Szürke Állomány, Blog az agyműködésről

Az információ áramlás fent részletesett irányaiból, az ősibb kéregterületek (archikortex: hippokampusz) szerkezetéből és a kérgi rétegek everzióval való fejlődésének tényéből, ki lehet bogarászni hogyan bonyolódott az evolúció során az agykéreg. Itt megint egy figyelmeztetéssek kell hogy éljek: egy kicsit spekulatív rész következik, de ha ezt észben tartjuk a spekuláció megengedhető.

Az egyes rétegek külső kapcsolatrendszere után nézzük meg hogyan is áramlanak a jelek egy agykérgi modulban, ezzel egy kicsit az agykéregfejlődés evolúciós lépéseit is visszajátszhatjuk.

Az agykéreg azért képes bonyolult feladatok rugalmas megoldására, mert számos egyedi feladat elvégzésére képes területből áll, melyek a feladat függvényében képesek kölcsönhatni. Mint azt Brodman megfigyelte, az egyes területek belső felépítése kicsit eltér, agykérgi oszlopaik szerkezete a tipikus oszlopmodell finom változatait tartalmazza, melynek eredményeként máshogy integrálják a többi agykérgi és kéreg alatti területről érkező jeleket. Az eredményt pedig, a feldolgozási láncban elfoglalt helyük szerint továbbítják más (alacsonyabb vagy magasabb) agykérgi, valamint kéreg alatti területek felé.

Most, hogy tudjuk hogyan alakult ki az agykéreg és hogyan fejlődik embrionálisan, nézzük meg finomszerkezete milyen alapelvek alapján szerveződik.
A lényeg a két agyfélteke felszínét borító a szürke állományban van, hiszen ott találhatók az idegsejtek és ott zajlik az információ feldolgozása. A szürke állomány (fajtól függően) 1-3 mm vastag és köbmilliméterenként 15-150 ezer idegsejt található. Az ember szürke állománya vastagabb, és az egérnél jelentősen kevesebb, de sokkal kiterjedtebb kapcsolatrendszerrel rendelkező idegsejtet tartalmaz ugyanakkora térfogatban. A szürke állomány alatt található fehérállományban az idegsejtekről eredő, a különböző részfeladatokat megoldó agyterületek között információt továbbító axonkötegek futnak. A fehérállomány az agy kábelkötegeit szigetelő mielinhüvelytől fehér és az agy tényleges térfogatának tetemes részét teszi ki.

Az agykéreg fejlődése, embriológiája

Az első idegrendszeri sejtek, melyek az agyhólyagok falának belső és külső felszínét kötik össze egymással a radiális gliasejtek. Ők az ácsok, akik az agy állványzatát létrehozzák. A radiális latinul sugár-irányút jelent, ez utal arra, hogy ezek a sejtek a hólyag felszínére merőlegesen nyúlnak meg, a középponttól kifelé. Ahogy a hólyag fala idegrendszerré vastagodik, a radiális gliasejtek egyre jobban megnyúlnak és folyamatosan osztódnak (dagad a kürtőskalács). Egy idő után a radiális gliasejtek úgy osztódnak, hogy egyik leánysejtjük megmarad radiális gliasejtnek, másikukból pedig különböző idegrendszeri sejteket kialakító progenitor (előd) sejtek lesznek.

Az alapozásnál megbeszéltük, hogy agyunk két szerveződési alapelveiben és funkciójában eltérő részre oszlik. Az ősi, életfontosságú funkciókban meghatározó, merev, egyedi szerkezetű kéreg alatti területekre (nyúltagy, középagy, és az előagy bizonyos részei), valamint a modern, emlősökben hatalmasra nőtt, moduláris, általános feladatok megoldására és tanulásra képes rugalmas agykéregre.
A továbbhaladáshoz szükséges, hogy elmerüljünk az agykéreg szerkezetének felépítésében, mert ez később szükséges lesz az agyműködés finomságainak és a tudatosság kialakulásának megértéséhez.

Kaptam egy kérdést: "Azt hallottam, hogy a madarak ép úgy taníthatók, mit az emlősök, a pozitív megerősítésről volt szó. Igaz ez? De hát e madarak evolúciósan, sokkal lentebb vannak. Az agyuk mérete kicsi. Nem is lehet nagy, mert a repülés igen drága mulatság."

Bontsuk elemekre a kérdést:

Ki van fentebb, ki van lentebb...
Agyméret és tanulás...
Mi a drága, a repülés vagy az agy fenntartása...

És akkor ismételjük át a második agyfejlődési programot a tanulást, hiszen korábban bőven beszéltünk róla.
A tanulás szabálya (Hebb- szabály) azt állítja, hogy ha két idegrendszeri elem egyidejűleg aktív, akkor közöttük a kapcsolat erősödik. Praktikusan, ha egy axon kisül és közben (időben közel) a cél idegsejt is kisül, mert a rá érkező ingerek kellően erősek voltak (azaz részt vesz a reprezentációban), akkor közöttük szinapszis alakul ki, vagy ha már volt megerősödik. És ami fontos, ahol nem alakul ki kapcsolat, ott a korai fejlődés során elhalnak az axonok, sőt azok az idegsejtek is elpusztulnak, amelyeknek nem sikerült elegendő működő bemenetet begyűjteniük, azaz nem vesznek részt reprezentációban.

Mielőtt továbblépünk a szinaptikus kapcsolatrendszerek kialakulásának programjára, egy fontos folyamatot meg kell még említeni, mert szükség lesz rá a továbbiakban. Az alanti ábra a szinapszisok számát mutatja a fejlődő agyban. Az ábrán nincs rajta, de az idegsejtek száma is hasonlóan változik (bár korábban kezd nőni mint a szinapszisszám). Az embrionális fejlődés során az idegsejtek, majd ezt követve a szinapszisok száma is meredeken növekszik. Születés előtt a legmagasabb, majd a kamasz korig először gyorsan majd lassabban csökken. Kamasz kor után az idegsejtek száma egészséges esetben nem változik, de a szinapszisok száma lassan csökken. Az ábra azt is mutatja, hogy az autizmusban és a skizofréniában a számok változása jellegzetesen eltér, illetve, hogy Alzheimer kórban erősen csökkenni kezd a szinapszisszám (zöld egészséges, sárga Alzheimeres eset). Tehát először számfeletti idegsejtünk és szinapszisunk alakul ki, hogy a fejlődési programnak legyen miből vágnia. Ezt a sejtpusztulási időszakot az előző bejegyzés második ábráján az Apoptózis (programozott sejthalál) periódusa jelzi.