Szürke Állomány, Blog az agyműködésről

Egy fontos gondolat, hogy az idegsejt populációk aktivitásának időbeli változását leíró trajektóriákat számunkra nem mérhető erők alakítják. Ha azonban megfigyelünk sok trajektóriát, következtethetünk a hálózat viselkedését formáló erőkre, a hálózat dinamikájára (az aktvitás fejlődésére).

Az orvostudomány és a modern társadalom intézményeinek hála, az elmúlt 150 évben kétszeresére nőtt várható élettartamunk. A védőoltások, csatornázás és egyéb közegészségügyi intézkedések, valamint az antibiotikumok eredményeként drasztikusan csökkent a csecsemő és gyerekhalál, a fertőző betegségek és a balesetekből eredő halálesetek száma. A fejlett társadalmakban a várható átlagéletkor 80 év fölött mozog. Elöregedő társadalmunkban manapság szív és érrendszeri betegségekben, daganatos betegségekben és az idegrendszer működésének leépülését okozó neurodegeneratív betegségekben halnak meg a legtöbben. A hozzátartozók és a társadalom számára a demenciák, az agyműködés fokozatos lassú leépülése jelenti a legnagyobb lelki és gazdasági terhet, ugyanis a lassú szellemi leépülés miatt a betegek hosszú évekig, akár több mint egy évtizedig mindennapos gondozást igényelnek.

Ha a sejtek szétválogatásával megvagyunk következik a második elemzési fázis. Igazából az egész dolog lényege. Megpróbáljuk sejtjeink tüzeléséből és tüzeléseik összefüggéséből kibogarászni mit és hogyan kódolnak.
Itt két megközelítés alapján dolgoznak a kutatók: az egyes sejtek működésének oldaláról (single neuron approach) és a sejtcsoportok működésének oldaláról (population approach).

Elnézést, hogy sokat kellett várni erre a bejegyzésre. Afféle vihar előtti csend volt, mert az elkövetkezőkben néhány elvont matematikai struktúrával kell majd megbirkózni az adatelemzés kapcsán. Időbe tellett, mire emészthetővé rágtam a mondandómat.

Eddig a jelek gyűjtéséről volt szó. Sok csatornáról sok jelet lehet gyűjteni. Egy kis számolással utána lehet járni mennyit is.

Kaptam egy kérdést, hogy melyek a meghatározó - kedvenc könyveim az agyműködés megértésével kapcsolatban, mert hogy a #konyvajanlo rovat még igen csak vékonyka. Igaz. Mivel sok szálon fut a blog, erre a szálra még nem volt elegendő időm. Így hát arra gondoltam írok egy gyors listát, és aki nem győzi kivárni míg írok a könyvről az addig nekiláthat bogarászni. Ahol lehet magyar kiadásra hivatkozok, de sok meghatározó könyvnél sajnos nincs magyar fordítás (angolból), legfeljebb a szerzők tollából másik.

Amikor áttekintettük az elektrofiziológiai módszerek szivárványát, valahol középtájt (a koponyatetőről elvezetett EEG és az egyedi ioncsatornákból elvezetett áramok között) szó volt a sokelektródás mező elvezetésekről (local field potential recording). Itt ugye vékony elektródákat juttatunk az agyszövetbe az idegsejtek közé és a sejtek által a külvilágba leadott áramokat csípjük el.

Tehát, ahhoz, hogy afrikai őseink 4 millió évvel ezelőttől a táplálékban szegény szavannán meg tudjanak élni, mindenevőkké kellett válniuk és ezért nagyobb agyra volt szükségük. Az agynak pedig sok energiára, táplálékra van szüksége és hőleadása miatt nagyon kell hűteni! Itt van egy körkörösség, mert ugye a több táplálékhoz nagyobb agy kell, annak meg több táplálék. De a két dolgot szépen összecsiszolta az evolúció. A gyümölcsökben sok a cukor, sok az energia. De ugye az már nincs… Ezért őseink rákaptak az állati fehérjére és még inkább az állati zsiradékra. Ennek megszerzése persze megint nagyobb agyat igényel 😊.

A sok kemény tény után lazítunk egyet, egy mesélősebb résszel.
Agyunk a testméretünkhöz képest a többi élőlényhez viszonyítva hatalmas (bár a Neandervölgyi embernek térfogatra nagyobb volt). Ráadásul nem csak hatalmas, hanem energiazabáló is. Egy ember nyugalomban 100W energiát használ, kb. mint egy erős régimódi villanykörte, vagy mondjuk egy lakás teljes LEDes kivilágítása. Ezt hő formájában adjuk le a környezetünknek, ugyanúgy, mint laptopunk. Ezért van az, hogy egy nagy előadótermet, amiben sok ember van, nem fűteni, hanem hűteni kell. 10 ember 1kW, 100 ember 10kW (mint 3 keményen dolgozó villanyradiátor). Ha nekiállunk sportolni hőleadásunk felmehet 3-400W-ra is.

Az #agyséta előző cikkeiben egyszerűen, majd részletekbe menően is átvettük, hogy egy biológiai idegsejt hogyan összegzi a rá érkező ingerületeket és a kiváltott válaszjel hogyan terjed. Most azt mutatom be hogyan lehet egyszerű matematikai leírását adni egy idegsejt jelintegrációjának. Sajnos sokan ódzkodnak a matematikától, pedig tudni kell, a matematikus alapjában lusta, így mindig a legegyszerűbb leírását próbálja adni egy problémának. Sokan ott buknak el, hogy ehhez a matematikus a saját nyelvét, a képletekkel leírt egyenleteket használja.