Кіріспе

Жүйке жүйесінің құбылысы Нейрологиялық бейімделу немесе сезімдік бейімделу - бұл тұрақты тітіркендіргішке сезімдік жүйенің жауап беру қабілетінің уақыт өте келе біртіндеп төмендеуі. Бұл әдетте стимулдың өзгеруі ретінде байқалады. Мысалы, егер қол үстелге тисе, үстелдің беті теріге бірден тиіп тұрады. Алайда, кейіннен үстелдің теріге әсері бірте-бірте азайып, оны мүлдем байқамай қаласыз. Бастапқыда жауап беретін сезім нейрондары енді жауап беруге ынталанбайды; бұл нейрондық бейімделудің мысалы. Барлық сезім және жүйке жүйелері қоршаған ортадағы өзгерістерді байқайтын бейімделу формасына ие. Денедегі тірі ағзалар мен сүтқоректілер үшін стимуляцияны өңдейтін және қабылдайтын нейрондық рецептор жасушалары тұрақты өзгерістерге ұшырайды. Бірнеше жүйке жүйелеріндегі кейбір негізгі ойыншылар - Ca2+ иондар (биологиядағы кальцийді қараңыз), олар екінші хабаршы жолдарда теріс кері байланыс жібереді, бұл жүйке рецепторлары жасушаларына ион ағынының өзгеруіне жауап ретінде арналарды жабуға немесе ашуға мүмкіндік береді. Сондай-ақ, кальцийдің ағыны арқылы белгілі бір белоктарға физикалық әсер етіп, оларды арналарды жабуға немесе ашуға қозғалатын механизациялық қабылдау жүйелері бар. Функционалдық тұрғыдан алғанда, бейімделу жүйке клеткаларының шектеулі жауап диапазонын ынталандыру амплитудасының диапазонын ауыстыра отырып, әлдеқайда үлкен динамикалық диапазонды сезім сигналдарын кодтау үшін арттыра алады. Сонымен қатар, жүйке адаптациясында стимулданған жауаптан бастапқы деңгейге қайта оралу сезімі бар. Соңғы зерттеулер көрсеткендей, бұл бастапқы күйлер қоршаған ортаға ұзақ мерзімді бейімделу арқылы анықталады.

Жедел және баяу бейімделу

Тез бейімделу мен баяу бейімделу бар. Тез бейімделу стимул берілгеннен кейін, яғни жүздеген миллисекунд ішінде, дереу пайда болады. Баяу бейімделу процестері бірнеше минут, бірнеше сағат немесе тіпті бірнеше күн алады. Нейрондық бейімделудің екі класы өте әртүрлі физиологиялық механизмдерге сүйенуі мүмкін.

Тарих

1800-жылдардың аяғында германиялық дәрігер және физик Герман Гельмгольц саналы сезімдер мен түрлі қабылдау түрлерін кеңінен зерттеді. Ол сезімдерді білімді қажет етпейтін саналы тәжірибенің "шикі элементтері" ретінде, ал қабылдауларды сезімдерден алынған мәнді түсіндірмелер ретінде анықтады. Ол көздің және көрудің физикалық қасиеттерін, сондай-ақ акустикалық сезімді зерттеді. Оның классикалық эксперименттерінің бірінде, тәжірибе арқылы кеңістікті қабылдаудың қалай өзгеруі мүмкін екендігі туралы, қатысушылар көрнекті өрісті оңға бірнеше градусқа бұрмалайтын көзілдірік киді. Қатысушыларға бір нәрсеге қарап, көздерін жаба отырып, оған қол тигізуге тырысуды тапсырды. Алғашында, зерттеуге алынғандар сол жаққа тым алыс барады, бірақ бірнеше сынақтан кейін өздерін түзете алды. Гельмгольц перцептивті бейімделуді ол санасыз тұжырымдау деп атаған процестен туындауы мүмкін деп болжады, онда ақыл-ойы әлемді түсіну үшін санасыз белгілі бір ережелерді қабылдайды. Бұл құбылыстың мысалы - шардың кішірейіп бара жатқандай көрінуі, содан кейін ақыл-ойының шақтың өзінен алыстап бара жатқанын түсінуі. 1890 жылдары психолог Джордж М. Страттон тәжірибелер жүргізді, онда ол қабылдау адаптациясы теориясын сынады. Бір экспериментте ол үш күн бойы екі жарым сағат бойы кері айналдыратын көзілдірік киіп жүрді. Көзілдірмесін алып тастағаннан кейін, "адамның көзі бірден қалыпты күйіне келіп, заттарды табиғи түрде көруі мүмкін болды". Кейінгі бір тәжірибеде Стратон көзілдірікті сегіз күн бойы киіп жүрді. Төртінші күні аспап арқылы алынған суреттер әлі де кері бұрылыста. Алайда бесінші күні ол суреттерге назар аударғанша, олар тік болып көрінді, содан кейін олар қайтадан кері айналды. Өзінің көру қабілетін қайтадан теріс бұру үшін, әсіресе суреттер оның торшасына қарама-қарсы бағытта соғып жатқанын білгенде, Стреттон оның миы көру қабілетінің өзгеруіне бейімделгенін түсінді. Стратон сондай-ақ өзінің көзқарасын 45° өзгертетін көзілдірік киіп тәжірибе жүргізді. Оның миы өзгеріске бейімделіп, әлемді қалыпты түрде қабылдады. Сонымен қатар, өрісті өзгертіп, әлемді теріс көруге болады. Бірақ ми өзгеріске бейімделгенде, әлем "нормалды" болып көрінеді. Кейбір эксперименттер барысында психологтар ұшқыштың көру қабілеті бұзылған ұшақты ұша алатынын тексерді. Көру қабілетін бұзатын көздікпен жабдықталған барлық ұшқыштар ұшақты қауіпсіз әрі оңай басқара алды.

Көрнекілік

Адаптация кейінірек пайда болған суреттер мен қозғалыс әсері сияқты қабылдау құбылыстарының себебі болып саналады. Көздің қозғалуының белгіленуі болмаған жағдайда, визуалды қабылдау жүйке бейімделуіне байланысты жоғалуы немесе жоғалуы мүмкін. (Көрудің бейімделуін қараңыз). Байқаушының визуалды ағыны нақты қозғалыстың бір бағытына бейімделгенде, қиялданған қозғалысты әр түрлі жылдамдықпен қабылдау мүмкін. Егер елестетілген қозғалыс бейімделу кезінде болған қиялмен бірдей бағытта болса, қиял жылдамдығы баяулайды; егер қиял қимылы қарама-қарсы бағытта болса, оның жылдамдығы артады; егер бейімделу мен қиял қимылдары ортогональ болса, қиял жылдамдығы әсер етпейді. Магнитноэнцефалографияны (МЭГ) қолданатын зерттеулер қысқа уақыт аралығында қайталанатын визуалды ынталандыруға ұшыраған адамдар бастапқы ынталандырумен салыстырғанда ынталандыруға әлсірейді. Нәтижелер жаңа ынталандырумен салыстырғанда қайталанған стимулға визуалды жауаптардың белсенділу күшін және ең жоғары латенттілік деңгейін айтарлықтай төмендеткенін көрсетті, бірақ нейрондық өңдеу ұзақтығын төмендеткен жоқ. Қозғалыс пен суреттер бейімделу үшін өте маңызды болса да, ең маңызды бейімделу - жарық деңгейіне бейімделу. Қараңғы бөлмеге немесе жарық бөлмеге кіргенде әртүрлі деңгейлерге бейімделу үшін біраз уақыт қажет. Жарық деңгейіне бейімделу сүтқоректілерге айналадағы өзгерістерді анықтауға мүмкіндік береді. Бұл қараңғылық адаптациясы деп аталады.

Тыңдау

Аудиторлық бейімделу, басқа сезімдермен қабылдау бейімделуі ретінде, адамдардың дыбыстар мен шуларға бейімделу процесі. Зерттеулер көрсеткендей, уақыт өте келе адамдар дыбыстарға бейімделеді және біршама уақыттан кейін оларды жиі ажырата алмайды. Сенсорлық бейімделу бірнеше жеке дыбыстарды қатарлап алудың орнына дыбыстарды бір, өзгермелі дыбыс түрінде араластыруға бейімделеді. Сонымен қатар, қайта-қайта қабылдаудан кейін адамдар дыбыстарды енді оларды саналы түрде қабылдамайтын, немесе "блоктауға" бейімделеді. Пойыздар жолында тұратын адам ақырындап жүріп бара жатқан пойыздардың дыбысын сезбейді. Сол сияқты, үлкен қалаларда тұратын адамдар бірте-бірте көлік қозғалысының дыбыстарын ести алмайды. Әртүрлі аймаққа, мысалы, тыныш ауылға көшіп барғанда, сол адам тыныштықты, шегірткелерді және т.б. сезінетін болады. Дыбысты механикалық қабылдау үшін градиенттік сигналдардың кеңістіктік ганглияларға өтуіне мүмкіндік беретін шаштык жасушалар деп аталатын рецептор жасушаларының арнайы жиынтығы қажет, онда сигнал өңделу үшін миға жіберіледі. Бұл механикалық қабылдау, химиялық қабылдаудан айырмашылығы, қоршаған ортадан дыбысты бейімдеу шашты клетканың стереоцилиясындағы катиондық арналардың ашылуы мен жабылуының физикалық қозғалысына қатты байланысты. Стереоцилияның жоғарғы жағында орналасқан механикалық-электрлік трансдукция (МЭТ) арналары шаштың бұрылуынан пайда болатын кернеуді анықтау үшін дайын. Шаш түйінінің бұрылуы көршілес стереоцилияларды жалғастыратын ұштық белдіктерді тарту арқылы күш тудырады.

Иіс сезу

Тұжырымдамалық бейімделу - иіс сезу мен сезу сезімдерінің барлығында болатын құбылыс. Адам белгілі бір иіске уақыт өте келе бейімделе алады. Темекі шегушілер немесе темекі шегушілермен бірге тұратын адамдар біршама уақыттан кейін темекі иісін сезінуді тоқтатады, ал темекіге үнемі тап болмайтын адамдар оны бірден сезінеді. Осы құбылысты иіс, гүл және т.б. басқа да иіс түрлерімен байқауға болады. Адамның миы адамға беймәлім иістерді ажырата алады, ал оған үйренген және енді саналы түрде танып білуді қажет етпейтін иістерге бейімделеді. Иіс сезу нейрондары Ca2+ иондарының деңгейінен кері байланыс жүйесін пайдаланып, ұзақ уақыт бойы иіске бейімделуді іске асырады. Иіс сигналын трандукциялау екінші хабаршы трандукциялау жүйесін пайдаланады, сондықтан бейімделу механизміне көбінесе Ca2+ иондарға байланған CaMK немесе кальмодулинді қамтитын бірнеше факторлар кіреді.

Соматосенсорлық

Бұл құбылыс сенсорлық сезімге де қатысты. Жаңа киінген киім бірден байқалады, бірақ бірте-бірте киіп жүргенде, оның пішініне бейімделіп, көңіл бөлмейді.

Ауырсыну

I типті/Aβ тобындағы ірі механосенсорлық нейрондар бейімделуді көрсеткенмен, IV типті/C тобындағы шағын ноцицептивті нейрондарда бейімделу болмайды. Нәтижесінде, ауырсыну әдетте тез арада басылмайды, бірақ ұзақ уақыт бойы сақталады; керісінше, егер қоршаған орта тұрақты болса, басқа сезімдік ақпарат тез бейімделеді.

Салмақпен жаттығу

Зерттеулер көрсеткендей, бір сеанс ауырлықпен жаттығудан кейін жүйке жүйесі бейімделеді. Күштілік жетістіктері бұлшық еттердің көлемі ұлғаймаған жағдайда байқалады. Электромиографиялық (СЭМГ) әдістерін қолдана отырып, бұлшықет беттерін жазу жаттығу барысында күштің ерте пайда болуы СЭМГ белсенділігінің амплитудасының артуымен байланысты екенін анықтады. Бұл зерттеулер басқа да теориялармен бірге бұлшық ет массасының өсуісіз күштің артуын түсіндіреді. Нейрондық бейімделумен байланысты күштіліктің артуына байланысты басқа теориялар: агонист антагонист бұлшық еттің коактивациясы төмендеуі, қозғалтқыш бірліктерінің синхрондалуы және қозғалтқыш бірліктерінің атылу жылдамдығының артуы. Нейрологиялық бейімделу V толқындар мен Хоффман рефлекстерінің өзгеруіне ықпал етеді. H рефлексі омыртқа α мотонейрондарының қозғылмалылығын бағалау үшін пайдаланылуы мүмкін, ал V толқыны α мотонейрондарының моторлық шығысының шамасын өлшейді. Зерттеулер көрсеткендей, 14 апталық күшейту жаттығуларынан кейін, емделушілер V толқынының амплитудасы ~ 50% - ға, H рефлексі амплитудасы ~ 20% - ға өсті. Бұл нейрондық бейімделудің адамда ми миының функционалдық қасиеттерінің өзгеруіне әсер етпей, моторлық қабықтың ұйымдастырылуына әсер етпейтінін көрсетті.

Адаптация мен дағдылану

Нейрологиялық бейімделу мен дағдылану терминдері бір-бірімен жиі шатастырылады. Әдеттелу - мінез-құлық құбылысы, ал нейрондық бейімделу - физиологиялық құбылыс, бірақ екеуі мүлдем бөлек емес. Әдеттегідей қалыптасу кезінде адам әдеттегідей қалыптасып жатқан нәрсені байқап-білмеуін белгілі бір саналы түрде бақылайды. Алайда, нейрондық бейімделу кезінде адам оны саналы түрде бақылай алмайды. Мысалы, егер адам бір нәрсеге (мысалы, иіс немесе хош иісті) бейімделсе, онда ол өзін осы нәрсені иіскеуге саналы түрде мәжбүрлей алмайды. Нейрологиялық бейімделу стимулдың қарқындылығымен тығыз байланысты; жарық қарқындылығы өскен сайын, адамның сезімдері оған қаттырақ бейімделеді. Салыстырмалы түрде, әдетке айналу стимулға байланысты әр түрлі болуы мүмкін. Әлсіз стимулмен үйрену бірден басталуы мүмкін, бірақ күшті стимулмен үйрену мүлдем болмауы мүмкін, мысалы, салқын желмен өрт туралы дабыл. Әдеттелудің әдеттелу процесі деп аталуы үшін, оған сәйкес келуі керек сипаттамалардың жиынтығы бар.

Қысқа мерзімді бейімделулер

Ритмдік іс-әрекеттер кезінде ағзада қысқа мерзімді нейрондық бейімделулер пайда болады. Осы жүйке бейімделулері үнемі болып жатқан кездегі ең көп таралған әрекеттердің бірі - жүру. Адам жүргенде, дене қоршаған орта мен аяқтардың айналасындағы жағдай туралы үнемі ақпарат жинап отырады және жер бетіне қарай қолданылатын бұлшық еттерді сәл-сәл реттейді. Мысалы, тау басына көтерілу үшін, жалпақ аспанмен жүруден басқа бұлшық еттер қажет. Ми денеде дөңгелекке қарай жүруді сезінген кезде, ол мидың миларына көбірек белсенділік беретін нейрондық бейімделуді жасайды. Жүйке адаптациясының жылдамдығы мидың аймағына және алдыңғы ынталандырулардың өлшемдері мен пішіндерінің ұқсастығына байланысты. Төменгі сопақша гируста бейімделулер алдыңғы ынталандырулардың ұқсас мөлшерге байланысты және алдыңғы ынталандырулардың ұқсас пішінге байланысты. Алдыңғы жаңқа қабығындағы бейімделулер бұрынғы ынталандыруларға ұқсамайтын өлшем мен пішінге тәуелді.

Ұзақ мерзімді бейімделулер

Кейбір ритмдік қозғалыстар, мысалы тыныс алу қозғалыстары, тіршілік үшін өте маңызды. Бұл қозғалыстар өмір бойы қолданылуы керек болғандықтан, олардың дұрыс жұмыс істеуі маңызды. Бұл қозғалыстарда жаттығуларға немесе сыртқы жағдайларға байланысты жүйке адаптациясы байқалады. Субъектілердің көздері бір түсті үнемі қозғайтын болса, онда олардың миында түске бейімделу пайда болады. Бұл бейімделу пайда болғаннан кейін, TMS субъектінің көру қабығын қайта бұзады, ал субъект көрген жарық жарқырауы бұзылу алдындағы тұрақты тітіркендіргішпен бірдей түсті болды.

Дәрілік әсері

Нейрологиялық бейімделу табиғи емес жолдармен де болуы мүмкін. Белсенділік рецепторларының төмендеуіне себеп болатын антидепрессанттар мидағы жүйке жүйесінің тез бейімделуіне себепші болуы мүмкін. Осы рецепторларды тез реттеу арқылы дәрі-дәрмектер дәрі-дәрмекті қабылдаған адамдарға стресстің әсерін азайта алады.

Жарақаттан кейінгі жағдай

Нейрологиялық бейімделу жиі жарақаттан кейін жануардың тіршілік етуі үшін өте маңызды. Қысқа мерзімде ол жарақаттың нашарлауын болдырмау үшін жануардың қозғалысын өзгерте алады. Ұзақ мерзімде бұл жануардың жарақаттан толық немесе ішінара айығуына мүмкіндік береді.

Мидың зақымдануы

Балалық шақтағы ми жарақатын алған балаларды зерттеулер жарақаттан кейін жүйке адаптациясы баяу жүретінін көрсетті. Мүсіннің лингвистикалық, кеңістіктік танымдық және эмоциялық даму аймақтарына ерте жастағы жарақаттар алған балалар жарақатталмағандарға қарағанда бұл аймақтарда кемшіліктер көрсетті. Алайда, жүйке жүйесінің бейімделуіне байланысты, мектеп жасына қарай бұл салалардың айтарлықтай дамығаны байқалады.

Аяқ жарақаттары

Алдыңғы аяғының бір бөлігі кесілгеннен кейін жеміс шыбығының (Drosophila melanogaster) дене күйі мен жүріп-тұру кинематикасы бірден өзгеріп, оның жүре беруіне мүмкіндік береді. Жеміс шыбығының ұзақ мерзімді бейімделулері де бар. Зерттеушілер артқы аяғын кескеннен кейін, құстар жарақат алған жақтан бұрылуға бейім екенін, бірақ бірнеше күннен кейін бұл бейімділік жоғалып, құстар жарақат алғанға дейін солға және оңға біркелкі бұрылатындығын анықтады. Бұл зерттеушілер ұштарды жұмыс істеу және бұзылған проприоцепциямен салыстырды дененің кеңістікте қайда екендігін сезіну және проприоцепциясыз ұштардың жарақаттан кейін бұрылу бейімділігінен бірдей қалпына келмейтінін анықтады. Бұл нәтижелер Drosophila-да аяқ жарақаттан кейін пайда болатын нейрондық бейімделу үшін проприоцептивті ақпараттың қажет екендігін көрсетеді.