Je! Usanifu wa ubongo wetu na neurons huruhusuje kila mmoja wetu kufanya uchaguzi wa tabia ya mtu binafsi? Wanasayansi kwa muda mrefu wametumia mfano wa serikali kuelezea jinsi wanavyofikiria mifumo ya neva imepangwa kwa kufanya uamuzi. Je! Tunasimamia demokrasia, kama raia wa Uingereza anapigia kura Brexit? Udikteta, kama kiongozi wa Korea Kaskazini anaamuru uzinduzi wa kombora? Seti ya vikundi vinavyoshindana kudhibiti, kama vile walio ndani ya jeshi la Uturuki? Au kitu kingine?

In 1890, mwanasaikolojia William James alisema kuwa katika kila mmoja wetu "[t] hapa kuna… seli moja ya kati au ya kipapa [ujasiri] ambao ufahamu wetu umeambatanishwa." Lakini ndani 1941, mtaalam wa fiziolojia na mshindi wa tuzo ya Nobel Sir Charles Sherrington alisema dhidi ya wazo la seli moja ya kipapa inayosimamia, ikidokeza kwamba mfumo wa neva ni "demokrasia ya mara milioni ambayo kila kitengo ni seli."

Kwa hivyo ni nani alikuwa sahihi?

Kwa sababu za kimaadili, mara chache hatuna haki ya kufuatilia seli moja katika akili za watu wenye afya. Lakini inawezekana kufunua mifumo ya seli ya ubongo katika wanyama wengi wasio wa kibinadamu. Kama ninavyosimulia katika kitabu changu "Tabia ya Kuongoza," majaribio yamefunua anuwai ya usanifu wa kufanya maamuzi katika mifumo ya neva - kutoka kwa udikteta, hadi oligarchy, hadi demokrasia.

Udikteta wa neva

Kwa tabia zingine, seli moja ya neva hufanya kama dikteta, ikichochea harakati zote kupitia ishara za umeme zinazotumia kutuma ujumbe. (Sisi wataalamu wa magonjwa ya akili tunaita ishara hizo uwezekano wa hatua, au spikes.) Chukua mfano wa kugusa samaki wa samaki kwenye mkia wake; Mwiba mmoja kwenye neuroni kubwa inayofuatia hutoa mkia-kasi unaofufua mnyama juu, kwa sababu ya hatari. Harakati hizi huanza ndani ya karibu mia moja ya sekunde ya kugusa.

Vivyo hivyo, baharia moja katika neuroni kubwa ya Mauthner kwenye ubongo wa samaki husababisha harakati za kutoroka ambazo zinageuza samaki haraka kutoka kwa tishio ili iweze kuogelea kwa usalama. (Hii ndio "amri ya neuron" iliyothibitishwa tu kwenye uti wa mgongo.)

Kila moja ya neuroni hizi za dikteta ni kubwa isiyo ya kawaida - haswa axon yake, sehemu ndefu, nyembamba ya seli inayosafirisha miiba kwa umbali mrefu. Kila neuron dikteta anakaa juu ya safu ya uongozi, akiunganisha ishara kutoka kwa nyuroni nyingi za hisi, na kupeleka maagizo yake kwa seti kubwa ya neuroni zenye nguvu ambazo zenyewe husababisha misuli.

Udikteta kama huo wa seli ni kawaida kwa harakati za kutoroka, haswa kwa uti wa mgongo. Wanadhibiti pia aina zingine za harakati ambazo zinafanana kila wakati zinatokea, pamoja mtambao wa kriketi.

Njia ndogo ya timu

Lakini seli hizi za dikteta sio hadithi nzima. Crayfish inaweza kuchochea flip mkia njia nyingine pia - kupitia seti nyingine ndogo ya neva ambayo tenda kama oligarchy.

Kukimbia "isiyo kubwa" ni sawa na ile inayosababishwa na neurons kubwa, lakini huanza kidogo baadaye na kuruhusu kubadilika zaidi kwa maelezo. Kwa hivyo, samaki wa samaki anayejua yuko hatarini na ana wakati zaidi wa kujibu, kawaida hutumia oligarchy badala ya dikteta wake.

Vivyo hivyo, hata kama Neuron ya samaki ya Mauthner imeuawa, mnyama bado anaweza kutoroka kutoka hali hatari. Inaweza haraka kufanya harakati sawa za kutoroka kwa kutumia seti ndogo ya neurons nyingine, ingawa vitendo hivi vinaanza baadaye kidogo.

Upungufu huu wa akili una maana: itakuwa hatari sana kuamini kutoroka kutoka kwa mnyama anayewinda hadi neuroni moja, bila kuumia - kuumia au kuharibika kwa neuron hiyo basi kungehatarisha maisha. Kwa hivyo mageuzi yametoa njia nyingi za kuanzisha kutoroka.

Oligarchies ya Neuronal pia inaweza kupatanisha maoni yetu ya kiwango cha juu, kama vile wakati sisi tambua uso wa mwanadamu.

Wingi hushinda

Kwa tabia zingine nyingi, hata hivyo, mifumo ya neva hufanya maamuzi kupitia kitu kama "demokrasia ya mara milioni" ya Sherrington.

Kwa mfano, wakati tumbili anyoosha mkono wake, nyuroni nyingi kwenye gamba la ubongo wake hutoa miiba. Kila spikes ya neuron kwa harakati katika mwelekeo mwingi; lakini kila moja ina mwelekeo mmoja ambao hufanya iwe sawa zaidi.

Watafiti walidhani kwamba kila neuron inachangia kufikia yote kwa kiwango fulani, lakini spikes zaidi kwa kufikia inachangia wengi. Ili kujua, walifuatilia neurons nyingi na kufanya hesabu.

Watafiti walipima kiwango cha miiba katika nyuroni kadhaa wakati nyani alifikia malengo kadhaa. Halafu, kwa lengo moja, waliwakilisha kila neuroni na vector - pembe yake inaonyesha mwelekeo wa kufikia upendeleo wa neuron (wakati inapozunguka zaidi) na urefu unaonyesha kiwango chake cha kulinganisha kwa lengo hili. Walihesabu muhtasari wa athari zao (wastani wa vector yenye uzito) na waliweza tabiri kwa uhakika matokeo ya harakati ya ujumbe wote ambao neuroni walikuwa wakituma.

Hii ni kama uchaguzi wa neva ambayo neuroni zingine hupiga kura mara nyingi kuliko wengine. Mfano umeonyeshwa kwenye takwimu. Mistari ya rangi ya zambarau inawakilisha kura za harakati za neurons za kibinafsi. Mstari wa machungwa ("vector idadi ya watu") unaonyesha mwelekeo wao uliofupishwa. Mstari wa manjano unaonyesha mwelekeo halisi wa harakati, ambayo ni sawa kabisa na utabiri wa vector ya idadi ya watu. Watafiti waliita idadi hii ya watu kuweka alama.

Kwa wanyama wengine na tabia, inawezekana kujaribu toleo la demokrasia ya mfumo wa neva kwa kuvuruga uchaguzi. Kwa mfano, nyani (na watu) hufanya harakati zinazoitwa "saccades" ili kuhamisha macho haraka kutoka kwa sehemu moja ya kubana kwenda nyingine. Saccades husababishwa na neuroni katika sehemu ya ubongo inayoitwa colliculus bora. Kama ilivyo katika mfano wa nyani anayefikia hapo juu, hizi neurons kila spike kwa anuwai ya saccades lakini Mwiba zaidi kwa mwelekeo mmoja na umbali. Ikiwa sehemu moja ya colliculus ya juu haijasumbuliwa - kutengwa kwa seti fulani ya wapiga kura - wote mifuko imehamishwa kutoka kwa mwelekeo na umbali ambao wapiga kura sasa walio kimya walipendelea. Uchaguzi sasa umechakachuliwa.

Udanganyifu wa seli moja ulionyesha kuwa leeches pia hufanya uchaguzi. Leeches hupiga miili yao mbali na kugusa kwa ngozi yao. Harakati ni kwa sababu ya athari za pamoja za idadi ndogo ya neuroni, ambazo zingine zilipiga kura kwa matokeo na zingine ambazo zilipiga kura vinginevyo (lakini zilipigwa kura).

Ikiwa leech imeguswa juu, huwa inainama mbali na mguso huu. Ikiwa neuroni ambayo hujibu kwa kawaida kugusa chini imechochewa na umeme badala yake, leech huelekea kuinama kwa takriban mwelekeo tofauti (jopo la kati la takwimu). Ikiwa mguso huu na kichocheo hiki cha umeme kinatokea wakati huo huo, leech inainama kwa mwelekeo wa kati (jopo la kulia la takwimu).

Matokeo haya sio sawa kwa kichocheo cha mtu binafsi lakini hata hivyo ni matokeo ya uchaguzi, aina ya maelewano kati ya pande mbili. Ni kama wakati chama cha siasa kinakusanyika kwenye mkutano ili kuweka jukwaa. Kuzingatia ni nini mabawa kadhaa ya chama yanataka yanaweza kusababisha maelewano mahali fulani katikati.

Mifano zingine nyingi za demokrasia za neva zimeonyeshwa. Demokrasia huamua kile tunachokiona, kusikia, kuhisi na kunusa, kutoka kwa kriketi na nzi wa matunda kwa wanadamu. Kwa mfano, tunaona rangi kupitia upigaji kura sawia wa aina tatu za photoreceptors ambazo kila moja hujibu vizuri kwa urefu tofauti wa mwangaza, kama fizikia na daktari Thomas Young alipendekeza mnamo 1802. Moja ya faida za demokrasia za neuronal ni kwamba kutofautisha kwa spiking moja ya neuroni ni wastani katika upigaji kura, kwa hivyo maoni na harakati ni sahihi zaidi kuliko ikiwa ilitegemea neuroni moja au chache. Pia, ikiwa neuroni zingine zinaharibiwa, zingine nyingi hubaki kuchukua uvivu.

Tofauti na nchi, hata hivyo, mifumo ya neva inaweza kutekeleza aina nyingi za serikali wakati huo huo. Udikteta wa neuronal unaweza kuishi na oligarchy au demokrasia. Dikteta, anayefanya kazi kwa haraka zaidi, anaweza kusababisha mwanzo wa tabia wakati neurons zingine zinarekebisha harakati zinazofuata. Hakuna haja ya kuwa na aina moja ya serikali maadamu matokeo ya tabia huongeza uwezekano wa kuishi na kuzaa.

Kuhusu Mwandishi

Ari Berkowitz, Profesa wa Rais wa Biolojia; Mkurugenzi, Programu ya Wahitimu wa Neurobiology ya Seli na Tabia, Chuo Kikuu cha Oklahoma

Makala hii ilichapishwa awali Mazungumzo. Soma awali ya makala.

Vitabu kuhusiana

at InnerSelf Market na Amazon