Sistem ve Devre Nörobilimi
Sistem ve devre nörobilimi, nöron popülasyonlarının dünyayı algılayan, hareket üreten ve duygu ile uyarılmayı şekillendiren işlevsel sistemler ve devrelere nasıl organize olduğunu incelemektedir. Bu, aşağıda hücresel ve moleküler nörobilim ile yukarıda biliş ve davranış arasında yer alan bir analiz düzeyidir; anatomik yolların ve nöral aktivite paternlerinin algı, eylem ve içsel durumu nasıl ortaya çıkardığını araştırmaktadır.
Tanım
Sistem ve devre nörobilimi, tanımlanmış nöral devrelerin ve büyük ölçekli sistemlerin yapısını ve dinamiklerini inceleyerek, anatomik bağlantısallığı ve fizyolojik aktiviteyi duyusal, motor, afektif ve durumu düzenleyici işlevlerle ilişkilendiren bir çalışma alanıdır.
Kapsam
Bu alan, okuyucuyu sinir sisteminin başlıca işlevsel sistemlerine yönlendirmektedir: görsel, motor, somatosensoriyel, limbik ve dikkat veya uyarılma sistemleri. Bu, altında yer alan ayrıntılı konu girişlerini çerçeveleyen referans-eğitimsel bir genel bakıştır; klinik bir rehberlik değildir ve tanı veya tedaviyi ele almamaktadır.
Alt konular
Temel sorular
- Duyusal girdiler, organize yollar boyunca algısal temsiller haline nasıl dönüştürülmektedir?
- Motor devreler hareketi nasıl planlamakta, seçmekte ve yürütmektedir?
- Duygu, motivasyon ve uyarılma, dağıtılmış devreler ve nöromodülatör sistemler tarafından nasıl düzenlenmektedir?
- Hiyerarşik ve paralel devre mimarileri bu işlevleri nasıl desteklemektedir?
Anahtar kavramlar
- Topografik ve somatotopik haritalar
- Alıcı alanlar ve özellik seçiciliği
- Hiyerarşik ve paralel işleme
- Paralel kortiko-bazal gangliyon-talamokortikal döngüler
- Nöromodülatör ve uyarılma sistemleri
- Büyük ölçekli beyin ağları ve bağlantısallık
Mekanizmalar
İşlevsel sistemler, düzenli anatomik bağlantıların nöral aktivite üzerinde hesaplamalar yaptığı devrelerden inşa edilmektedir. Duyusal sistemler, reseptör yüzeylerini kortekse topografik bir şekilde haritalamakta ve Hubel ve Wiesel'in görsel korteks için, Mountcastle'ın ise somatosensoriyel korteks için gösterdiği gibi, hiyerarşik yollar boyunca giderek daha karmaşık özellikleri çıkarmaktadır. Motor ve limbik işlevler, kısmen Alexander ve meslektaşları tarafından tanımlanan bazal gangliyonlar ve talamus aracılığıyla paralel, kısmen ayrılmış döngülere bağlıdır. En büyük ölçekte, bu devreler, Bullmore ve Sporns tarafından özetlendiği gibi, organizasyonları graf teorik yöntemlerle analiz edilebilen yapısal ve işlevsel ağlar oluşturmaktadır.
Klinik önem
Burada açıklanan sistemler, klinik nöroloji ve psikiyatrinin temelini oluşturmaktadır: görme, hareket, duyum, duygu ve uyarılma bozuklukları, belirli devrelerin işlev bozukluklarına karşılık gelmektedir. Bu giriş, hastalıkları anlamak için bir arka plan olarak bu sistemlerin normal organizasyonunu açıklamaktadır; bireysel tanı veya tedavi için bir temel teşkil etmeyen eğitimsel referans materyalidir.
Kanıt ve kılavuzlar
Sistem nörobiliminin bilgi tabanı, klinik araştırmalardan ziyade tek ünite elektrofizyolojisi, anatomik yol izleme, lezyon çalışmaları ve insan nörogörüntülemeden elde edilen yakınsak kanıtlara dayanmaktadır. Temel birincil çalışmalar (örneğin Mountcastle ile Hubel ve Wiesel), korteksin kolumnar ve topografik organizasyonunu ortaya koymuş ve modern ağ analizleri bunları sistem düzeyindeki açıklamalara entegre etmektedir; standart referans tedavileri kapsamlı nörobilim ders kitaplarında bulunmaktadır.
Tarihçe
Sistem nörobilimi, on dokuzuncu ve yirminci yüzyıllarda beyindeki işlevleri lokalize etme ve duyusal ve motor yolları haritalama çabalarından doğmuştur. Yirminci yüzyılın ortalarında Mountcastle'ın somatosensoriyel korteksteki ve Hubel ve Wiesel'in görsel korteksteki tek ünite kayıtları, duyusal korteksin kolumnar ve hiyerarşik organizasyonunu ortaya koymuş, daha sonra bazal gangliyon döngüleri ve daha yakın zamanda büyük ölçekli konektomikler üzerine yapılan çalışmalar ise alanı bireysel devrelerden tüm beyin ağlarına genişletmiştir.
Öne çıkan isimler
- Vernon Mountcastle
- David Hubel
- Torsten Wiesel
- Garrett Alexander
- Olaf Sporns
İlgili konular
Temel eserler
- mountcastle-1957
- hubel-wiesel-1968
- alexander-1990
Sıkça sorulan sorular
- Sistem nörobilimi, hücresel veya moleküler nörobilimden nasıl farklılaşmaktadır?
- Hücresel ve moleküler nörobilim, bireysel nöronları, sinapsları ve içlerindeki genleri ve molekülleri incelerken, sistem ve devre nörobilimi, nöron gruplarının görme, hareket etme veya duyguyu düzenleme gibi işlevleri yerine getiren devrelere ve sistemlere nasıl bağlandığını incelemektedir.
- Sinir sisteminde 'sistem' olarak ne kabul edilmektedir?
- Bir nöral sistem, görsel sistem, motor sistem veya limbik sistem gibi, birlikte tutarlı bir işlevi yerine getiren birbiriyle bağlantılı yapılar bütünüdür; her biri karakteristik girdileri, dönüşümleri ve çıktıları olan organize bir yol olarak incelenmektedir.