3.5: الدماغ والحبل الشوكي
- Page ID
- 198173
أهداف التعلم
- شرح وظائف الحبل الشوكي
- التعرف على نصفي الكرة الأرضية وفصوص الدماغ
- وصف أنواع التقنيات المتاحة للأطباء والباحثين لتصوير الدماغ أو مسحه
الدماغ هو عضو معقد بشكل ملحوظ يتكون من مليارات الخلايا العصبية والدبقية المترابطة. إنه هيكل ثنائي أو ذو وجهين يمكن فصله إلى فصوص مميزة. يرتبط كل فص بأنواع معينة من الوظائف، ولكن في النهاية، تتفاعل جميع مناطق الدماغ مع بعضها البعض لتوفير الأساس لأفكارنا وسلوكياتنا. في هذا القسم، نناقش التنظيم العام للدماغ والوظائف المرتبطة بمناطق الدماغ المختلفة، بدءًا بما يمكن اعتباره امتدادًا للدماغ، وهو الحبل الشوكي.
الحبل الشوكي
يمكن القول أن الحبل الشوكي هو ما يربط الدماغ بالعالم الخارجي. بسبب ذلك، يمكن للدماغ أن يتصرف. يشبه الحبل الشوكي محطة الترحيل، ولكنه محطة ذكية جدًا. فهي لا تقوم فقط بتوجيه الرسائل من وإلى الدماغ، ولكن لديها أيضًا نظامها الخاص للعمليات التلقائية، والذي يسمى ردود الفعل.
يندمج الجزء العلوي من الحبل الشوكي مع جذع الدماغ، حيث يتم التحكم في العمليات الأساسية للحياة، مثل التنفس والهضم. في الاتجاه المعاكس، ينتهي الحبل الشوكي أسفل الأضلاع مباشرة - على عكس ما قد نتوقعه، فإنه لا يمتد على طول الطريق إلى قاعدة العمود الفقري.
يتم تنظيم الحبل الشوكي وظيفيًا في\(30\) شرائح تتوافق مع الفقرات. كل جزء متصل بجزء معين من الجسم من خلال الجهاز العصبي المحيطي. تتفرع الأعصاب من العمود الفقري في كل فقرة. تقوم الأعصاب الحسية بإدخال الرسائل؛ بينما ترسل الأعصاب الحركية رسائل إلى العضلات والأعضاء. تنتقل الرسائل من وإلى الدماغ عبر كل شريحة.
يتم تنفيذ بعض الرسائل الحسية على الفور عن طريق الحبل الشوكي، دون أي مدخلات من الدماغ. الانسحاب من الحرارة ورعشة الركبة مثالان. عندما تلبي رسالة حسية معايير معينة، يبدأ الحبل الشوكي في رد الفعل التلقائي. وتنتقل الإشارة من العصب الحسي إلى مركز معالجة بسيط يقوم بتشغيل الأمر الحركي. يتم حفظ الثواني، لأن الرسائل لا يجب أن تذهب إلى الدماغ وتتم معالجتها ويتم إرسالها مرة أخرى. في مسائل البقاء على قيد الحياة، تسمح ردود الفعل الشوكية للجسم بالتفاعل بسرعة غير عادية.
يتم حماية الحبل الشوكي بواسطة فقرات عظمية ويتم تبطينه بالسائل النخاعي، ولكن لا تزال الإصابات تحدث. عند تلف الحبل الشوكي في جزء معين، يتم قطع جميع الأجزاء السفلية من الدماغ، مما يسبب الشلل. لذلك، كلما انخفض تلف العمود الفقري، كلما قل عدد الوظائف التي يفقدها الشخص المصاب.
نصفي الكرة الأرضية
سطح الدماغ، المعروف بالقشرة الدماغية، غير متساوٍ للغاية، ويتميز بنمط مميز من الطيات أو النتوءات، يُعرف باسم الجييري (المفرد: التلفيف)، والأخاديد، المعروفة باسم التولس (المفرد: التلم)، كما هو موضح في. تشكل هذه الجيريك والصمغ معالم مهمة تسمح لنا بفصل الدماغ إلى مراكز وظيفية. التلم الأبرز، المعروف بالشق الطولي، هو الأخدود العميق الذي يفصل الدماغ إلى نصفين أو نصفي الكرة الأرضية: نصف الكرة الأيسر ونصف الكرة الأيمن.
هناك أدلة على وجود بعض التخصص في الوظيفة - يشار إليه باسم التقسيم الجانبي - في كل نصف الكرة الأرضية، خاصة فيما يتعلق بالاختلافات في القدرة اللغوية. علاوة على ذلك، كانت الاختلافات التي تم العثور عليها طفيفة. ما نعرفه هو أن نصف الكرة الأيسر يتحكم في النصف الأيمن من الجسم، والنصف الأيمن يتحكم في النصف الأيسر من الجسم.
يرتبط نصفي الكرة الأرضية بشريط سميك من الألياف العصبية يعرف باسم الجسم الثفني، ويتألف من حوالي\(200\) مليون محور عصبي. يسمح الجسم الثفني لنصفي الكرة الأرضية بالتواصل مع بعضهما البعض ويسمح بمشاركة المعلومات التي تتم معالجتها على أحد جانبي الدماغ مع الجانب الآخر.
في العادة، لا ندرك الأدوار المختلفة التي يلعبها نصفي الكرة الأرضية في الوظائف اليومية، ولكن هناك أشخاص يتعرفون جيدًا على قدرات ووظائف نصفي الكرة الأرضية. في بعض حالات الصرع الشديد، يختار الأطباء قطع الجسم الثفني كوسيلة للسيطرة على انتشار النوبات (الشكل\(\PageIndex{2}\)). في حين أن هذا خيار علاجي فعال، إلا أنه ينتج عنه أفراد يعانون من انقسام الدماغ. بعد الجراحة، يُظهر مرضى انقسام الدماغ مجموعة متنوعة من السلوكيات المثيرة للاهتمام. على سبيل المثال، لا يستطيع المريض المنقسم في الدماغ تسمية صورة تظهر في المجال البصري الأيسر للمريض لأن المعلومات متوفرة فقط في نصف الكرة الأيمن غير اللفظي إلى حد كبير. ومع ذلك، يمكنهم إعادة إنشاء الصورة بيدهم اليسرى، والتي يتم التحكم فيها أيضًا بواسطة نصف الكرة الأيمن. عندما يرى نصف الكرة الأيسر الأكثر لفظيًا الصورة التي رسمتها اليد، يكون المريض قادرًا على تسميتها (على افتراض أن نصف الكرة الأيسر يمكنه تفسير ما تم رسمه باليد اليسرى).
يأتي الكثير مما نعرفه عن وظائف مناطق مختلفة من الدماغ من دراسة التغيرات في سلوك وقدرة الأفراد الذين عانوا من تلف في الدماغ. على سبيل المثال، يدرس الباحثون التغيرات السلوكية التي تسببها السكتات الدماغية للتعرف على وظائف مناطق معينة من الدماغ. تؤدي السكتة الدماغية، الناتجة عن انقطاع تدفق الدم إلى منطقة في الدماغ، إلى فقدان وظائف الدماغ في المنطقة المصابة. يمكن أن يكون الضرر في منطقة صغيرة، وإذا كان الأمر كذلك، فإن هذا يمنح الباحثين الفرصة لربط أي تغييرات سلوكية ناتجة بمنطقة معينة. تعتمد أنواع العجز التي تظهر بعد السكتة الدماغية إلى حد كبير على مكان حدوث الضرر في الدماغ.
تأمل ثيونا، وهي امرأة ذكية تتمتع بالاكتفاء الذاتي، تبلغ من العمر\(62\) سنوات. في الآونة الأخيرة، أصيبت بسكتة دماغية في الجزء الأمامي من نصف الكرة الأيمن. ونتيجة لذلك، تواجه صعوبة كبيرة في تحريك ساقها اليسرى. (كما تعلمت سابقًا، يتحكم نصف الكرة الأيمن في الجانب الأيسر من الجسم؛ أيضًا، تقع المراكز الحركية الرئيسية للدماغ في الجزء الأمامي من الرأس، في الفص الجبهي.) شهدت ثيونا أيضًا تغييرات سلوكية. على سبيل المثال، أثناء وجودها في قسم المنتجات في متجر البقالة، تأكل أحيانًا العنب والفراولة والتفاح مباشرة من صناديقها قبل دفع ثمنها. هذا السلوك - الذي كان من الممكن أن يكون محرجًا جدًا لها قبل السكتة - يتوافق مع الضرر الذي لحق بمنطقة أخرى في الفص الجبهي - قشرة الفص الجبهي، التي ترتبط بالحكم والتفكير والتحكم في الانفعالات.
هياكل الدماغ الأمامي
يعد نصفي الكرة المخية جزءًا من الدماغ الأمامي، وهو الجزء الأكبر من الدماغ. يحتوي الدماغ الأمامي على القشرة الدماغية وعدد من الهياكل الأخرى التي تقع تحت القشرة (تسمى الهياكل تحت القشرية): المهاد، وما تحت المهاد، والغدة النخامية، والجهاز الحوفي (مجموعة من الهياكل). ترتبط القشرة الدماغية، وهي السطح الخارجي للدماغ، بعمليات ذات مستوى أعلى مثل الوعي والفكر والعاطفة والمنطق واللغة والذاكرة. يمكن تقسيم كل نصف كرة دماغية إلى أربعة فصوص، يرتبط كل منها بوظائف مختلفة.
فصوص الدماغ
فصوص الدماغ الأربعة هي الفص الجبهي والجداري والصدغي والقذالي. يقع الفص الجبهي في الجزء الأمامي من الدماغ، ويمتد عائدًا إلى الشق المعروف باسم التلم المركزي. يشارك الفص الجبهي في التفكير والتحكم الحركي والعاطفة واللغة. يحتوي على القشرة الحركية، التي تشارك في تخطيط وتنسيق الحركة؛ وقشرة الفص الجبهي، المسؤولة عن الأداء المعرفي عالي المستوى؛ ومنطقة بروكا، وهي ضرورية للغة إنتاج.
يواجه الأشخاص الذين يعانون من أضرار في منطقة Broca صعوبة كبيرة في إنتاج لغة من أي شكل. على سبيل المثال، كانت بادما مهندسة كهربائية كانت نشطة اجتماعيًا وأمًا مهتمة ومهتمة. منذ حوالي عشرين عامًا، تعرضت لحادث سيارة وتعرضت لأضرار في منطقة بروكا. لقد فقدت تمامًا القدرة على التحدث وتشكيل أي نوع من اللغات ذات المعنى. لا حرج في فمها أو أحبالها الصوتية، لكنها غير قادرة على إنتاج الكلمات. يمكنها اتباع التعليمات ولكن لا يمكنها الرد شفهيًا، ويمكنها القراءة ولكن لم تعد تكتب. يمكنها القيام بمهام روتينية مثل الركض إلى السوق لشراء الحليب، لكنها لا تستطيع التواصل شفهيًا إذا دعت الحالة إلى ذلك.
ربما تكون الحالة الأكثر شهرة لتلف الفص الجبهي هي حالة رجل اسمه فينياس غيج. في 13 سبتمبر 1848، كان غيج (العمر\(25\)) يعمل كرئيس عمال للسكك الحديدية في فيرمونت. كان هو وطاقمه يستخدمون قضيبًا حديديًا لحفر المتفجرات في حفرة تفجير لإزالة الصخور على طول مسار السكة الحديد. لسوء الحظ، أحدث القضيب الحديدي شرارة وتسبب في انفجار القضيب من فتحة التفجير، إلى وجه غيج، ومن خلال جمجمته. على الرغم من استلقائه في بركة من دمه مع خروج مادة دماغية من رأسه، كان غيج واعيًا وقادرًا على النهوض والمشي والتحدث. ولكن في الأشهر التي أعقبت الحادث، لاحظ الناس أن شخصيته قد تغيرت. وصفه العديد من أصدقائه بأنه لم يعد هو نفسه. قبل وقوع الحادث، قيل إن غيج كان رجلاً مهذبًا وناعم الكلام، لكنه بدأ يتصرف بطرق غريبة وغير مناسبة بعد الحادث. مثل هذه التغييرات في الشخصية ستكون متسقة مع فقدان التحكم في الانفعالات - وظيفة الفص الجبهي.
بالإضافة إلى الأضرار التي لحقت بالفص الجبهي نفسه، حددت التحقيقات اللاحقة في مسار القضيب أيضًا الضرر المحتمل للمسارات بين الفص الجبهي وهياكل الدماغ الأخرى، بما في ذلك الجهاز الحوفي. مع انقطاع الروابط بين وظائف التخطيط للفص الجبهي والعمليات العاطفية للجهاز الحوفي، واجه غيج صعوبة في التحكم في نبضاته العاطفية.
ومع ذلك، هناك بعض الأدلة التي تشير إلى أن التغييرات الدراماتيكية في شخصية Gage كانت مبالغ فيها ومزخرفة. حدثت حالة غيج في منتصف\(19^{th}\) قرن من الجدل حول التوطين - فيما يتعلق بما إذا كانت مناطق معينة من الدماغ مرتبطة بوظائف معينة. على أساس المعلومات المحدودة للغاية حول غيج، ومدى إصابته، وحياته قبل الحادث وبعده، مال العلماء إلى العثور على دعم لآرائهم الخاصة، على أي جانب من النقاش الذي سقطوا فيه (Macmillan، 1999).
يقع الفص الجداري للدماغ مباشرة خلف الفص الجبهي، ويشارك في معالجة المعلومات من حواس الجسم. يحتوي على القشرة الحسية الجسدية، وهي ضرورية لمعالجة المعلومات الحسية من جميع أنحاء الجسم، مثل اللمس ودرجة الحرارة والألم. يتم تنظيم القشرة الحسية الجسدية طوبوغرافيًا، مما يعني أن العلاقات المكانية الموجودة في الجسم يتم الحفاظ عليها على سطح القشرة الحسية الجسدية. على سبيل المثال، يكون جزء القشرة الذي يعالج المعلومات الحسية من اليد مجاورًا للجزء الذي يعالج المعلومات من المعصم.
يقع الفص الصدغي على جانب الرأس (يعني الصدغي «بالقرب من المعابد»)، ويرتبط بالسمع والذاكرة والعاطفة وبعض جوانب اللغة. تقع القشرة السمعية، وهي المنطقة الرئيسية المسؤولة عن معالجة المعلومات السمعية، داخل الفص الصدغي. تقع منطقة Wernicke، المهمة لفهم الكلام، هنا أيضًا. في حين أن الأفراد الذين أصيبوا بأضرار في منطقة بروكا يجدون صعوبة في إنتاج اللغة، فإن أولئك الذين ألحقوا أضرارًا بمنطقة فيرنيكي يمكنهم إنتاج لغة معقولة، لكنهم غير قادرين على فهمها.
يقع الفص القذالي في الجزء الخلفي من الدماغ، ويحتوي على القشرة البصرية الأولية، المسؤولة عن تفسير المعلومات البصرية الواردة. يتم تنظيم القشرة القذالية بطريقة شبكية العين، مما يعني وجود علاقة وثيقة بين موضع الجسم في المجال البصري للشخص وموضع تمثيل ذلك الكائن على القشرة. سوف تتعلم المزيد عن كيفية معالجة المعلومات المرئية في الفص القذالي عندما تدرس الإحساس والإدراك.
. مناطق أخرى من الدماغ الأمامي
تشمل المناطق الأخرى من الدماغ الأمامي، الواقعة تحت القشرة الدماغية، المهاد والجهاز الحوفي. المهاد هو مرحل حسي للدماغ. يتم توجيه جميع حواسنا، باستثناء الرائحة، عبر المهاد قبل توجيهها إلى مناطق أخرى من الدماغ للمعالجة.
يشارك الجهاز الحوفي في معالجة كل من العاطفة والذاكرة. ومن المثير للاهتمام أن حاسة الشم تنتقل مباشرة إلى الجهاز الحوفي؛ لذلك، ليس من المستغرب أن تثير الرائحة ردود فعل عاطفية بطرق لا تستطيع الطرائق الحسية الأخرى القيام بها. يتكون الجهاز الحوفي من عدد من الهياكل المختلفة، ولكن ثلاثة من أهمها هي الحُصين واللوزة ومنطقة ما تحت المهاد. يعد الحُصين هيكلًا أساسيًا للتعلم والذاكرة. تشارك اللوزة في تجربتنا العاطفية وفي ربط المعنى العاطفي بذكرياتنا. ينظم المهاد عددًا من العمليات الاستاتيكية، بما في ذلك تنظيم درجة حرارة الجسم والشهية وضغط الدم. يعمل الوطاء أيضًا كواجهة بين الجهاز العصبي ونظام الغدد الصماء وفي تنظيم الدوافع والسلوك الجنسي.
قضية هنري موليسون (H.M.)
في عام 1953، كان هنري غوستاف موليسون (H. M.) رجلاً\(27\) يبلغ من العمر عامًا يعاني من نوبات شديدة. في محاولة للسيطرة على نوباته، خضع H.M. لعملية جراحية في الدماغ لإزالة الحصين واللوزة. بعد الجراحة، أصبحت نوبات H.M أقل حدة بكثير، لكنه عانى أيضًا من بعض العواقب غير المتوقعة والمدمرة للجراحة: فقد قدرته على تكوين أنواع عديدة من الذكريات الجديدة. على سبيل المثال، لم يكن قادرًا على تعلم حقائق جديدة، مثل من كان رئيسًا للولايات المتحدة. كان قادرًا على تعلم مهارات جديدة، ولكن بعد ذلك لم يتذكر تعلمها. على سبيل المثال، في حين أنه قد يتعلم استخدام الكمبيوتر، لن يكون لديه ذاكرة واعية باستخدامه على الإطلاق. لم يستطع تذكر الوجوه الجديدة، ولم يكن قادرًا على تذكر الأحداث، حتى بعد حدوثها مباشرة. كان الباحثون مفتونين بتجربته، ويعتبر من أكثر الحالات التي تمت دراستها في التاريخ الطبي والنفسي (Hardt, Einarsson, & Nader, 2010; Squire, 2009). في الواقع، قدمت قضيته نظرة ثاقبة للدور الذي يلعبه الحصين في دمج التعلم الجديد في الذاكرة الصريحة.
تراكيب الدماغ المتوسط والدماغ الخلفي
يتكون الدماغ المتوسط من هياكل تقع في أعماق الدماغ، بين الدماغ الأمامي والدماغ الخلفي. يتركز التكوين الشبكي في الدماغ المتوسط، لكنه في الواقع يمتد إلى الدماغ الأمامي وصولاً إلى الدماغ الخلفي. يعد التكوين الشبكي مهمًا في تنظيم دورة النوم/الاستيقاظ والإثارة واليقظة والنشاط الحركي.
توجد المادة السوداء (الكلمة اللاتينية لـ «المادة السوداء») ومنطقة الجذع البطني (VTA) أيضًا في الدماغ المتوسط. تحتوي كلتا المنطقتين على أجسام خلوية تنتج الناقل العصبي الدوبامين، وكلاهما مهم للحركة. إن انحطاط المادة السوداء وVTA متورط في مرض باركنسون. بالإضافة إلى ذلك، تشارك هذه الهياكل في المزاج والمكافأة والإدمان (Berridge & Robinson، 1998؛ Gardner، 2011؛ George، Le Moal، & Koob، 2012).
يقع الدماغ الخلفي في الجزء الخلفي من الرأس ويبدو وكأنه امتداد للحبل الشوكي. يحتوي على النخاع والبونس والمخيخ. يتحكم النخاع في العمليات التلقائية للجهاز العصبي اللاإرادي، مثل التنفس وضغط الدم ومعدل ضربات القلب. تعني كلمة بونس حرفيًا «الجسر»، وكما يوحي الاسم، تعمل البونات على ربط الدماغ والحبل الشوكي. كما أنها تشارك في تنظيم نشاط الدماغ أثناء النوم. يُعرف النخاع والبونس والدماغ المتوسط معًا باسم جذع الدماغ.
يتلقى المخيخ (الكلمة اللاتينية لـ «الدماغ الصغير») رسائل من العضلات والأوتار والمفاصل والهياكل في أذننا للتحكم في التوازن والتنسيق والحركة والمهارات الحركية. يُعتقد أيضًا أن المخيخ منطقة مهمة لمعالجة بعض أنواع الذكريات. على وجه الخصوص، يُعتقد أن الذاكرة الإجرائية، أو الذاكرة المشاركة في التعلم وتذكر كيفية أداء المهام، مرتبطة بالمخيخ. تذكر أن H. M. لم يكن قادرًا على تكوين ذكريات صريحة جديدة، لكنه كان بإمكانه تعلم مهام جديدة. من المحتمل أن يرجع ذلك إلى حقيقة أن مخيخ H. M. ظل سليمًا.
ما رأيك: موت الدماغ ودعم الحياة
ماذا ستفعل إذا تم الإعلان عن وفاة زوجتك أو أحد أفراد أسرتك دماغياً ولكن تم الاحتفاظ بجسده على قيد الحياة بواسطة المعدات الطبية؟ لمن يجب أن يكون قرار إزالة أنبوب التغذية؟ هل يجب أن تكون تكاليف الرعاية الطبية عاملاً؟
في 25 فبراير 1990، أصيبت امرأة من فلوريدا تدعى تيري شيافو بسكتة قلبية، على ما يبدو بسبب نوبة بوليمية. تم إحياؤها في النهاية، لكن عقلها كان محرومًا من الأكسجين لفترة طويلة. أشارت فحوصات الدماغ إلى عدم وجود نشاط في قشرتها الدماغية، وعانت من ضمور دماغي شديد ودائم. في الأساس، كان سكيافو في حالة غيبوبة. قرر المهنيون الطبيون أنها لن تتمكن مرة أخرى من التحرك أو التحدث أو الاستجابة بأي شكل من الأشكال. ولكي تبقى على قيد الحياة، احتاجت إلى أنبوب تغذية، ولم تكن هناك فرصة لتحسين وضعها على الإطلاق.
في بعض الأحيان، كانت عيون شيافو تتحرك، وأحيانًا كانت تتأوه. على الرغم من إصرار الأطباء على عكس ذلك، اعتقد والداها أن هذه علامات على أنها كانت تحاول التواصل معهم.
بعد\(12\) سنوات، جادل زوج شيافو بأن زوجته لم تكن ترغب في البقاء على قيد الحياة دون أي مشاعر أو أحاسيس أو نشاط دماغي. لكن والديها عارضوا بشدة إزالة أنبوب التغذية الخاص بها. في نهاية المطاف، وصلت القضية إلى المحاكم، سواء في ولاية فلوريدا أو على المستوى الفيدرالي. بحلول عام 2005، وجدت المحاكم لصالح زوج شيافو، وتمت إزالة أنبوب التغذية في 18 مارس 2005. توفي Schiavo بعد\(13\) أيام.
لماذا كانت عيون شيافو تتحرك أحيانًا، ولماذا تأوه؟ على الرغم من أن أجزاء الدماغ التي تتحكم في الفكر والحركة التطوعية والشعور قد تضررت تمامًا، إلا أن جذع الدماغ كان لا يزال سليمًا. حافظ النخاع والبونس على تنفسها وتسبب في حركات لا إرادية لعينيها وآهات عرضية. على مدى\(15\) العام الذي كانت فيه على أنبوب التغذية، ربما تجاوزت التكاليف الطبية لشيافو 7 ملايين دولار (Arnst، 2003).
تم طرح هذه الأسئلة على الضمير الشعبي منذ\(25\) سنوات في حالة تيري شيافو، وهي مستمرة حتى اليوم. في عام 2013، تم إعلان وفاة طفلة\(13\) تبلغ من العمر عامًا تعرضت لمضاعفات بعد جراحة اللوزتين. كانت هناك معركة بين عائلتها، التي أرادت لها البقاء على أجهزة دعم الحياة، وسياسات المستشفى فيما يتعلق بالأشخاص الذين تم الإعلان عن وفاتهم دماغياً. في حالة معقدة أخرى بين عامي 2013 و2014 في تكساس، أعلنت إحدى موظفات طب الطوارئ الطبية الحوامل أنها توفيت دماغياً وظلت على قيد الحياة لأسابيع، على الرغم من توجيهات زوجها، التي استندت إلى رغباتها في حالة حدوث هذا الموقف. في هذه الحالة، تم وضع قوانين الولاية المصممة لحماية الجنين الذي لم يولد بعد في الاعتبار حتى قرر الأطباء أن الجنين غير قابل للحياة.
تعتبر القرارات المتعلقة بالاستجابة الطبية للمرضى الذين تم الإعلان عن وفاتهم دماغياً معقدة. ما رأيك في هذه القضايا؟
تصوير الدماغ
لقد تعلمت كيف يمكن لإصابة الدماغ أن توفر معلومات حول وظائف أجزاء مختلفة من الدماغ. ومع ذلك، فإننا قادرون بشكل متزايد على الحصول على تلك المعلومات باستخدام تقنيات تصوير الدماغ على الأفراد الذين لم يتعرضوا لإصابات في الدماغ. في هذا القسم، نلقي نظرة أكثر تعمقًا على بعض التقنيات المتاحة لتصوير الدماغ، بما في ذلك التقنيات التي تعتمد على الإشعاع أو المجالات المغناطيسية أو النشاط الكهربائي داخل الدماغ.
التقنيات التي تنطوي على الإشعاع
يتضمن التصوير المقطعي المحوسب (CT) أخذ عدد من\(x\) الأشعة السينية لقسم معين من جسم الشخص أو دماغه. تمر\(x\) الأشعة السينية عبر الأنسجة ذات الكثافة المختلفة بمعدلات مختلفة، مما يسمح للكمبيوتر بتكوين صورة شاملة لمنطقة الجسم التي يتم مسحها. غالبًا ما يُستخدم التصوير المقطعي المحوسب لتحديد ما إذا كان شخص ما مصابًا بورم أو ضمور كبير في الدماغ.
ينتج التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) صورًا للدماغ الحي والنشط. الشخص الذي يخضع لفحص التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني يشرب أو يُحقن بمادة مشعة خفيفة تسمى مادة التتبع. بمجرد دخول مجرى الدم، يمكن مراقبة كمية الكاشف في أي منطقة معينة من الدماغ. عندما تصبح مناطق الدماغ أكثر نشاطًا، يتدفق المزيد من الدم إلى تلك المنطقة. يراقب الكمبيوتر حركة الكاشف ويقوم بإنشاء خريطة تقريبية للمناطق النشطة وغير النشطة من الدماغ أثناء سلوك معين. تُظهر فحوصات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني القليل من التفاصيل، وهي غير قادرة على تحديد الأحداث بدقة في الوقت المناسب، وتتطلب أن يتعرض الدماغ للإشعاع؛ لذلك، تم استبدال هذه التقنية بالرنين المغناطيسي الوظيفي كأداة تشخيصية بديلة. ومع ذلك، إلى جانب الأشعة المقطعية، لا تزال تقنية PET مستخدمة في سياقات معينة. على سبيل المثال، تسمح فحوصات الأشعة المقطعية (CT/PET) بتصوير أفضل لنشاط مستقبلات الناقلات العصبية وفتح طرق جديدة في أبحاث الفصام. في تقنية CT /PET الهجينة هذه، يساهم التصوير المقطعي المحوسب بصور واضحة لهياكل الدماغ، بينما يُظهر التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني نشاط الدماغ.
التقنيات التي تشمل المجالات المغناطيسية
في التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، يتم وضع شخص داخل جهاز يولد مجالًا مغناطيسيًا قويًا. يتسبب المجال المغناطيسي في تحرك ذرات الهيدروجين في خلايا الجسم. عند إيقاف تشغيل المجال المغناطيسي، تصدر ذرات الهيدروجين إشارات كهرومغناطيسية عند عودتها إلى مواقعها الأصلية. تعطي الأنسجة ذات الكثافة المختلفة إشارات مختلفة، والتي يفسرها الكمبيوتر ويعرضها على الشاشة. يعمل التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) وفقًا لنفس المبادئ، ولكنه يُظهر تغيرات في نشاط الدماغ بمرور الوقت من خلال تتبع تدفق الدم ومستويات الأكسجين. يوفر التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي صورًا أكثر تفصيلاً لبنية الدماغ، فضلاً عن دقة أفضل في الوقت المناسب، مما هو ممكن في فحوصات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني. بفضل المستوى العالي من التفاصيل، غالبًا ما يتم استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي لمقارنة أدمغة الأفراد الأصحاء بأدمغة الأفراد الذين تم تشخيصهم باضطرابات نفسية. تساعد هذه المقارنة في تحديد الاختلافات الهيكلية والوظيفية الموجودة بين هؤلاء السكان.
التقنيات التي تتضمن نشاطًا كهربائيًا
في بعض الحالات، يكون من المفيد فهم النشاط العام لدماغ الشخص، دون الحاجة إلى معلومات حول الموقع الفعلي للنشاط. يخدم تخطيط كهربية الدماغ (EEG) هذا الغرض من خلال توفير مقياس للنشاط الكهربائي للدماغ. يتم وضع مجموعة من الأقطاب الكهربائية حول رأس الشخص. تؤدي الإشارات التي تستقبلها الأقطاب الكهربائية إلى نسخة مطبوعة من النشاط الكهربائي لدماغه، أو موجات الدماغ، تُظهر كلاً من التردد (عدد الموجات في الثانية) والسعة (الارتفاع) للموجات الدماغية المسجلة، بدقة في غضون مللي ثانية. هذه المعلومات مفيدة بشكل خاص للباحثين الذين يدرسون أنماط النوم بين الأفراد الذين يعانون من اضطرابات النوم.
ملخص
يتكون الدماغ من نصفي الكرة الأرضية، يتحكم كل منهما في الجانب الآخر من الجسم. يمكن تقسيم كل نصف كروي إلى فصوص مختلفة: الجبهي والجداري والزماني والقذالي. بالإضافة إلى فصوص القشرة الدماغية، يشمل الدماغ الأمامي المهاد (التتابع الحسي) والجهاز الحوفي (دائرة العاطفة والذاكرة). يحتوي الدماغ المتوسط على التكوين الشبكي، وهو أمر مهم للنوم والإثارة، بالإضافة إلى المادة السوداء ومنطقة التجويف البطني. هذه الهياكل مهمة للحركة والمكافأة وعمليات الإدمان. يحتوي الدماغ المؤخر على هياكل جذع الدماغ (النخاع، والبونس، والدماغ المتوسط)، والتي تتحكم في الوظائف التلقائية مثل التنفس وضغط الدم. يحتوي الدماغ الخلفي أيضًا على المخيخ، الذي يساعد على تنسيق الحركة وأنواع معينة من الذكريات.
تمت دراسة الأفراد الذين يعانون من تلف الدماغ على نطاق واسع لتوفير معلومات حول دور مناطق مختلفة من الدماغ، وتسمح لنا التطورات الحديثة في التكنولوجيا باستخلاص معلومات مماثلة عن طريق تصوير بنية الدماغ ووظيفته. تشمل هذه التقنيات التصوير المقطعي والتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي وتخطيط الدماغ.
مسرد المصطلحات
- اللوزة
- هيكل في الجهاز الحوفي يشارك في تجربتنا للعاطفة وربط المعنى العاطفي بذكرياتنا
- قشرة سمعية
- شريط من القشرة في الفص الصدغي المسؤول عن معالجة المعلومات السمعية
- منطقة بروكا
- منطقة في نصف الكرة الأيسر ضرورية لإنتاج اللغة
- المخيخ
- هيكل الدماغ الخلفي الذي يتحكم في توازننا وتنسيقنا وحركتنا ومهاراتنا الحركية، ويُعتقد أنه مهم في معالجة بعض أنواع الذاكرة
- قشرة مخية
- سطح الدماغ المرتبط بأعلى قدراتنا العقلية
- التصوير المقطعي المحوسب (CT)
- تقنية التصوير التي يقوم فيها الكمبيوتر بتنسيق ودمج الأشعة السينية المتعددة لمنطقة معينة
- الجسم الثفني
- شريط سميك من الألياف العصبية التي تربط نصفي الدماغ
- تخطيط كهربية الدماغ (EEG)
- تسجيل النشاط الكهربائي للدماغ عبر الأقطاب الكهربائية على فروة الرأس
- الدماغ الأمامي
- الجزء الأكبر من الدماغ، الذي يحتوي على القشرة الدماغية والمهاد والجهاز الحوفي، من بين الهياكل الأخرى
- فص أمامي
- جزء من القشرة الدماغية يشارك في التفكير والتحكم الحركي والعاطفة واللغة؛ يحتوي على القشرة الحركية
- التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI)
- التصوير بالرنين المغناطيسي الذي يظهر تغيرات في نشاط التمثيل الغذائي بمرور الوقت
- التلفيف
- (صيغة الجمع: الجيري) نتوء أو حافة على القشرة الدماغية
- نصف الكرة الأرضية
- النصف الأيسر أو الأيمن من الدماغ
- الدماغ المؤخر
- تقسيم الدماغ الذي يحتوي على النخاع والبونس والمخيخ
- الحصين
- هيكل الفص الصدغي المرتبط بالتعلم والذاكرة
- الغدة النخامية
- هيكل الدماغ الأمامي الذي ينظم الدافع الجنسي والسلوك وعدد من العمليات الاستاتيكية؛ يعمل كواجهة بين الجهاز العصبي ونظام الغدد الصماء
- أفقيا
- مفهوم أن كل نصف كرة من الدماغ مرتبط بوظائف متخصصة
- نظام حوفي
- مجموعة من الهياكل المشاركة في معالجة العاطفة والذاكرة
- شق طولي
- أخدود عميق في قشرة الدماغ
- التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)
- الحقول المغناطيسية المستخدمة لإنتاج صورة للنسيج الذي يتم تصويره
- النخاع
- هيكل الدماغ الخلفي الذي يتحكم في العمليات الآلية مثل التنفس وضغط الدم ومعدل ضربات القلب
- الدماغ المتوسط
- تقسيم الدماغ الموجود بين الدماغ الأمامي والدماغ الخلفي؛ يحتوي على تكوين شبكي
- قشرة حركية
- شريط من القشرة يشارك في تخطيط وتنسيق الحركة
- الفص القذالي
- جزء من القشرة الدماغية المرتبطة بالمعالجة البصرية؛ يحتوي على القشرة البصرية الأولية
- الفص الجداري
- جزء من القشرة الدماغية يشارك في معالجة مختلف المعلومات الحسية والإدراكية؛ يحتوي على القشرة الحسية الجسدية الأولية
- بونس
- بنية الدماغ الخلفية التي تربط الدماغ والحبل الشوكي؛ وتشارك في تنظيم نشاط الدماغ أثناء النوم
- التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET)
- يتضمن حقن الأفراد بمادة مشعة خفيفة ومراقبة التغيرات في تدفق الدم إلى مناطق مختلفة من الدماغ
- قشرة الفص الأمامي
- منطقة في الفص الجبهي مسؤولة عن الأداء المعرفي عالي المستوى
- تشكيل شبكي
- هيكل الدماغ المتوسط مهم في تنظيم دورة النوم/الاستيقاظ والإثارة واليقظة والنشاط الحركي
- القشرة الحسية الجسدية
- ضروري لمعالجة المعلومات الحسية من جميع أنحاء الجسم، مثل اللمس ودرجة الحرارة والألم
- نيجرا كبيرا
- هيكل الدماغ المتوسط حيث يتم إنتاج الدوبامين؛ يشارك في التحكم في الحركة
- التلم
- انخفاضات أو أخاديد في القشرة المخية (صيغة الجمع: sulci)
- الفص الصدغي
- جزء من القشرة الدماغية المرتبطة بالسمع والذاكرة والعاطفة وبعض جوانب اللغة؛ يحتوي على القشرة السمعية الأولية
- المهاد
- مرحل حسي للدماغ
- منطقة الشق البطني (VTA)
- هيكل الدماغ المتوسط حيث يتم إنتاج الدوبامين: يرتبط بالمزاج والمكافأة والإدمان
- منطقة فيرنك
- مهم لفهم الكلام