Dieser Artikel erinnerte mich daran, warum ich es liebe, mit einem Gehirn zu arbeiten, das süß und sauber aussieht, wie dieses:
Weil das wahre Gehirn sehr unangenehm und traurig anzusehen ist. Die Leute sind unhöflich.
Aber ich habe den letzten Monat am Ende von Googles glänzendem, blutvergießendem Bildabschnitt verbracht, und jetzt müssen Sie es auch überprüfen. Also entspann dich.
Jetzt lass uns von weitem hineingehen. Es gibt einen solchen Moment in der Biologie - es bringt Sie manchmal zum Nachdenken, und das Gehirn lässt Sie manchmal auch nicht wollen. Das erste ist die Situation mit der Matroschka im Kopf.
Unter deinen Haaren ist Haut und darunter - du hast einen Schädel gedacht? - Nein, es gibt 19 Punkte und dann nur den Schädel. Dann kommt der Schädel und eine ganze Reihe von Dingen, die auf dem Weg zum Gehirn auf uns warten.
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Unter dem Schädel und über dem Gehirn befinden sich drei Membranen.
Draußen die Dura Mater (lateinisch), eine haltbare, raue, wasserdichte Schicht. Es ist bündig mit dem Schädel. Ich habe gehört, dass das Gehirn keinen schmerzempfindlichen Bereich hat, aber die Dura hat einen - ungefähr so empfindlich wie die Haut auf Ihrem Gesicht. Und der Druck auf die Dura Mater während einer Gehirnerschütterung ist oft die Ursache für starke Kopfschmerzen.
Unten befindet sich die Arachnoidea Mater, Arachnoidea oder Arachnoidal Meninge, die eine Hautschicht und dann ein offener Raum mit elastischen Fasern ist. Ich dachte immer, mein Gehirn schwebe nur ziellos in einer Art Flüssigkeit in meinem Kopf, aber tatsächlich ist die einzige wirkliche Lücke zwischen dem Gehirn und der Innenwand des Schädels die Arachnoidalmeninge. Diese Fasern stabilisieren das Gehirn in seiner Position, so dass es sich nicht zu stark bewegt, und wirken als Stoßdämpfer, wenn Ihr Kopf auf etwas trifft. Dieser Bereich ist mit Liquor cerebrospinalis gefüllt, das das Gehirn schwebend hält, da seine Dichte der von Wasser ähnlich ist.
Schließlich gibt es die Pia Mater, die Pia Mater, eine dünne, zarte Hautschicht, die mit der Außenseite des Gehirns verschmilzt. Denken Sie daran, wenn Sie das Gehirn betrachten, ist es immer mit Blutgefäßen bedeckt? Sie befinden sich also nicht auf der Oberfläche des Gehirns, sondern sind sozusagen in der Pia Mater eingeschlossen.
Hier ist eine vollständige Übersicht über den scheinbaren Schweinekopf.
Links sehen Sie die Haut (rosa), dann zwei Schichten der Kopfhaut, dann den Schädel, dann die Dura Mater, die Arachnoidea und rechts das Gehirn, das nur von der Pia Mater bedeckt ist.
Sobald wir alle unnötigen Dinge entfernen, stehen wir diesem dummen Jungen gegenüber.
Dieses seltsam aussehende Ding ist eines der komplexesten bekannten Objekte im Universum - ein Kilogramm, wie der Neuroingenieur Tim Hanson sagt, "eine der informationsreichsten, strukturellsten und selbstorganisiertesten Substanzen unter allen bekannten." All dies funktioniert mit nur 20 Watt Energie (ein Computer mit gleichwertiger Leistung verbraucht 24.000.000 Watt).
Polina Anikeeva, Professorin am Massachusetts Institute of Technology, nennt es "einen weichen Pudding, den man mit einem Löffel abkratzen kann". Der Gehirnchirurg Ben Rapoport beschrieb es wissenschaftlicher: eine Kreuzung zwischen Pudding und Gelee. Er sagt, wenn Sie Ihr Gehirn auf einen Tisch legen, wird es durch die Schwerkraft wie eine Qualle verschwimmen. Es ist schwer vorstellbar, dass das Gehirn so chaotisch ist, weil es normalerweise im Wasser schwimmt.
Aber darum geht es uns. Du schaust in den Spiegel, siehst deinen Körper und dein Gesicht und denkst, du bist es, aber in Wirklichkeit ist es nur ein Auto, das du fährst. Tatsächlich bist du ein seltsam aussehender geleeartiger Ball. Wie gefällt dir diese Analogie?
Angesichts der Seltsamkeit all dessen sollte man Aristoteles oder die alten Ägypter oder viele andere nicht beschuldigen, das Gehirn als bedeutungslose Schädelfüllung zu betrachten. Aristoteles glaubte, dass das Herz das Zentrum des Geistes sei.
Am Ende haben die Leute herausgefunden, was was ist. Aber nicht vollständig.
Professor Krishna Shenoy vergleicht unser Verständnis des Gehirns damit, wie sich die Menschheit Anfang des 16. Jahrhunderts eine Weltkarte vorstellte.
Ein anderer Professor, Jeff Lichtman, ist noch härter. Er beginnt seinen Unterricht mit einer Frage an die Schüler: "Wenn alles, was Sie über das Gehirn wissen müssen, eine Meile ist, wie weit sind wir diese Meile gekommen?" Er sagt, dass die Schüler normalerweise "drei Viertel", "eine halbe Meile", "eine Viertelmeile" usw. antworten. Aber die wirkliche Antwort lautet seiner Meinung nach "ungefähr drei Zoll".
Ein dritter Professor, der Neurowissenschaftler Moran Cerf, teilte mir ein altes Sprichwort von Neurowissenschaftlern mit, dass der Versuch, das Gehirn zu verstehen, eine Spielerei ist: „Wenn das menschliche Gehirn so einfach wäre, dass wir es verstehen könnten, wären wir so einfach. dass sie ihn nicht verstehen konnten."
Vielleicht werden wir mit Hilfe des großen Wissensturms, den unsere Spezies baut, irgendwann dazu kommen. Schauen wir uns zunächst an, was wir über die Quallen in unseren Köpfen wissen, beginnend mit dem Gesamtbild.
Gehirn aus der Ferne
Betrachten wir große Teile des Gehirns anhand eines halbkugelförmigen Querschnitts. So sieht das Gehirn in deinem Kopf aus:
Nehmen wir nun das Gehirn aus dem Kopf und entfernen die linke Hemisphäre, um den besten Blick nach innen zu erhalten.
Der Neurologe Paul McLean hat ein einfaches Diagramm erstellt, das die zuvor diskutierte Grundidee veranschaulicht und das Reptilienhirn im Verlauf der Revolution, den anschließenden Überbau des Säugetiergehirns und schließlich unser eigenes drittes Gehirn berührt.
In Form einer solchen Karte überlagert dies unser reales Gehirn:
Werfen wir einen Blick auf jeden Abschnitt:
Hirnstamm (und Kleinhirn)
Dies ist der älteste Teil unseres Gehirns.
Dies ist der Abschnitt unseres Gehirns, in dem der Froschboss lebt. Tatsächlich ist das gesamte Froschgehirn wie dieser untere Teil unseres Gehirns:
Wenn Sie die Funktion dieser Teile verstehen, ist die Tatsache, dass sie uralt sind, sinnvoll - was auch immer diese Teile tun, Frösche und Eidechsen können. Die größten Abschnitte sind:
Mark
Die Medulla oblongata kümmert sich um Ihren Tod. Es führt die undankbaren Aufgaben des Managements unwillkürlicher Prozesse wie Herzfrequenz, Atmung und Blutdruck aus und bringt Sie zum Erbrechen, wenn Sie glauben, vergiftet worden zu sein.
Pons
Die Varoliev-Brücke macht von allem etwas. Er ist verantwortlich für Schlucken, Blasenkontrolle, Mimik, Kauen, Speichel, Tränen und Stuhl - kurz gesagt, alles.
Mittelhirn
Das Mittelhirn hat eine noch größere Persönlichkeitskrise als die Pons. Sie verstehen, dass ein Teil des Gehirns Probleme hat, wenn fast alle seine Funktionen von einem anderen Teil des Gehirns ausgeführt werden. Im Fall des Mittelhirns geht es um Sehen, Hören, motorische Fähigkeiten, Wachsamkeit, Temperaturkontrolle und eine Vielzahl anderer Dinge, die andere Teile des Gehirns tun. Der Rest des Gehirns sieht auch nicht wie ein Mittelhirn aus, wenn man bedenkt, wie lächerlich uneben das „Vorderhirn, Mittelhirn, Hinterhirn“ist, als ob das Mittelhirn absichtlich isoliert würde.
Dafür sollte man den Pons und dem Mittelhirn separat danken, weil sie die freiwillige Augenbewegung kontrollieren. Wenn Sie jetzt Ihre Augen bewegen, finden daher Prozesse in der Brücke und im Mittelhirn statt.
Kleinhirn
Dieses seltsam aussehende Ding, ähnlich dem Hodensack Ihres Gehirns, ist das Kleinhirn oder Kleinhirn, lateinisch für "kleines Gehirn". Er ist verantwortlich für Gleichgewicht, Koordination und normale Bewegung.
Limbisches System
Über dem Hirnstamm befindet sich das limbische System, der Teil des Gehirns, der die Menschen unglaublich macht.
Das limbische System ist ein Überlebenssystem. Ein wichtiger Teil ihrer Arbeit ist, dass das limbische System immer am Steuer sitzt, wenn Sie das tun, was Ihr Hund tun kann - essen, trinken, Sex haben, kämpfen, sich verstecken oder vor etwas Unheimlichem davonlaufen. Ob Sie es mögen oder nicht, wenn Sie eines der oben genannten Dinge tun, befinden Sie sich in einem primitiven Überlebensmodus.
Ihre Emotionen leben auch im limbischen System, und für alle Fälle sind Emotionen auch für das Überleben verantwortlich - dies sind fortgeschrittenere Überlebensmechanismen, die von Tieren benötigt werden, die in einer komplexen sozialen Struktur leben.
Immer wenn sich irgendwo in Ihrem Kopf ein innerer Kampf abspielt, lohnt es sich, Ihrem limbischen System dafür zu danken, dass Sie etwas getan haben, das Sie später bereuen werden.
Ich bin mir ziemlich sicher, dass die Kontrolle Ihres limbischen Systems sowohl eine Definition der Reife als auch ein grundlegender menschlicher Kampf ist. Es ist nicht so, dass wir ohne unsere limbischen Systeme besser dran sind - sie machen uns schließlich menschlich, und ein Großteil des Lebenshochs hängt mit Emotionen und der Befriedigung tierischer Bedürfnisse zusammen. Es ist nur so, dass Ihr limbisches System nicht berücksichtigt, dass Sie in einer zivilisierten Gesellschaft leben, und wenn Sie ihm zu viel Macht geben, um Ihr Leben zu kontrollieren, wird es es schnell zerstören.
Schauen wir uns das genauer an. Es gibt viele kleine Teile des limbischen Systems, aber wir werden uns auf die berühmtesten konzentrieren.
Amygdala
Die Amygdala ist eine Art emotionale Störung der Gehirnstruktur. Sie ist verantwortlich für Angst, Traurigkeit und ein Gefühl der Angst. Es gibt zwei Mandeln, und seltsamerweise ist die linke besser gelaunt - manchmal erzeugt sie zusätzlich zu einer unangenehmen ein fröhliches Gefühl. Der zweite ist immer schlecht gelaunt.
Hippocampus
Ihr Hippocampus (aus dem Griechischen für "Seepferdchen", weil es gleich aussieht) ist ein Zeichenbrett für die Erinnerung. Wenn Ratten beginnen, sich Anweisungen im Labyrinth zu merken, werden die Erinnerungen buchstäblich in ihrem Hippocampus verschlüsselt. Verschiedene Teile des Hippocampus der beiden Ratten werden in verschiedenen Teilen des Labyrinths aktiviert, da jeder Abschnitt des Labyrinths in seinem zugewiesenen Teil des Hippocampus gespeichert ist. Wenn die Ratte jedoch nach dem Auswendiglernen eines Labyrinths eine andere Aufgabe erhält und ein Jahr später in das ursprüngliche Labyrinth zurückkehrt, wird sie sich kaum daran erinnern, da das Zeichenbrett des Hippocampus gelöscht wird, um Platz für eine neue Erinnerung zu schaffen.
Die Geschichte im Memento-Film ist sehr real - anterograde Amnesie - und wird durch Schäden am Hippocampus verursacht. Auch Alzheimer beginnt im Hippocampus, bevor es durch andere Teile des Gehirns gelangt. Aufgrund der vielen verheerenden Auswirkungen der Krankheit treten als erste Gedächtnisprobleme auf.
Thalamus
In seiner zentralen Position im Gehirn dient der Thalamus auch als sensorischer Botenstoff, der Informationen von Ihren Sinnen empfängt und zur Verarbeitung an die Großhirnrinde sendet. Wenn Sie schlafen, schläft der Thalamus mit Ihnen, was bedeutet, dass der sensorische Mediator nicht arbeitet. Daher werden Sie im Tiefschlaf möglicherweise nicht durch Geräusche, Licht oder Berührungen geweckt. Wenn Sie jemanden schieben möchten, der tief schläft, müssen Sie versuchen, den Thalamus zu erreichen.
Die Ausnahme ist Ihr Geruchssinn, der das einzige Gefühl ist, das den Thalamus umgeht. Daher werden Geruchssalze verwendet, um eine verbrannte Person zu wecken. Und da wir hier sind, ist hier eine coole Tatsache: Der Geruchssinn ist eine Funktion des Riechkolbens und der älteste Sinn. Im Gegensatz zu anderen Sinnen ist der Geruch tief im limbischen System verwurzelt, wo er in engem Kontakt mit der Amygdala und dem Hippocampus arbeitet, weshalb der Geruch so eng mit dem Gedächtnis und den Emotionen verbunden ist.
Borke
Schließlich erreichten wir den Kortex, den Kortex. Kortex. Neocortex. Großhirn. Pallium.
Der wichtigste Teil des gesamten Gehirns kann sich nicht für einen Namen entscheiden. Und deshalb:
Der Cortex ist für fast alles verantwortlich - er verarbeitet das, was Sie sehen, hören und fühlen, sowie Sprache, Bewegung, Denken, Planen und Persönlichkeit.
Es ist in vier Teile gegliedert:
Es ist nicht sehr angenehm zu beschreiben, was jeder von ihnen tut, weil jeder von ihnen viel tut. Aber zur Vereinfachung:
Der Frontallappen bestimmt Ihre Persönlichkeit, zusammen mit dem, was wir als "Denken" betrachten - Rücksichtnahme, Planung, Engagement. Insbesondere kocht der Wasserkocher am meisten im vorderen Bereich des Frontallappens, im präfrontalen Kortex. Der präfrontale Kortex ist ein weiterer Charakter in den inneren Schlachten Ihres Lebens. Der Rationalist in dir bringt dich zum Arbeiten. Eine innere Stimme versucht dich zu überzeugen, dich nicht mehr darum zu kümmern, was andere über dich denken, und einfach du selbst zu sein. Eine höhere Kraft, die will, dass du aufhörst zu schwitzen.
Der Frontallappen ist für die Bewegung Ihres Körpers verantwortlich. Die obere Spur des Frontallappens ist Ihr primärer motorischer Kortex.
Unter anderem steuert der Parietallappen Ihren Tastsinn, insbesondere im primären somatosensorischen Kortex, einem Streifen neben dem primären motorischen Kortex.
Der motorische und der somatosensorische Kortex befinden sich nebeneinander und sind gut untersucht. Neurowissenschaftler wissen genau, welcher Teil jedes Bandes mit jedem Teil Ihres Körpers verbunden ist. Das bringt uns zu dem gruseligsten Diagramm in diesem Artikel: dem Homunkulus.
Der vom Neurochirurgen Wilder Penfield erstellte Homunkulus zeigt visuell eine Karte des motorischen und somatosensorischen Kortex an. Je größer ein Körperteil in einem Diagramm dargestellt ist, desto mehr widmet sich der Kortex seiner Bewegung oder Berührung. Einige interessante Fakten zu diesem Thema:
Erstens ist es erstaunlich, dass mehr Gehirn der Bewegung und Empfindung Ihres Gesichts und Ihrer Hände gewidmet ist als dem Rest Ihres Körpers, anstatt genommen zu werden. Es macht jedoch Sinn: Sie müssen einen unglaublich detaillierten Gesichtsausdruck haben und Ihre Hände müssen sehr flink sein, während der Rest der Teile - Schultern, Knie, Rücken - viel rauer sein kann. Nicht umsonst spielen Menschen mit den Fingern Klavier, nicht mit den Füßen.
Zweitens ist es bemerkenswert, wie ähnlich diese beiden Krusten dem sind, womit sie verbunden sind.
Endlich bin ich auf diesen Mist gestoßen und jetzt lebe ich damit - also auch du. 3D Homunkulus Mann.
Gehen wir weiter.
Der Temporallappen (temporal) ist der Ort, an dem Ihr Gedächtnis lebt, und weil es sich neben Ihren Ohren befindet, nistet auch der auditive Kortex darin.
Am Hinterkopf befindet sich schließlich der Okzipitallappen, der fast ausschließlich dem Sehen gewidmet ist.
Lange Zeit dachte ich, dass diese großen Lappen ganze Teile des Gehirns sind - zum Beispiel Segmente einer allgemeinen dreidimensionalen Struktur. In Wirklichkeit ist der Kortex nur die äußeren zwei Millimeter des Gehirns, und das Fleisch darunter ist nur eine Verkabelung.
Wenn Sie die Kortikalis aus dem Gehirn entfernen, können Sie eine quadratische 2-mm-Schicht des Gehirns mit einer Fläche von 48 x 48 Zentimetern verteilen. Serviette zum Abendessen.
In dieser Serviette findet der größte Teil der Aktion in Ihrem Gehirn statt. Deshalb können Sie Sprache denken, bewegen, fühlen, sehen, hören, sich erinnern, sprechen und verstehen. Eine elegante Serviette, was auch immer man sagen mag.
Und erinnerst du dich daran, dass du eine Gummiball bist? Wenn Sie versuchen, sich Ihrer selbst bewusst zu werden, geschieht alles im Kortex. Das heißt, Sie sind keine Gelee-Kugel, Sie sind eine Serviette.
Die Magie der Falten bei der Vergrößerung der Serviette wird deutlich, wenn wir den Rest des Gehirns auf unsere geschälte Kortikalis legen.
Obwohl die moderne Wissenschaft nicht perfekt ist, hat sie ein gewisses Verständnis für das Gesamtbild des Gehirns gewonnen. Im Prinzip verstehen wir das kleinere Bild recht gut. Lass uns das Prüfen?
Gehirn nah
Während wir vor langer Zeit herausgefunden haben, dass das Gehirn zum Aufbewahrungsort unserer Intelligenz wurde, hat die Wissenschaft erst vor kurzem herausgefunden, woraus das Gehirn tatsächlich besteht. Wissenschaftler wussten, dass sein Körper aus Zellen besteht, aber im späten 19. Jahrhundert fand der italienische Physiker Camillo Golgi heraus, wie man Färbungen anwendet, um zu sehen, wie Gehirnzellen tatsächlich aussehen. Das Ergebnis war überraschend:
Es sah nicht nach Zellen aus. Golgi öffnete ein Neuron.
Wissenschaftler erkannten schnell, dass das Neuron die Grundeinheit des riesigen Kommunikationsnetzwerks ist, aus dem das Gehirn und das Nervensystem praktisch aller Tiere bestehen.
Aber erst in den 1950er Jahren fanden Wissenschaftler heraus, wie Neuronen miteinander kommunizieren.
Das Axon, der lange Zweig eines Neurons, der Informationen trägt, hat einen mikroskopischen Durchmesser - zu klein, um untersucht zu werden. Aber in den 1930er Jahren fand der englische Zoologe J. Z. Jung heraus, dass Tintenfische unsere Gedanken über das Gehirn drehen könnten, weil Tintenfische unglaublich große Axone in ihrem Körper haben und mit denen experimentiert werden kann. Jahrzehnte später fanden die Wissenschaftler Alan Hodgkin und Andrew Huxley mithilfe eines großen Tintenfischaxons heraus, wie Neuronen Informationen vermitteln: Aktionspotential. So funktioniert es.
Erstens gibt es viele verschiedene Arten von Neuronen:
Der Einfachheit halber werden wir ein einfaches, gemeinsames Neuron diskutieren - eine Pyramidenzelle, ähnlich der im motorischen Kortex. Um ein Diagramm eines Neurons zu erstellen, beginnen wir mit einem Mann:
Und wenn wir ihm ein paar zusätzliche Beine geben, ein bisschen Haare, nehmen wir seine Hände ab und strecken ihn aus - das ist das Neuron.
Fügen wir weitere Neuronen hinzu.
Anstatt ausführlich zu erklären, wie Aktionspotentiale funktionieren - und auf viele unnötige und uninteressante technische Informationen zurückzugreifen, auf die Sie bereits im Biologieunterricht in der 9. Klasse gestoßen sind -, gehen wir direkt zu den Hauptideen über, die uns helfen werden.
Der Rumpf des Körpers unseres Mannes - das Axon des Neurons - hat ein negatives "Ruhepotential", dh wenn er sich in Ruhe befindet, ist seine elektrische Ladung leicht negativ. Mehrere Leute treten ständig gegen die Haare unseres Mannes, die Dendriten des Neurons, ob er es mag oder nicht. Ihre Beine werfen Chemikalien auf sein Haar - Neurotransmitter -, die durch seinen Kopf (den Zellkörper oder Soma) wandern und je nach Chemikalie die Ladung in seinem Körper erhöhen oder verringern. Das ist für unser Neuron nicht sehr angenehm, aber erträglich - und sonst passiert nichts.
Aber wenn genug Chemikalien sein Haar berühren, um seine Ladung, das "Schwellenpotential" des Neurons, zu erhöhen, wird dies ein Aktionspotential auslösen und unser Typ wird schockiert sein.
Dies ist eine doppelte Situation - entweder passiert unserem Kerl nichts oder er ist vollständig durch einen Stromschlag getötet. Es kann nicht ein wenig oder zu stark erregt sein - entweder ist es darunter oder nicht und immer bis zu einem gewissen Grad.
Wenn dies geschieht, gelangt ein Elektrizitätsimpuls (in Form einer kurzen Umkehrung der normalen Ladung seines Körpers von negativ zu positiv und dann schnell wieder zu normal negativ) durch seinen Körper (Axon) in seine Beine - die Enden des Neuronenaxons -, die selbst die Haare anderer Menschen berühren (Axon). Berührungspunkte werden Synapsen genannt. Wenn das Aktionspotential seine Beine erreicht, setzt er sie Chemikalien in die Haare der Menschen frei, die sie berühren, was dazu führt, dass diese Menschen wie er einen Stromschlag erleiden oder nicht.
Auf diese Weise wandern Informationen normalerweise durch das Nervensystem - chemische Informationen, die in der winzigen Lücke zwischen Neuronen gesendet werden, lösen die Übertragung elektrischer Informationen durch das Neuron aus -, aber manchmal, wenn der Körper ein Signal schneller bewegen muss, können die neuron-neuronalen Verbindungen von selbst elektrisch sein.
Aktionspotentiale bewegen sich von 1 auf 100 Meter pro Sekunde. Ein Grund für diese weite Verbreitung ist, dass eine andere Art von Nervensystemzelle - die Schwann-Zelle - als pflegende Großmutter fungiert und bestimmte Arten von Axonen ständig in Schichten von Fettdecken einwickelt, die als Myelinscheiden bezeichnet werden. Ungefähr so:
Neben Schutz und Isolation ist die Myelinscheide ein wichtiger Faktor für die Kommunikationsrate - Aktionspotentiale bewegen sich viel schneller durch Axone, wenn sie mit Myelinhüllen bedeckt sind.
Ein gutes Beispiel für den Geschwindigkeitsunterschied, den Myelin verursacht: Wissen Sie, wie es sich anfühlt, wenn Sie mit dem Finger stoßen, Ihr Körper gibt Ihnen eine Sekunde Zeit, um darüber nachzudenken, was Sie gerade getan haben und wie Sie sich jetzt fühlen, bevor der Schmerz auftritt? Sie spüren gleichzeitig den Aufprall des kleinen Fingers auf etwas Hartes und den scharfen Teil des Schmerzes, weil die scharfen Informationen über den Schmerz über myelinisierte Axone an das Gehirn gesendet werden. Es dauert ein oder zwei Sekunden, bis der dumpfe Schmerz auftritt, da er durch nichtmyelinisierte C-Fasern gesendet wird - mit einer Geschwindigkeit von einem Meter pro Sekunde.
Neuronale Netze
Neuronen sind Computertransistoren etwas ähnlich - sie übertragen auch Informationen in der Binärsprache von Nullen und Einsen (Nullen und Einsen), ohne ein Aktionspotential auszulösen und auszulösen. Im Gegensatz zu Computertransistoren ändern sich die Neuronen des Gehirns jedoch ständig.
Erinnerst du dich, wenn du etwas Neues lernst und gut darin bist und es am nächsten Tag erneut versuchst, aber keine Scheiße? Tatsache ist, dass Ihnen gestern die Konzentration von Chemikalien in den Signalen zwischen Neuronen beim Lernen geholfen hat. Die Wiederholung führte dazu, dass sich die Chemikalien änderten. Sie wurden besser, aber am nächsten Tag normalisierten sich die Chemikalien wieder, sodass die Verbesserungen abgebrochen wurden.
Aber wenn Sie weiter üben, werden Sie irgendwann in etwas gut sein, und das wird noch lange dauern. Sie sagen dem Gehirn, dass ich es mehr als einmal brauche, und die neuronalen Netze des Gehirns reagieren, indem sie entsprechende strukturelle Änderungen vornehmen. Neuronen verändern Form und Position und stärken oder schwächen verschiedene Verbindungen, so dass ein Netzwerk von Wegen zur Fähigkeit, zur Fähigkeit, etwas zu tun, entsteht.
Die Fähigkeit von Neuronen, sich chemisch, strukturell und sogar funktionell zu verändern, ermöglicht es dem neuronalen Netzwerk Ihres Gehirns, sich für die Außenwelt zu optimieren - ein Phänomen, das als Plastizität des Gehirns bezeichnet wird. Das Gehirn des Babys ist am flexibelsten. Wenn ein Kind geboren wird, hat sein Gehirn keine Ahnung, auf welches Leben es sich vorbereiten soll: für das Leben eines mittelalterlichen Kriegers, der die Schwertkunst beherrschen muss, eines Musikers aus dem 17. Jahrhundert, der ein genaues Muskelgedächtnis entwickeln muss, um Cembalo zu spielen, oder eines modernen Intellektuellen, der behalten und müssen muss Arbeiten Sie mit einer riesigen Menge an Informationen. Aber das Gehirn des Babys ist bereit, sich für jedes Leben, das auf ihn wartet, zu verändern.
Babys sind Stars der Neuroplastizität, aber die Neuroplastizität bleibt unser Leben lang bestehen, sodass Menschen wachsen, sich verändern und neue Dinge lernen können. Und deshalb können wir neue Gewohnheiten entwickeln und alte brechen - Ihre Gewohnheiten spiegeln vorhandene Muster in Ihrem Gehirn wider. Wenn Sie Ihre Gewohnheiten ändern möchten, müssen Sie viel Willenskraft aufbringen, um die Nervenbahnen des Gehirns neu zu schreiben. Wenn Sie es jedoch versuchen, wird das Gehirn schließlich alle diese Wege verstehen und ändern, wonach das neue Verhalten keine Willenskraft mehr benötigt. Ihr Gehirn wird die Veränderung physisch in eine neue Gewohnheit verwandeln.
Insgesamt gibt es ungefähr 100 Milliarden Neuronen im Gehirn, die dieses unglaublich große Netzwerk bilden - wie die Anzahl der Sterne in der Milchstraße. Ungefähr 15 bis 20 Milliarden dieser Neuronen befinden sich im Kortex, der Rest in anderen Teilen Ihres Gehirns. Überraschenderweise hat sogar das Kleinhirn dreimal so viele Neuronen wie der Kortex.
Lassen Sie uns herauszoomen und einen anderen Querschnitt des Gehirns betrachten. Dieses Mal werden wir nicht entlang, sondern quer schneiden.
Die Hirnsubstanz kann in sogenannte graue und weiße Substanz unterteilt werden. Graue Substanz sieht tatsächlich dunkler aus und besteht aus den Zellkörpern (Soms) von Gehirnneuronen und ihren Embryonen, Dendriten und Axonen - zusammen mit anderem Material. Weiße Substanz besteht hauptsächlich aus elektrisch leitenden Axonen, die Informationen vom Soma zu anderen Somas oder zu einem Ziel im Körper transportieren. Die weiße Substanz ist weiß, da diese Axone normalerweise in die Myelinscheide eingewickelt sind, bei der es sich um weißes Fettgewebe handelt.
Es gibt zwei Hauptbereiche der grauen Substanz im Gehirn: den inneren Cluster des limbischen Systems und Teile des oben diskutierten Hirnstamms sowie eine dicke Kortexschicht, die außen mit einer zwei Millimeter großen Kortexschicht bedeckt ist. Das große Stück weißer Substanz dazwischen besteht hauptsächlich aus den Axonen kortikaler Neuronen. Der Kortex ist eine große Kommandozentrale, und viele seiner Befehle gehen von der Masse der Axone in seiner Zusammensetzung aus.
Das coolste Beispiel für dieses Konzept ist eine Sammlung künstlerischer Darstellungen von Dr. Greg Dunn und Brian Edwards. Sehen Sie den deutlichen Unterschied zwischen der Struktur der äußeren Schicht der Kruste der grauen Substanz und der weißen Substanz darunter.
Diese kortikalen Axone können Informationen an einen anderen Teil des Kortex, an den unteren Teil des Gehirns oder über das Rückenmark - die Autobahn des Nervensystems - und an den Rest des Körpers übertragen.
Werfen wir einen Blick auf das gesamte Nervensystem.
Das Nervensystem besteht aus zwei Teilen: dem Zentralnervensystem - Ihrem Gehirn und Rückenmark - und dem peripheren Nervensystem - das aus Neuronen besteht, die vom Rückenmark zum Rest des Körpers strahlen.
Die meisten Arten von Neuronen sind Interneurone, die mit anderen Neuronen kommunizieren. Wenn Sie denken, gibt es eine Menge Interneurone in Ihrem Kopf, die miteinander sprechen. Interneurone kommen hauptsächlich im Gehirn vor.
Die anderen beiden Arten von Neuronen sind sensorische Neuronen und Motoneuronen - sie wandern über das Rückenmark und bilden das periphere Nervensystem. Diese Neuronen können einen Meter lang sein. Hier ist eine typische Struktur für jeden Typ:
Erinnerst du dich an unsere zwei Streifen?
Diese Streifen befinden sich dort, wo das periphere Nervensystem geboren wird. Die Axone sensorischer Neuronen wandern vom somatosensorischen Kortex durch die weiße Substanz des Gehirns in das Rückenmark (das einfach ein massives Bündel von Axonen ist). Vom Rückenmark gelangen sie zu allen Teilen Ihres Körpers. Jeder Teil Ihrer Haut ist mit Nerven ausgekleidet, die aus dem somatosensorischen Kortex stammen. Ein Nerv ist übrigens eine Reihe von Axonbündeln, die zu einer kleinen Schnur zusammengebunden sind. Hier ist ein Querschnitt des Nervs:
Der Nerv ist alles im lila Kreis, und die vier großen Kreise im Inneren sind die Axonbündel.
Wenn eine Fliege auf Ihrer Hand landet, geschieht Folgendes:
Die Fliege berührt Ihre Haut und stimuliert ein Bündel sensorischer Nerven. Die Axonterminals in den Nerven beginnen mit Potenzial zu arbeiten und übertragen dieses Signal an Ihr Gehirn, um die Fliege zu signalisieren. Die Signale gehen zum Rückenmark und zu Somas des somatosensorischen Kortex. Der somatosensorische Kortex signalisiert dann dem motorischen Kortex, die Schulter träge zu bewegen, um die Fliege wegzubürsten. Bestimmte Somas im motorischen Kortex, die mit den Armmuskeln assoziiert sind, lösen Potentiale aus und senden Signale zurück an das Rückenmark und von dort an die Armmuskeln. Die Axonterminals am Ende der Neuronen stimulieren die Muskeln im Arm, die ihn schütteln, um die Fliege zu vertreiben. Das Nervensystem der Fliege durchläuft ihren Zyklus und fliegt davon.
Dann schaut sich Ihre Amygdala um und stellt fest, dass ein Insekt auf Ihnen sitzt, fordert den motorischen Kortex auf, vor Feindseligkeit zu zucken, und wenn es sich um eine Spinne anstelle einer Fliege handelt, befiehlt sie Ihren Stimmbändern, unwillkürlich zu schreien und Ihren Ruf zu zerstören.
Also verstehen wir, wie das Gehirn funktioniert? Warum also, wenn der Professor diese Frage stellte - wie viele Meilen sind wir gereist, wenn diese Meile alles ist, was wir über das Gehirn wissen müssen -, lautet die Antwort drei Zoll?
Und das Geheimnis ist das.
Wir wissen, wie ein einzelner Computer E-Mails sendet, und verstehen alle Konzepte des Internets vollständig, z. B. wie viele Menschen dort sind, welche Websites die größten sind und welche Trends führend sind. Aber all diese Dinge im Zentrum - die internen Prozesse des Internets - sind etwas verwirrend.
Wirtschaftswissenschaftler können Ihnen alles über die Funktionsweise des einzelnen Verbrauchers, die Grundkonzepte der Makroökonomie und die übergeordneten Kräfte erzählen - aber sie können Ihnen niemals genau sagen, wie die Wirtschaft in Sekundenschnelle funktioniert oder was in einem Monat oder einem Jahr damit geschehen wird.
Das Gehirn ist etwas ähnlich. Wir haben ein kleines Bild - wir wissen alles darüber, wie Neuronen aktiviert werden. Und wir haben ein großes Bild - wir wissen, wie viele Neuronen im Gehirn sind, was die größten Lappen und Strukturen sind, wie sie den Körper steuern und wie viel Energie das System verbraucht. Aber irgendwo dazwischen - was jeder Teil des Gehirns tut - sind wir völlig verloren.
Wir verstehen es einfach nicht.
Was uns wirklich zeigt, wie verwirrt wir sind, ist, wie Neurowissenschaftler über die Teile des Gehirns sprechen, die wir am besten verstehen. Wie der visuelle Kortex. Wir verstehen den visuellen Kortex gut, weil er leicht abzubilden ist.
Der Wissenschaftler Paul Merolla hat es mir wie folgt beschrieben:
So weit so gut. Aber er fährt fort:
Und der motorische Kortex, ein weiterer der am besten untersuchten Bereiche des Gehirns, ist bei näherer Betrachtung noch komplexer als der visuelle Kortex. Denn obwohl wir wissen, welche allgemeinen Bereiche der Motorkortexkarte bestimmten Bereichen des Körpers entsprechen, sind einzelne Neuronen in diesen Bereichen des Motorkortex nicht topografisch ausgerichtet, und die Einzelheiten ihrer gemeinsamen Arbeit zur Erzeugung von Körperbewegungen sind absolut unklar.
Die Neuroplastizität, die unser Gehirn so nützlich macht, macht es auch unglaublich schwer zu verstehen, da die Funktionsweise unseres Gehirns davon abhängt, wie sich das Gehirn als Reaktion auf bestimmte Umgebungen und Erfahrungen formt. Dies ist kein seelenloses Stück Fleisch oder etwas, das Sie, ich, Tante Masha, Onkel Petit und Bill Gates zumindest im Aussehen gleich haben werden - tief im Gehirn jeder Person ist es in der höchsten Bedeutung des Wortes einzigartig.
Erster Teil: Der menschliche Koloss
Zweiter Teil: Das Gehirn
Dritter Teil: Über das Nest der Neuronen fliegen
Teil vier: Neurocomputer-Schnittstellen
Fünfter Teil: Das Neuaralink-Problem
Sechster Teil: Zeitalter der Zauberer 1
Sechster Teil: Age of Wizards 2
Teil Sieben: Die große Fusion
