Does the brain have the capacity to understand something as complex as itself?
V minulém příspěvku jsme si popsali, jak naše psychika vnímá podněty, které do ní vstupují a jaké mechanismy používá k jejich vyhodnocování. To, že jsme schopni vůbec vnímat nějaké podněty, není však zásluhou pouze naší psychiky. Klíčovou roli při vnímání, respektive registraci určitého podnětu hraje náš mozek a systém zabezpečující jeho funkčnost – nervový systém. V dnešním příspěvku se tedy zjednodušeně podíváme na nervový systém člověka a pokusíme si vysvětlit, jak to všechno funguje.
Základní stavební jednotkou našeho nervového systému jsou neurony. Neuron je nervová buňka zodpovědná za přenos dat (vzruchů) od receptorů do mozku a opačným směrem. Neuron má 5 základních částí – buněčné tělo, jádro (nukleus), dendrity, axon a axonální zakončení. Buněčné tělo slouží jako metabolické centrum celé buňky. Dendrity („větvičky“ okolo jádra) jsou hlavním prostředkem příjmu informací od jiného neuronu. Axon (dlouhá větev vedoucí od jádra) je využíván jako cesta pro přepravu informací vně neuronu. Axonální zakončení (kuličky na konci axonu) umožňují neuronu předat informace jinému neuronu. Na obrázku dole můžeme vidět, že povrch axonu je obalen jakýmisi „válečky“, které se táhnou po celé jeho délce. Tyto „válečky“ jsou vrstvy myelinu (lipoprotein) zajišťující rychlý přenos informací uvnitř neuronu a jeho správné fungování a potažmo správné fungování celé nervové soustavy člověka. Myelin má ve skutečnosti bílou barvu a vzhledem k tomu, že je jednou ze základních složek bílé hmoty mozku, je to právě tento protein, který zapříčiňuje její bílou barvu. Jednoduše řečeno, pokud se díváme na snímek lidského mozku, čím větší bílá plocha, tím lépe a rychleji daný mozek funguje.
Přenos dat mezi neurony probíhá pomocí synaptického spojení tzv. synapse. Toto spojení není tak úplně spojením, jelikož neurony se ve skutečnosti vůbec nedotýkají a pouze si vyměňují informace. Výměna informací je zprostředkována tzv. neurotransmitery (chemické látky, přirozeně vznikající v nervové soustavě), které jsou jedním neuronem vypuštěny (jeho axonálními zakončeními) a druhým neuronem přijímány (dendrity). Neurotransmitery se liší na základě toho, jakou informaci si mezi sebou neurony předávají. Můžeme pozorovat neurotransmitery, které přenášejí informaci o bolesti, dotyku nebo informaci pro člověka, aby začal svůj proces regenerace. Lidem trpícím epilepsií se tyto procesy přenosu neurotransmiterů spouštějí samovolně, což často způsobuje záchvaty.
Z čeho se skládá a jak funguje neuron, jsme si alespoň povrchově popsali. Pojďme se nyní podívat, co vzniká, když se velké množství neuronů napojí na sebe a vytvoří systém, v našem těle známý jako nervový systém. Nervový systém se samozřejmě neskládá pouze z neuronů. Najdeme zde například i receptory, které zaznamenávají podněty působící na naše tělo, ať už se jedná o zvukové, chuťové nebo hmatové podněty. Další neodmyslitelnou částí nervové soustavy je bezesporu mozek, který všechna tato data získává a pracuje s nimi. Lidský mozek je společně s míchou součástí tzv. centrální nervové soustavy (CNS). Kromě CNS má člověk také periferní nervovou soustavu (PNS). Oba tyto systémy mají v lidském těle jinou funkci. PNS je soustava obsahující většinu nervů v těle a dále se dělí. Dalšími částmi periferního nervového systému jsou nervový systém somatický (SNS) a nervový systém autonomní (ANS). Somatický nervový systém plní roli přenašeče nervový signálů z mozku. Autonomní nervový systém přenáší informace opačným směrem a to z receptorů do mozku. ANS se dále rozděluje na další dva podsystémy. Tyto podsystémy se nazývají sympatický nervový systém (SnS) a parasympatický nervový systém (PSNS). Funkce těchto dvou systému je nutné si zapamatovat pro lepší orientaci v dalších článcích na naší stránce, jelikož vztahy mezi nimi a potažmo mezi nimi a kognitivními funkcemi budou předmětem několika z nich. Sympatický nervový systém je zodpovědný za aktivaci našeho organismu. V odborné literatuře se používá pojem „Fight or Flight“, což víceméně mluví samo za sebe. SnS rozhoduje, zda budeme v dané situaci agresivní (fight), nebo zda budeme naopak pasivní (flight). Druhý z těchto systému (PSNS) řídí regenerační procesy v našem těle. Parasympatický nervový systém je plně aktivní, pouze pokud na něho nepůsobí žádný podnět. Jenom v takovém případě můžeme plně regenerovat nejen po stránce fyzické, ale také po té mentální.
Všechny tyto systémy by byly k ničemu, pokud by nebylo místo, kde se všechny informace z nich získané vyhodnotí. Tímto místem je v lidském těle mozek. Mozek funguje jako takové řídící středisko našeho těla. Psát o mozku a popisovat všechny jeho části by bylo na opravdu dlouho dobu, proto jsme se rozhodli, že vás seznámíme pouze s opravdu základními částmi a jejich funkcemi. Tyto části jsme si vybrali z důvodu, že se úzce vážou k našemu projektu tréninku kognitivních funkcí a pro pochopení významu tohoto tréninku je dobré je znát. Mozek jako takový se rozděluje na tři hlavní části: přední mozek, střední mozek a zadní mozek. Každá z nich má svoje vlastní části a plní jiné funkce. Z předního mozku jsou pro naši věc nejdůležitější: Thalamus (senzorické vjemy), Hypothalamus (regulace tělesných funkcí a motivace), Hippocampus (paměť), Primární vizuální kortex (zrak). Ze středního mozku: Substantia nigra (dobrovolná motorická aktivita). Ze zadního mozku: Cerebellum (koordinace). To, že zde spousta částí a složek mozku nezaznělo, neznamená, že nejsou důležité. Je to hlavně z toho důvodu, abychom vytvořili přehledný a ne příliš přeplněný článek. K bližšímu rozboru jednotlivých částí se vždy dostaneme při popisu funkcí, které s danou částí souvisí a jejich spojitostí k našemu projektu.
Reference: John P. J. Pinel & Steven J. Barnes (University of British Columbia) - Biopsychology
Does the brain have the capacity to understand something as complex as itself?
Gazzaniga, 2010
I the last post we went through how our psychic perceive stimuli that entre it and what mechanisms we use to evaluate them. The ability of us to be able to perceive at least some stimuli isn’t only thanks to our psychic. The key role in perception, respectively registration of a certain stimulus, plays our brain and the system mediating its functionality – the nervous system. In today’s post we are going to very briefly inspect our nervous system and we are going to try to understand how it all works.
The basic structure of the nervous system are neurons. Neuron is a nervous cell reliable for a transmission of information from receptors to the brain and other way around. Neuron has 5 main structures – cell body, nucleus, dendrites, axon, and terminal buttons. Cell body serves as a metabolic center of the whole cell. Dendrites (branches around the nucleus) are the main instruments for the receiving of information from another neuron. Axon (long branch coming from the nucleus) is used as a way of transmission of information within the neuron. Terminal buttons (little balls at the end of axon) enable the neuro to pass on the information to another neuron. In the picture bellow, you can see that the surface of the whole length of the axon is covered by “rolls”. Those “rolls” are layers of myelin providing a fast transmission of the information inside of the neuro ad its right functioning.
The transmission of information between neuros happens through a connection called synaptic connection (synapse). This connection isn’t that much of a connection, since the neurons are not connected ad the only thing they do is that they exchange information. The information exchange is mediated by neurotransmitters (chemical substances, naturally forming in the nervous system) that are released by the first neuron (from its terminal buttons) and received by the second one (by its dendrites). Neurotransmitters are organized based on the information they are carrying. We can see neurotransmitters carrying information about pain, touch or information for the brain to begin the process of regeneration.
We have covered the basic structures and functions of neuron. Let’s take a look at what happens when a huge number of neurons connects and create a system known as the nervous system. Understandably, the nervous system isn’t consist only of neurons. For example, we can also find there receptors, that register stimuli that act on our body. Another important part of our nervous system is brain. Our brain receives all the information collected from the nervous system and makes the main decisions. Human’s brain, alongside with the spinal cord is a part of the central nervous system (CNS). Besides CNS, people also have peripheral nervous system (PNS). Both of these systems have different functions in our bodies. PNS is the system including majority of the nerves in the body and it is additionally divided. Other parts of the peripheral nervous system are somatic nervous system (SNS) and autonomic nervous system (ANS). Somatic nervous system transfers the nervous signal from the brain (it transfers the brain’s decision). On the other hand, ANS transfers the nervous signal in an opposite direction, from the receptors to the brain (it transfers the information obtained so the brain can work with it and evaluate it). ANS can be further divided into two other systems. Those systems are sympathetic nervous system (SnS) and parasympathetic nervous system (PSNS). Functions of these two systems is important to remember in order to be able to understand future posts on our blog. Sympathetic nervous system is responsible for activation of the organism. In scientific literature we can read about the “Fight or Flight Response”. This basically means that the sympathetic nervous system decides whether we going to attack or be passive in that particular situation. PSNS controls the regeneration processes in our body. Parasympathetic nervous system is fully active only if there isn’t any stimuli triggering the SnS so it allows the PSNS to begin the regeneration process.
All these complicated systems would be useless if there wasn’t a place where all the information are being gathered and evaluated. This place is the human brain. Brain works as a control center of the whole body. It would be really time consuming to describe every part of the brain so we have decided to list only few parts of the brain that are, in our eyes, the most important for you to know, so you can better understand future posts. Brain as is, is divided into 3 main parts: Hindbrain, Midbrain, and Forebrain. Each one of them has its own parts and functions. The most important parts of the Forebrain are: Thalamus (sensory inputs), Hypothalamus (regulation of body functions and motivation), Hippocampus (memory), Primary Visual Cortex (vision). From the Midbrain: Substantia Nigra (voluntary motor activity). From the Hindbrain: Cerebellum (coordination). The fact that majority of the brain parts wasn’t mentioned, doesn’t mean that they are not important. The reason for it is that we do not want this post to be way too complicated and complex. We are going to get to a further and closer analysis of separate parts every time, when the certain part is going to be related to the topic of the post.
Reference: John P. J. Pinel & Steven J. Barnes (University of British Columbia) - Biopsychology
