Эмоцияны басқаруға жауапты ми тізбегі – Папез тізбегі. Гипоталамус, лимбикалық жүйе, амигдала және префронталды қабықтан тұрады. Ми қалай жұмыс істейді?
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Нейрондық тізбек
Neural circuit
Папез тізбегі /p//eɪ//p//z/ немесе медиальді лимбикалық тізбек – эмоциялық өрнекті бақылауға арналған нейрондық тізбек. 1937 жылы Джеймс Папез гипоталамусты лимбикалық бөлікшемен байланыстыратын тізбек эмоциялық сезімдердің негізі деп ұсынды. Пол Д. Маклин Папездің ұсынысын қайта қарастырып, лимбикалық жүйе терминін енгізді. Маклин тізбекті лимбикалық бөлікше және оның алдыңғы мидағы маңызды байланыстары – гипоталамус, амигдала және септумнан тұратын "висцеральді ми" деп қайта анықтады. Уақыт өте келе, эмоциялық өрнекті бақылауға арналған алдыңғы ми тізбегінің түсінігі префронтальді қабықшаны қосу үшін өзгертілді.
The Papez circuit /p//eɪ//p//z/,Unreliable source: date=November 2016 or medial limbic circuit, is a neural circuit for the control of emotional expression. In 1937, James Papez proposed that the circuit connecting the hypothalamus to the limbic lobe was the basis for emotional experiences. Paul D. MacLean reconceptualized Papez's proposal and coined the term limbic system. MacLean redefined the circuit as the "visceral brain" which consisted of the limbic lobe and its major connections in the forebrain – hypothalamus, amygdala, and septum. Over time, the concept of a forebrain circuit for the control of emotional expression has been modified to include the prefrontal cortex.
Құрылымы
Папездік тізбек мидың әртүрлі құрылымдарын қамтиды. Ол гиппокамппен (немесе гиппокамптық құрылыммен) басталып, сомен аяқталады. Талшықтарды бөліп қарау нәтижесінде тізбектің орташа ұзындығы 350 миллиметр екені анықталды. Папездік тізбек келесі жүйке жолдары арқылы өтеді:
The Papez circuit involves various structures of the brain. It begins and ends with the hippocampus (or the hippocampal formation). Fiber dissection indicates that the average size of the circuit is 350 millimeters. The Papez circuit goes through the following neural pathways:
Гиппокамптық құрылым (субикулум) → форникс → сүтқоректі денелері → сүтқоректі-таламус жолы → алдыңғы таламус ядросы → цингулум → энториналдық қабық → гиппокамптық құрылым. Мидың төменгі медиалды көрінісінің суреті Папез тізбегінің орналасуын нақты көрсетеді. Тізбектегі құрылымдардың орналасуына байланысты пайда болатын пішін лимб болып табылады. Осы себепті Маклин бұл тізбекті кейіннен өзгерткенде лимбикалық жүйе деп атады. Әртүрлі зерттеулер Папез тізбегіне мишаның үлкен әсер ететінін және, мүмкін, гиппокамп тізбектің бастапқы нүктесі емес екенін көрсетеді. Анатомиялық тұрғыдан алғанда, бұл орынды, себебі миша көптеген жіңішке талшықтармен және талшық шоғырларымен тізбекке байланысқан. Мишадағы химиялық зақымданулар тізбекке тежегіш әсер етеді. Жануарлардың мінез-құлқына қатысты зерттеулер мишаның алдыңғы бөлігін электрлік түрде ынталандыру арқылы ояну, жыртқыш шабуыл және тамақтану реакцияларын тудырады, бұлардың барлығы эмоцияның көрінісі деп саналады. Жалпы алғанда, бұл зерттеулер мишаның мидың эмоциялық жүйесіне де кіруі мүмкін екенін көрсетеді. Соңғы жылдары диффузиялық МРТ және салмақты МРТ техникаларын қолдану арқылы көптеген қосымша лимбикалық талшық байланыстары анықталды. Осы жолдардың барлығының теңдес талшықты байланысы приматтардағы диссекциялық зерттеулермен расталган. Бұл талшық жолдарының кейбіреулеріне миндаль-қабықтан шығатын жол, миндаль-таламус жолы, терминалды жолақ, дорсалды таламус-гипоталамус жолы, миша-гипоталамус жолдары және парието-окципито-гипоталамус жолы кіреді.
Hippocampal formation (subiculum)→ fornix→ mammillary bodies→ mammillothalamic tract→ anterior thalamic nucleus→ cingulum→ entorhinal cortex→ hippocampal formation. A photograph of the inferior medial view of the brain when dissected clearly shows the layout of the Papez circuit. Due to the location of the structures in the circuit, the resulting shape is a limbus. This is what drove MacLean to call the circuit the limbic system when he later modified the circuit. Various studies indicate that the Papez circuit is greatly influenced by the cerebellum and that perhaps the hippocampus is not the starting point of the circuit. Anatomically, this would make sense since the cerebellum is connected to the circuit with many fine fibers and fiber bundles. Chemical lesions on the cerebellum seem to have an inhibitory effect on the circuit. Animal behavioral studies show that electrical stimulation of the anterior cerebellum can cause arousal, predatory attack, and feeding responses, all of which are thought to be expressions of emotion. Overall, these studies provide evidence that the cerebellum may also be included in an emotional system of the brain. In recent years, multiple additional limbic fiber connectivity has been revealed using Diffusion MRI weighted imaging MRI techniques. The equivalent fiber connectivity of all these pathways has been documented by dissection studies in primates. Some of these fiber tracts include the amygdalofugal tract, amygdalothalamic tract, stria terminalis, dorsal thalamo hypothalamic tract, cerebellohypothalamic tracts, and the parieto occipito hypothalamic tract.
Сезімталдық
Папездің егежкілердегі агрессиялық тәжірибелері мен басқа да зерттеулерге сүйене отырып, бастапқыда бұл тізбек эмоциямен байланысты деп саналды. Бұл тізбек гипоталамус пен ми қабығын байланыстырып, мидың эмоциялық жүйесі ретінде жұмыс істейді. "Шеңберлік қабық гиппокампқа проекция жасайды, ал гиппокамп форникс деп аталатын аксондар шоғыры арқылы гипоталамусқа проекция жасайды. Гипоталамустың әсері алғы таламус ядролары арқылы ми қабығына жетеді". Дегенмен, жылдар бойында бұл тізбектің эмоциядағы рөліне қосымша дәлелдер табылмады. Қазірде амигдала эмоцияда маңызды рөл атқарады деп есептеледі, бұл құрылым 1952 жылға дейін Папез тізбегінің бөлігі болмаған, сол кезде Маклин оны тізбектің өзгертілген нұсқасына, лимбикалық жүйеге қосты.
Based on Papez's experiment with aggression in rats and other studies, it was initially believed that the circuit was involved with emotion. The circuit connects the hypothalamus and the cortex and acts as the emotional system of the brain. "The cingulate cortex projects to the hippocampus, and the hippocampus projects to the hypothalamus by way of the bundle of axons called the fornix. Hypothalamic effects reach the cortex via a relay in the anterior thalamic nuclei." However, there has not been additional proof of the circuit's role in emotion over the years. Now, the Amygdala is thought to play a key role in emotion, a structure that was not a part of the Papez circuit until 1952 when MacLean included it in the modified version of the circuit, the limbic system.
Жады
Соңғы жылдары Папец схемасының құрылымдарын қамтитын көптеген тәжірибелер жүргізілді. Сонымен қатар, Папец схемасының құрылымдары зақымдалған көптеген жағдайларда оның нақты функциясын көрсететін өзгерістер байқалады. Тета толқындары негізінен гиппокамптың белсенділігін өлшеу үшін қолданылады, бірақ басқа ми аймақтарының белсенділігін өлшеуге де пайдаланылуы мүмкін. Гиппокамп пен алдыңғы вентральді таламуста тета толқындарының күшті синхронизациясы байқалады. Гиппокамп пен таламустың алдыңғы дорсальді және алдыңғы медиальді аймақтары арасындағы тета толқындары синхронизацияны көрсетпесе де, ғалымдар ми аймақтарындағы нейрондардың ату жылдамдығының айтарлықтай жоғарылағанын анықтады. Жалпы, тета толқынының тәжірибелеріне сүйене отырып, Папец схемасының кейбір компоненттерінің байланысы бар екені және бірге жұмыс істейтіні көрсетілді. Сондай-ақ, тета толқындары оқу және есте сақтаумен байланысты деп есептеледі. Осыған байланысты, көптеген ғалымдар тета толқыны тәжірибелерінің нәтижесінде Папец схемасы есте сақтау процесіне қатысады деп санайды. Кейбір ғалымдар бұл қатысуды кеңістіктік және эпизодтық есте сақтаумен байланыстырады. Мамильтоталамус трактысына, вентральді алдыңғы ядроға және вентральді бүйірлік ядроға келтірілген зақым есте сақтау және тіл қабілетінің бұзылуына әкелуі мүмкін. Амнезия сүтқоректілер денесінің Папец схемасынан үзілуі салдарынан туындауы мүмкін. Форникс – ақ заттан құралған жүйке талшықтарының жиынтығы. Ол қалыпты танымдық функциялар үшін маңызды. Форникске келтірілген зақым амнезияға алып келуі мүмкін.
In the past few years, many experiments have been done that involve structures of the Papez circuit. Moreover, many cases where structures of the Papez circuit have been damaged show changes that indicate its real function. Theta waves are used to measure activity in mainly the hippocampus but can be used to measure other brain regions as well. Strong synchronization of theta waves in the hippocampus and anterior ventral thalamus has been observed. Although theta waves between the hippocampus and the anterior dorsal and anterior medial regions in the thalamus showed no synchronization, scientists have seen a marked increase in firing rates of the neurons in the brain regions. Overall, based on theta wave experimentation, some components of the Papez circuit have shown to indeed have a connection and work together. Also, theta waves are thought to be linked to learning and memory. Consequently, many scientists believe that the Papez circuit is involved with memory because of theta wave experiments. Some scientists have narrowed it down to specifically spatial and episodic memory. Damage to the mammillothalamic tract, ventral anterior nucleus, and ventral lateral nucleus can result in memory and language impairment. Amnesia can be a result of disconnection of the mammillary bodies from the Papez circuit. The fornix is a bundle of nerve tracts made of white matter. It is crucial in normal cognitive functions. Harm to the fornix can result in amnesia.
Альцгеймер ауруы
Альцгеймер ауруы - жиі кездесетін нейродегенеративті ауру және деменцияның бір түрі. Бұл ауру науқастардың жаңа ақпаратды қабылдау және жаттау қабілетін нашарлатады немесе толығымен жояды. Олар көбінесе адамдардың, заттардың және басқа да нәрселердің аттарын есіне алуда қиындықтарға тап болады. Бұл аурудың салдарынан дегенерация немесе басқа да нейрологиялық мәселелер Папец тізбегінің бөліктерінде жиі пайда болады. Эпизодтық жадтың бұзылуының Папец тізбегіндегі ісіктермен немесе зақымданулармен байланысты екені белгілі. Эпизодтық жадқа байланысты Папец тізбегінің нақты құрылымдары – гиппокамп және басқа медиалды уақытша бөлікше құрылымдары. Эпизодтық жадқа тигізетін осы зиянды әсерлердің нәтижесінде Папец тізбегінің зақымдануы науқаста амнезияны ғана емес, сонымен қатар Альцгеймер ауруын да анықтауға немесе болжауға мүмкіндік береді.
Alzheimer's disease is a common neurodegenerative disease and a form of dementia. It leaves patients impaired or unable to learn new information. They usually have difficulty coming up with the names of people, objects, etc. Degeneration or other neural problems because of this disease commonly occurs in parts of the Papez circuit. It is already known that problems with episodic memory are linked to tumors or damage in the Papez circuit. Specific structures of the Papez circuit linked to episodic memory are the hippocampus and other medial temporal lobe structures. As a result of these adverse effects on episodic memory, damage to the Papez circuit can not only indicate or predict amnesia but also Alzheimer's in a patient.
Паркинсон ауруы
Паркинсон ауруы мидың ортаңғы бөлігіндегі қара заттың дегенерациясынан туындайды. Бұл ауруда Папез тізбегінің құрылымдарына зақым келген болуы мүмкін. Әдетте, Паркинсон ауруы базальды ганглиядағы дофамин деңгейінің төмендеуімен байланысты.
Parkinson's disease is caused by the degeneration of the substantia nigra in the midbrain. There may also be damage to the structures of the Papez circuit in this disease. Usually, Parkinson's is correlated with depletion of dopamine in the basal ganglia.
Семантикалық деменция
Семантикалық деменция – сирек кездесетін дегенеративтік ауру, ол семантикалық жадтың барлық функцияларында – атау беру, жеке сөздерді түсіну және жалпы білімнің жеткіліксіздігі сияқты кемшіліктермен сипатталады. Сөйлеудің басқа компоненттері, қабылдау және сөзсіз мәселелерді шешу дағдылары, сондай-ақ эпизодтық жад салыстырмалы түрде сақталады. Бұл, бұрынғы зерттеулерде тілдің бұзылуына алып келген, сүтқоректі денелерінің, алдыңғы-жанамалық ядроның және жанамалық-жанамалық ядроның зақымдануынан туындауы мүмкін. Сүтқоректі денелері Папез тізбегінің маңызды бөлігі болып табылады. Егер нейрондардың жоғалуы және/немесе миелиндеу сияқты зақымданулар болса, Папез тізбегіне елеулі зиян келтірілуі мүмкін. Жүйенің байланысқан бөліктері бұзылады. Соның салдарынан, жаңа ақпаратты үйрену немесе жақында алынған естеліктерді еске түсіру қабілеті айтарлықтай төмендеуі немесе толығымен жоғалуы мүмкін.
Semantic dementia is a rare degenerative disorder that exhibits defects in all semantic memory functions, including naming, single word comprehension and impoverished general knowledge, with relative preservation of other components of speech, perceptual and nonverbal problem solving skills, and episodic memory. This may occur due to damage in the mammillary bodies, ventral anterior nucleus, and ventral lateral nucleus which has resulted in disruption in language in previous research. The mammillary bodies are an important part of the Papez circuit. If there is damage, such as loss of neurons and/or myelination, to the mammillary bodies, the Papez circuit can be severely affected. There will be a disruption in the connecting parts of the system. As a result, the ability to learn new information or to retrieve recently acquired memories is significantly reduced or lost.
Уақытша жаһандық амнезия
Уақытша жаһандық амнезия өте сирек кездесетін ауру, және оның туралы көп мәлімет жоқ. Пациенттерде эпизодтық есте сақтаудың селективті бұзылысы күрт дамиды, олар бұрынғы білімдерін бірнеше сағаттан 48 сағатқа дейін жоғалтады және жаңа ақпаратты қабылдауға қабілетсіз болады. Папец тізбегіндегі гиппокамп пен басқа медиальді ми бөліктерінің зақымдануы эпизодтық есте сақтаудың төмендеуіне немесе жоғалуына себеп болады деп саналады. Алайда, бұл жүйе 1937 жылы Джеймс Папец осы жүйені егжей-тегжейлі зерттегенге дейін танымал болған жоқ. Папец, агрессияның жоғары деңгейіне алып келетін құтыру ауруын зерттеді. Ол бұл күшейген агрессияның гиппокамп зақымдануымен байланысты екенін байқады. Папец үшін бұл теориялық тұрғыдан түсінікті болды, ол гиппокамптың автономды нерв жүйесімен байланысының нәтижесінде эмоцияларды білдіруге жауапты екенін айтты. Ол сондай-ақ, кейбір жағдайларда, нақты тітіркендіргіштер (дәм, иіс, ауырсыну және т.б.) күшті эмоциялық реакцияларды тудыратынын көрді. Бұл тітіркендіргіштер гиппокампты ғана емес, басқа да ми құрылымдарын белсендіреді. Ол осы ми құрылымдары мидағы эмоциялық бақылау орталығы ретінде бірлесіп жұмыс істейді деп болжады және нәтижесінде Папец тізбегін құрды. Осы зерттеулердің нәтижесінде Папец тізбектің эмоцияны кортикальды түрде бақылайтынына сенді. Сол кезде Пол Д. Маклин де Папец тізбегіне қызығушылық танытты. Ол Пол Броканың зерттеулерін оқыды, онда ми сабағының айналасында орналасқан лимбикалық бөлік барлық сүтқоректілерде кездесетіні көрсетілген. Папецтің гипоталамус пен лимбикалық бөлік арасындағы байланыс туралы мақаласы Маклинды осы мәселені терең зерттеуге итермеледі. Ол Корнелл университетінде Папецтің қабылдауында болды, содан кейін 1952 жылы Папец тізбегінің өңделген нұсқасын ұсынды, онда гиппокамптан басқа, миндаль және септум да ескерілді. Гиппокамп, миндаль және септум бірге мидың алдыңғы-шақпа бөлігін (риненцефалонды) құрайды, немесе Якоб атағандай, ішкі миді. Лимбикалық бөлік және ішкі ми бірге лимбикалық жүйені құрайды. Маклин лимбикалық жүйеге ішкі миді қосу субъективті эмоциялық тәжірибелермен байланысты сыртқы сезімдік ақпаратты түсіндіреді деп сенді. Лимбикалық жүйе эволюциялық жағынан примитивті құрылымдардан тұратындықтан, оны сөзбен түсіндіру қиын, сондықтан ішкі ми эмоциялармен байланысты визуалды, естімелік, иіс және басқа да сыртқы сезімдік сигналдарды қамтиды.
Transient global amnesia is a very rare disorder and not much is known about it. Patients acutely develop a selective disorder of episodic memory, losing from several to 48 hours of previously learned information and are unable to learn new information. Damage to the hippocampus and other medial lobe structures in the Papez circuit is thought to be the cause of reduced or lost episodic memory. However, it was not until 1937 when James Papez studied this system in detail that it became famous. Papez had been studying cases of rabies, which is a disease that causes high levels of aggression. He noticed that this heightened aggression correlated with damage to the hippocampus. Theoretically, this made sense to Papez who asserted that the hippocampus is responsible for the expression of emotion because of its connection to the autonomic nervous system. He also noticed that in other cases, certain stimuli (taste, smell, pain, etc.) would cause strong emotional responses. These stimuli activated not only the hippocampus but also other brain structures. He theorized that these brain structures worked together as the emotional control center in the brain and consequently founded the Papez circuit. Because of these studies, Papez strongly believed that the circuit was the cortical control of emotion. Around the same time, Paul D. MacLean was also interested in the Papez circuit. He had read through Paul Broca's research which indicated that the limbic lobe that surrounds the brainstem is a structure present in all mammals. Papez's paper on the emotional circuit which involved the connection between the hypothalamus and the limbic lobe set MacLean on a journey to learn more. He visited Papez at Cornell University after which he proposed a modified version of the Papez circuit in 1952, emphasizing not only the hippocampus, but also the amygdala and septum. The hippocampus, amygdala, and septum make up the rhinencephalon (frontotemporal portion of the brain) or, as Jakob termed it, the visceral brain. Together, the limbic lobe and the visceral brain make up the limbic system. MacLean believed that including the visceral brain in the limbic system accounted for the external sensory information associated with subjective emotional experiences. Since the limbic system consists of evolutionary primitive structures which prevents its interpretation verbally, the visceral brain accounts for the visual, auditory, olfactory, and other external sensory inputs that are associated with emotions.