Проблема локализации функций в мозге является одной из самых фундаментальных в нейронауках. Существуют две противоположные парадигмы, связанные с этой проблемой: «модульность», также известная как «локализм» и «холизм», которые были предметом дискуссий в течение длительного времени. Дискуссия в пользу того или иного мнения все еще прослеживается на всех методологических уровнях - от нейрона до систем мозга. Не вызывает сомнения трудности современного отображения мозга, начиная с зонами , отвечающими за двигательную активность.
Искусственный характер противопоставления «локальной» и «целостной» организация мозга было очевидно в нейробиологии уже с XVIII века, и первоначально , проявились , как разногласия между физиологами , работающими на моделях животных и врачами , изучающих поражения головного мозга у человека. Первая ревизия термина «функция» , обычно используемого клиницистами и шаг от жесткого локализма была реализована неврологом Дж. Дж. Джексоном в конце XIX века, который писал, что «локализация симптома - это не локализация функции». В начале XX -го века произошел сдвиг парадигмы в сторону гештальт-психологии, который изменил тенденцию исследований на макромасштабном уровне к более целостному взгляду . Ярким примером конфронтации на микромасштабном уровне была дискуссия Гольджи и Кахала относительно сущности нейрона . В 1937 году нейрохирург В. Пенфилд выполнил первую картографию коры мозга человека и опубликовал знаковое описание сенсорных и моторных зон. Во второй четверти XX-го века понятие функции как целевого объекта проявилось в виде теории движений и теории функциональных систем и также взгляде на функцию как гибкого объекта, зависящего от цели.
На сегодняшний день обычно постулируется, что локализм и холизм могут быть «связанными» между собой , и многие исследования в настоящее время пытаются найти взаимосвязи между областями мозга, а не рассматривают функции этих регионов в отдельности. Тем не менее, похоже, что все еще существует тенденция оказывать предпочтение локализму, особенно в когнитивных науках. Возможно, это связано с тем, что современные неинвазивные методы, такие как ПЭТ, ФМР или ТМС, в основном связаны с функциональными изображениями мозга на основе философии М. Минского.
Остается открытым вопрос о том, как кортикальная «активация» на макроуровне, рассматриваемая, например, с помощью МРТ или ЭЭГ, связана с явлениями на уровне микромасштаба, такими как активность отдельных нейронов в спинном мозге у бодрствующих животных или , особенно, у человека. Существует большое количество исследований , изучающих способы активации конкретных альфа-мотонейронов спинного мозга; ученые, работающие на уровне одного нейрона, обычно связывают его с конкретной задачей . Таким образом, те, кто работает с небольшими зонами спинного мозга, хорошо знают, как активировать определенный мотонейрон, но до сих пор трудно решается вопрос , если речь идет об активации коры. Современные макромасштабные подходы, связывающие периферийную и центральную системы записей, такие как TMS-EEG и кортикально -мышечная когерентность, включая биологическую обратную связь, пытаются преодолеть этот разрыв.
Очевидно, что во многих исследованиях контекст и целевая зависимость моторной функции вновь подтверждают необходимость пересмотра концепции функции как среды и объекта, зависящего от цели. Поскольку на животных, подвергшихся анестезии, было проведено большое количество классических экспериментов по картированию мозга, где условия были достаточно стабильны и не отмечалось контекстного или целевого поведения, следует быть осторожным при интерпретации результатов этих экспериментов. Данные, полученные у анестезированных животных, широко используются в качестве учебного материала: конструкция моторного и сенсорного гомункула является неотъемлемой частью большинства учебников по нейробиологии. Однако эксперименты с пробужденными животными вызывают сомнения относительно наличия здесь жесткой структуры
Хорошим примером разрыва в исследованиях двигательной активности в разных методологических масштабах являются явления конвергенции и расхождения в организации активности моторной коры. Они хорошо известны в микро- и мезомасштабных исследованиях. Например, в исследовании инвазивного мозгового интерфейса (BCI) были сформулированы такие принципы, как нейронная дегенерация и многозадачность нейронов . Однако эти явления по-прежнему широко игнорируются в исследованиях на макромасштабном уровне. Например, широко используемый термин в макромасштабных исследованиях представляет собой «область кортикального представления мышц», которая подходит для практического использования, например, для предварительной активации моторного картирования , но является физиологически сомнительным , учитывая доказанный факт , что некоторые пирамидальные клетки могут широко иннервировать соответствующие альфа - мотонейроны , относящиеся к активации различных мышц, даже различных сегментов конечностей.
Проблема локализации функций в мозге имеет значение для разработки новых подходов к реабилитации после повреждения головного мозга. В 80-х и 90-х годах прошлого века популярность идеи долгосрочной реорганизации мозга привела к рождению нейрореабилитации как новой и плодотворной области. В настоящее время растущее понимание онлайновой нестабильности и цели зависимости функции приводит к новым тенденциям в этой области. Таким образом, новые подходы в нейрореабилитации ориентированы не на простое обучение движению, а на восстановление целенаправленного действия. Возрождение системного взгляда на функцию привело к появлению новых методов, состоящих из одновременного применения многих модальностей, включая визуальную биологическую обратную связь, например, такую как зеркальная терапия или мультимодальную биологическую обратную связь при реабилитации двигательной активности.
Понимание функции в соответствующем контексте требует разработки закрытых подходов терапевтического стимуляции мозга (например, ТМС) вместо стимуляции различных областей коры, находящейся в покое. Эти замкнутые контуры требуют разработки протоколов для центрально-периферической стимуляции с целью оптимальной модуляции процессов восстановления мозга. Такие зависящие от задачи замкнутые подходы могут быть объединены управляемой мозгом стимуляции. В последние несколько лет наблюдалось увеличение исследований, идентифицирующих состояния мозга, благоприятные для стимуляции, например, на основе предварительного стимула ЭЭГ. Это приводит к разработке новых протоколов для терапевтического стимулирования с оптимальными сроками воздействия. Аналогичная методология уже успешно используется в области инвазивного BCI, сочетающего запись активности мозга с кортикальной стимуляцией. Позитиваные, "предварительные" состояния мозга также могут быть преднамеренно достигнуты с использованием таких подходов, как транскраниальная стимуляция переменным током (tACS), позволяющая стимулировать мозг с определенной частотой во время решения задачи. Динамический характер функции делает очевидной невозможность одинаковой стратегии и подчеркивает необходимость динамического пересмотра целей и стратегий на протяжении всего процесса восстановления мозга у пациентов с его повреждением.
Добавить комментарий