علم الأعصاب - التعلم عن بعد. العلماء الشباب: عالم الأعصاب أناتولي بوشين يتحدث عن الحبار ونمذجة الدماغ والفوائد اليومية لعلم الأعصاب أين يدرسون ليصبحوا عالم أعصاب؟

بيئة الوعي: الحياة. لقد ثبت تمامًا أن دماغنا شيء بلاستيكي إلى حد كبير، وأن التدريب الفردي يؤثر عليه بشكل خطير - إلى حد أكبر بكثير من الاستعدادات الفطرية.

عند مقارنتها بصغار الحيوانات الأخرى يمكننا القول أن الإنسان يولد بدماغ متخلف:تبلغ كتلته عند الوليد 30٪ فقط من كتلة الدماغ البالغ. يقترح علماء الأحياء التطورية أننا يجب أن نولد قبل الأوان حتى تتطور أدمغتنا من خلال التفاعل مع البيئة. الصحفية العلمية آسيا كازانتسيفا في محاضرة "لماذا يجب أن يتعلم الدماغ؟" ضمن برنامج “التربية الفنية 17/18” تحدثت

حول عملية التعلم من وجهة نظر علم الأحياء العصبي

وأوضح كيف يتغير الدماغ تحت تأثير الخبرة، وكذلك مدى فائدة النوم والكسل أثناء الدراسة.

الذي يدرس ظاهرة التعلم

يتم تناول مسألة سبب حاجة الدماغ إلى التعلم من خلال علمين مهمين على الأقل - علم الأحياء العصبي وعلم النفس التجريبي. علم الأحياء العصبية، الذي يدرس الجهاز العصبي وما يحدث في الدماغ على مستوى الخلايا العصبية في وقت التعلم، لا يعمل في أغلب الأحيان مع البشر، ولكن مع الفئران والقواقع والديدان. يحاول علماء النفس التجريبي فهم الأشياء التي تؤثر على قدرة الشخص على التعلم: على سبيل المثال، يعطونه مهمة مهمة تختبر ذاكرته أو قدرته على التعلم ويرون كيف يتعامل معها. وقد تطورت هذه العلوم بشكل مكثف في السنوات الأخيرة.

وإذا نظرنا إلى التعلم من وجهة نظر علم النفس التجريبي، فمن المفيد أن نتذكر أن هذا العلم هو وريث المدرسة السلوكية، وكان علماء السلوك يعتقدون أن الدماغ صندوق أسود، ولم يكونوا مهتمين في الأساس بما يحدث فيه . لقد نظروا إلى الدماغ كنظام يمكن أن يتأثر بالمنبهات، وبعد ذلك يحدث فيه نوع من السحر، ويتفاعل بطريقة معينة مع هذه المحفزات. كان علماء السلوك مهتمين بالشكل الذي قد يبدو عليه رد الفعل هذا وما يمكن أن يؤثر عليه. لقد صدقوا ذلكالتعلم هو تغيير في السلوك نتيجة إتقان معلومات جديدة

ولا يزال هذا التعريف مستخدمًا على نطاق واسع في العلوم المعرفية. لنفترض أنه إذا تم إعطاء كانط للطالب ليقرأ وتذكر أن هناك "سماء مرصعة بالنجوم فوق رأسه وقانون أخلاقي بداخلي"، فقد عبر عن ذلك في الامتحان وحصل على "أ"، فهذا يعني أن التعلم قد حدث .

ومن ناحية أخرى، ينطبق نفس التعريف على سلوك الأرنب البحري (Aplysia). غالبًا ما يجري علماء الأعصاب تجارب على هذا الرخويات. إذا صدمت Aplysia بذيلها، فإنها تبدأ بالخوف من الواقع المحيط وتسحب خياشيمها استجابة لمحفزات ضعيفة لم تكن خائفة منها من قبل. وبالتالي، فإنها تعاني أيضًا من تغيير في السلوك والتعلم. ويمكن تطبيق هذا التعريف على الأنظمة البيولوجية الأبسط. دعونا نتخيل نظامًا مكونًا من خليتين عصبيتين متصلتين بجهة اتصال واحدة. إذا طبقنا عليه نبضتين حاليتين ضعيفتين، فسوف تتغير موصليته مؤقتًا وسيصبح من الأسهل على إحدى الخلايا العصبية إرسال إشارات إلى أخرى. وهذا هو التعلم أيضًا على مستوى هذا النظام البيولوجي الصغير. وهكذا، من التعلم الذي نلاحظه في الواقع الخارجي، يمكننا بناء جسر لما يحدث في الدماغ. أنه يحتوي على الخلايا العصبية، والتغيرات التي تؤثر على استجابتنا للبيئة، أي التعلم الذي حدث.

كيف يعمل الدماغ

لكن للحديث عن الدماغ، يجب أن يكون لديك فهم أساسي لكيفية عمله. بعد كل شيء، كل واحد منا لديه كيلوغرام ونصف من الأنسجة العصبية في رؤوسنا. يتكون الدماغ من 86 مليار خلية عصبية، أو خلية عصبية.تحتوي الخلية العصبية النموذجية على جسم خلية به العديد من العمليات. بعض العمليات هي التشعبات، التي تجمع المعلومات وتنقلها إلى الخلية العصبية. وتقوم عملية واحدة طويلة، وهي المحور العصبي، بنقلها إلى الخلايا التالية. إن نقل المعلومات داخل خلية عصبية واحدة يعني نبضة كهربائية تنتقل عبر العملية، كما لو كانت عبر سلك. تتواصل إحدى الخلايا العصبية مع أخرى من خلال نقطة اتصال تسمى "المشبك العصبي"، وتنتقل الإشارة عبر المواد الكيميائية. يؤدي الدافع الكهربائي إلى إطلاق جزيئات الناقلات العصبية: السيروتونين، الدوبامين، الإندورفين. وهي تتسرب من خلال الشق التشابكي، وتؤثر على مستقبلات الخلية العصبية التالية، وتغير حالتها الوظيفية - على سبيل المثال، تنفتح قنوات على غشائها تبدأ من خلالها أيونات الصوديوم والكلور والكالسيوم والبوتاسيوم وما إلى ذلك بالمرور. وهذا يؤدي لذلك، بدوره، يتم تشكيل فرق محتمل عليه، وتذهب الإشارة الكهربائية إلى الخلية التالية.

ولكن عندما تنقل خلية إشارة إلى خلية أخرى، فإن هذا لا يكفي في أغلب الأحيان لأي تغييرات ملحوظة في السلوك، لأن إشارة واحدة يمكن أن تحدث أيضًا عن طريق الصدفة بسبب بعض الاضطرابات في النظام. لتبادل المعلومات، تنقل الخلايا العديد من الإشارات لبعضها البعض. معلمة الترميز الرئيسية في الدماغ هي تكرار النبضات: عندما تريد خلية واحدة نقل شيء ما إلى خلية أخرى، تبدأ في إرسال مئات الإشارات في الثانية. بالمناسبة، قامت آليات البحث المبكرة في الستينيات والسبعينيات من القرن العشرين بتوليد إشارة صوتية. تم زرع قطب كهربائي في دماغ حيوان تجريبي، ومن خلال سرعة ضجيج المدفع الرشاش الذي سمع في المختبر، كان من الممكن فهم مدى نشاط الخلية العصبية.

يعمل نظام ترميز التردد النبضي على مستويات مختلفة من نقل المعلومات - حتى على مستوى الإشارات المرئية البسيطة. لدينا مخاريط على شبكية العين تستجيب لأطوال موجية مختلفة: قصيرة (يطلق عليها في الكتب المدرسية اللون الأزرق)، ومتوسطة (أخضر)، وطويلة (حمراء). عندما يدخل طول موجي معين من الضوء إلى شبكية العين، يتم تحفيز المخاريط المختلفة بدرجات مختلفة. وإذا كانت الموجة طويلة، فإن المخروط الأحمر يبدأ بإرسال إشارة مكثفة إلى الدماغ حتى تفهم أن اللون أحمر. ومع ذلك، كل شيء ليس بهذه البساطة هنا: يتداخل طيف حساسية المخاريط، ويتظاهر اللون الأخضر أيضًا بأنه رأى شيئًا كهذا. ثم يقوم الدماغ بتحليل ذلك من تلقاء نفسه.

كيف يتخذ الدماغ القرارات

يمكن تطبيق مبادئ مشابهة لتلك المستخدمة في الأبحاث والتجارب الميكانيكية الحديثة على الحيوانات ذات الأقطاب الكهربائية المزروعة على أفعال سلوكية أكثر تعقيدًا. على سبيل المثال، يوجد في الدماغ ما يسمى بمركز المتعة - النواة المتكئة. كلما كانت هذه المنطقة أكثر نشاطًا، كلما أحب الموضوع ما يراه، وزاد احتمال رغبته في شرائه أو تناوله على سبيل المثال. تظهر التجارب باستخدام التصوير المقطعي أنه بناءً على نشاط معين للنواة المتكئة، من الممكن معرفة ما إذا كان سيشتريها أم لا، حتى قبل أن يعبر الشخص عن قراره، على سبيل المثال، فيما يتعلق بشراء بلوزة. وكما يقول عالم الأعصاب الممتاز فاسيلي كليوتشاريوف، نحن نفعل كل شيء لإرضاء الخلايا العصبية لدينا في النواة المتكئة.

تكمن الصعوبة في أنه لا توجد وحدة حكم في دماغنا، ويمكن لكل قسم أن يكون له رأيه الخاص فيما يحدث. والقصة الشبيهة بالأبواغ المخروطية في شبكية العين تكرر نفسها بأشياء أكثر تعقيدا. لنفترض أنك رأيت بلوزة، وأعجبتك، وأن النواة المتكئة لديك تبعث إشارات. من ناحية أخرى، تبلغ تكلفة هذه البلوزة 9 آلاف روبل، ولا يزال الراتب على بعد أسبوع - وبعد ذلك تبدأ اللوزة الدماغية، أو اللوزة الدماغية (المركز المرتبط في المقام الأول بالمشاعر السلبية)، في إصدار نبضاتها الكهربائية: "اسمع، هناك لم يبق ما يكفي من المال. إذا اشترينا هذه البلوزة الآن، فسنواجه مشاكل”. تتخذ القشرة الأمامية قرارًا اعتمادًا على من يصرخ بصوت أعلى - النواة المتكئة أو اللوزة الدماغية. وهنا من المهم أيضًا أن نتمكن في كل مرة لاحقًا من تحليل العواقب التي أدى إليها هذا القرار. والحقيقة هي أن القشرة الأمامية تتواصل مع اللوزة الدماغية، والنواة المتكئة، وأجزاء الدماغ المرتبطة بالذاكرة: فهي تخبرها بما حدث بعد آخر مرة اتخذنا فيها مثل هذا القرار. اعتمادًا على ذلك، قد تولي القشرة الأمامية مزيدًا من الاهتمام لما تخبره به اللوزة الدماغية والنواة المتكئة. هذه هي الطريقة التي يمكن أن يتغير بها الدماغ تحت تأثير الخبرة.

لماذا ولدنا بأدمغة صغيرة؟

يولد جميع الأطفال البشريين متخلفين، سابقين لأوانهم حرفيًا مقارنة بصغار أي نوع آخر. لا يوجد حيوان يتمتع بطفولة طويلة مثل الإنسان، ولا يوجد ذرية تُولد بمثل هذا الدماغ الصغير مقارنة بكتلة الدماغ البالغ: في الإنسان حديث الولادة تبلغ هذه النسبة 30٪ فقط.

يتفق جميع الباحثين على أننا نضطر إلى إنجاب بشر غير ناضجين بسبب حجم أدمغتهم المثير للإعجاب. التفسير الكلاسيكي هو معضلة الولادة، أي قصة الصراع بين الوضعية المستقيمة والرأس الكبير. لتلد طفلاً بمثل هذا الرأس والدماغ الكبير، يجب أن يكون لديك فخذان عريضان، لكن من المستحيل توسيعهما إلى أجل غير مسمى، لأن هذا سيتداخل مع المشي. وفقا لعالم الأنثروبولوجيا هولي دونسوورث، من أجل إنجاب أطفال أكثر نضجا، سيكون كافيا لزيادة عرض قناة الولادة بمقدار ثلاثة سنتيمترات فقط، لكن التطور لا يزال يوقف توسع الوركين في مرحلة ما. اقترح علماء الأحياء التطورية أنه ربما ينبغي علينا أن نولد قبل الأوان لكي تتطور أدمغتنا بالتفاعل مع البيئة الخارجية، حيث أن الرحم ككل متناثر تمامًا في المحفزات.

هناك دراسة مشهورة أجراها بلاكمور وكوبر. في السبعينيات، أجروا تجارب على القطط: احتفظوا بها في الظلام معظم الوقت ووضعوها في اسطوانة مضاءة لمدة خمس ساعات يوميا، حيث تلقوا صورة غير عادية للعالم. رأت مجموعة من القطط خطوطًا أفقية فقط لعدة أشهر، بينما رأت مجموعة أخرى خطوطًا رأسية فقط. ونتيجة لذلك، كان لدى القطط مشاكل كبيرة في تصور الواقع. اصطدم البعض بأرجل الكراسي لأنهم لم يروا خطوطًا رأسية، بينما تجاهل آخرون الخطوط الأفقية بنفس الطريقة - على سبيل المثال، لم يفهموا أن الطاولة لها حافة. لقد تم اختبارهم ولعبهم بالعصا. إذا نشأت القطة بين الخطوط الأفقية، فإنها ترى العصا الأفقية وتلتقطها، لكنها ببساطة لا تلاحظ العصا الرأسية. ثم قاموا بزرع أقطاب كهربائية في القشرة الدماغية للقطط ونظروا في كيفية إمالة العصا بحيث تبدأ الخلايا العصبية في إصدار الإشارات. من المهم ألا يحدث شيء لقطة بالغة أثناء هذه التجربة، لكن عالم القطة الصغيرة، الذي يتعلم دماغه للتو إدراك المعلومات، قد يكون مشوهًا إلى الأبد نتيجة لهذه التجربة. الخلايا العصبية التي لم تتأثر أبدًا تتوقف عن العمل.

لقد اعتدنا على الاعتقاد بأنه كلما زاد عدد الروابط بين الخلايا العصبية المختلفة وأجزاء الدماغ البشري، كلما كان ذلك أفضل. وهذا صحيح، ولكن مع بعض التحفظات. من الضروري ليس فقط أن يكون هناك الكثير من الروابط، ولكن أيضًا أن يكون لها علاقة ما بالحياة الواقعية.لدى الطفل البالغ من العمر عام ونصف عدد أكبر بكثير من المشابك العصبية، أي الاتصالات بين الخلايا العصبية في الدماغ، أكثر من أستاذ في جامعة هارفارد أو أكسفورد. المشكلة هي أن هذه الخلايا العصبية متصلة بشكل عشوائي. في سن مبكرة، ينضج الدماغ بسرعة وتشكل خلاياه عشرات الآلاف من نقاط الاشتباك العصبي بين كل شيء وكل شخص. تنشر كل خلية عصبية عملياتها في جميع الاتجاهات، وتتشبث بكل ما يمكنها الوصول إليه. ولكن بعد ذلك يأتي مبدأ "استخدمه أو اخسره" حيز التنفيذ. يعيش الدماغ في البيئة ويحاول التعامل مع المهام المختلفة: يتم تعليم الطفل تنسيق الحركات، والإمساك بالخشخيشة، وما إلى ذلك. وعندما يُعلمه كيفية تناول الطعام بالملعقة، تظل الروابط في قشرته الدماغية مفيدة لتناول الطعام بالملعقة. ملعقة، لأنه من خلالها كان يقود نبضات عصبية. وتصبح الروابط المسؤولة عن نشر الفوضى في جميع أنحاء الغرفة أقل وضوحًا لأن الآباء لا يشجعون مثل هذه التصرفات.

تتم دراسة عمليات نمو المشبك بشكل جيد على المستوى الجزيئي. حصل إريك كاندل على جائزة نوبل لفكرته في دراسة الذاكرة في مواضيع غير بشرية. لدى الإنسان 86 مليار خلية عصبية، وإلى أن يفهم العالم هذه الخلايا العصبية، عليه أن يستنفد مئات الأشخاص. وبما أنه لا أحد يسمح للكثير من الناس بفتح أدمغتهم ليروا كيف تعلموا الإمساك بالملعقة، فقد جاء كاندل بفكرة العمل مع القواقع. Aplysia هو نظام مريح للغاية: يمكنك العمل معه من خلال دراسة أربع خلايا عصبية فقط. في الواقع، يحتوي هذا الرخويات على عدد أكبر من الخلايا العصبية، لكن مثاله يجعل من الأسهل بكثير تحديد الأنظمة المرتبطة بالتعلم والذاكرة. خلال التجارب، أدرك كاندل أن الذاكرة قصيرة المدى هي زيادة مؤقتة في موصلية المشابك العصبية الموجودة، والذاكرة طويلة المدى تتكون من نمو اتصالات متشابكة جديدة.

وتبين أن هذا ينطبق على البشر أيضًا - يبدو الأمر كما لو أننا نسير على العشب. في البداية، لا نهتم بالمكان الذي سنذهب إليه في الميدان، ولكننا نشق طريقًا تدريجيًا، والذي يتحول بعد ذلك إلى طريق ترابي، ثم إلى شارع أسفلتي وطريق سريع مكون من ثلاثة حارات مزود بإنارات للشوارع. وبطريقة مماثلة، تتخذ النبضات العصبية مساراتها الخاصة في الدماغ.

كيف يتم تشكيل الجمعيات

تم تصميم دماغنا بهذه الطريقة: فهو يشكل روابط بين الأحداث التي تحدث في وقت واحد.عادة، أثناء انتقال النبض العصبي، يتم إطلاق الناقلات العصبية التي تعمل على المستقبل، وينتقل النبض الكهربائي إلى الخلية العصبية التالية. ولكن هناك مستقبل واحد لا يعمل بهذه الطريقة، ويسمى NMDA. يعد هذا أحد المستقبلات الرئيسية لتكوين الذاكرة على المستوى الجزيئي. وتكمن خصوصيتها في أنها تعمل إذا جاءت الإشارة من كلا الجانبين في نفس الوقت.

جميع الخلايا العصبية تؤدي إلى مكان ما.يمكن للمرء أن يؤدي إلى شبكة عصبية كبيرة متصلة بصوت أغنية عصرية في المقهى. وآخرون - إلى شبكة أخرى تتعلق بحقيقة أنك ذهبت في موعد. تم تصميم الدماغ للربط بين السبب والنتيجة؛ وعلى المستوى التشريحي، فهو قادر على تذكر أن هناك علاقة بين الأغنية والتاريخ. يتم تنشيط المستقبل ويسمح للكالسيوم بالمرور. ويبدأ بالدخول في عدد كبير من السلاسل الجزيئية التي تؤدي إلى عمل بعض الجينات غير النشطة سابقًا. تقوم هذه الجينات بتخليق بروتينات جديدة، وينمو مشبك عصبي آخر. بهذه الطريقة، يصبح الاتصال بين الشبكة العصبية المسؤولة عن الأغنية والشبكة المسؤولة عن التاريخ أقوى. الآن حتى الإشارة الضعيفة تكفي لإرسال نبضة عصبية وتشكيل ارتباط.

كيف يؤثر التعلم على الدماغ

هناك قصة مشهورة عن سائقي سيارات الأجرة في لندن. لا أعرف كيف هو الحال الآن، ولكن حرفيًا قبل بضع سنوات، لكي تصبح سائق سيارة أجرة حقيقيًا في لندن، كان عليك اجتياز اختبار التوجيه في المدينة بدون ملاح - أي معرفة اثنين على الأقل و نصف ألف شارع، وحركة المرور في اتجاه واحد، وإشارات الطرق، ومحظورات التوقف، وأيضًا القدرة على بناء الطريق الأمثل. لذلك، ليصبح سائق سيارة أجرة في لندن، أخذ الناس دورات لعدة أشهر. قام الباحثون بتجنيد ثلاث مجموعات من الناس. إحدى المجموعات هي أولئك الذين التحقوا بدورات ليصبحوا سائقي سيارات الأجرة. أما المجموعة الثانية فهم الذين حضروا الدورات أيضاً ولكنهم تركوها. ولم يفكر الأشخاص من المجموعة الثالثة حتى في أن يصبحوا سائقي سيارات أجرة. أجرى العلماء للمجموعات الثلاث فحوصات بالأشعة المقطعية للنظر في كثافة المادة الرمادية في الحصين. وهذه منطقة مهمة من الدماغ مرتبطة بتكوين الذاكرة والتفكير المكاني. وقد وجد أنه إذا كان الشخص لا يريد أن يصبح سائق سيارة أجرة أو يريد ذلك، لكنه لم يفعل، فإن كثافة المادة الرمادية في الحصين تظل كما هي. ولكن إذا أراد أن يصبح سائق سيارة أجرة، فقد خضع للتدريب وأتقن حقًا مهنة جديدة، ثم زادت كثافة المادة الرمادية بمقدار الثلث - وهذا كثير.

وعلى الرغم من أنه ليس من الواضح تمامًا أين هو السبب وأين هو التأثير (إما أن الناس أتقنوا حقًا مهارة جديدة، أو أن هذه المنطقة من الدماغ كانت في البداية متطورة بشكل جيد بالنسبة لهم وبالتالي كان من السهل عليهم تعلمها)، إن دماغنا هو بالتأكيد شيء بلاستيكي إلى حد كبير، والتدريب الفردي يؤثر عليه بشكل خطير - إلى حد أكبر بكثير من الاستعدادات الفطرية. من المهم أنه حتى في سن الستين، يؤثر التعلم على الدماغ. بالطبع، ليس بنفس الكفاءة والسرعة التي كان عليها في سن العشرين، ولكن بشكل عام يحتفظ الدماغ ببعض القدرة على اللدونة طوال الحياة.

لماذا يجب أن يكون الدماغ كسولاً وينام؟

عندما يتعلم الدماغ شيئًا ما، فإنه ينمو روابط جديدة بين الخلايا العصبية.وهذه العملية بطيئة ومكلفة، وتتطلب إنفاق الكثير من السعرات الحرارية والسكر والأكسجين والطاقة. بشكل عام، فإن الدماغ البشري، على الرغم من أن وزنه لا يتجاوز 2٪ من وزن الجسم بأكمله، يستهلك حوالي 20٪ من إجمالي الطاقة التي نتلقاها. لذلك، يحاول قدر الإمكان ألا يتعلم أي شيء، ولا يضيع طاقته. إنه في الواقع أمر لطيف جدًا منه، لأننا إذا حفظنا كل ما نراه كل يوم، فسوف نصاب بالجنون بسرعة كبيرة.

في التعلم، من وجهة نظر الدماغ، هناك نقطتان مهمتان بشكل أساسي. الأول هو أن، عندما نتقن أي مهارة، يصبح من الأسهل علينا أن نفعل الأشياء بشكل صحيح بدلاً من الخطأ.على سبيل المثال، تتعلم قيادة السيارة بناقل حركة يدوي، وفي البداية لا يهمك إذا انتقلت من الأول إلى الثاني أو من الأول إلى الرابع. بالنسبة ليدك وعقلك، كل هذه الحركات متساوية في الاحتمال؛ لا يهم بالنسبة لك الطريقة التي ترسل بها نبضاتك العصبية. وعندما تكون بالفعل سائقًا أكثر خبرة، فمن الأسهل عليك تغيير التروس بشكل صحيح. إذا ركبت سيارة بتصميم مختلف تمامًا، فسيتعين عليك مرة أخرى أن تفكر وتتحكم بجهد الإرادة حتى لا يسير الدافع على طول المسار المطروق.

النقطة الثانية المهمة:

الشيء الرئيسي في التعلم هو النوم

وله العديد من الوظائف: الحفاظ على الصحة والمناعة والتمثيل الغذائي وجوانب مختلفة من وظائف المخ. لكن جميع علماء الأعصاب متفقون على ذلك أهم وظيفة للنوم هي العمل مع المعلومات والتعلم.عندما نتقن مهارة ما، نريد تكوين ذاكرة طويلة المدى. تستغرق المشابك العصبية الجديدة عدة ساعات لتنمو، وهذه عملية طويلة، ومن الملائم للدماغ أن يقوم بذلك على وجه التحديد عندما لا تكون مشغولاً بأي شيء. أثناء النوم، يقوم الدماغ بمعالجة المعلومات الواردة خلال النهار ومحو ما ينبغي نسيانه منها.

هناك تجربة على الفئران حيث تم تعليمهم المشي عبر متاهة مع أقطاب كهربائية مزروعة في أدمغتهم ووجدوا أنهم أثناء نومهم كرروا طريقهم عبر المتاهة، وفي اليوم التالي مشوا على طولها بشكل أفضل. أظهرت العديد من الاختبارات البشرية أن ما نتعلمه قبل الذهاب إلى السرير يتم تذكره بشكل أفضل من ما نتعلمه في الصباح. اتضح أن الطلاب الذين يبدأون التحضير للامتحان في مكان ما بالقرب من منتصف الليل يفعلون كل شيء بشكل صحيح. لنفس السبب، من المهم التفكير في المشاكل قبل الذهاب إلى السرير. بالطبع، سيكون النوم أكثر صعوبة، لكننا سنقوم بتنزيل السؤال في الدماغ، وربما يأتي بعض الحلول في الصباح. بالمناسبة، الأحلام على الأرجح مجرد تأثير جانبي لمعالجة المعلومات.

كيف يعتمد التعلم على العواطف

التعلم يعتمد بشكل كبير على الاهتماملأنه يهدف إلى إرسال النبضات مرارًا وتكرارًا عبر مسارات محددة للشبكة العصبية. من كمية هائلة من المعلومات، نركز على شيء ما ونأخذه إلى الذاكرة العاملة.ثم ما نركز عليه ينتهي في الذاكرة طويلة المدى. ربما تكون قد فهمت محاضرتي بأكملها، لكن هذا لا يعني أنه سيكون من السهل عليك إعادة سردها. وإذا قمت برسم دراجة هوائية على قطعة من الورق الآن، فهذا لا يعني أنها ستقود بشكل جيد. يميل الناس إلى نسيان التفاصيل المهمة، خاصة إذا لم يكونوا خبراء في ركوب الدراجات.

لقد واجه الأطفال دائمًا مشاكل في الانتباه. ولكن الآن بهذا المعنى أصبح كل شيء أسهل. في المجتمع الحديث، لم تعد هناك حاجة إلى معرفة واقعية محددة - فهي ببساطة كمية لا تصدق. والأهم من ذلك هو القدرة على التنقل بسرعة بين المعلومات وتمييز المصادر الموثوقة عن المصادر غير الموثوقة. لم نعد بحاجة تقريبًا إلى التركيز على نفس الشيء لفترة طويلة وتذكر كميات كبيرة من المعلومات - من المهم التبديل بسرعة.بالإضافة إلى ذلك، تظهر الآن المزيد والمزيد من المهن للأشخاص الذين يجدون صعوبة في التركيز.

هناك عامل مهم آخر يؤثر على التعلم - العواطف. في الواقع، هذا هو الشيء الرئيسي الذي حصلنا عليه على مدى ملايين السنين من التطور، حتى قبل أن ننمو كل هذه القشرة الأمامية الضخمة. نقوم بتقييم قيمة إتقان مهارة معينة من وجهة نظر ما إذا كانت تجعلنا سعداء أم لا. لذلك، من الرائع أن نتمكن من إشراك آلياتنا العاطفية البيولوجية الأساسية في التعلم. على سبيل المثال، بناء نظام تحفيزي لا تعتقد فيه القشرة الأمامية أننا يجب أن نتعلم شيئًا ما من خلال المثابرة والتصميم، ولكن تقول فيه النواة المتكئة إنها تستمتع بهذا النشاط فحسب.

اناتولي بوتشين

حيث درس: كلية الفيزياء والميكانيكا بجامعة البوليتكنيك، المدرسة العليا للأساتذة بباريس. حاليا مرحلة ما بعد الدكتوراه في جامعة واشنطن.

ما يدرسه: علم الأعصاب الحسابي

ميزات خاصة: يعزف على الساكسفون والفلوت، ويمارس اليوغا، ويسافر كثيرًا

نشأ اهتمامي بالعلوم في مرحلة الطفولة: كنت مفتونًا بالحشرات وجمعتها ودرست أسلوب حياتها وبيولوجيتها. لاحظت أمي ذلك وأحضرتني إلى مختبر علم البيئة البحرية القاعية (LEMB) (القاع عبارة عن مجموعة من الكائنات الحية التي تعيش على الأرض وفي تربة قاع الخزانات. - ملحوظة إد.) في قصر مدينة سانت بطرسبرغ لإبداع الشباب. في كل صيف، من الصف السادس إلى الصف الحادي عشر، كنا نذهب في رحلات استكشافية إلى البحر الأبيض في محمية كاندالاكشا الطبيعية لمراقبة الحيوانات اللافقارية وقياس أعدادها. في الوقت نفسه، شاركت في الأولمبياد البيولوجي لأطفال المدارس وقدمت نتائج عملي في الرحلات الاستكشافية كبحث علمي. في المدرسة الثانوية، أصبحت مهتمًا بالبرمجة، لكن القيام بذلك حصريًا لم يكن مثيرًا للاهتمام. كنت جيدًا في الفيزياء، وقررت أن أبحث عن تخصص يجمع بين الفيزياء والأحياء. وهكذا انتهى بي الأمر في البوليتكنيك.

المرة الأولى التي أتيت فيها إلى فرنسا بعد دراستي الجامعية كانت عندما فزت بمنحة للدراسة في برنامج الماجستير في جامعة رينيه ديكارت في باريس. لقد تدربت على نطاق واسع في المختبرات وتعلمت تسجيل نشاط الخلايا العصبية في شرائح الدماغ وتحليل استجابات الخلايا العصبية في القشرة البصرية للقطط أثناء عرض التحفيز البصري. بعد حصولي على درجة الماجستير، عدت إلى سانت بطرسبرغ لإكمال دراستي في جامعة البوليتكنيك. في السنة الأخيرة من درجة الماجستير، قمت أنا ومشرفي بإعداد مشروع روسي-فرنسي لكتابة أطروحة، وحصلت على تمويل من خلال المشاركة في مسابقة المدرسة العليا للأساتذة. على مدى السنوات الأربع الماضية، عملت تحت إشراف علمي مزدوج - بوريس جوتكين في باريس وأنطون تشيزوف في سانت بطرسبرغ. قبل وقت قصير من الانتهاء من رسالتي، ذهبت إلى مؤتمر في شيكاغو وتعرفت على وظيفة ما بعد الدكتوراه في جامعة واشنطن. بعد المقابلة، قررت العمل هنا للسنتين أو الثلاث سنوات القادمة: أعجبني المشروع، وكان لدي مشرفتي الجديدة، أدريان فيرهول، اهتمامات علمية مماثلة.

حول علم الأعصاب الحسابي

موضوع دراسة علم الأحياء العصبي الحسابي هو الجهاز العصبي، وكذلك الجزء الأكثر إثارة للاهتمام - الدماغ. لشرح علاقة النمذجة الرياضية بهذا الأمر، نحتاج إلى التحدث قليلاً عن تاريخ هذا العلم الناشئ. في أواخر الثمانينيات، نشرت مجلة Science مقالًا تحدثوا فيه لأول مرة عن علم الأحياء العصبي الحسابي، وهو مجال جديد متعدد التخصصات لعلم الأعصاب يتعامل مع وصف المعلومات والعمليات الديناميكية في الجهاز العصبي.

من نواحٍ عديدة، تم وضع أساس هذا العلم من قبل عالم الفيزياء الحيوية آلان هودجكين وعالم الفيزيولوجيا العصبية أندرو هكسلي (شقيق ألدوس هكسلي). ملحوظة إد.). لقد درسوا آليات توليد ونقل النبضات العصبية في الخلايا العصبية، واختيار الحبار ككائن حي نموذجي. في ذلك الوقت، كانت المجاهر والأقطاب الكهربائية بعيدة كل البعد عن الحديثة، وكان لدى الحبار محاور عصبية سميكة (العمليات التي تنتقل من خلالها النبضات العصبية) بحيث كانت مرئية حتى بالعين المجردة. وقد ساعد هذا محاور الحبار على أن تصبح نموذجًا تجريبيًا مفيدًا. وكان اكتشاف هودجكين وهكسلي هو أنهما أوضحا، باستخدام التجربة والنموذج الرياضي، أن توليد دفعة عصبية يتم عن طريق تغيير تركيز أيونات الصوديوم والبوتاسيوم التي تمر عبر أغشية الخلايا العصبية. وفي وقت لاحق، اتضح أن هذه الآلية عالمية بالنسبة للخلايا العصبية للعديد من الحيوانات، بما في ذلك البشر. قد يبدو الأمر غير عادي، ولكن من خلال دراسة الحبار، تمكن العلماء من معرفة كيفية نقل الخلايا العصبية للمعلومات في البشر. حصل هودجكين وهكسلي على جائزة نوبل لاكتشافهما في عام 1963.

تتمثل مهمة علم الأحياء العصبية الحسابية في تنظيم كمية هائلة من البيانات البيولوجية حول المعلومات والعمليات الديناميكية التي تحدث في الجهاز العصبي. ومع تطور أساليب جديدة لتسجيل النشاط العصبي، تتزايد كمية البيانات المتعلقة بوظيفة الدماغ كل يوم. حجم كتاب “مبادئ العلوم العصبية” للكاتب إريك كاندل الحائز على جائزة نوبل، والذي يعرض معلومات أساسية عن عمل الدماغ، يزداد مع كل طبعة جديدة: بدأ الكتاب بـ 470 صفحة، والآن أصبح حجمه أكثر من 1700 صفحة. الصفحات. ومن أجل تنظيم مثل هذه المجموعة الضخمة من الحقائق، هناك حاجة إلى نظريات.

حول الصرع

يعاني حوالي 1% من سكان العالم من الصرع، أي ما بين 50 إلى 60 مليون شخص. إحدى طرق العلاج الجذري هي إزالة منطقة الدماغ التي ينشأ منها الهجوم. لكن الأمر ليس بهذه البساطة. حوالي نصف حالات الصرع لدى البالغين تحدث في الفص الصدغي للدماغ، المتصل بالحصين. هذا الهيكل مسؤول عن تكوين ذكريات جديدة. إذا تم قطع الحصين الخاص بشخص ما على جانبي دماغه، فسوف يفقد القدرة على تذكر أشياء جديدة. سيكون مثل يوم جرذ الأرض المستمر، حيث لن يتمكن الشخص من تذكر شيء ما إلا لمدة 10 دقائق. كان جوهر بحثي هو التنبؤ بطرق أقل جذرية، ولكن طرق أخرى ممكنة وفعالة لمكافحة الصرع. حاولت في رسالتي أن أفهم كيف تبدأ نوبة الصرع.

لفهم ما يحدث للدماغ أثناء الهجوم، تخيل أنك أتيت إلى حفل موسيقي وفي مرحلة ما انفجرت القاعة بالتصفيق. أنت تصفق على إيقاعك الخاص، والناس من حولك يصفقون على إيقاع مختلف. إذا بدأ عدد كافٍ من الأشخاص بالتصفيق بنفس الطريقة، فستجد صعوبة في الحفاظ على إيقاعك ومن المحتمل أن ينتهي بك الأمر بالتصفيق مع الجميع. يعمل الصرع بطريقة مماثلة عندما تبدأ الخلايا العصبية في الدماغ في التزامن بشكل كبير، أي أنها تولد نبضات في نفس الوقت. يمكن أن تشمل عملية المزامنة هذه مناطق كاملة من الدماغ، بما في ذلك تلك التي تتحكم في الحركة، مما يسبب نوبة صرع. على الرغم من أن معظم النوبات تتميز بغياب النوبات، لأن الصرع لا يحدث دائما في المناطق الحركية.

لنفترض أن خليتين عصبيتين متصلتان بوصلات مثيرة في كلا الاتجاهين. ترسل إحدى الخلايا العصبية دفعة إلى أخرى، مما يثيرها، ويرسل الدافع مرة أخرى. إذا كانت الروابط المثيرة قوية جدًا، فسيؤدي ذلك إلى زيادة النشاط بسبب تبادل النبضات. عادة، لا يحدث هذا، لأن هناك خلايا عصبية مثبطة تقلل من نشاط الخلايا النشطة بشكل مفرط. ولكن إذا توقف التثبيط عن العمل بشكل صحيح، فإنه يمكن أن يؤدي إلى الصرع. غالبًا ما يكون هذا بسبب التراكم المفرط للكلور في الخلايا العصبية. في عملي، قمت بتطوير نموذج رياضي لشبكة من الخلايا العصبية التي يمكن أن تدخل في وضع الصرع بسبب أمراض التثبيط المرتبطة بتراكم الكلور داخل الخلايا العصبية. وقد ساعدتني في هذا تسجيلات نشاط الخلايا العصبية في الأنسجة البشرية التي تم الحصول عليها بعد العمليات الجراحية على مرضى الصرع. يسمح لنا النموذج المبني باختبار الفرضيات المتعلقة بآليات الصرع من أجل توضيح تفاصيل هذا المرض. اتضح أن استعادة توازن الكلور في الخلايا العصبية الهرمية يمكن أن يساعد في وقف نوبة الصرع عن طريق استعادة توازن الإثارة والتثبيط في شبكة الخلايا العصبية. مشرفي الثاني، أنطون تشيجوف في المعهد الفيزيائي الفني في سانت بطرسبرغ، تلقى مؤخراً منحة من مؤسسة العلوم الروسية لدراسة مرض الصرع، لذا فإن هذا الخط من البحث سوف يستمر في روسيا.

يوجد اليوم الكثير من الأعمال المثيرة للاهتمام في مجال علم الأعصاب الحسابي. على سبيل المثال، يوجد في سويسرا مشروع Blue Brain، والهدف منه هو وصف جزء صغير من الدماغ بأكبر قدر ممكن من التفاصيل - القشرة الحسية الجسدية للفئران، المسؤولة عن أداء الحركات. حتى في الدماغ الصغير للفأر هناك مليارات الخلايا العصبية، وكلها متصلة ببعضها البعض بطريقة معينة. على سبيل المثال، في القشرة الدماغية، تشكل خلية عصبية هرمية واحدة اتصالات مع ما يقرب من 10000 خلية عصبية أخرى. سجل مشروع الدماغ الأزرق نشاط حوالي 14.000 خلية عصبية، وحدد شكلها، وأعاد بناء حوالي 8.000.000 وصلة بينها. وبعد ذلك، وباستخدام خوارزميات خاصة، قاموا بربط الخلايا العصبية معًا بطريقة معقولة بيولوجيًا بحيث يمكن أن يظهر النشاط في مثل هذه الشبكة. أكد النموذج المبادئ النظرية للتنظيم القشري - على سبيل المثال، التوازن بين الإثارة والتثبيط. والآن يوجد في أوروبا مشروع كبير يسمى مشروع الدماغ البشري. ويجب أن يصف الدماغ البشري بأكمله، مع مراعاة جميع البيانات المتوفرة اليوم. ويعد هذا المشروع الدولي بمثابة مصادم هادرون كبير من علم الأعصاب، حيث يشارك فيه حوالي مائة مختبر من أكثر من 20 دولة.

لقد تساءل منتقدو مشروع الدماغ الأزرق ومشروع الدماغ البشري عن مدى أهمية الكم الهائل من التفاصيل في وصف كيفية عمل الدماغ. للمقارنة، ما مدى أهمية وصف شارع نيفسكي بروسبكت في سانت بطرسبرغ على الخريطة حيث تظهر القارات فقط؟ ومع ذلك، فإن محاولة جمع كمية هائلة من البيانات أمر مهم بالتأكيد. في أسوأ الحالات، حتى لو لم نفهم تمامًا كيفية عمل الدماغ، بعد أن قمنا ببناء مثل هذا النموذج، يمكننا استخدامه في الطب. على سبيل المثال، لدراسة آليات الأمراض المختلفة ونمذجة عمل الأدوية الجديدة.

في الولايات المتحدة الأمريكية، مشروعي مخصص لدراسة الجهاز العصبي للهيدرا. على الرغم من حقيقة أنه حتى في كتب علم الأحياء المدرسية، فهو من أوائل الكتب التي تمت دراستها، إلا أن نظامه العصبي لا يزال غير مفهوم جيدًا. هيدرا هي أحد أقارب قنديل البحر، لذا فهي شفافة تمامًا وتحتوي على عدد صغير نسبيًا من الخلايا العصبية - من 2 إلى 5 آلاف. لذلك، من الممكن تسجيل النشاط من جميع خلايا الجهاز العصبي تقريبًا في وقت واحد. ولهذا الغرض يتم استخدام أداة مثل “تصوير الكالسيوم”. والحقيقة هي أنه في كل مرة يتم فيها تفريغ الخلية العصبية، يتغير تركيز الكالسيوم داخل الخلية. إذا أضفنا طلاءًا خاصًا يبدأ في التوهج عندما يزيد تركيز الكالسيوم، ففي كل مرة يتم توليد نبض عصبي، سنرى توهجًا مميزًا، يمكننا من خلاله تحديد نشاط الخلية العصبية. وهذا يسمح بتسجيل النشاط في الحيوان الحي أثناء السلوك. سيسمح لنا تحليل مثل هذا النشاط بفهم كيف يتحكم الجهاز العصبي للهيدرا في حركته. يمكن استخدام القياسات التي تم الحصول عليها من مثل هذه الأبحاث لوصف حركة الحيوانات الأكثر تعقيدًا، مثل الثدييات. وعلى المدى الطويل - في الهندسة العصبية لإنشاء أنظمة جديدة للتحكم في النشاط العصبي.

حول أهمية علم الأعصاب للمجتمع

لماذا يعد علم الأعصاب مهمًا جدًا للمجتمع الحديث؟ أولاً، إنها فرصة لتطوير علاجات جديدة للأمراض العصبية. كيف يمكنك العثور على علاج إذا كنت لا تفهم كيفية عمله على مستوى الدماغ بأكمله؟ مشرفي في باريس، بوريس جوتكين، الذي يعمل أيضًا في المدرسة العليا للاقتصاد في موسكو، يدرس إدمان الكوكايين والكحول. عمله مخصص لوصف تلك التغييرات في نظام التعزيز التي تؤدي إلى الإدمان. ثانيا، هذه تقنيات جديدة - على وجه الخصوص، الأطراف الاصطناعية العصبية. على سبيل المثال، الشخص الذي بقي بدون ذراع، بفضل زرع مزروع في الدماغ، سيكون قادرا على التحكم في الأطراف الاصطناعية. يشارك Alexey Osadchiy في HSE بنشاط في هذا المجال في روسيا. ثالثًا، على المدى الطويل، يعد هذا مدخلاً إلى تكنولوجيا المعلومات، أي تكنولوجيا التعلم الآلي. رابعا، هذا هو مجال التعليم. لماذا، على سبيل المثال، نعتقد أن 45 دقيقة هي مدة الدرس الأكثر فعالية في المدرسة؟ قد تكون هذه المشكلة تستحق الاستكشاف بشكل أفضل باستخدام رؤى من علم الأعصاب الإدراكي. وبهذه الطريقة يمكننا أن نفهم بشكل أفضل كيف يمكننا التدريس بشكل أكثر فعالية في المدارس والجامعات وكيفية التخطيط ليوم عملنا بشكل أكثر فعالية.

حول الشبكات في العلوم

في العلوم، مسألة التواصل بين العلماء مهمة جدا. يتطلب التواصل المشاركة في المدارس والمؤتمرات العلمية لمواكبة الوضع الحالي. تعد المدرسة العلمية بمثابة حفل كبير: لمدة شهر تجد نفسك بين طلاب الدكتوراه وطلاب ما بعد الدكتوراه الآخرين. أثناء دراستك، يأتي إليك علماء مشهورون ويتحدثون عن أعمالهم. وفي الوقت نفسه، أنت تعمل على مشروع فردي، ويشرف عليك شخص أكثر خبرة. ومن المهم بنفس القدر الحفاظ على علاقة جيدة مع مديرك. إذا لم يكن لدى طالب الماجستير خطابات توصية جيدة، فمن غير المرجح أن يتم قبوله للتدريب الداخلي. يحدد التدريب ما إذا كان سيتم تعيينه لكتابة أطروحته. من نتائج الأطروحة - مزيد من الحياة العلمية. في كل مرحلة من هذه المراحل، يطلبون دائمًا تعليقات من المدير، وإذا لم يعمل الشخص جيدًا، فسوف يصبح معروفًا بسرعة كبيرة، لذلك من المهم تقدير سمعتك.

فيما يتعلق بالخطط طويلة المدى، أخطط لإجراء العديد من دراسات ما بعد الدكتوراه قبل العثور على وظيفة دائمة في إحدى الجامعات أو معمل الأبحاث. وهذا يتطلب عددا كافيا من المنشورات، وهي قيد التنفيذ حاليا. إذا سارت الأمور على ما يرام، أفكر في العودة إلى روسيا في غضون سنوات قليلة لتنظيم مختبري الخاص أو مجموعتي العلمية هنا.

اناتولي بوتشين

ما يدرسه: علم الأعصاب الحسابي

ميزات خاصة: يعزف على الساكسفون والفلوت، ويمارس اليوغا، ويسافر كثيرًا

حول علم الأعصاب الحسابي

حول الصرع

حول أهمية علم الأعصاب للمجتمع

حول الشبكات في العلوم

يدرس علم الأحياء العصبي الجهاز العصبي للإنسان والحيوان، مع الأخذ في الاعتبار قضايا البنية والأداء والتطور وعلم وظائف الأعضاء وعلم أمراض الجهاز العصبي والدماغ. يعد علم الأحياء العصبية مجالًا علميًا واسعًا جدًا، ويغطي العديد من المجالات، على سبيل المثال، الفيزيولوجيا العصبية، والكيمياء العصبية، وعلم الوراثة العصبية. يرتبط علم الأحياء العصبي ارتباطًا وثيقًا بالعلوم المعرفية وعلم النفس، وله تأثير متزايد في دراسة الظواهر الاجتماعية والنفسية.

يمكن أن تتم دراسة الجهاز العصبي بشكل عام والدماغ بشكل خاص على المستوى الجزيئي أو الخلوي، عند دراسة بنية وعمل الخلايا العصبية الفردية، على مستوى المجموعات الفردية من الخلايا العصبية، وكذلك على مستوى الأنظمة الفردية (القشرة الدماغية، منطقة ما تحت المهاد، وما إلى ذلك) والجهاز العصبي بأكمله ككل، بما في ذلك الدماغ والحبل الشوكي وشبكة الخلايا العصبية بأكملها في جسم الإنسان.

يستطيع علماء الأعصاب حل مشكلات مختلفة تمامًا والإجابة، في بعض الأحيان، على الأسئلة غير المتوقعة. كيفية استعادة وظائف المخ بعد السكتة الدماغية وما هي الخلايا الموجودة في أنسجة المخ البشرية التي أثرت على تطورها - كل هذه الأسئلة من اختصاص علماء الأعصاب. وأيضًا: لماذا تنشط القهوة، ولماذا نرى الأحلام وما إذا كان من الممكن التحكم فيها، وكيف تحدد الجينات شخصيتنا وبنيتنا العقلية، وكيف يؤثر عمل الجهاز العصبي البشري على إدراك الأذواق والروائح، وغير ذلك الكثير.

أحد مجالات البحث الواعدة في علم الأحياء العصبي اليوم هو دراسة العلاقة بين الوعي والفعل، أي كيف يؤدي التفكير في القيام بعمل ما إلى اكتماله. هذه التطورات هي الأساس لإنشاء تقنيات جديدة بشكل أساسي، والتي ليس لدينا أي فكرة عنها حاليًا، أو تلك التي بدأت في التطور بسرعة. ومن الأمثلة على ذلك إنشاء الأطراف الاصطناعية الحساسة التي يمكنها استعادة وظائف الطرف المفقود بشكل كامل.

وفقًا للخبراء، بالإضافة إلى حل المشكلات "الخطيرة"، يمكن قريبًا استخدام التطورات التي توصل إليها علماء الأعصاب لأغراض الترفيه، على سبيل المثال، في صناعة ألعاب الكمبيوتر لجعلها أكثر واقعية للاعب، في إنشاء هياكل خارجية رياضية خاصة وكذلك في الصناعة العسكرية.

إن موضوعات الدراسة في علم الأحياء العصبي، على الرغم من كثرة الأبحاث في هذا المجال والاهتمام المتزايد من المجتمع العلمي، لا تتضاءل. لذلك، سيتعين على عدة أجيال أخرى من العلماء حل الألغاز التي تكمن داخل الدماغ البشري والجهاز العصبي.

عالم الأعصاب هو عالم يعمل في أحد مجالات علم الأعصاب. يمكنه الانخراط في العلوم الأساسية، أي إجراء البحوث والملاحظات والتجارب، وتشكيل مناهج نظرية جديدة، وإيجاد أنماط عامة جديدة يمكن أن تفسر أصل حالات معينة. في هذه الحالة يهتم العالم بأسئلة عامة حول بنية الدماغ، وخصائص تفاعل الخلايا العصبية، ودراسة أسباب الأمراض العصبية، وما إلى ذلك.

من ناحية أخرى، يمكن للعالم أن يكرس نفسه للممارسة، ويقرر كيفية تطبيق المعرفة الأساسية المعروفة لحل مشاكل محددة، على سبيل المثال، في علاج الأمراض المرتبطة باضطرابات الجهاز العصبي.

يواجه المتخصصون يوميًا المشكلات التالية:

1. كيف يعمل الدماغ والشبكات العصبية على مستويات مختلفة من التفاعل، من المستوى الخلوي إلى مستوى النظام؛

2. كيف يمكن قياس ردود أفعال الدماغ بشكل موثوق؟

3. ما هي الروابط الوظيفية والتشريحية والوراثية التي يمكن تتبعها في عمل الخلايا العصبية على مستويات مختلفة من التفاعل؟

4. ما هي مؤشرات وظائف المخ التي يمكن اعتبارها تشخيصية أو إنذارية في الطب؟

5. ما هي الأدوية التي ينبغي تطويرها لعلاج والحماية من الحالات المرضية والأمراض العصبية التنكسية للجهاز العصبي.

كيف تصبح متخصصا؟

تعليم إضافي

اكتشف المزيد حول برامج الإعداد المهني الممكنة بينما لا تزال في سن المدرسة.

التعليم المهني الأساسي

تعكس النسب توزيع المتخصصين الحاصلين على مستوى معين من التعليم في سوق العمل. يتم تمييز التخصصات الرئيسية لإتقان المهنة باللون الأخضر.

القدرات والمهارات

العمل مع المعلومات. مهارات البحث ومعالجة وتحليل المعلومات الواردة
نهج متكامل لحل المشكلات. القدرة على رؤية المشكلة بشكل شامل، في سياقها، وبناءً على ذلك، تحديد مجموعة التدابير اللازمة لحلها
برمجة. مهارات في كتابة التعليمات البرمجية وتصحيحها
الملاحظات. مهارات إجراء الملاحظات العلمية وتسجيل النتائج المتحصل عليها وتحليلها
مهارات العلوم. القدرة على تطبيق المعرفة في مجال العلوم الطبيعية عند حل المشكلات المهنية
المهارات البحثية. القدرة على إجراء البحوث وإعداد التجارب وجمع البيانات
مهارات الرياضيات. القدرة على تطبيق النظريات والصيغ الرياضية عند حل المشكلات المهنية
تقييم النظام. القدرة على بناء نظام لتقييم أي ظاهرة أو كائن واختيار مؤشرات التقييم وإجراء التقييم بناءً عليها

الاهتمامات والتفضيلات

تفكير تحليلي. القدرة على تحليل الموقف والتنبؤ به، واستخلاص النتائج بناءً على البيانات المتاحة، وإقامة علاقات السبب والنتيجة
التفكير النقدي. القدرة على التفكير النقدي: الموازنة بين الإيجابيات والسلبيات، ونقاط القوة والضعف في كل نهج لحل المشكلة وكل نتيجة محتملة
القدرات الرياضية. القدرة في الرياضيات والعلوم الدقيقة، وفهم منطق الأحكام والنظريات الرياضية
القدرة على التعلم. القدرة على استيعاب المعلومات الجديدة بسرعة وتطبيقها في مزيد من العمل
استيعاب المعلومات. القدرة على إدراك واستيعاب المعلومات الجديدة بسرعة
مرونة التفكير. القدرة على العمل بعدة قواعد في وقت واحد، والجمع بينها، واستخلاص نموذج السلوك الأكثر صلة
الانفتاح على الأشياء الجديدة. القدرة على مواكبة المعلومات التقنية الجديدة والمعرفة المتعلقة بالعمل
التصور. إنشاء صور تفصيلية في الخيال لتلك الأشياء التي يجب الحصول عليها نتيجة للعمل
تنظيم المعلومات. القدرة على تنظيم البيانات والمعلومات والأشياء أو الإجراءات بترتيب معين وفق قاعدة أو مجموعة قواعد محددة
الاهتمام بالتفاصيل. القدرة على التركيز على التفاصيل عند استكمال المهام
ذاكرة. القدرة على تذكر كميات كبيرة من المعلومات بسرعة

المهنة في الأشخاص

أولغا مارتينوفا

الكسندر سورين

يبلغ وزن الدماغ 3-5% من الوزن الإجمالي للإنسان. وهذه هي أكبر نسبة وزن الدماغ إلى الجسم في مملكة الحيوان.

يمكنك دخول المهنة من خلال التعليم الفني والرياضي، حيث أن المتخصصين الذين يعرفون الأساليب المعقدة للتحليل الإحصائي لكميات كبيرة من البيانات والذين يمكنهم العمل مع البيانات الضخمة مطلوبون بشكل متزايد.

يمكن لعلماء الأعصاب العثور على عمل في أقسام علم الأعصاب، والطب النفسي العصبي، وما إلى ذلك. عيادات وعيادات مدينة موسكو. في المنظمات العلمية، سيقوم المتخصصون في مجال علم الأعصاب بزيادة مستوى البحث العلمي في عمل الجهاز العصبي في الصحة والمرض؛ في المؤسسات الطبية، سيتم تحسين جودة تشخيص الأمراض وتقليل الوقت اللازم لإجراء التشخيص؛ سوف تساهم في تطوير استراتيجيات العلاج التقدمية.

ربما يكون الدماغ والجهاز العصبي ككل أكثر الأجهزة تعقيدًا في الجسم. 70% من الجينوم البشري يضمن تكوين وعمل الدماغ. يوجد في الدماغ البشري أكثر من 100 مليار نواة خلية، وهو ما يزيد عن عدد النجوم في المنطقة المرئية من الفضاء.

لقد تعلم العلماء والأطباء اليوم كيفية زراعة واستبدال أي نسيج وأي عضو في جسم الإنسان تقريبًا. يتم كل يوم إجراء العديد من عمليات زراعة الكلى والكبد وحتى القلب. ومع ذلك، لم تنجح عملية زرع الرأس إلا مرة واحدة، عندما قام الجراح السوفييتي ف. ديميخوف بزراعة رأس ثانٍ في كلب سليم. ومن المعروف أنه أجرى العديد من التجارب المماثلة على الكلاب، وفي إحدى الحالات، عاش هذا المخلوق ذو الرأسين لمدة شهر تقريبًا. واليوم يتم أيضًا إجراء تجارب مماثلة على الحيوانات، حيث يتم البحث عن طرق لدمج الدماغ والحبل الشوكي أثناء عملية الزرع، وهي المشكلة الأهم في هذا النوع من العمليات، لكن حتى الآن العلماء بعيدون عن إجراء مثل هذه العمليات على البشر. يمكن أن تساعد عمليات زرع الرأس أو الدماغ الأشخاص المصابين بالشلل، والذين لا يستطيعون التحكم في أجسادهم، لكن مسألة أخلاقيات زراعة الرأس تظل مفتوحة أيضًا.