Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Кортикальная колонка , также называемый hypercolumn , macrocolumn , [1] функциональный столбец [2] , а иногда и кортикальной модуль , [3] представляет собой группа нейронов в коре головного мозга в мозге , которые могут быть последовательно пронизанным зондом , вставленного перпендикулярно к корковому поверхность, и которые имеют почти идентичные рецептивные поля . [ необходима цитата ] Нейроны в мини-колонке(микростолбец) кодирует аналогичные функции, тогда как гиперстолбец «обозначает единицу, содержащую полный набор значений для любого заданного набора параметров воспринимающего поля». [4] Кортикальный модуль определяется либо как синоним гиперколонки (Mountcastle), либо как тканевой блок из нескольких перекрывающихся гиперстолбцов. [5]

Колонная гипотеза утверждает, что кора головного мозга состоит из дискретных модульных столбцов нейронов, характеризующихся постоянным профилем связности. [2]

До сих пор неясно, что именно подразумевается под этим термином, и он не соответствует какой-либо отдельной структуре в коре головного мозга. Было невозможно найти каноническую микросхему, соответствующую кортикальному столбу, и не был расшифрован генетический механизм, который определяет, как построить столбец. [4] Однако гипотеза столбчатой ​​организации в настоящее время наиболее широко используется для объяснения корковой обработки информации. [6]

Кора головного мозга млекопитающих [ править ]

Основная статья: Кора головного мозга

Млекопитающих кора головного мозга , то серое вещество инкапсулирования белое вещество , состоит из слоев . Человеческой коры головного мозга составляет от 2 до 3 мм толщиной. [7] Количество слоев одинаково у большинства млекопитающих, но варьируется по всей коре. В неокортекса 6 слоев могут быть признаны , хотя во многих регионах не хватает одного или нескольких слоев, меньше слоев присутствуют в архипаллиум и paleopallium . [8]

Столбчатая функциональная организация [ править ]

Столбчатая функциональная организация, как первоначально обрамлен Vernon Mountcastle , [9] предполагает , что нейроны, которые по горизонтали более чем на 0,5 мм (500 мкм) друг от друга не имеет перекрывающегося сенсорные рецептивные поля, и другие эксперименты дают аналогичные результаты: 200-800 мкм. [1] [10] [11] По разным оценкам, в гиперколонке содержится от 50 до 100 кортикальных миниколонок , каждая из которых содержит около 80 нейронов. Их роль лучше всего понять как «функциональные единицы обработки информации».

Важное различие состоит в том, что столбчатая организация функциональна по определению и отражает локальные связи коры головного мозга. Связи «вверх» и «вниз» в толще коры гораздо плотнее, чем связи, распространяющиеся из стороны в сторону.

Исследования Хьюбела и Визеля [ править ]

Дэвид Хьюбел и Торстен Визель продолжили открытия Маунткасла в области соматической сенсорной коры своим собственным исследованием зрения. Часть открытий, которые привели к тому, что они получили Нобелевскую премию 1981 г. [12], заключалась в том, что в зрении также присутствовали корковые столбцы , и что соседние столбцы также были связаны между собой по функциям с точки зрения ориентации линий, которые вызывали максимальную разрядку. . Хьюбел и Визель продолжили свои собственные исследования работой, демонстрирующей влияние изменений окружающей среды на организацию коры головного мозга, и общая сумма этих работ привела к их Нобелевской премии.

Количество кортикальных столбцов [ править ]

В неокортексе имеется около 100000000 кортикальных миниколонок, каждая из которых насчитывает до 110 нейронов [13], что дает 1000000–2000000 кортикальных столбцов. Их может быть больше, если столбцы могут перекрываться, как было предложено Цунода и др . [14]

Обновленная информация: сейчас это не научный консенсус, что «в неокортексе имеется около 100000000 кортикальных миниколонок, каждая из которых насчитывает до 110 нейронов» [15], поскольку исходное исследование во многих отношениях слишком произвольно [16] : авторы просто выберите фиксированную ширину и длину для расчета номеров ячеек. В основном они используют это число, чтобы предположить, что неокортекс однороден, но более поздние исследования показали, что неокортекс действительно не однороден [17] , изучая девять видов приматов и обнаружив, что «количество нейронов под 1 мм 2 поверхности коры головного мозга "" варьируется в три раза у разных видов ". Итак, теперь здравый смысл заключается в том, что неокортекс неоднороден. [16] [18] [19] Количество нейронов в одном столбце является переменной, которая зависит от наличия кортикальных столбцов в определенных областях мозга и от определения столбца.

См. Также [ править ]

  • Столбец окулярного доминирования
  • Кортикальный миниколонка
  • Гипотеза радиальной единицы

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Буксхеведен, Д.П. (01.05.2002). «Гипотеза миниколонки в нейробиологии» . Мозг . 125 (5): 935–951. DOI : 10,1093 / мозг / awf110 . ISSN  0006-8950 . PMID  11960884 .
  2. ^ a b Лодато, Симона; Арлотта, Паола (13 ноября 2015 г.). «Создание нейронального разнообразия в коре головного мозга млекопитающих» . Ежегодный обзор клеточной биологии и биологии развития . 31 (1): 699–720. DOI : 10,1146 / annurev-cellbio-100814-125353 . PMC 4778709 . PMID 26359774 . Функциональные столбцы были впервые определены в коре Маунткаслом (Mountcastle, 1957), который предложил столбчатую гипотезу, согласно которой кора состоит из дискретных модульных столбцов нейронов, характеризующихся последовательным профилем связности.  
  3. ^ Кольб, Брайан; Уишоу, Ян К. (2003). Основы нейропсихологии человека . Нью-Йорк: стоит. ISBN 978-0-7167-5300-1.
  4. ^ а б Хортон Дж. К., Адамс Д. Л. (2005). «Кортикальный столбик: структура без функции» . Филос. Пер. R. Soc. Лондон. B Biol. Sci . 360 (1456): 837–862. DOI : 10.1098 / rstb.2005.1623 . PMC 1569491 . PMID 15937015 .  
  5. ^ Hubel, DH; Визель, Теннесси (март 1963 г.). «Форма и расположение столбиков в полосатой коре кошки» . J Physiol . 165 (3): 559–68. DOI : 10.1113 / jphysiol.1963.sp007079 . PMC 1359325 . PMID 13955384 .  
  6. ^ Дефелипе, Хавьер (2012). «Неокортикальный столб» . Границы нейроанатомии . 6 : 5. DOI : 10,3389 / fnana.2012.00022 . PMC 3278674 . PMID 22347848 .  
  7. ^ Саладин, Кеннет (2011). Анатомия человека (3-е изд.). Макгроу-Хилл. п. 416. ISBN 9780071222075.
  8. ^ R Nieuwenhuys; HJ Donkelaar; C Николсон; WJAJ Smeets; H Wicht (1998). Центральная нервная система позвоночных . Берлин [ua]: Springer. ISBN 978-3540560135.
  9. ^ Mountcastle VB (июль 1957). «Модальность и топографические свойства одиночных нейронов соматической сенсорной коры кошки». Журнал нейрофизиологии . 20 (4): 408–34. DOI : 10,1152 / jn.1957.20.4.408 . PMID 13439410 . 
  10. ^ Хьюбел DH, Визель TN, Stryker MP (сентябрь 1977). «Ориентационные колонки в зрительной коре головного мозга макак обезьяны, продемонстрированные авторадиографическим методом 2-дезоксиглюкозы». Природа . 269 (5626): 328–30. Bibcode : 1977Natur.269..328H . DOI : 10.1038 / 269328a0 . PMID 409953 . 
  11. ^ Leise Е. М. (1990). «Модульное построение нервных систем: основной принцип построения беспозвоночных и позвоночных» (PDF) . Исследование мозга. Обзоры исследований мозга . 15 (1): 1-23. DOI : 10.1016 / 0165-0173 (90) 90009-й . PMID 2194614 .  
  12. ^ "Нобелевская премия по медицине 1981" . Проверено 13 апреля 2008 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  13. ^ Крюгер, Джеймс М .; и другие. (2008). «Сон как фундаментальное свойство нейронных сборок» . Обзоры природы Неврология . 9 (12): 910–919. DOI : 10.1038 / nrn2521 . PMC 2586424 . PMID 18985047 .  
  14. ^ Kazushige Tsunoda; Юкако Ямане; Макото Нисизаки; Манабу Танифудзи (август 2001 г.). «Сложные объекты представлены в нижневисочной коре макак комбинацией столбцов признаков». Nat. Neurosci . 4 (8): 832–838. DOI : 10.1038 / 90547 . PMID 11477430 . 
  15. ^ Пауэлл, Т.П .; Hiorns, RW; Рокель, AJ (июнь 1980 г.). «Основное единообразие в строении неокортекса». Мозг: журнал неврологии . 103 (2): 221–244. DOI : 10,1093 / мозг / 103.2.221 . ISSN 0006-8950 . PMID 6772266 .  
  16. ^ a b Ракич, Пасько (26 августа 2008 г.). «Непонятные корковые столбики» . Труды Национальной академии наук . 105 (34): 12099–12100. Bibcode : 2008PNAS..10512099R . DOI : 10.1073 / pnas.0807271105 . ISSN 0027-8424 . PMC 2527871 . PMID 18715998 .   
  17. ^ Великий пост, Роберто; Kaas, Jon H .; Вонг, Пейянь; Коллинз, Кристин Э .; Геркулан-Хаузел, Сюзана (26 августа 2008 г.). «Основная неоднородность коры головного мозга» . Труды Национальной академии наук . 105 (34): 12593–12598. DOI : 10.1073 / pnas.0805417105 . ISSN 0027-8424 . PMC 2527956 . PMID 18689685 .   
  18. ^ Великий пост, Роберто; Азеведо, Фредерико А.С.; Андраде-Мораес, Карлос Х .; Пинто, Ана В.О. (2012). «Сколько у вас нейронов? Некоторые догмы количественной нейробиологии пересматриваются». Европейский журнал нейробиологии . 35 (1): 1–9. DOI : 10.1111 / j.1460-9568.2011.07923.x . ISSN 1460-9568 . PMID 22151227 .  
  19. ^ Молнар, Z. (январь 2013). «Глава 7 - Кортикальные столбцы». Развитие нейронной цепи и функции в мозге : 109–129. DOI : 10.1016 / B978-0-12-397267-5.00137-0 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Грэм-Роу, Дункан (6 июня 2005 г.). «Миссия по созданию искусственного мозга начинается» . Новый ученый . [...] начальная фаза Blue Brain будет моделировать электрическую структуру неокортикальных столбов - нейронных цепей , повторяющихся по всему мозгу. «Это сетевые единицы мозга», - говорит Маркрам. Эти единицы размером всего 0,5 мм на 2 мм содержат от 10 до 70 000 нейронов, в зависимости от вида. Как только это будет завершено, поведение столбцов может быть отображено и смоделировано [...]
  • Проект « Голубой мозг» направлен на моделирование кортикального столба.
  • Об интеллекте - научно-популярная книга Джеффа Хокинса о функциях столбцов.
  • Ракич, П. (август 2008 г.). «Непонятные корковые столбики» . Труды Национальной академии наук . 105 (34): 12099–12100. Bibcode : 2008PNAS..10512099R . DOI : 10.1073 / pnas.0807271105 . PMC  2527871 . PMID  18715998 . Обобщает то, что известно, и исправляет некоторые заблуждения.