Zonele senzoriale

Zonele senzoriale ale creierului primesc și procesează informații senzoriale, inclusiv vederea, atingerea, gustul, mirosul și auzul.

Zonele senzoriale sunt zonele creierului care primesc și procesează informații senzoriale. Cortexul cerebral este conectat la diferite structuri subcorticale, cum ar fi talamusul și ganglionii bazali. Majoritatea informațiilor senzoriale sunt direcționate către cortexul cerebral prin talamus. Informațiile olfactive trec totuși prin bulbul olfactiv la cortexul olfactiv, ocolind talamusul. Cortexul este descris de obicei ca fiind compus din trei părți: zone senzoriale, motorii și de asociere. Părțile cortexului care primesc intrări senzoriale din talamus sunt numite zone senzoriale primare. Fiecare dintre cele cinci simțuri se referă la grupuri specifice de celule ale creierului care clasifică și integrează informațiile senzoriale.

Cele cinci modalități senzoriale

Cele cinci modalități senzoriale recunoscute în mod obișnuit, inclusiv vederea, auzul, gustul , atingerea și mirosul sunt procesate după cum urmează:

Sistemul somatosenzorial

Cortexul somatosenzorial primar, situat peste sulcusul central și în spatele cortexului motor primar, este configurat să corespundă în general cu dispunerea celulelor motorii din apropiere legate de anumite părți ale corpului.

Gust

Zona gustativă primară se află în apropierea reprezentării feței în cadrul girusului postcentral.

Olfacție

Cortexul olfactiv este situat în uncus, aflat de-a lungul suprafeței ventrale a lobului temporal. Olfacția este singurul sistem senzorial care nu este direcționat prin talamus.

Viziune

Zona vizuală este situată pe sulul de calcarină adânc în pliurile interioare ale lobului occipital. p>

Auz

Cortexul auditiv primar este situat pe girele transversale care se află pe spatele convoluției temporale superioare a lobilor temporali.

Organizarea hărților senzoriale

În general, fiecare emisferă cerebrală primește informații din partea opusă a corpului. De exemplu, cortexul somatosenzorial primar drept primește informații de la membrele stângi, iar cortexul vizual drept primește informații de la ochiul stâng. Organizarea hărților senzoriale în cortex o reflectă pe cea a organului senzorial corespunzător, în ceea ce este cunoscut sub numele de hartă topografică. Punctele vecine din cortexul vizual primar, de exemplu, corespund punctelor învecinate din retină. Această hartă topografică se numește hartă retinotopică.

În mod similar, există o hartă tonotopică în cortexul auditiv primar și o hartă somatotopică în cortexul senzorial primar. Această hartă somatotopică a fost ilustrată în mod obișnuit ca o reprezentare umană deformată, homunculul somatosenzorial, în care dimensiunea diferitelor părți ale corpului reflectă densitatea relativă a inervației lor.

Un homunculus cortical este o reprezentare fizică a omului corp situat în creier. Această hartă neurologică a diviziilor anatomice ale corpului descrie porțiunea creierului uman asociată direct cu activitatea unei anumite părți a corpului. Pur și simplu, este viziunea corpului din perspectiva creierului. Zonele cu multă inervație senzorială, cum ar fi vârful degetelor și buzele, necesită mai multă zonă corticală pentru a procesa senzații mai fine.

Zonele motorului

Zonele motorului, dispuse ca o pereche de căști pe ambele emisfere ale cortexului, sunt implicate în control a mișcărilor voluntare.

Zonele motorii ale creierului sunt situate în ambele emisfere ale cortexului. Acestea sunt poziționate ca o pereche de căști care se întind de la ureche la ureche. Zonele motorii sunt foarte strâns legate de controlul mișcărilor voluntare, în special mișcările fine efectuate de mână. Jumătatea dreaptă a zonei motorului controlează partea stângă a corpului, iar jumătatea stângă a zonei motorului controlează partea dreaptă a corpului.

Diviziunile cortexului motor

Cortexul motor este împărțit în trei zone:

1. Cortexul motor primar: Contribuitor principal la generarea de impulsuri neuronale care controlează execuția mișcării.
2. Cortex premotor: Situat anterior față de cortexul motor primar și responsabil pentru unele aspecte ale controlului motor.
3. Motor suplimentar zona (SMA): Funcțiile includ planificarea mișcării generate intern, planificarea secvențelor de mișcare și coordonarea celor două părți ale corpului. Acesta este situat pe suprafața liniei mediane a emisferei anterioare cortexului motor primar.

Funcțiile cortexului motor

Funcțiile motorului sunt, de asemenea, controlate de aceste structuri suplimentare:

• Cortexul parietal posterior: ghidează mișcările planificate, raționamentul spațial și atenția.
• Cortexul prefrontal dorsolateral: important pentru funcțiile executive, inclusiv memoria de lucru, flexibilitatea cognitivă și raționamentul abstract.

Îngropate adânc în substanța albă a cortexului cerebral sunt mase subcorticale interconectate de substanță gri cerebrală numite nuclei bazali (sau ganglioni bazali) care sunt implicați în controlul motor. Nucleii bazali primesc intrări din substanța neagră a creierului mediu și a zonelor motorii ale cortexului cerebral și trimit semnale înapoi la ambele locații.

Harta cortexului motor

Majoritatea neuronilor în cortexul motor proiectează către sinapsă a măduvei spinării pe circuitele interneuronice din măduva spinării. A fost dezbătută opinia că fiecare punct al cortexului motor controlează un mușchi sau un set limitat de mușchi înrudiți. Diverse experimente care examinează harta cortexului motor au arătat că fiecare punct din cortexul motor influențează o gamă de mușchi și articulații, indicând suprapuneri semnificative pe hartă.

Zonele de asociere

Zonele asociative ale cortexul integrează stările actuale cu stările anterioare pentru a prezice răspunsuri adecvate bazate pe seturi de stimuli.

Zonele de asociere produc o experiență perceptivă semnificativă a lumii, permit să interacționăm eficient și să susținem gândirea abstractă și limbajul. Lobii parietali, temporali și occipitali, localizați în partea posterioară a cortexului, organizează informațiile senzoriale într-un model perceptiv coerent al mediului nostru centrat pe imaginea corpului nostru. Lobul frontal sau complexul de asociere prefrontal este implicat în acțiuni de planificare și mișcare, precum și în gândirea abstractă.

Abilitățile lingvistice sunt localizate în emisfera stângă în zona Broca pentru exprimarea limbajului și zona Wernicke pentru recepția limbajului. Zonele de asociere sunt organizate ca rețele distribuite și fiecare rețea conectează zonele distribuite în regiuni ale cortexului la distanțe mari. Rețelele distincte sunt poziționate una lângă alta, rezultând o serie complexă de rețele întrețesute. La om, rețelele de asociere sunt deosebit de importante pentru funcționarea limbajului.

Procesele de exprimare și receptare a limbajului au loc în alte zone decât structurile perisilviene, cum ar fi lobul prefrontal, ganglionii bazali, cerebelul, pons, nucleul caudat , si altii. Zonele de asociere integrează informații de la receptori sau zone senzoriale diferite și raportează informațiile la experiențele din trecut. Apoi creierul ia o decizie și trimite impulsuri nervoase către zonele motorii pentru a obține răspunsuri.

Metode de analiză a funcției creierului

Metodele comportamentale și neuroștiințifice sunt utilizate pentru a înțelege mai bine cum creierul nostru influențează modul în care gândim, simțim și acționăm. Multe metode diferite ne ajută să analizăm creierul și să oferim o imagine de ansamblu asupra relației dintre creier și comportament. Acest lucru promovează înțelegerea modurilor în care asociațiile sunt realizate de mai multe regiuni ale creierului, permițând răspunsurile adecvate să apară într-o anumită situație. Tehnicile bine cunoscute sunt EEG (electroencefalografia), care înregistrează activitatea electrică a creierului și fMRI (imagistica prin rezonanță magnetică funcțională), care ne spune mai multe despre funcțiile creierului. Alte metode, cum ar fi metoda leziunii, nu sunt la fel de cunoscute, dar totuși foarte influente în cercetarea neuroștiințifică modernă.

În metoda leziunii, pacienții cu leziuni cerebrale sunt examinați pentru a determina ce structuri cerebrale au fost deteriorate și în ce măsură aceasta influențează comportamentul pacientului. Conceptul metodei leziunii se bazează pe ideea de a găsi o corelație între o anumită zonă cerebrală și un comportament care apare. Din experiențe și observații de cercetare, se poate concluziona că deteriorarea unei părți a creierului provoacă modificări comportamentale sau interferează în îndeplinirea unei sarcini specifice.

De exemplu, un pacient cu o leziune în parietal-temporal-occipital zona de asociere are o grafică, ceea ce înseamnă că este incapabil să scrie, deși nu are deficite în abilitățile motorii. În consecință, cercetătorii deduc că, dacă structura X este deteriorată și apar schimbări de comportament Y, X are o relație cu Y.

Lateralizarea emisferică

Creierul uman este compus dintr-un drept și un emisfera stângă și fiecare participă la diferite aspecte ale funcției creierului.

O fisură longitudinală separă creierul uman în două emisfere cerebrale distincte conectate de corpul calos. Cele două părți se aseamănă și structura fiecărei emisfere este în general oglindită de cealaltă parte. Cu toate acestea, în ciuda puternicelor asemănări anatomice, funcțiile fiecărei emisfere corticale sunt distincte.

În psihologia populară se fac generalizări largi despre o emisferă care are o etichetă largă, cum ar fi „logic” pentru partea stângă sau „ creativ ”pentru dreapta. Dar, deși apare o dominație laterală măsurabilă, cele mai multe funcții sunt prezente în ambele emisfere. Gradul de specializare pe emisferă rămâne în curs de investigare. Dacă o anumită regiune a creierului sau chiar o întreagă emisferă este fie rănită, fie distrusă, funcțiile sale pot fi uneori preluate de o regiune învecinată chiar și în emisfera opusă, în funcție de zona afectată și de vârsta pacientului. Atunci când leziunile interferează cu căile dintr-o zonă în alta, se pot dezvolta conexiuni alternative (indirecte) pentru a comunica informații cu zonele detașate, în ciuda ineficiențelor.

În timp ce multe funcții sunt lateralizate, aceasta este doar o tendință. Implementarea unei funcții specifice a creierului variază semnificativ în funcție de individ. Domeniile de explorare a acestei diferențe cauzale sau efective ale unei anumite funcții cerebrale includ anatomia brută, structura dendritică și distribuția neurotransmițătorului. Varianța structurală și chimică a unei anumite funcții cerebrale, între cele două emisfere ale unui creier sau între aceeași emisferă a două creiere diferite, este încă în studiu. În afară de a avea o emisferectomie (îndepărtarea unei emisfere cerebrale), nimeni nu este o persoană „numai creierul stâng” sau „numai creierul drept”. lateralizarea funcției este evidentă în fenomenele de stângaci sau dreapta, dar mâna preferată a unei persoane nu este o indicație clară a localizării funcției creierului. Deși 95% dintre dreptaci au dominanță în emisfera stângă pentru limbă, 18,8% dintre stângaci au dominanță în emisfera dreaptă pentru funcția lingvistică. În plus, 19,8% dintre stângaci au funcții lingvistice bilaterale. Chiar și în cadrul diferitelor funcții ale limbajului (de exemplu, semantică, sintaxă, prozodie), gradul și chiar emisfera de dominație pot diferi. la indivizii dreptaci. În timp ce producția lingvistică este lateralizată la stânga la până la 90% dintre subiecții dreptaci, este mai mult bilaterală sau chiar dreaptă lateralizată la aproximativ 50% dintre stângaci. În schimb, funcțiile limbajului prosodic, cum ar fi intonația și accentuarea, sunt adesea lateralizate spre emisfera dreaptă a creierului.

Alte distincții laterale

Prelucrarea stimulilor vizuali și auditivi, spațiali manipularea, percepția facială și abilitatea artistică sunt reprezentate bilateral, dar pot arăta dominanța emisferei drepte. Estimarea numerică, comparația și calculul online depind de regiunile parietale bilaterale. Calculul exact și regăsirea faptelor sunt asociate cu regiunile parietale stângi, probabil datorită legăturilor lor cu procesarea lingvistică. Discalculia este un sindrom neurologic asociat cu afectarea joncțiunii temporoparietale stângi. Acest sindrom este asociat cu o manipulare numerică slabă, abilități aritmetice mentale slabe și incapacitatea de a înțelege sau de a aplica concepte matematice.

Lateralizare și evoluție

Specializarea celor două emisfere este generală la vertebrate inclusiv pești, broaște, reptile, păsări și mamifere, cu emisfera stângă specializată în clasificarea informațiilor și controlul comportamentului de rutină. Emisfera dreaptă este responsabilă pentru răspunsurile la evenimente noi și comportament în situații de urgență, inclusiv exprimarea emoțiilor intense.Hrănirea este un exemplu de comportament de rutină în emisfera stângă, în timp ce evadarea de la prădători este un exemplu de comportament în emisfera dreaptă. Acest lucru sugerează că avantajul evolutiv al lateralizării vine din capacitatea de a efectua sarcini paralele separate în fiecare emisferă a creierului.

Fenomenul Split-Brain

Pacienții cu split-brain sunt indivizi care ați suferit o calosotomie a corpului, o tăiere a unei părți mari a corpului calos (de obicei ca tratament pentru epilepsie severă). Corpul calos conectează cele două emisfere ale creierului și le permite să comunice. Când aceste conexiuni sunt tăiate, cele două jumătăți ale creierului au o capacitate redusă de comunicare între ele.

Lateralizarea pe scară largă a multor animale vertebrate indică un avantaj evolutiv asociat cu specializarea fiecărei emisfere. Avantajul evolutiv al lateralizării vine din capacitatea de a efectua sarcini paralele separate în fiecare emisferă a creierului. Într-un studiu din 2011 publicat în revista Brain Behavioral Research, lateralizarea unor funcții specifice, spre deosebire de lateralizarea creierului generală, a fost corelată cu eficiența sarcinilor paralele.