Введение

Группа нейронов в коре головного мозга. Кортикальная колонка — это группа нейронов, формирующая цилиндрическую структуру, проходящую через кору головного мозга перпендикулярно её поверхности. Эта структура была впервые идентифицирована Маунткастлом в 1957 году. Позже он выделил миниколонны как базовые единицы неокортекса, организованные в колонки. Каждая колонка содержит одинаковые типы нейронов, связи и характеристики возбуждения. Колонки также называют гиперколоннами, макроколоннами, функциональными колоннами или иногда корковыми модулями. Нейроны внутри миниколонны (микроколонны) кодируют сходные признаки, в то время как гиперколонна обозначает единицу, содержащую полный набор значений для любого заданного набора параметров рецептивного поля. Корковый модуль определяется либо как синоним гиперколонны (по Маунткастлу), либо как тканевый блок, состоящий из нескольких перекрывающихся гиперколонн. Кортикальные колонны предлагаются в качестве канонических микросхем для предиктивного кодирования, в котором процесс познания реализуется посредством иерархии идентичных микросхем.

Кора головного мозга млекопитающих

Кора головного мозга млекопитающих, серый слой, окружающий белое вещество, состоит из слоев. Толщина коры человека составляет от 2 до 3 мм. Число слоев у большинства млекопитающих одинаково, но варьируется в разных областях коры. В неокортексе можно выделить 6 слоев, хотя во многих областях один или несколько слоев отсутствуют. Например, в архипаллии и палеопаллии слоев меньше.

Функциональная организация столбцов

Колонная функциональная организация, как первоначально сформулировал Вернон Маунткасл, – по различным оценкам, в гиперколонне насчитывается от 50 до 100 корковых миниколонн, каждая из которых состоит примерно из 80 нейронов. Их роль лучше всего понимать как «функциональные единицы обработки информации». Важное отличие состоит в том, что колонная организация функциональна по определению и отражает локальные связи коры головного мозга. Связи, идущие «вверх» и «вниз» по толщине коры, значительно плотнее, чем связи, распространяющиеся в стороны.

Исследования Губеля и Визеля

Дэвид Хьюбел и Торстен Визель продолжили исследования Маунткасла в соматосенсорной коре, проведя собственные исследования в области зрения. Одной из частей открытий, за которые они получили Нобелевскую премию в 1981 году, стало обнаружение кортикальных колонн и в зрительной коре, а также то, что соседние колонны были связаны по функциям, в частности, по ориентации линий, вызывающих максимальную активность. Хьюбел и Визель развили свои исследования, показав влияние изменений окружающей среды на организацию коры, и совокупность этих работ привела к присуждению им Нобелевской премии.

Количество корытных столбцов

В человеческой неокортексе насчитывается около 200 миллионов (2×108) корковых миниколонн, содержащих до 110 нейронов каждая, при общей оценке в 21–26 миллиардов (2.1×1010–2.6×1010) нейронов в неокортексе. При 50–100 корковых миниколоннах на корковую колонку, у человека насчитывается 2–4 миллиона (2×106–4×106) корковых колонок. Их может быть больше, если колонки способны перекрываться, как предполагают Tsunoda и др. Джефф Хокинс утверждает, что в человеческой неокортексе всего 150 000 колонок, основываясь на исследованиях, проведенных его компанией Numenta. Есть данные, что миниколонны могут содержать до 400 главных клеток, однако неясно, включает ли эта цифра глиальные клетки. Некоторые исследователи оспаривают предыдущие оценки, считая исходные исследования слишком произвольными. Авторы предлагали концепцию однородного неокортекса и использовали фиксированную ширину и длину для расчета количества клеток. Последующие исследования показали, что неокортекс действительно неоднороден у разных видов, и, изучив девять видов приматов, они обнаружили, что "количество нейронов на 1 мм2 поверхности коры головного мозга варьируется в три раза между видами". Неокортекс неоднороден у разных видов. Фактическое количество нейронов в одной колонке варьируется и зависит от области мозга и, следовательно, от функции этой колонки.