als het niet wordt gecontroleerd, raakt het individu verstrikt in wervelwinden of stormen, zoals wat er gebeurt bij massale opstanden in de wereld. Tijdens het regime van Hitler raakte het bewustzijn van het hele volk verstrikt in de storm die hun leider had veroorzaakt, en hier verviel het individuele bewustzijn tot een vacuüm, en iedereen raakte verstrikt in één enkele ideologische (gedachte) wervelwind!

We kunnen met vertrouwen zeggen dat, ook op het gebied van bewustzijn, de hedendaagse wereld verstrikt is in een soortgelijke collectieve wervelwind, niet in staat om op te vallen om meer verstandige waarheden onder ogen te zien over dit meest centrale aspect van leven en bestaan! De moderne mens is gevangen in de wervelwind van een door de media gecreëerd, collectief 'wereld-idee'! Wereldidee heeft zijn 'zelfgevoel' gevormd rond collectieve categorieën van werkelijkheid. Hij is niet in staat zijn werkelijke kernrelatie met het huidige bestaan ​​te realiseren. Zo'n dimensie van het zelf bestaat vandaag niet.

Dus in de volgende paragraaf gaan we in op de noodzaak van de denker, het kernzelf van de mens.

Gedachten veronderstellen een denker!

Terugkomend op het denken, het komt voort uit een even niet-fysieke bron, dwz. het 'zelf van de mens'. Het zelf van de mens is niet beperkt tot zijn lichaams- en hersenactiviteiten. Het heeft afmetingen en eigenschappen die het lichaam en de neuronstructuur overtreffen. Het toont altijd kenmerken en karakters die verder gaan dan de routinematige objectieve beschrijvingen. Een van de meest intrigerende factoren van zo'n 'zelf' is dat het de bron is van gedachten, iets echts voor onze routinematige conceptie-instrumenten, maar we hebben geen bevredigende verklaring voor het geslacht, het energiefenomeen, de dynamiek en de richtingen ervan.

Als het fenomeen 'zelf' is afgeleid van een soort 'patroon'-vorming van neuron-energieën, kan het ook worden weergegeven door een overeenkomstig speciaal fysiek 'patroon' van neuronen, omdat gedachten/bewustzijnshandelingen altijd kunnen resulteren in een , althans tijdelijke, neuron-'registratie'. Zoals we eerder hebben voorgesteld, vindt de 'registratie' (of fysieke manifestatie) van het denken op neuronniveau plaats na de feitelijke handeling van het denken! veld' van het zelf!

Wat we suggereren is, zoals ook Prof. Chalmers deed, dat we niet hoeven te speculeren dat het denken afkomstig is uit het rijk van mythologische geesten of God. Het zou een verstandige fysieke verklaring kunnen hebben, als de wetenschap zich eenmaal op haar basisdogma opent over wat materie is! De wetenschap is misschien in staat om de nieuwe energiebron te identificeren en te beheersen, of de criteria die leiden tot de vorming van een zelfpatroon (of veld) en vervolgens hoe dit unieke 'veld' zijn wil uitoefent om gedachte-emissies te creëren.

Hoe het zelf van de mens ontstaat, als een autonoom kennende entiteit uitsluitend uit zijn sociale interacties en banden - een ongelooflijk slim en creatief plan van de natuur - wordt afgebeeld in blog: http://anatomyofrealities.blogspot.in/2013/ 08/denken-het-begrijpen-als-intern.html.

Dit plan is verwant aan het even ongelooflijke en creatieve ontwerp van de structuur van het atoom, en hoe uit zijn altijd wiebelende elektronische structuur de stabiliteit van de materiële wereld is voortgekomen! (deel alsjeblieft blogpost: http://patternsofapproachtodiscoverreality.blogspot.in/, dat dit geweldige schema van de natuur beschrijft!)

Het is duidelijk dat de basisvraag op het niveau van de mens, wat de inhoud van de GEDACHT is, hier niet van belang is, aangezien hun (menselijke) concept van 'basisstof' zelf deel uitmaakte van, of deel uitmaakte van van het synthetische spul dat de bovengenoemde ultieme 'keuze'-bron had bedacht!

Dus het criterium voor het definiëren van de ultieme dingen van de mens blijkt nooit van toepassing te zijn op het bovengenoemde meest oerrijk. De mensheid beschikt niet over enig detectie- of meetapparaat, of concept om iets te meten, te herkennen of te bedenken dat oorspronkelijk hun eigen rijk van entiteiten, betekenissen en werkelijkheden had gevormd!

Op welke basis, of met welk wetend instrument of vermogen hebben we de bovenstaande speculaties gepresenteerd? Bestaat er een niet-herkend zintuiglijk rijk dat 'zintuigen' is, zoals dat van het denken?

Waren de bovenstaande beweringen duidelijk, blind theoretiseren? Het stellige antwoord is nee! Zie details van onze eigen, nog niet herkende (door de mainstream) wetende vermogens die altijd hebben bestaan, met behulp van wat, de mens had vastgesteld wat exact en betrouwbaar was over onze kennis, over zichzelf en de wereld. Als de natuur de mens zintuiglijke vermogens zoals ogen en oren heeft gegeven om de fysieke wereld te leren kennen, is het veilig om aan te nemen dat Zij misschien soortgelijke vermogens had verschaft om de diepere dingen te weten, ook om de uiteindelijke oorzaken te kennen, en oorspronkelijke organisatorische details over denken en geest rijken. We hebben geen collectief begrip en erkenning van het bestaan ​​van dergelijke innerlijke vermogens, daarom zullen velen het buitengewoon moeilijk vinden om het vermogen van de mens te accepteren om op dergelijk organisatieniveau details te speculeren over zijn essentie, het organisatieschema van de natuur rond dergelijke dingen. Als we niet zo'n collectieve overeenkomst hadden over wat ogen en oren bieden, zouden de gegevens die door deze externe zintuigen worden verstrekt ook met hetzelfde ongeloof en minachting zijn ontvangen!

Deel alstublieft ons meest centrale artikel over de speciale rol en vermogens van ons innerlijke orgaan van de Rede, op de link: http://philosopherskorner.blogspot.in/

Hier, wat we hierboven hebben geprobeerd, was om 'denken' te onderscheiden van onze bekende rijken van materie en geest.

2) Wat gaat vooraf aan wat: neuronen afvuren of gedachten?


Uit de bovenstaande beschrijving van de mogelijke existentiële organisatie van de menselijke werkelijkheden en de criteria om zulke werkelijkheden te hebben, wordt het duidelijk dat het structurele gebied, of het architecturale gebied van de materie, zeg maar de hersenen en zijn manifestaties op neuronniveau, altijd voorafgegaan door de geest en hoewel rijk. Het afvuren van neuronen vindt alleen plaats als gevolg van gedachten. Op neuronniveau krijgt het denken een materiële representatie, of manifestatie, aangezien het materierijk zeer creatief was gekozen om het denken (het creatieve rijk) te manifesteren in het oorspronkelijke schema der dingen. Terwijl de mens een slaaf blijft van zijn materie-gecentreerde dingen en essentie, heeft hij (door zijn eigen onwetendheid) maar geen mogelijkheid om het omgekeerde te claimen, dat wil zeggen, het moet eerst de neuron zijn die resulteert in zijn gedachten en andere geest-activiteiten ! Maar heel eenvoudige logica en gezond verstand zijn voldoende om uiteindelijk te concluderen dat het gedachtenrijk onafhankelijk bestaat van het afvuren van hersenen en neuronen, en het is het eerste dat het laatste activeert of triggert!

Er is slechts een eenvoudige verbeelding en verstand nodig om te concluderen dat een puur mechanische handeling van het afvuren van neuronen niet creatief kan zijn om de uitkomst te geven van de zeer creatieve (of soms zeer destructieve, maar nog steeds creatieve) gedachten!
Als we concluderen dat het neuronenvuur is dat resulteert in de gedachten van de mens, zou dat een totale ontkenning zijn van de creativiteit en de geest van innovatie van de mens! Het staat gelijk aan de conclusie dat die mens slechts een bundel dode materie is, terwijl het de mechanische of de vooraf ontworpen hersencellen zijn die alle eer verdienen voor wat de mensheid in de loop van de geschiedenis op aarde heeft bereikt! In zijn obsessie om de geest te kleineren, kleineert hij alles wat creatief en innovatief is aan hem.

De wetenschap moet zich exorbitant openstellen voor Haar dogma's over materie-gecentreerdheid, en de 'zero-sum' waardering over het menselijk leven. Ze kon zich nu openstellen en proberen een afzonderlijke wetenschap van denken en geest op te bouwen, en ook over de 'organisatie' van het menselijk 'zelf'-mechanisme!

3) Kunnen we het gedachtefenomeen isoleren van zijn fysieke verklaring? Als we daarin slagen, zal het uiteindelijk het fysieke rijk identificeren als het architectuur/structurele rijk van de werkelijkheid zoals het lijkt voor het speciale waarnemingsmechanisme van de mens? (de analogie van metallurgie om de zinloosheid uit te leggen van het analyseren van de fysieke structuur van de wereld om de technische wonderen van auto's of hightech machines te begrijpen)

Als we vasthouden aan het verklaren van gedachten, geest enz. door het fysieke rijk, met het typische argument van de behoefte aan 'informatie' (deze informatieve behoeften vervuld door het vermogen van 'bewustzijn' van de materie!) de wereld, zal het een heleboel vragen achterlaten die om antwoord smeken, voornamelijk de volgende:

a) Bij nauwkeurige observatie komt het zelfs tot de normaal intelligente mensen duidelijk dat de natuur niet veel afhankelijk is van de rationele macht van levende wezens om zichzelf in stand te houden, of het nu gaat om op energiebehoud gerichte afhankelijkheid, of de wil om op de juiste manier te muteren om te voldoen aan de veranderende omgeving. We zijn bekend met de wonderbaarlijke neiging tot zelfgenezing van wonden en routinekwalen bij dieren en mensen. Hoewel de mens deze neigingen van de natuur helpt met ondersteunende medicijnen, wondverband enz., wachten diersoorten gewoon op het eigen genezingsproces van de natuur, dat net zo zeker plaatsvindt als de komst van de seizoenen. We weten dat door de overmatige afhankelijkheid van de mens van antibiotica, deze van nature inherente immuniteit tegen ziekten en infecties aan het afnemen is, en hij is vandaag veel kwetsbaarder voor ziekten en infecties dan in het verleden! Dit moet de verzwakking van het oorspronkelijke vermogen van de natuur om het leven te behouden aan het licht brengen, in plaats van aan te nemen dat het onze intelligente actie was die naar verwachting zou helpen bij de routinematige opwaartse vooruitgang van de natuur.

b) Als we heel nauwkeurig kijken naar de evolutietheorie die gebaseerd is op natuurlijke selectie, mutatie enz., zullen we zien dat de wil, inspanning of intelligente actie van het levend organisme helemaal geen rol speelt in het vermeende evolutieproces.

De vrije wil van de individuele leden van de soort speelt geen rol in dit natuurlijke fenomeen, omdat zo'n individueel lid, of het nu een dier of een plant is, een hulpeloos 'object' is van verschillende energieën en strategieën van de natuur.Het 'lid' kan nooit willen of willen 'muteren', zodat er een meer ontwikkeld nageslacht uit hem/haar zou kunnen komen. Wanneer de meest ontwikkelde soort, de mens, geen erfgenaam van zijn lichaam kan wensen, of zijn nagels niet meer wil laten groeien, hoe kan hij zich dan bewust zijn van zijn mutatiebehoeften om beter en effectief te reageren op een mutatiebehoefte?

Vandaar dat de volledige verantwoordelijkheid om een ​​beter aangepast nageslacht te produceren bij dezelfde NATUUR berust! De soorten zijn absoluut BLIND over de mogelijkheid van evolutie. De held, of de slechterik hier is dezelfde 'natuur', die op het niveau van de individuele cel in het lichaam handelt en eenvoudig muteert, zonder enige tussenkomst van de wil van het lid van de soort. Kan de handeling/interactie op celniveau van een levend wezen worden beschouwd en gedefinieerd als de volledige wilshandeling van het dier zelf? Cellen en hun verschillende andere hogere organisaties in het levende lichaam (zoals weefsels en verschillende interne organen) handelen en gedragen zich onafhankelijk, zonder enig element van wilskracht van het dier.

Dit is een serieuze filosofische vraag of kwestie die de evolutionisten moeten aanpakken.

Bovendien heeft het bovenstaande duidelijke antwoord dat het afvuren van neuronen altijd wordt voorafgegaan door het denken, zelf gedachten geïsoleerd van een fysieke verklaring. Neuronactiviteit was gewoon een fysieke uitdrukking van gedachten die aan het denken voorafgingen. Als iemand volhoudt dat, nee, gedachten neuron-geniek zijn, zou het een grotere taak zijn om de oneindige mogelijkheden en complexiteiten van gedachten aan hen toe te schrijven. programmeren dat in staat is om de oneindige creativiteit en complexiteit van gedachten te bereiken, wat, door de mate van bewijs en het simpele gevoel voor rede, een moeilijkere intuïtie is dan het toewijzen van gedachten een precedentpositie.

Als het eerste het geval was, zouden gedachten moeten worden geloofd als product van vooroordelen en ervaringen uit het verleden van de mens, dat de neuronen zich moeten hebben gemanifesteerd als huidige gedachten. Om dit argument als onjuist te bewijzen, is de enige uitweg het doen van echte tijdexperimenten om vast te stellen of eerst gedachten of neuronen worden afgevuurd. Een dergelijk experiment is misschien niet moeilijk gezien de zeer geavanceerde beeldvormingstechnieken die de neuronwetenschap met zich meebrengt.

4) Kan denken een handeling met een open einde zijn, of wordt het beperkt door bepaalde ontwerpen en wetten?

Kan de mens op een open manier denken, zonder enige vooraf bepaalde richting van nature, en rijden - zijn denkpaard overal heen? Het meest verstandige antwoord zou zijn: ja! Dichters en fictieschrijvers geven zich vaak over aan zulke freerides van hun verbeelding, zich duidelijk realiserend dat dergelijke gedachten hun verbeeldingsproducten zijn, opzettelijk gecreëerd voor artistieke uitingen. Creatieve denkers zoals schrijvers van wetenschappelijke fictie zouden hebben gedacht aan toekomstige mogelijkheden, waar wetenschap, in latere stadia in de toekomst daadwerkelijk in handen hadden gekregen. Ruimtereizen waren bijvoorbeeld voor het eerst gevisualiseerd door dergelijke sciencefictionschrijvers.

Maar gedachten die gebaseerd zijn op leven en bestaan, gebaseerd op zijn grimmige metafysische werkelijkheden, lijken altijd beperkt te blijven binnen bepaalde grenzen en patronen. De inherente 'drijfveren' beperken de mens (zie link:http://unrecognizedobjectsofthemind.blogspot.in/) om zijn leven binnen bepaalde vaste richtlijnen en patronen te houden. Dit moet zo zijn geweest, want de basisdoelen van het leven worden door de mens bereikt. Terwijl gedachten als paarden kunnen rijden, moeten de paarden elke keer aan het einde van de wilde reis terugkeren en zich thuis vestigen.

Deze observatie is uiterst relevant omdat moderne wetenschappelijke speculanten denken aan het hebben van een 'hypergat' dat door universums loopt, zodat wanneer ons zonnestelsel in de toekomst krimpt in het geval dat de zon een zwart gat wordt, de mensheid zou kunnen ontsnappen door zulke 'hypergaten' naar andere veilige universums ! In dergelijke speculaties wordt de basale betekenis van het leven teruggebracht tot zijn overlevingsniveau, waar het alleen wordt gedefinieerd en begrepen in zijn chemische en fysieke betekenis, waarbij zijn metafysische essentie wordt genegeerd, zo ja, geschonken door de natuur. Hier denkt de mens gewoon als een concurrent van de natuur, waar hij denkt dat hij haar ontwerpen kan verslaan en verder kan groeien. Zulke gedachten vloeien voort uit de basispremisse dat het leven slechts een chemisch en fysiek geheel is, zoals dergelijke attributen worden opgelegd aan het bestaan ​​als geheel.

5) Kunnen de bovenstaande denkrichtingen het fysieke rijk van de mens beïnvloeden en veranderen?

Zeker ja ! Elke fysieke verandering in de wereld, zoals de steeds groter wordende betonconstructies die in de luchtlijn oprijzen, de steeds kleiner wordende bosbedekking, het steeds groter wordende aantal snel bewegende oppervlakte- en luchtvaartuigen enz. zijn het resultaat van een of ander soort van 'gedachte' van de mens. Het is dus veilig om te concluderen dat het denken aan elke menselijke handeling voorafgaat. Het heden is het resultaat van gemanifesteerde gedachten uit het verleden. Ja, het zijn gedachten die de fysieke levenssfeer van de mens veranderen.

Zoals we in een van de bovenstaande paragrafen hebben besproken, reizen gedachten non-stop, en waar de mensheid vandaag staat, met zijn ideologische en wetenschappelijke vooruitgang, is het eigenlijke bewijs van dit feit. Het wordt opgestapeld, corrigeert vaak zelf zijn pad, zelfs door middel van revoluties, oorlogen en soortgelijke grote tragedies! Zie onze eerdere vergelijking van denken met de oerknal-gebeurtenis. Een statische toestand, zoals wat 'bewustzijn' het laat klinken, is ondenkbaar over het denken wanneer we het vergelijken met steeds voortsnellende hemellichamen na de oerknal! Beweging van alles is de regel. Statische toestand is onnatuurlijk en bestaat zelfs niet. Zoals de mensheid is gesetteld (statische toestand) op het oppervlak van een planeet te midden van de altijd bewegende hemellichamen, heeft de mens ook manieren bedacht om soortgelijke statische toestanden te bereiken om statische momenten, uren, jaren en leeftijden te bereiken, om het leven te leiden!

Plato schreef: gedachten zijn een intern gesprek!

Ja..Hij had volkomen gelijk, gezien het directe (observatieve) bewijs erover. Een gesprek heeft twee partijen nodig, in tegenstelling tot monologen. Hier, wie is de andere partij die met het zelf praat? Het antwoord staat op de link: http://anatomyofrealities.blogspot.in/2013/08/thinking-understanding-it-as-internal.html.

Hoe gedachten het fysieke rijk beïnvloeden, hangt af van de 'geest' die het zelf kiest als de 'andere' binnenin, om mee te praten. Wat die 'ander' (geest van de wereld-SPOW) het zelf ook kiest, manifesteert zich als echt, en dan fysiek. Zelfs de hersenen en de neuronen kunnen in een bepaald eigenaardig patroon worden 'geschakeld', zodat het, als een nieuw aggregaat, in de toekomst gedachten van een bepaald soort zou kunnen produceren.

6) Het identificeren van verschillende geest-activiteiten die we gewoonlijk onder de enkele paraplu van het denken noemen.

Elke handeling van de bewuste geest, of wakkere geest, kan worden uitgedrukt als een gedachte. De geest strekt zich, net als de tentakels van insecten, uit tot alles wat hij doet. Het is het tast- en voelorgaan van de geest. Hoewel we de exacte metafysische classificaties van de verscheidenheid aan gedachten zoals die door de natuur worden bepaald niet kennen, zouden we een poging kunnen doen om enig zinnig licht op dit gebied te werpen:

Wanneer we proberen een brede classificatie van gedachten te hebben, qua effect in de wereld of voor het zelf, kan het zijn:
1) Creatief, dwz. creatie van nieuwe concepten, nieuwe uitleg, of splitsing van bestaande ideeën, nieuwe mogelijkheden etc.
2) Frequente rondleidingen door wat al door de geest is geproduceerd (reflectie, dagdromen enz.)

3) Destructieve gedachten, dwz. Wanneer het zelf er niet in slaagt om te gaan met de vijandige kenmerken van de externe, of zelfs intern gecreëerde gedachtenhabitat, creëert de geest negatieve of destructieve gedachten, waardoor niet alleen het zelf wordt beschadigd, of zelfs vernietigd, maar ook mensen en objecten in de externe fysieke omgeving. wereld.


een) Laten we eerst kennis maken met de meest bekende act, de dagdromen of de terloopse gedachte. (dat hoort bij sr.2 van de bovenstaande classificatie) Dagdromen is meestal ons pendelen tussen gebeurtenissen uit het verleden en gedachten uit het verleden. Deze verscheidenheid van gedachten wordt gedacht zonder een specifiek doel, behalve tijd doorbrengen. Wanneer de mens vrij is van enige constructieve werkgerelateerde gedachten, of zelfs midden in werkgerelateerde gedachten, kan hij zich overgeven aan losse gedachten of dagdromen. Het bouwen van 'kastelen in de lucht' kan voor het gemak ook veilig worden toegevoegd aan deze verscheidenheid aan gedachten. We zouden ook onze seksuele fantasieën aan dit rijk kunnen toevoegen, omdat het ook niets anders zijn dan lege gedachten op zich.

Het enige verschil hier is dat wanneer het denken zich concentreert op een bepaald onderwerp, laten we zeggen seksuele fantasieën, het een zekere hardheid opbouwt en de mens ertoe aanzet het om te zetten in een soort permanente realiteit, dat hij gedwongen wordt om echte actie te ondernemen om zo'n gedachte om te zetten in een objectieve realiteit in de echte wereld. Herhaalde seksuele fantasieën en de harde realiteit ervan dwingen iemand om actief seksuele partners te zoeken en zijn/haar behoeften te vervullen. Evenzo worden gedachten van pijn en vernedering die een ander heeft opgelopen, wanneer hij bezig is met herhaalde gedachten over het onderwerp, verhard en wordt het onderwerp gedwongen om wraakzuchtige acties te ondernemen.

We zouden kunnen concluderen dat elke losse gedachte, wanneer deze met meer regelmaat voorkomt, zichzelf verhardt, vergelijkbaar met echte objecten die door handen worden opgebouwd, en een integraal onderdeel wordt van de geestessfeer. De mens wordt dan gedwongen om actie te ondernemen, of in ieder geval bewust 'af te wikkelen' van zo'n opgebouwde gedachte, om te ontsnappen aan zijn hardheid.

Kortom, gedachten lijken erg op de handelingen van handen en benen, het is buitengewoon moeilijk om het stabiel of zelfs passief te houden, zonder enig momentum. Handen en benen hebben altijd de neiging zich bezig te houden met ogenschijnlijk onvrijwillige handelingen zoals tapen, bewegen, krabben, oren, neus en voorwerpen in de buurt aanraken. Evenzo dwalen ook gedachten van paleis naar plaats, van object naar object, van onderwerp naar onderwerp en van incident tot incident op elk moment van de waaktoestand, evenals in dromen.

b) Nu, om te proberen gedachten van een heel bijzondere soort te identificeren, zouden we kunnen waarnemen dat het denken volgt waar de zintuigen naartoe gaan. gedachten dan een categorie. Waar de ogen bijvoorbeeld ook vallen, volgen ook gedachten, en in het geval dat het iets ongewoons of niet-routines waarneemt, gaat het in een analysemodus, op zoek naar de relevantie ervan voor het zelf. Dus denken gaat altijd parallel met directe zintuiglijke waarneming, ze 'zin' geven.

Als het object bekend is, wordt het omgezet in de manier waarop reeds geïdentificeerde objecten worden behandeld - als de mens, dan in woorden en taalzin - en als dieren, hun eigen symbolische methoden om bekende objecten en relaties te identificeren. Als het object onbekend is, wordt het denken geleid in de onderzoeks- en analysemodus.

c) De uiteindelijke indeling is de meest systematische van alle gedachten, dwz. de zogenaamde analytische variëteit van denken - de handeling van formeel nadenken of nadenken over een bepaald onderwerp, proberen er meer en beter over te weten. Hier wordt gebruik gemaakt van de nog niet erkende 'spectrumfunctie van ons verstandelijk vermogen', en dan het 'detecteren' van de volgorde of consistentiefactor van de nieuw naar voren gekomen feiten met wat ooit al bekend was enz. (zie volgende link voor meer details hierover -niet maar erkend door de reguliere wereldfuncties en rol van onze faculteit van de rede: http://philosopherskorner.blogspot.in/)

De crux is dat denken een heel reële handeling is, zoals aanraken en voelen, en zin geven aan de objecten van de geest. Het is niet zoals 'lijnen maken op het wateroppervlak', een lege handeling. Het bouwt op, maar vernietigt ook. Het brengt de mens naar verre afstanden van zichzelf, in een bepaald soort slepende, zelfde themagedachten, waardoor het extreem moeilijk wordt om terug te keren naar de vorige positie! Als het niet wordt gecontroleerd, laat het de mens STRAND achter in vreemde rijken van de realiteit, van waaruit een thuiskomst een uiterst vervelende taak wordt, zoals gestrand raken in de jungle van onbekende landen! Het proces van de psychiatrie is in wezen een taak om de getroffen patiënten terug naar huis te brengen, naar de veiligere, routinematige realiteit van het reguliere leven!

7) Kunnen we, net als werkenergie en stuwkracht, 'stoten' of 'inherente richtingen' identificeren en herkennen die ons aan het denken zetten en de richtingen ervan sturen?

Terwijl we discussiëren over geest en denken, is wat het onderwerp zo ingewikkeld en ellendig maakt de populaire term 'BEWUSTZIJN', zoals al in het begin besproken! Het Westen is uiterst terughoudend om het rijk van het denken te identificeren, behalve als onderdeel van 'bewustzijn', dat ze willen claimen als een eigenschap van materie. Het hele rijk is niets anders dan het vermogen van het menselijk brein om zich bewust te zijn van zijn omgeving en te handelen volgens de behoeften van zelfoverleving door energie te besparen. Ze maken de inherente drijfveren van de mens belachelijk, zeer vergelijkbaar met de wetten van Newton die het moment van fysieke objecten leiden, ondanks het feit dat iedereen dergelijke drijfveren van binnen kon voelen, zeer vergelijkbaar met de drang naar ontlasting, seks of honger! Omdat we een heel specifiek bericht over DRIVES hebben, wordt de link hier niet herhaald, maar hier: http://unrecognizedobjectsofthemind.blogspot.in/

8) Door het denken te identificeren met fysiek werk, bouwt het zich op en accumuleert het als een aggregaat, op een onomkeerbare manier, zoals werk met de hand en benen, waardoor de mens zijn locatie en omgeving beweegt.
(je realiteit is daar waar je gedachten zijn!)

Gedachten, zoals aanraken met handen, zien en horen met ogen en oren, is een soort reis door nieuwe of oude domeinen en gebieden, waar ook het zelf volgt, alsof gedachten het zelf zelf zijn. Het is alsof het lichaam volgt waar handen, ogen, oren en neus reizen. Gedachten bouwen echt op, creëren en vernietigen, zoals de organen van het lichaam dat doen! Men kan niet ontkennen wat het denken doet, net zoals het lichaam doet. Gedachten zijn niet als lijnen die op water of lucht worden getekend, het zijn creaties, reizen en vernietiging in de echte wereld. Hitler ontwikkelde een heleboel nare en destructieve gedachten, en hij kon deze gedachten overbrengen op zijn landgenoten, en toen werd het hele land veranderd in een destructieve machine en had de hele wereld in WW-2 getrokken.

In een van de bovenstaande paragrafen hebben we het fenomeen van STRAND WORDEN in vreemde landen al besproken, als gedachterichtingen niet door elk betrokken individu worden gecontroleerd! Elke gedachte wordt geaccumuleerd in een sneeuwbaleffect, en alle verdere gedachten die uit dit AGGREGAAT naar voren komen, zouden eigen zijn aan zo'n uniek aggregaat. Wat we NORMALE gemoedstoestand noemen, is niets anders dan het volgen van een soortgelijk 'patroon' van denken van de reguliere samenleving, hoe rationeel of irrationeel het ook mag zijn! In Hitlers Duitsland vonden degenen die tegen zijn antisemitische gedachte waren, het moeilijk om vreedzaam te leven onder de meerderheid die anders geloofde. Evenzo is de moderne wereld een soort wervelwind, met een bepaalde sociaal-politieke ideologie, meestal gebaseerd op de dogma's van de wetenschap, waaronder de evolutietheorie van Darwin. Vandaar dat hun realiteit vergelijkbaar is.

De werkelijkheid voor ieder mens is het gebied waar zijn/haar gedachten gewoonlijk verblijven! Dit is de reden voor het nooit eindigende debat over wat 'realiteit' is in de menselijke samenleving. Het denken van elke individuele man wordt geïnitieerd vanuit verschillende basispremissen, of moedergeneralisaties, en dan volgen alle volgende gedachten uit deze basis, meestal logisch, dat wil zeggen 'consistent' met dergelijke basispremissen of basisgeneralisatie
(Universal) Terwijl de mens de neiging heeft zijn conclusies en houdingen vaak af te leiden uit 'gelokaliseerde', of de behoefte-van-de-tijd-logica, komt zijn gevoel voor rede vaak in opstand en dwingt hem om 'consistent' te zijn met zijn basisovertuigingen en premissen! Als hij zich niet verplicht tot een dergelijke inherente dwang van zijn verstand, zal dit resulteren in de afbraak van zijn morele en rationele integriteit! Zulke mannen zijn talrijk in de moderne wereld, aangezien de ideologische complexiteit ervan zodanig is dat niemand zijn morele en rationele basis kan volgen in de normale levensloop. Een dierlijke manier van leven, min of meer gebaseerd op louter overleven en zelfvoorzienend zijn, is de beste optie van vandaag.

9) Nog een laatste vraag, als gedachten niet worden voorafgegaan door het afvuren van neuronen, kunnen we, of hoe kunnen we dit dan toeschrijven aan een onbekend, niet-herkend rijk van de werkelijkheid?

Hier zijn we terug bij onze fundamentele vraag als het denken NIET gebaseerd is op lichamelijkheid - hersenen en zijn neuronale functies, hoe kunnen we dan zijn bron en energie-dynamiek verklaren?

Misschien moeten we hier onze basisdichotomie van materie-geest heroverwegen! We moeten misschien openstaan ​​om te accepteren dat de opkomst van de categorie materie in ons bewustzijn te wijten was aan de specifieke manier waarop onze externe zintuigen zoals ogen, handen (aanraak) neus enz. ontworpen waren. Zoals nu de wetenschap klaar is om te geloven in de 4e, 5e, 6e of een multidimensionale wereld, zou ze ook bereid kunnen zijn te accepteren dat er misschien veel meer 'categorieën' zouden bestaan ​​dan die van zicht, geluid, smaak, aanraking en geur. Het is heel goed mogelijk dat de natuur ervoor heeft gekozen, in een creatieve keuze dat, mensen onze specifieke wereld van realiteit mogen hebben, met onze tast en voel 'categorie' van fysiek, met andere weinige categorieën zoals geur, bezienswaardigheden en smaak die ermee verbonden zijn! Het leven van soorten op planeet aarde werd gemaakt om hun realiteit te hebben rond de hardheid van materie, het spul zijn rijk van tastbaarheid!

Gezien de dingen die voor 'tastbaarheid' zorgden, was het niet nodig om te worden beschouwd als de ultieme dingen van de rest van de werkelijkheden over het bestaan. Door deze logica zou het ook mogelijk kunnen zijn dat materie slechts het tastbare bereikende spul was dat paste bij de gekozen eigenschappen van onze zintuigen, terwijl de ultieme essentie van het bestaan ​​iets anders zou kunnen zijn dan dit tastbare spul. Het zou kunnen zijn, zoals het metaal of aanverwante zaken die een auto in staat stellen zijn essentie te dragen, dwz. het brandstof- en energiesysteem dat de auto aandrijft. Of 'materie'-dingen zouden vergelijkbaar kunnen zijn met het hardwaresysteem dat uitsluitend bedoeld is om een ​​softwaresysteem te dragen - de 'essentie' in vergelijking met louter 'structurele' dingen van de hardware!

Kan een intelligent buitenaards wezen het brandstof- en energiesysteem van een auto leren kennen als het ervoor kiest te geloven dat het ultieme materiaal van de auto te vinden is in de metallurgie van het lichaam en die van ander structureel materiaal van de auto? (deel meer over deze gedachtegang via bloglinks: http://argumentsagainstscientificpositivism.blogspot.in/ en http://patternsofapproachtodiscoverreality.blogspot.in/)

Hier zou de meest verstandige gedragsverandering van de kant van de wetenschap zijn om een ​​serieuze heroverweging van de stevigheid, of de fysieke (met al zijn stevigheidsbeeld) definitie van materie te hebben. Haar beeld en begrip van materie zou INCLUSIEF en OPEN kunnen zijn, om de kenmerken en bekende kenmerken van 'geest' (of 'bewustzijn', als ze het zo bijzonder is om het bij die naam te noemen!) ook in een dergelijk begrip te accommoderen. Ze kan gemakkelijk of verstandig de oude dichotomie van 'materie-geest' negeren. Zoals we nu 'ruimte-tijd' als één ding in de wetenschap hebben na de intrede van de relativiteitstheorie van Einstein, kunnen materie en geest ook worden verenigd in één enkel ding - 'materie-geest', om de strijd tussen de twee te beëindigen.Ze kan de 'speciale wetten van de natuur' accommoderen in de werking van het zelf/geest/gedachten in het rijk van de wetenschap, en een groter kennisrijk 'inclusief' en 'rijker' zijn! De vorming van het zelf, uitsluitend door de waarneembare (door het verborgen zintuig waarnaar hierboven is verwezen in paragraaf-1) dynamiek van de wederkerigheid van menselijke sociale interacties, enz., zou een aanvulling kunnen zijn op de bestaande fysieke theorieën over atomen en cellen.


WAT ONTWIKKELT ER IN VROEGE HERSENONTWIKKELING?

De ontwikkeling van de hersenen heeft een lang traject, beginnend binnen een paar dagen na de conceptie en doorlopend tot in de adolescentie en daarna. Het zenuwstelsel ondergaat zijn meest dramatische ontwikkeling tijdens de eerste levensjaren. Toch gaan de processen die de structuur en het functioneren van de hersenen bepalen, mogelijk gemaakt door de zich ontwikkelende netwerken van synapsen die zenuwcellen met elkaar verbinden en door de progressieve fijnafstemming van de neuronen voor de rol die ze zullen spelen binnen hun synaptische netwerken, door tot ver in de adolescentie. . De mijlpalen in de ontwikkeling van de hersenen vanaf de prenatale periode tot aan het schoolgaan omvatten de ontwikkeling en migratie van hersencellen naar waar ze thuishoren in de hersenen, verfraaiingen van zenuwcellen door het ontspruiten van nieuwe axonen of door uitbreiding van het dendritische oppervlak, de vorming van verbindingen, of synapsen, tussen zenuwcellen en de postnatale toevoeging van andere soorten cellen, met name glia. Fascinatie voor de vroegste stadia van hersenontwikkeling is begrijpelijk. Tijdens deze periode wordt het ruggenmerg gevormd, worden bijna alle miljarden neuronen van de volwassen hersenen geproduceerd, de dubbele processen van neurale differentiatie en celmigratie bepalen de functionele rollen van het neuron, en de synaptogenese vordert snel. Deze processen vertegenwoordigen een uitgebreid samenspel tussen genactiviteit en de omringende omgevingen, zowel binnen als buiten het kind.

Er zijn in de loop van de tijd significante veranderingen geweest in de aspecten van hersenontwikkeling die de publieke aandacht hebben getrokken. Twintig jaar geleden waren mensen gefascineerd door het vermogen om ontwikkelingsveranderingen te meten in de mate waarin neuronen in verschillende delen van de hersenen gewikkeld raken in de witte, vettige materie die zenuwcellen isoleert en de snelheid beïnvloedt waarmee zenuwimpulsen worden overgedragen van de ene cel naar de andere. Myelinisatie wordt in feite beïnvloed door de gedragservaringen en voeding van het jonge kind, zoals hieronder wordt besproken. Tegenwoordig is het publiek meer gefocust op informatie, niet allemaal nieuw, over de snelheid van synapsontwikkeling, met name op studies die aantonen dat er een enorme uitbarsting van synapsvorming vroeg in het leven is, gevolgd door een afname van het aantal synapsen, blijkbaar langer in de adolescentie in sommige delen van de hersenen. Gecombineerd met bewijs dat synapsen die worden gebruikt behouden blijven en die niet worden gebruikt, worden geëlimineerd, is er een razernij van bezorgdheid geuit als 'gebruik het of verlies het' in de eerste levensjaren. Het blijkt echter dat de eliminatie van synapsen een normaal onderdeel van de ontwikkeling is. In vergelijking met de bedrading van de hersenen is er veel minder aandacht besteed aan de neurochemie van de vroege hersenontwikkeling, die essentieel is voor het vermogen van de hersenen om te leren van ervaringen en waarschijnlijk een belangrijke rol speelt bij de regulatie van gedrag.

Ontwikkeling van het bedradingsschema van de hersenen

De ontwikkeling van de hersenen verloopt in overlappende fasen: het maken van de hersencellen (neurulatie en neurogenese), het brengen van de cellen naar waar ze moeten zijn (migratie), het groeien van axonen en dendrieten, structuren die nodig zijn om te verbinden met andere zenuwcellen (neuronale differentiatie en pathfinding ), het ontwikkelen van synapsen of communicatiepunten met andere cellen (synaptogenese), het verfijnen van die synapsen (rijping en snoeien), en ten slotte het vormen van het ondersteunende weefsel dat de zenuwcellen omringt en zorgt voor een efficiënte communicatie tussen hen (gliagenese of myelinisatie).

De hersenen en het ruggenmerg komen voort uit een reeks cellen op de rug (dorsale deel) van het zich ontwikkelende embryo, de neurale plaat. Twee rijen snel delende cellen ontstaan ​​aan weerszijden langs de lengte van de plaat en vouwen centraal in de neurale buis. Het voorste of hoofdeinde van de neurale buis vormt een reeks gezwollen vergrotingen die aanleiding geven tot de verschillende delen van de hersenen, de voorhersenen die de hersenhelften bevatten, de middenhersenen die belangrijke paden van en naar de voorhersenen bevatten en de achterhersenen die de hersenstam bevatten en kleine hersenen. De rest van de neurale buis wordt het ruggenmerg, de perifere zenuwen en bepaalde endocriene of hormoonklieren in het lichaam. Onder controle van regulerende genen migreren de hersencellen naar waar ze thuishoren in overeenstemming met de functies die ze uiteindelijk zullen dienen. Deze genen geven ontwikkelingsrichtingen aan bepaalde groepen cellen, die hen vertellen wat ze moeten doen en waar ze heen moeten in het embryonale brein.

Binnen de neurale buis delen de binnenste cellen zich herhaaldelijk, waardoor eerst de cellen ontstaan ​​die voornamelijk zenuwcellen of neuronen worden, en later zowel neuronen als de ondersteunende weefselcomponenten die glia worden genoemd. Zodra de zenuwcellen zijn gevormd en hun migratie hebben voltooid, breiden ze snel axonen en dendrieten uit en beginnen ze verbindingen met elkaar te vormen, synapsen genaamd, vaak over relatief lange afstanden. Door deze verbindingen kunnen zenuwcellen met elkaar communiceren. Dit proces begint prenataal en gaat door tot ver in de kinderjaren. Er zijn aanwijzingen in veel delen van het zenuwstelsel dat de stabiliteit en sterkte van deze synapsen grotendeels worden bepaald door de activiteit, dat wil zeggen het afvuren, van deze verbindingen. De snelheid waarmee neuronen zenuwimpulsen geleiden wordt bepaald door de ontwikkeling van myeline, een stof die zich om zenuwaxonen wikkelt. Door het axon van de zenuwcel te isoleren, verhoogt myeline de geleidingssnelheid. De ontwikkeling van myeline is een langdurig proces dat zich tot ver in de postnatale periode uitstrekt. De snelheid en mate van myelinisatie wordt ook beïnvloed door ervaring. De meeste gemyeliniseerde paden worden in de eerste jaren aangelegd, maar voor sommigen, zoals in de frontale cortex, gaat de myelinisatie door tot in het derde decennium van het leven. Het unieke bedradingsschema dat de hersenontwikkeling in elk individueel brein produceert, leidt gedachten, herinneringen, gevoelens en gedragingen.

Synaptische overproductie en verlies

Begin 20 jaar geleden toonde Huttenlocher (bijv. Huttenlocher, 1979 Huttenlocher en Dabholkar, 1997) voor het eerst aan dat er een patroon is voor synaptogenese in de menselijke hersenschors, gekenmerkt door de snelle proliferatie en overproductie van synapsen, gevolgd door een fase van synapseliminatie of snoeien die uiteindelijk het totale aantal synapsen terugbrengt naar hun volwassen niveau. Dit proces is het meest uitbundig tijdens de eerste levensjaren, hoewel het zich kan uitstrekken tot ver in de adolescentie. Binnen deze ontwikkelingsspanne lijken zich echter verschillende hersengebieden met verschillende functies te ontwikkelen in verschillende tijdsverlopen (zie figuur 8.1). Huttenlocher schatte dat de piek van synaptische overproductie in de visuele cortex ongeveer halverwege het eerste levensjaar optreedt, gevolgd door een geleidelijke terugtrekking tot het midden tot het einde van de voorschoolse periode, wanneer het aantal synapsen het volwassen niveau heeft bereikt. In hersengebieden die geschikt zijn voor auditie en taal, werd een vergelijkbaar, hoewel iets later tijdsverloop waargenomen. In de prefrontale cortex (het gebied van de hersenen waar cognitie op een hoger niveau plaatsvindt) ontstaat echter een heel ander beeld. Hier vindt de piek van overproductie plaats rond de leeftijd van een jaar, en het is pas in de midden tot late adolescentie dat volwassen aantallen synapsen worden verkregen. 1

AFBEELDING 8-1

Ontwikkeling van de menselijke hersenen. BRON: Charles A. Nelson, Universiteit van Minnesota. Herdrukt met toestemming.

Wetenschappers hebben heel lang nagedacht over het doel van synaptische overproductie en verlies. Een van de eerste waarnemingen werd gedaan door de Spaanse neuroanatomist en Nobelprijswinnaar Santiago Ramon y Cajal (Ramon y Cajal, 1989[1917]):

Ik heb gemerkt dat elke vertakking, dendritisch of axonisch, tijdens de vorming een chaotische periode doormaakt, om zo te zeggen, een periode van beproevingen, waarin willekeurige experimentele dirigenten worden uitgezonden waarvan de meeste voorbestemd zijn om te verdwijnen. . . . Welke mysterieuze krachten aan het verschijnen van de processen voorafgaan, bevorderen hun groei en vertakking. . . en uiteindelijk die protoplasmatische kussen, de intercellulaire articulaties, die de laatste extase van een episch liefdesverhaal lijken te vormen, tot stand brengen?

Een modernere formulering van het liefdesverhaal begon met het rapport van Cragg (1975) dat de visuele cortex van de kat tijdens de ontwikkeling een groter aantal synapsen produceerde dan hij in werkelijkheid vasthield tot in de volwassenheid. Daaropvolgend werk bij apen en katten door Hubel en Wiesel en hun medewerkers (bijv. LeVay et al., 1980) toonde aan dat naarmate het fysiologische functioneren van de visuele cortex verfijnder en nauwkeuriger werd, ook de anatomische synaptische verbindingen werden verfijnd. Degenen die in het beoogde patroon pasten, werden behouden en degenen die dat niet deden, werden geëlimineerd.

Wetenschappers toonden ook aan dat visuele ervaring een noodzakelijke rol speelde in dit proces. Als de ervaring vervormd was, zodat het ene oog veel meer stimulatie kreeg dan het andere, bijvoorbeeld, werden de verbindingen minder drastisch teruggeschroefd dan normaal en werden de verbindingen met het onervaren oog meer dan normaal gesnoeid. Kortom, de ontwikkeling van een patroonorganisatie in de visuele cortex was afhankelijk van visuele ervaring en omvatte het selectieve verlies van verbindingen die niet geschikt waren voor het patroon. Synapsen lijken te zijn geprogrammeerd om te worden geëlimineerd als ze niet functioneel zijn bevestigd, op basis van enkele niet volledig bekende aspecten van hun activiteitengeschiedenis. Over het algemeen hebben vaak actieve verbindingen, zoals die van het meer ervaren oog, meer kans om te overleven.

Hoewel de gegevens voor andere zintuigen niet zo volledig zijn, is het redelijk duidelijk dat het bouwen van de georganiseerde neurale systemen die de sensorische en motorische ontwikkeling sturen, de productie van overtollige verbindingen inhoudt, gevolgd door een soort van snoeien waardoor het systeem in een nauwkeuriger georganiseerd patroon blijft. Bovendien worden de effecten van ervaring op deze systemen, zowel bij mensen als bij dieren, in de loop van de tijd steeds onomkeerbaarder. Bij kittens zullen onomkeerbare stoornissen in het gezichtsvermogen resulteren in een ontbering die slechts 2-3 maanden na de geboorte aanhoudt. Bij mensen zijn onomkeerbare gezichtsstoornissen aanwezig wanneer correcties voor optische aandoeningen zoals scheelzien (waarbij door spierzwakte het ene oog afwijkt van en niet op één lijn kan worden gebracht met het andere normaal functionerende oog) niet worden uitgevoerd tegen de tijd dat de kind de basisschool bereikt. Tekorten worden meer uitgesproken met meer langdurige visuele deprivatie. Er bestaat dus een gevoelige periode voor het gezichtsvermogen, maar in plaats van scherp te worden afgebakend, neemt deze geleidelijk af.

Een bruikbare manier om te overwegen hoe ervaring wordt opgenomen in de zich ontwikkelende synaptische verbindingen van het menselijk brein, kort besproken in hoofdstuk 2, is aangeboden door Greenough en Black (Black en Greenough, 1986, Greenough en Black, 1992). Ze maken onderscheid tussen ervaringsverwachtingen en ervaringsafhankelijke mechanismen die de hersenontwikkeling sturen. Ervaringsverwachtingssynaptogenese verwijst naar situaties waarin een soorttypische ervaring (dat wil zeggen, iets dat alle leden van een soort ervaren, behoudens zeer afwijkende omstandigheden) een noodzakelijke rol speelt in de ontwikkelingsorganisatie van het zenuwstelsel. Normale hersengroei is afhankelijk van deze vormen van blootstelling aan de omgeving. De visuele cortex verwacht bijvoorbeeld blootstelling aan licht en visuele informatie met patronen en is genetisch geprogrammeerd om deze input te gebruiken voor een normale ontwikkeling. Het ontbreken van deze alomtegenwoordige en essentiële vormen van omgevingsinput kan het gedragsfunctioneren permanent in gevaar brengen. Daarom is het essentieel om vroege sensorische stoornissen (bijv. Staar, scheelzien, auditieve stoornissen) die de detectie en registratie van verwachte ervaringen belemmeren, op te sporen en te behandelen.

Ervaringsafhankelijke synaptogenese verwijst daarentegen naar het coderen van nieuwe ervaringen die gedurende het hele leven plaatsvinden, nieuwe hersengroei en de verfijning van bestaande hersenstructuren bevorderen en voor elk individu verschillen. Dit proces optimaliseert de aanpassing van het individu aan specifieke en mogelijk unieke kenmerken van de omgeving. Terwijl bij een ervaringsafhankelijke ontwikkeling alle hersenen afhankelijk zijn van dezelfde basiservaringen om zich normaal te ontwikkelen, zijn bij een ervaringsafhankelijke ontwikkeling individuele verschillen in hersenontwikkeling afhankelijk van de idiosyncratische ervaringen die zich gedurende het hele leven voordoen. Ervaringsafhankelijke ontwikkeling is ook gekoppeld aan synaptogenese, maar in dit geval weten we alleen dat ervaring meer overvloedige verbindingen tussen neuronen veroorzaakt. We weten niet of dit gebeurt door een proces van overproductie en snoei, of dat er sprake is van een meer continu groeipatroon. Wat het specifieke mechanisme ook is, de ervaringsafhankelijke hersenontwikkeling is een bron van blijvende plasticiteit en van aanpassingsvermogen aan de eisen van het dagelijks leven. En het is belangrijk op te merken dat er geen abrupte overgang lijkt te zijn van het gebruik van ervaringsafhankelijke processen naar het gebruik van ervaringsafhankelijke processen van hersenontwikkeling. In feite lijkt het waarschijnlijk dat het grotere potentieel voor herstel van ontbering of schade dat jonge dieren kenmerkt, waarschijnlijk de beschikbaarheid van beide mechanismen weerspiegelt.

Postnatale neurogenese

We moeten nu de mogelijkheid van postnatale neurogenese, de postnatale productie van nieuwe zenuwcellen, toevoegen aan het repertoire van mechanismen waarmee het menselijk brein zich na de vroege kinderjaren blijft ontwikkelen. De heersende kennis over hersenontwikkeling, met name dat het volwassen menselijk brein geen nieuwe neuronen produceert, is recentelijk op de proef gesteld door nieuwe inzichten in de ontwikkeling van het volwassen brein. In het bijzonder blijven belangrijke voorhersenenregio's, zoals de hippocampale dentate gyrus (die betrokken is bij het vaststellen van geheugen voor feiten en relaties tussen gebeurtenissen en plaatsen in iemands ervaring), nieuwe zenuwcellen ontvangen tot in de volwassenheid bij mensen (bijv. Eriksson et al., 1998). Recente bevindingen bij apen geven aan dat er ook elke dag nieuwe neuronen worden gevormd en migreren naar gebieden die de prefrontale cortex omvatten, de zetel van planning en besluitvorming (Gould et al., 1999). Hoewel het nog moet worden bepaald hoe significant neuronale toevoegingen op volwassen leeftijd zijn voor het functioneren van de hersenen, geeft het zeker verdere ondersteuning aan het argument dat de hersenen zichzelf voortdurend hermodelleren.

Neurochemie van vroege hersenontwikkeling

Het verzenden en ontvangen van berichten in het zenuwstelsel is afhankelijk van chemische boodschappers. Een aantal van deze chemische boodschappers beïnvloeden de genexpressie in zenuwcellen op een manier die langdurige effecten heeft op hoe zenuwen groeien, reageren op stimulatie en functioneren. Ze zijn dus nauw betrokken bij de groei en ontwikkeling van het zenuwstelsel en bij neurale plasticiteit. De afgelopen twee decennia hebben we een explosie van informatie over deze chemische boodschappers gezien. Naast de klassieke neurotransmitters zijn er meer dan 60 andere peptide- en steroïde moleculen geïdentificeerd die directe effecten hebben op de hersenen. Wat op dit moment met vertrouwen rechtstreeks op de menselijke ontwikkeling kan worden toegepast, is beperkt. De studie van neurochemie brengt echter al een revolutie teweeg in de manier waarop mensen over het zenuwstelsel denken, en een kort overzicht van enkele basisideeën uit dit werk is gerechtvaardigd.

Chemische boodschappers die de hersenen beïnvloeden, werken via receptoren, waarvan de meeste zich in de dendrieten en synapsen van zenuwcellen bevinden. Net als sloten en sleutels, moet de fysieke structuur van de boodschapper (de sleutel) passen bij de fysieke structuur van de receptor (het slot) opdat de chemische boodschapper enig effect kan hebben op de zenuwcel. Receptoren zijn specifiek. Ze herkennen of binden doorgaans slechts één natuurlijk molecuul. Gedurende vele jaren gaf dit soort specificiteit aanleiding tot de hoop dat de wetenschap in staat zou zijn om specifieke neurochemicaliën te koppelen aan specifiek gedrag, waardoor zeer gerichte manipulaties van gedrag mogelijk zouden worden door middel van medicamenteuze therapie. Ondanks wat er in de populaire pers terechtkomt (bijvoorbeeld lage serotonineniveaus veroorzaken agressie), is de manier waarop de biochemie van de hersenen werkt veel complexer dan een combinatie van één chemische stof met één gedrag. Het lijkt er nu bijvoorbeeld op dat veel van de chemicaliën die de hersenfunctie beïnvloeden, verschillende receptoren kunnen ontgrendelen. Hierdoor kan dezelfde (of redelijk vergelijkbare) chemische stof verschillende functies hebben en een rol spelen in meerdere (vaak gerelateerde) gedragssystemen.

De hersenen zijn ook in staat om de gevoeligheid voor een chemische boodschapper te veranderen door de aanwezigheid, conformatie (structuur) en beschikbaarheid van de receptoren van de chemische stof te veranderen. Receptorveranderingen weerspiegelen vaak de geschiedenis van de ervaring van de zenuwcel met zijn neurochemische. Hoge niveaus van de chemische stof die op de receptor inwerken, resulteren vaak in een afname van de zenuwreceptoren voor die chemische stof (een proces dat neerwaartse regulatie wordt genoemd). opregelen). Op- en neerwaartse regulering vindt plaats over uren en dagen, wat gedeeltelijk verklaart waarom sommige psychoactieve drugs tijd nodig hebben voordat ze het gedrag beginnen te beïnvloeden en waarom sommige drugs na verloop van tijd in steeds hogere doseringen moeten worden ingenomen om dezelfde effecten te hebben. Sommige van deze verschuivingen in chemische boodschapper-receptorsystemen lijken relatief permanent te zijn, misschien vooral die welke optreden tijdens perioden van snelle ontwikkeling, andere zijn meer van voorbijgaande aard en weerspiegelen de normale omzet (productie, achteruitgang, vervanging) van receptoren. Deze complexiteit kan de zaken bemoeilijken voor degenen die proberen de mysteries van de hersenen te ontcijferen, maar het zorgt er wel voor dat de hersenen zeer plastisch zijn, waardoor hun werking op zeer genuanceerde manieren wordt versterkt, vaak vrij snel.

Neurochemische receptorsystemen liggen ook aan de basis van hoe de hersenen hun fysieke structuur veranderen. Een verscheidenheid aan verschillende zenuwgroeifactoren (d.w.z. chemicaliën die een rol spelen bij de groei van dendrieten en synapsen) zijn geïdentificeerd. Deze groeifactoren zijn aanwezig in verschillende hoeveelheden en locaties op verschillende punten in de ontwikkeling van de hersenen, gereguleerd door genen die betrokken zijn bij de normale hersenontwikkeling. Ze veranderen ook in hun concentratie als reactie op zenuwbeschadiging en spelen een rol in de pogingen van de hersenen om zich aan te passen aan en het functioneren te herstellen na een trauma. Receptorsystemen spelen een cruciale rol in zowel ervaringsafhankelijke als ervaringsverwachtingen neurale plasticiteit.De NMDA (N-methyl-D-aspartaat) receptor is een receptor, maar niet de enige, die een rol speelt bij neurale plasticiteit. Het lijkt het leren te ondersteunen door te helpen bij het bevorderen van wat wordt genoemd 'langetermijnpotentiëring'. Langetermijnpotentiëring, een geheugenmodel met verhoogde synaptische kracht, wordt teweeggebracht door aanhoudende, snelle activiteit in de neurale circuits die betrokken zijn bij nieuw verworven informatie, analoog aan het herhalen van een nieuw telefoonnummer om het te onthouden. Ook blijkt dat er op kritieke punten in de ontwikkeling van neurale systemen soms sprake is van een toename van NMDA-receptoren. Deze toename lijkt het venster te openen voor de ontwikkeling van dat neurale systeem, waardoor stimulatie grote effecten kan hebben, waarbij het venster sluit wanneer het aantal NMDA-receptoren afneemt.

Veranderingen in chemische boodschappersystemen en hun receptoren hebben de neiging om het zenuwstelsel te versterken, de gevoeligheid voor stimuli en de waarschijnlijkheid van reacties te veranderen, in plaats van noodzakelijkerwijs bepaald gedrag te veroorzaken. Het volgende gedachte-experiment geeft een goed voorbeeld. U volgt al enkele weken een caloriearm dieet (en houdt u daaraan). Talloze neurochemische veranderingen in je hersenen zijn in gang gezet door deze semi-uithongering. Al deze veranderingen betekenen niet dat je die heerlijke biefstuk zult eten die de ober net voor je heeft gezet (het feit dat je op dieet bent, vegetariër bent en de biefstuk niet hebt besteld, zal hopelijk de dag regeren). Maar de talloze neurochemische veranderingen in je hersenen die door semi-uithongering in gang worden gezet, zullen je waarschijnlijk gevoeliger maken voor hoe lekker de biefstuk ruikt, je meer laten kwijlen, je die biefstuk voor een lange tijd laten herinneren, enzovoort, alle veranderingen georkestreerd om de kans te vergroten dat je de biefstuk die je lichaam nodig heeft afbreekt en eet. Zoals dit gedachte-experiment aangeeft, is de gedragsimpact van veranderingen in de neurochemie afhankelijk van de context en de individuele geschiedenis. Net als iemands temperament, hebben de veranderingen de neiging om een ​​vooroordeel of neiging te orkestreren om op bepaalde manieren te reageren, in plaats van vast te stellen dat een gedrag altijd zal worden uitgedrukt. Een aantal onderzoekers is van mening dat om de neurale basis van temperament en emoties te begrijpen, ze de genetische en ervaringsgerichte processen moeten begrijpen die deze complexe neurochemische systemen van de hersenen tijdens de ontwikkeling reguleren.

Kenmerkend is dat de neurochemische systemen van de hersenen zowel openstaan ​​voor input van de omgeving als voor gebeurtenissen die in het lichaam buiten de hersenen plaatsvinden. Er is steeds meer dierlijk bewijs dat de omgeving een rol speelt bij het reguleren van aspecten van hersenneurochemie. Het likken en verzorgen dat de moederrat doet van haar pups (babyratten) lijkt bijvoorbeeld de productie van serotonine en schildklierhormoon te verhogen, beide belangrijk in de neurochemie van de hersenontwikkeling. Er is ook steeds meer bewijs dat elementen van vroege zorg kunnen helpen bij het moduleren van de neurochemicaliën die betrokken zijn bij pijn en angst. De vetten en suikers in moedermelk lijken dus smaakreceptoren te stimuleren die zijn gekoppeld aan centrale opioïde (natuurlijke pijnstillers) routes, waardoor milde analgesie wordt gestimuleerd. Evenzo lijkt tactiele stimulatie van de mond te werken via neurochemische mechanismen, zonder opioïden, die de hersenpaden beïnvloeden die stress beheersen. Sommige van deze effecten zijn aangetoond bij menselijke zuigelingen. Het bewijs dat de regulatie van neuroactieve chemische systemen zich uitstrekt tot basiszorgactiviteiten is opwindend, hoewel veel ervan nog steeds alleen bij dieren is aangetoond. Dit bewijs belooft te helpen verklaren hoe veranderingen in de omgeving vroeg in het leven brede effecten kunnen hebben op de ontwikkeling van de hersenen en gedragspatronen kunnen veranderen voor kinderen met verschillende opvoedingsgeschiedenissen.


Gegevensanalyse tekenen

Het belangrijkste doel van de analyse van tekeninggegevens was het vinden van herhalende patronen van tekenen. Het idee was om dataminingtechnieken te gebruiken (Mannila et al. 1995, 1996). In de informatica zijn er veel algoritmen voor het detecteren van patronen in gegevens. Een belangrijke groep in dit soort algoritmen is afkomstig uit het veld van datamining, waarbij de invoergegevens kunnen worden geïnterpreteerd als een reeks gebeurtenissen met een bijbehorende tijd voor elk. Variaties van gangbare dataminingmodellen gaan meestal uit van een invoer van de volgende vorm: 〈t1, E1〉, 〈t2, E2〉, … , 〈tN, EN>, waar El is de lde gebeurtenis in een beschreven activiteit en tl is de tijd van optreden. Er zijn al efficiënte methoden ontwikkeld om dergelijke problemen op te lossen. De resultaten in dit artikel zijn gebaseerd op de algoritmen voor het ontdekken van seriële afleveringen zoals hieronder beschreven.

EEN seriële aflevering S is een geordende reeks gebeurtenissen, genoteerd door: Ej1Ej2 →… → Ejk. Gegeven een tijdvenster W, we zeggen dat S komt op tijd voor t als de twee volgende voorwaarden gelden.

1) Het evenement Ej1 komt op tijd voor t.

2) De gebeurtenissen Ej2, … , Ejk komen in deze volgorde voor binnen het tijdsinterval [t, t + W]. Merk op dat ze kunnen worden gescheiden door andere gebeurtenissen.

De frequentie van S, genoteerd als freq(S), wordt gedefinieerd als het maximale aantal niet-overlappende gebeurtenissen van S. Een seriële episode waarvan de frequentie een vooraf gedefinieerde drempel heeft overschreden, wordt genoemd veel voorkomend. Gegeven een reeks gebeurtenissen, een tijdvenster W, en een frequentiedrempel F, het probleem van het ontdekken van seriële afleveringen is het probleem van het vinden van alle seriële afleveringen die frequent zijn met betrekking tot: W en F.

Hiervoor werden de doorlopende tekeningen omgezet in opeenvolgingen van gebeurtenissen (tekenevenementen). EEN teken evenement werd gemarkeerd als optredend op het moment dat een bepaalde tekeningeigenschap van het ene bereik van waarden naar het andere veranderde. Het pand zelf kan willekeurig worden gekozen. In dit onderzoek hebben we echter alle mogelijke tekenrichtingen gekwantificeerd in 12 secties van 30° elk, en alle mogelijke tekensnelheden in 10 secties van 20 cm/s elk (dwz 0–20, 20–40, …, 180–200 ). Overgangen van de ene sectie naar de andere werden beschouwd als tekengebeurtenissen (voor beide soorten secties). Er werd bijvoorbeeld gezegd dat een tekengebeurtenis plaatsvond wanneer de trekrichting varieerde van 27 tot 32° of wanneer de treksnelheid varieerde van 101 tot 99 cm/s. Op één experimentele dag zouden er honderden van dergelijke overgangen kunnen zijn. Als we onze overgangen hadden gebaseerd op andere criteria dan richting en snelheid (bijvoorbeeld versnelling of kromming), zou er een andere reeks overgangen zijn ontstaan.

Om herhalende patronen tussen deze overgangen op een tijdschaal te detecteren, hebben we het algoritme voor seriële afleveringen geïmplementeerd (Mannila et al. 1995, 1996). De gedetecteerde herhalende patronen werden genoemd onderdelen tekenen, die bestond uit richtingsovergangen of snelheidsovergangen. Een combinatie van de twee typen in hetzelfde patroon was niet toegestaan, maar een enkel patroon kan veel overgangen van hetzelfde type bevatten.

Bij het vertalen van de data naar een reeks overgangen is een extra parameter gebruikt voor het snoeien van besluiteloze overgangen. Het idee achter deze parameter is dat een formele overgang van waarden tussen secties soms niet voldoende is om te worden opgemerkt. Net als bij Schmitt Trigger Logic eisten we dat de trend van de overgang zou voortduren, zelfs nadat we deze voor het eerst hadden gedetecteerd. In de praktijk is deze parameter een reëel getal tussen 0 en 1, dat bepaalt hoe diep het kanaal in het doelbereik moet komen om overtuigend aan te tonen dat de overgang niet luidruchtig is. Als het diep genoeg gaat, wordt een overgang gegenereerd wanneer de waarden voor het eerst het doelbereik binnenkomen. Als we deze parameter bijvoorbeeld op 25% instellen, wordt een overgang tussen sectie [0, 20] en sectie [20, 40] alleen opgemerkt als het kanaal de waarde 25 bereikt (of overschrijdt) binnen de doelsectie, waarbij 25 = 20 + 0,25 (40 − 20). Op deze manier vermeden we het genereren van overgangen die worden veroorzaakt door ruis die inherent is aan de opgenomen kanalen.

Figuur 1 illustreert typische richting- en snelheidstekeningcomponenten.

Afb. 1.Voorbeelden van 2 tekencomponenten 30 s tekenen wordt in elk kader getoond. Handpositie werd 100 keer/s gesampled (stippen in de tekening). Monkey tekende meestal tegen de klok in. EEN: voorkomen van de tekencomponent: overgangen van tekenrichting van een bereik van 180-210° tot een bereik van 210-240° worden gemarkeerd door dikkere stippen. B: optredens van de tekencomponent: overgangen van tekensnelheid van een bereik van 20-40 cm/s naar een bereik van 0-20 cm/s worden gemarkeerd door dikkere stippen.


Materialen en methodes

Weefselkweek.

Cochleae werden verwijderd van postnatale dag 1 (P1) – P14 CBA / CaJ-muizen van beide geslachten (Jackson Laboratory) zoals eerder beschreven (Liu en Davis, 2007). Deze leeftijden komen overeen met prehearing op P1 tot ∼P8, gehoorbegin op ∼P9 en gehoor van volwassenen op P14 (Mikaelian en Ruben, 1965), wat overeenkomt met belangrijke ontwikkelings- en functionele mijlpalen. In het kort, het meest basale en apicale vijfde van het spiraalvormige ganglion werd geïsoleerd voor weefselkweek en uitgeplaat als explantaten zonder blootstelling aan enzymatische behandelingen. Weefsels werden op het midden van met poly-l-lysine gecoate schaaltjes geplaatst en gedurende 3-13 d in groeimedium (DMEM aangevuld met 10% foetaal runderserum, 4 mml-glutamine en 0,1% penicilline-streptomycine) gehouden. in vitro (DIV) bij 37°C in een bevochtigde incubator met 95%/5% O2/CO2. De meeste opnames, >90%, werden uitgevoerd tussen 6 en 10 DIV. De neuronale elektrofysiologische eigenschappen werden niet beïnvloed door het bereik van DIV (Adamson et al., 2002a en hierin bevestigd), daarom werden de gegevens gegroepeerd. Procedures uitgevoerd op CBA/CaJ-muizen werden goedgekeurd door de Rutgers University Institutional Review Board for the Use and Care of Animals (IRB-UCA-protocol 90-073).

Elektrofysiologie.

Gefilamentde capillaire buisjes van borosilicaatglas (catalogus #BF150-110-10 Sutter Instruments) werden getrokken op een tweetraps verticale trekker (PP-83 Narishige). Elektroden werden vlak voor gebruik gecoat met siliconenelastomeer (Sylgard Corning) en vuurgepolijst (MF-83 Narishige). De elektrodeweerstanden varieerden van 3 tot 6 MΩ in de pipet- en badoplossingen die voor dit onderzoek werden gebruikt. De offsetstroom van de pipet werd op nul gesteld net voordat het contact maakte met het celmembraan. Stroomtangmetingen werden gedaan met behulp van de lsnel circuits van de Axopatch 200A-versterker om onjuiste foutstromen te verminderen (Magistretti et al., 1996 Magistretti et al., 1998). De interne oplossing bevatte het volgende (in mm ): 112 KCl, 2 MgCl2, 0,1 CaCl2, 11 EGTA en 10 HEPES-KOH, pH 7,5. De badoplossing bevatte het volgende (in mm): 137 NaCl, 5 KCl, 1,7 CaCl2, 1 MgCl2, 17 glucose, 13 sucrose en 10 HEPES, pH 7,5 -330 mOsm. Een vloeistofjunctiepotentiaal van −5 mV werd niet gecorrigeerd.

Opnamen werden gemaakt van neuronale somata bij kamertemperatuur (RT 19-22°C). Omdat de kweken neuronale en niet-neuronale cellen bevatten, werden neuronen bevestigd door de aanwezigheid van een grote, voorbijgaande inwaartse natriumstroom in spanningsklemmodus voor hele cellen met een depolariserende spanningsstap van -60 mV tot -30 mV die kon worden geblokkeerd door 0,2 μm tetrodotoxine (Liu et al., 2014). Voor stroomtangopnames werden om de 5 s stroomstappen met een duur van 240 ms opgewekt in stappen van 10 pA. De beoordeelde parameters omvatten latentie en duur van actiepotentiaal (AP), spanningsdrempel en accommodatie (ook wel APmax genoemd, gemeten als het maximale aantal AP's dat wordt afgevuurd als reactie op suprathreshold-stimulatie). Deze parameters werden gekozen op basis van hun relevantie voor het auditieve systeem. Het verschil in timing bij de komst van geluidsgolven naar de twee oren zorgt bijvoorbeeld voor directionaliteit, dus analyse van AP-parameters zoals latentie en duur zijn van cruciaal belang voor dit op timing gebaseerde sensorische systeem. Verschillen in prikkelbaarheid, zoals de spanningsdrempel, zijn belangrijk voor de detectie van de auditieve drempel en zijn over het algemeen ook belangrijk voor primaire sensorische afferenten. Ten slotte is accommodatie een veelgebruikte functie onder primaire sensorische afferenten voor het coderen van sensorische informatie. De spanningsdrempel werd gemeten als de piekamplitude van de respons net onder de drempel met behulp van stappen van 1 pA. Een houdpotentiaal van −80 mV werd gekozen om reacties te beoordelen op een niveau waarbij er minimale spanningsafhankelijke inactivatie van ionenkanalen is. De ingangsweerstand werd berekend uit de helling van het lineaire gebied dat tussen -80 mV en -60 mV was aangebracht voor de spanning-stroomrelaties. Voor figuren 7, 8, 9, 10 en 11 werd het houdpotentieel ook gedepolariseerd tot −60 mV om accommodatieniveaus te vergelijken met de opnames van −80 mV die potentieel vasthouden. Gegevens werden gedigitaliseerd op 10 kHz met een CED Power 1401-interface met behulp van een IBM-compatibele personal computer en gefilterd op 2 kHz. De programma's voor data-acquisitie en analyse werden geschreven en genereus verstrekt door Dr. Mark R. Plummer (Rutgers University). Aanvaardbare stroomtangopnames voldeden aan de volgende criteria: lage ruisniveaus (<4 mV piek-tot-piek typisch <1 mV piek-tot-piek), stabiele membraanpotentialen, waarneembare membraantijdconstante bij stapstroominjectie en doorschietende AP's (magnitudes van ≥80 mV vanaf baseline).

Metingen van interspike-interval (ISI), momentane snelheid, aanhoudende snelheid en plateauspanningsniveau werden verkregen uit stroomtangopnames van hele cellen. Zoals grafisch weergegeven in figuur 2C, inzet, ISI werd gemeten als het verschil in tijd tussen de eerste twee AP's. De momentane snelheid wordt weergegeven als het omgekeerde van ISI (1/ISI). Aanhoudende snelheid, zoals weergegeven in figuur 2NS, inzet, werd gemeten als het aantal AP's gedeeld door de duur van de AP-trein. Zowel onmiddellijke als aanhoudende snelheden werden omgezet van milliseconden naar seconden. De plateauspanning werd gemeten als de membraanpotentiaal aan het einde van de testpuls voor snel accommoderende neuronen. Voor langzaam accommoderende neuronen die gedurende de testpuls afvuurden, werd de plateauspanning geschat door de spanning voor de duur van de testpuls te middelen (Mo en Davis, 1997). Door dezelfde methode toe te passen op snel accommoderen van neuronen en die waarde te vergelijken met de waarde verkregen door directe meting van het einde van de testpuls, hebben we bevestigd dat deze methode een zeer nauwkeurige benadering van de directe meting genereert.

Berekening van de endogene rustmembraanpotentiaal (RMP) werd aanvankelijk beschreven door Verheugen et al. (1999) en uitgevoerd volgens Liu et al. (2014). Celgebonden enkelvoudige K+-kanaalopnames (gemiddelde geleiding van 44 pS) werden gebruikt om niet-invasief de RMP te meten, die werd berekend op basis van het K+-omkeerpotentieel. De gebruikte interne oplossing bevat in wezen equimolair [K+] over het membraan, waardoor de netto stroom van K+ stroom bij 0 mV op nul wordt gezet. Daarom is de richting van de eenkanaalsstroom afhankelijk van de pipetspanning en keert de stroom om wanneer de pipetspanning gelijk is aan de RMP. HCN- of Cl -kanaalcontaminatie werd uitgesloten op basis van de kleine geleidbaarheid van HCN en de ongelijke [Cl − ] over het membraan. Gebruik van interne K-gluconaatoplossing bevestigde K+-selectiviteit (Liu et al., 2014). Na binnenkomst in de modus voor hele cellen werd het huidige injectieniveau ingesteld op de berekende, endogene RMP en werd APmax vervolgens beoordeeld. Deze niet-invasieve methode biedt een nauwkeurigere methode om RMP te verkrijgen, omdat het inbreken in een cel RMP kan veranderen. Op basis van de interne oplossing wordt verwacht dat RMP-waarden verkregen met nul-geïnjecteerde stroom gemiddeld met -5 mV worden gedepolariseerd (Liu et al., 2014).

NT-3 (Peprotech) werd bereid als een voorraadoplossing uit gevriesdroogd poeder met steriel water. De voorraadoplossing werd verdund met steriel gedestilleerd water en toegevoegd op het moment van plateren tot een eindconcentratie van 10 ng/ml (1:1000 verdunning). Deze concentratie is gekozen omdat deze de maximale verandering in accommodatie opleverde (Zhou et al., 2005). Voertuigcontrole was 10 l steriel gedestilleerd water toegevoegd op het moment van plateren. NT-3- en voertuigcontrole-opnames werden uitgevoerd bij 6-7 DIV en werden doorgaans gelijktijdig beoordeeld vanuit zusterculturen. Alle opnames (onbehandeld, voertuigcontrole en NT-3) werden uitgevoerd met meerdere platen en dieren.

Kv1.1 immunocytochemie.

Anti-K . vergelijkenv1.1 immunolabeling op verschillende ontwikkelingstijdstippen, spiraalvormige ganglion-explantaten werden op dezelfde dag geïsoleerd uit P3- en P8-dieren, zodat fixatie, kleuring en data-acquisitie gelijktijdig konden worden uitgevoerd voor vergelijkende doeleinden. Na het kweken van neuron-explantaten gedurende 6 DIV waren de immunokleuringspatronen vergelijkbaar voor weefsel dat was gefixeerd met ofwel 4% paraformaldehyde (6 min bij kamertemperatuur), gevolgd door 0,1% Triton X-100 (15 min bij RT) of 100% methanol (6 min bij − 20°C) en 3x gespoeld met 0,01 m PBS, pH 7,4, gedurende 5 min. Het weefsel werd gedurende 1 uur geïncubeerd met 5% normaal geitenserum om niet-specifieke labeling te blokkeren. Primair antilichaam werd vervolgens gedurende 1 uur bij kamertemperatuur aangebracht en vervolgens gedurende 5 minuten 3 x met PBS gespoeld. Fluoresceïne-geconjugeerd secundair antilichaam (anti-konijn Alexa Fluor 488, 1:100, catalogus #A11070 Life Technologies of anti-muis Alexa Fluor 594, 1:100, catalogus #A11020 Life Technologies) werd vervolgens gedurende 1 uur bij kamertemperatuur aangebracht. De preparaten werden vervolgens gedurende 5 minuten 3x met PBS gespoeld. Ten slotte werd 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octaan (DABCO) toegepast voor bezichtiging en opslag. Beelden werden verkregen met behulp van een Hamamatsu ORCA-ER-camera die was gemonteerd op een Zeiss Axiovert 200M omgekeerde microscoop die werd bestuurd met behulp van IPLab-software (Scanalytics). Belichtingstijden werden constant gehouden bij het verkrijgen van afbeeldingen binnen elk experiment. Antilichaamluminantie werd gemeten in IPLab zonder digitale verbetering met behulp van een doostool met een gebied van 10 × 10 of 15 × 15 pixels om het gemiddelde van vier achtergrondgebieden af ​​te trekken van het gemiddelde van de drie helderste gebieden binnen elk neuron. Een enkel experiment bestond uit luminantiemetingen van minimaal 175 neuronen verkregen uit P3 en P8 apicale en basale spiraalvormige ganglia geïsoleerd op een enkele dag en verwerkt op identieke wijze statistische analyses waren gebaseerd op 3 afzonderlijke experimenten. De primaire antilichamen waren als volgt: polyklonale Kv1.1 (1:150, catalogus #APC-009 Alomone Labs) en neuron-specifieke klasse III -tubuline (1:200, catalogus #MMS-435P Covance). Voor de weergave van afbeeldingen in figuur 5EEN, werden de helderheid, het contrast en het gamma gelijkelijk aangepast voor de Kv1.1 of β-tubuline-antilichamen, respectievelijk, met behulp van IPLab en Adobe Photoshop.

Statistische analyse.

Student tweezijdig ongepaard t tests werden uitgevoerd in Microsoft Excel om interregio-gemiddelden op een specifieke leeftijd te vergelijken, bijvoorbeeld spanningsdrempels tussen basis en apex op P7. Voor intraregionale vergelijkingen (bijv. basisdrempel versus postnatale leeftijd), N-way ANOVA werd gebruikt, gevolgd door Tukey-Kramer post hoc paarsgewijze analyse.ANOVA-resultaten werden verkregen met Matlab (Mathworks). EEN P waarde <0.05/0.01 geeft een significant verschil aan en wordt weergegeven met een asterisk (respectievelijk * en **), tenzij anders aangegeven. De gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± SEM, zoals aangegeven.


Huidige antipsychotica (APD's) werken op D2 receptoren en preklinische studies tonen aan dat herhaalde D2 toediening van antagonisten reguleert spontaan actieve DA-neuronen door overexcitatie-geïnduceerde inactivatie van vuren te produceren (depolarisatieblok). Diermodellen van schizofrenie op basis van de MAM-toediening tijdens de zwangerschap produceren nakomelingen met volwassen fenotypes die consistent zijn met schizofrenie, waaronder ventrale hippocampale hyperactiviteit en een overactiviteit van DA-neuronen. Het MAM-model laat zien dat APD's anders werken in een hyperdopamineregisch systeem dan in een normaal systeem, inclusief een snel begin van depolarisatieblokkering als reactie op acute D2 toediening van antagonisten en neerwaartse regulatie van DA-neuronpopulatieactiviteit na acute en herhaalde D2 gedeeltelijke toediening van een agonist, waarvan geen enkele wordt waargenomen bij normale ratten. Er zijn nieuwe doelwitverbindingen ontwikkeld op basis van de theorie dat glutamaterge disfunctie centraal staat in de pathologie van schizofrenie. Ondanks dat ze veelbelovend waren in preklinisch onderzoek, slaagde geen van de nieuwe geneesmiddelen in klinische onderzoeken. Preklinisch onderzoek wordt echter over het algemeen uitgevoerd bij normale, medicijnnaïeve ratten, terwijl modellen met ziekterelevante pathologie en eerdere blootstelling aan APD de voorspellende validiteit van preklinisch onderzoek kunnen verbeteren. Inderdaad, bij MAM-ratten, chronische D2 behandeling met antagonisten leidt tot aanhoudende DA-overgevoeligheid die interfereert met de respons op geneesmiddelen die zich richten op stroomopwaartse pathologie. Bovendien onthulden MAM-ratten dat de peri-puberale periode een stressgevoelig venster is dat kan worden gericht om de ontwikkeling van MAM-pathologie op volwassen leeftijd te voorkomen. Neuro-ontwikkelingsmodellen, zoals het MAM-model, kunnen dus worden gebruikt om mogelijke farmacotherapieën te testen die schizofrenie in vroege stadia van de ziekte kunnen behandelen.

Dit artikel maakt deel uit van het nummer 'Special Issue on Antipsychotics'.


Methoden:

Voorbereiding. Experimenten werden uitgevoerd op volwassen katten (2,5-3,5 kg), verdoofd met pentobarbital (25 mg/kg, i.p.). Toen de katten oculaire en elektro-encefalogram (EEG) tekenen van diepe anesthesie vertoonden, werden de dieren verlamd met gallamine triethiodide en kunstmatig geventileerd met controle van de endtidal CO2 concentratie bij -3,5%. De lichaamstemperatuur werd op 36-38°C gehouden. De diepte van de anesthesie werd continu gevolgd door middel van EEG, en aanvullende doses anesthetica werden toegediend bij de geringste neiging tot geactiveerde (laagspanning en snelle EEG) ritmes. Aan het einde van de experimenten kregen de dieren een dodelijke dosis pentobarbital (50 mg/kg).

Opnames en stimulatie. Stroomtang intracellulaire opnames van thalamische RE en relaisneuronen werden uitgevoerd met glazen micropipetten [gelijkstroom (DC) weerstand, 30-60 MΩ]. Om het breken van de micropipetten te voorkomen, werden de cortex en de witte stof die over de kop van de nucleus caudatus lagen, door afzuiging verwijderd. De pipetten kwamen ≈ 3 mm binnen door de caudate nucleus om de rostrale pool of de rostrolaterale sector van de thalamische RE-kern te bereiken. Pipetten werden in het algemeen gevuld met 3 M oplossing van K-acetaat en, in sommige experimenten, met 50 mM QX-314 (Sigma). De stabiliteit van intracellulaire opnames werd verzekerd door cisternale drainage, bilaterale pneumothorax, heupophanging en het vullen van het gat over de thalamus met 4% agar-oplossing. Een hoogohmige versterker met actieve brugschakelingen werd gebruikt om stroom in de cellen op te nemen en te injecteren. De meeste intracellulaire opnames in de database duurden langer dan 30 minuten.

Voor gelijktijdige opnames van extracellulaire eenheden werden wolfraamelektroden (10-15 MΩ Frederick Haer, Bowdoinham, WA) ingebracht door de caudate nucleus, 0, 5-1 mm rostrolateraal naar de intracellulaire opnamemicropipet. RE-neuronen werden herkend aan hun lange (>50-ms) en typische accelerando-decelerando piekuitbarstingen in zowel intracellulaire als extracellulaire opnames (zie Fig. 1 EEN en 5B ).

PHP's gaan vooraf aan spontane en opgeroepen spindeloscillaties. In deze en alle volgende figuren is barbituraatanesthesie afgebeeld. (Een Bovenste) EEG van motorische cortex (gebied 4) en intracellulaire opname van RE-neuron van de rostrale pool van de kern. (inzet) Typische LTS-burst van RE-cel wordt uitgebreid. (Linksonder) Superpositie van PHP's (N = 5) toont een constante activeringsfase gevolgd door een onregelmatige late fase, wat vaak leidt tot rebound-activiteiten (pijlpunt). (Rechtsonder) Gemiddelde PHP's (N = 20). Activeringsfase (eerste 100 ms) werd uitgerust met een mono-exponentiële functie (τ = 36 ms). (B Links) Een ander RE-neuron gedepolariseerd door constante stroominjectie (+0,5 nA) en spontane PHP's weer te geven. PHP's gehyperpolariseerd V m tot -72 mV, waar LTS's konden worden gegenereerd en spindels konden worden gestart. (Rechts) Uitgebreide tijdperken met PHP's. Pijlpunten wijzen op het begin van LTS-reacties. Sporen zijn verplaatst voor de duidelijkheid. (C Links) Over elkaar geplaatste sporen (N = 3) met reacties op stimulatie van corticale gebied 4 (zelfde neuron als in EEN). In alle gevallen werd een sequentie van EPSP-PHP-spil gegenereerd. (Rechtsboven) Gemiddeld (N = 10) van vroege reacties op corticale stimuli toegepast in rust V m. (Rechtsonder) Tijdsevolutie van R in tijdens PHP. Elk punt vertegenwoordigt de helling van lineaire aanpassing aan de V m-DC-relatie berekend voor elk tijdstip in de afbeelding. In deze en volgende figuren markeren sterretjes PHP's.

Verre RE-neuronen ontladen tijdens PHP's. (EEN) Gelijktijdige opname van intracellulaire (intra-cel) en extracellulaire (multi-unit) activiteiten in de RE-kern. De extracellulaire elektrode bevond zich ≈1 mm anterieur van de intracellulaire elektrode. Let op de aanwezigheid van twee eenheden in de extracellulaire opname (een en B). (B) Uitgebreide sporen uit tijdperken in EEN, aangegeven met pijlen. (Links) De eerste spilvolgorde in EEN voor zowel intra- als extracellulaire opnames. Let op ontlading van één unit (een) tijdens PHP, voorafgaande spindels. (Rechts) De laatste spilvolgorde in EEN. Let op de tweede eenheid (B) afvuren tijdens PHP. Bodemsporen tonen typische accelerando-decelerando-uitbarstingen voor beide eenheden, die ze identificeren als RE-neuronen. (C) Autocorrelogrammen en kruiscorrelogrammen van actiepotentialen voor intracellulaire en extracellulaire opnames. De grootte van de bak is respectievelijk 1 ms en 5 ms voor autocorrelogrammen en kruiscorrelogrammen. (NS) Vijf over elkaar geplaatste sporen die PHP's tonen (Links) en gecorreleerde ontlading in beide eenheden (Rechts) voor dezelfde periode. Tijd 0 werd ingesteld op het hoogtepunt van depolariserende potentialen voorafgaand aan PHP's. De grootte van de bak is 10 ms.

Elektrische stimulatie van corticothalamische vezels werd uitgevoerd door een of twee bipolaire stimulerende elektroden naar de interne capsule te laten zakken en stroompulsen toe te passen (200 s, 500-1.000 μA, 0,5-1 Hz).

De R in werd als volgt geschat. Synaptische reacties opgewekt door stimulatie van corticale gebieden of corticothalamische vezels werden geregistreerd onder verschillende niveaus van membraanpolarisatie verkregen door stroominjectie door de pipet (van -1 tot + 1 nA constante stroom). NS curven werden gebouwd door het bedrijf te plotten V m tegen verschillende niveaus van geïnjecteerde DC. Plots werden gemaakt voor meerdere tijdsintervallen, meestal in stappen van 10 ms, voor en na het begin van de stimulatie. Voor elke plot werd een lineaire functie geplaatst waarvan de helling werd beschouwd als de schijnbare R in voor dat specifieke tijdsinterval (zie Fig. 1C ).

Gegevensanalyse. Alle gegevensanalyse werd uitgevoerd met igor pro 4.0 (WaveMetrics, Lake Oswego, OR). Waarden worden uitgedrukt als gemiddelde ± SD, en t testen werden gebruikt om statistische verschillen te beoordelen, indien nodig. Verschillen werden als significant beschouwd bij P < 0,05.


VOORUITZICHTEN

De dynamiek van neurale populaties zijn opkomende eigenschappen van de bedrading in hun microcircuits. We kunnen natuurlijk ook netwerkwetenschap gebruiken om fysieke netwerken van de microschakeling te beschrijven (Humphries, Gurney, & Prescott, 2006 Lee et al., 2016 M. Schroeter, Paulsen, & Bullmore, 2017), om inzicht te krijgen in de mapping van bedrading tot dynamiek. Maar dynamische netwerken hoeven niet op een circuit te worden toegewezen. Hoewel dynamische netwerken worden beperkt door hun onderliggende fysieke verbindingen, kunnen ze inderdaad sneller veranderen dan hun overeenkomstige fysieke netwerken. Een duidelijk voorbeeld is de werking van neuromodulatoren - deze kunnen de effectieve sterkte van verbindingen tussen neuronen en het reactievermogen van individuele neuronen vergroten of verkleinen (Nadim & Bucher, 2014), waardoor het dynamische netwerk wordt gewijzigd zonder het onderliggende fysieke netwerk te veranderen. Meer in het algemeen kunnen snelle, wereldwijde veranderingen in de hersentoestand de dynamiek van een neurale populatie verschuiven (Zagha ​​& McCormick, 2014). Dynamische netwerken die de gelijktijdige activiteit van meerdere neuronen beschrijven, leggen dus de moment-tot-moment veranderingen in populatiedynamiek vast.

Er zijn natuurlijk andere analysekaders voor het visualiseren en beschrijven van de activiteit van grote neurale populaties. De detectie van neurale ensembles is een niet-gecontroleerd clusteringprobleem, waarvoor een aantal neurowetenschappelijke oplossingen bestaan ​​(Feldt, Waddell, Hetrick, Berke, & Zachowski, 2009 Fellous, Tiesinga, Thomas, & Sejnowski, 2004 Lopes-dos-Santos , Conde-Ocazionez, Nicolelis, Ribeiro, & Tort, 2011 Russo & Durstewitz, 2017). Enkele voordelen van netwerkwetenschap hier zijn dat de detectie van ensembles slechts één toepassing is van dezelfde weergave van de populatieactiviteit, dat er een reeks nulmodellen beschikbaar is voor het testen van hypothesen van clustering en dat de beperkingen van moduledetectie goed ingeburgerd zijn, waardoor relatief veilige interpretatie van de resultaten (Fortunato & Hric, 2016 Good, de Montjoye, & Clauset, 2010). Meer in het algemeen hebben analyses van neurale populatieregistraties dimensie-reductiebenaderingen gebruikt om de dynamiek van de populatie te visualiseren en te beschrijven (Cunningham & Yu, 2014 Pang, Lansdell, & Fairhall, 2016). Zoals besproken in Kader 1, bieden zowel netwerk- als dimensiereductiebenaderingen krachtige, complementaire kijk op complexe neurale dynamiek.

Dimensiereductiebenaderingen van neurale populatieregistraties zijn bedoeld om een ​​compacte beschrijving van de activiteit van de populatie te vinden met veel minder variabelen dan neuronen (Pang et al., 2016). Typische benaderingen zijn principale componentenanalyse (PCA) en factoranalyse, die beide gericht zijn op het vinden van een kleine reeks dimensies waarin de populatieactiviteit kan worden beschreven met minimaal verlies van informatie (Ahrens et al., 2012 Bartho, Curto, Luczak, Marguet, & Harris, 2009 Briggman et al., 2005 Bruno et al., 2015 Kato et al., 2015 Levi, Varona, Arshavsky, Rabinovich, & Selverston, 2005 Mazor & Laurent, 2005 Wohrer et al., 2013). Complexere varianten van deze standaardbenaderingen kunnen omgaan met sterk variërende tijdschalen in corticale activiteit (BM Yu et al., 2009), of streven naar het ontleden van gemultiplexte coderingen van stimulusvariabelen door de activiteit van de populatie in verschillende dimensies (Kobak et al., 2016) .

Zowel netwerk- als standaarddimensiereductiebenaderingen hebben het uitgangspunt van een paarsgewijze interactiematrix gemeen. PCA gebruikt bijvoorbeeld traditioneel de covariantiematrix als uitgangspunt. Bijgevolg gaan beide benaderingen ervan uit dat de relaties tussen neuronen statisch zijn gedurende de duur van de gegevens waaruit de matrix is ​​opgebouwd. (Deze aanname geldt ook voor dimensiereductiemethoden die passen bij generatieve modellen, zoals onafhankelijke componentenanalyse of Gaussiaanse procesfactoranalyse [BM Yu et al., 2009], aangezien het aanpassen van het model ook stationariteit veronderstelt in de parameters van het model gedurende de duur van de gegevens.)

Waar de benaderingen uiteenlopen, zijn hun voordelen en beperkingen. Dimensiereductiebenaderingen bieden het voordeel van een gemakkelijke visualisatie van de trajecten van de populatieactiviteit in de tijd. Dit maakt op zijn beurt mogelijk sterke kwalitatieve conclusies mogelijk, hetzij over de omstandigheden waaronder de trajecten verschillen, zoals bij het coderen van verschillende stimuli (Kobak et al., 2016 Mazor & Laurent, 2005) of het nemen van andere beslissingen (Briggman et al., 2005 Harvey, Coen, & Tank, 2012) - of over de verschillende staten die herhaaldelijk door de bevolking worden bezocht tijdens beweging (Ahrens et al., 2012 Bruno, Frost, & Humphries, 2017 Kato et al., 2015 BM Yu et al., 2009 ). Daarentegen zijn er nog geen goed ingeburgerde manieren om kwantitatieve conclusies te trekken uit standaard benaderingen voor dimensiereductie, noch over hoe veranderingen in de populatiedynamiek in de loop van de tijd kunnen worden gevolgd, zoals door te leren. Verder, terwijl het verminderen van de dimensies tot alleen die die een groot deel van de variantie (of vergelijkbaar) in de populatieactiviteit verklaren, ruis kan verwijderen, riskeert het ook een deel van de hoger-dimensionale, en mogelijk informatieve, dynamiek in de populatie te verwijderen. Ten slotte zijn tot op heden de meeste toepassingen van dimensiereductiebenaderingen gebaseerd op alleen de paarsgewijze covariantie of correlatiecoëfficiënt.

Zoals ik hier heb aangetoond, hebben netwerkgebaseerde benaderingen een andere kijk op het vereenvoudigen van complexe dynamiek. De netwerkbeschrijving handhaaft een representatie van elk neuron en legt dus potentieel alle dynamische relaties vast die zouden kunnen worden verwijderd door dimensiereductie. Het is eenvoudig om elke mate van paarsgewijze interactie te gebruiken, zonder de analyse te veranderen. Kwantitatieve analyses van ofwel statische (Figuur 1) of veranderende (Figuur 2) populatieactiviteit worden vastgelegd in eenvoudige, compacte variabelen. En we hebben toegang tot een reeks nulmodellen om het bestaan ​​van betekenisvolle interacties tussen neuronen en veranderingen in die interacties te testen. Het interpreteren van sommige van deze kwantificerende variabelen, zoals efficiëntie, in termen van neurale activiteit is echter niet eenvoudig. En het is niet duidelijk hoe de populatie-activiteit proef voor proef moet worden gevisualiseerd, noch hoe kwalitatieve conclusies kunnen worden getrokken over verschillende trajecten of toestanden van de activiteit. Bijgevolg zou het combineren van zowel netwerk- als dimensiereductiebenaderingen complementaire inzichten kunnen bieden in de dynamiek van een neurale populatie (Bruno et al., 2015).

Een motivatie om netwerkwetenschap te gebruiken als gereedschapskist voor systeemneurowetenschap is geworteld in de buitengewoon snelle vooruitgang in de opnametechnologie, die nu opschaalt naar honderden of duizenden gelijktijdig opgenomen neuronen (Stevenson & Kording, 2011). Het vastleggen van hele zenuwstelsels van zelfs matig complexe diermodellen zal schaalvergroting met verdere ordes van grootte vereisen (Ahrens et al., 2012 Lemon et al., 2015). En hier heeft netwerkwetenschap het meest opvallende voordeel: deze tools zijn ontwikkeld om sociale en technologische netwerken van miljoenen nodes of meer aan te pakken, zodat ze nu en in de nabije toekomst gemakkelijk kunnen worden geschaald naar systeemneurowetenschappelijke problemen.

Dit is geen eenrichtingsverkeer. Systeemneurowetenschappen stellen nieuwe uitdagingen voor netwerkwetenschap. De meeste onderzoeken in netwerkwetenschap betreffen een handvol statische of langzaam veranderende datanetwerken. Neurale populaties hebben een niet-stationaire dynamiek, die snel verandert in vergelijking met de temporele resolutie van onze opnames. En systeemneurowetenschappelijke analyse vereist het kwantitatief vergelijken van meerdere gedefinieerde netwerken binnen en tussen hersengebieden, binnen en tussen dieren en tussen experimentele omstandigheden - stimuli, beslissingen en andere externe veranderingen. Er is bijvoorbeeld meer werk nodig aan geschikte nulmodellen voor gewogen netwerken (Palowitch, Bhamidi, & Nobel, 2016 Rubinov & Sporns, 2011) en aan geschikte manieren om dergelijke netwerken te regulariseren, om echte interacties te scheiden van stochastische ruis (MacMahon & Garlaschelli, 2015). Door netwerkwetenschap toe te passen op uitdagingen in systeemneurowetenschappen, zal dus een vruchtbare ontmoeting van geesten ontstaan.