Sensoriska kartor

Sensoriska kartor är områden i hjärnan som reagerar på sensorisk stimulering och är rumsligt organiserade enligt något av den sensoriska stimuleringen. I vissa fall är den sensoriska kartan helt enkelt en topografisk representation av en sensorisk yta som huden , snäckan eller näthinnan . I andra fall representerar den andra stimulusegenskaper som härrör från neuronal beräkning och är i allmänhet ordnad på ett sätt som återspeglar periferin. Ett exempel är den somatosensoriska kartan som är en projektion av hudens yta i hjärnan som ordnar bearbetningen av den taktila känslan. Denna typ av somatotopiska kartor är den vanligaste, möjligen för att den tillåter fysiskt närliggande områden av hjärnan att reagera på fysiskt liknande stimuli i periferin eller för att den möjliggör större motorisk kontroll.

Den somatosensoriska cortexen ligger intill den primära motoriska cortex som är kartlagd på liknande sätt. Sensoriska kartor kan spela en viktig roll för att underlätta motoriska svar. Andra exempel på organisering av sensoriska kartor kan vara att intilliggande hjärnregioner är relaterade genom närhet till de receptorer som de bearbetar som i kartan över snäckan i hjärnan, eller att liknande egenskaper bearbetas som i kartan över funktionsdetektorerna eller retinotopen. karta, eller att tidskoder används i organisation som i kartorna över en ugglas riktningssinne via interaural tidsskillnad mellan öronen. Dessa exempel existerar i motsats till icke-mappade eller slumpmässigt fördelade bearbetningsmönster. Ett exempel på ett icke kartlagt sensoriskt bearbetningssystem är luktsystemet där obesläktade luktämnen bearbetas sida vid sida i luktlöken. Förutom icke-mappad och kartlagd bearbetning kan stimuli bearbetas under flera kartor som i det mänskliga visuella systemet.

Neurobiologi

Sensoriska kartor skapas främst inom den somatosensoriska cortex, även kallad sensorisk cortex. Det centrala nervsystemet är fäst vid denna cortex och alla andra delar av en organisms kropp. Både den somatosensoriska cortexen och det centrala nervsystemet består av neuroner som skapar associationer med varandra för att överföra elektriska impulser i hela kroppen.

Det centrala nervsystemet, när det görs medvetet om olika stimuli utan kroppen, skickar signaler till hjärnan. Dessa signaler skickas av olika delar av kroppen, t.ex. hörselsystemet, systemet som använder beröring och visuellt system. Varje system producerar olika sensoriska kartor som är kopplade för att analysera en organisms omgivning mer noggrant. För ett sensoriskt system finns det flera kartor som analyserar stimulansen. Dessa kartor samverkar för att hämta rumslig, karaktäristisk och handlingsinformation från omgivningen. En organism agerar sedan utifrån den information de får och redan har. Forskare spekulerar i att dessa nervförbindelser har vuxit alltmer under en organisms livstid och har även överförts genetiskt av tidigare generationer.

Funktioner

Kartlagda sensoriska bearbetningsområden är ett komplext fenomen och måste därför tjäna en adaptiv fördel eftersom det är högst osannolikt att komplexa fenomen uppträder annars. Sensoriska kartor är också mycket gamla i evolutionens historia eftersom de är nästan allestädes närvarande i alla arter av djur och finns för nästan alla sensoriska system. Den dynamiska naturen hos neuroner, som samlar in sensorisk information för att skapa dessa kartor, tillåter olika stimuli att ändra kartor som gjorts av andra sensoriska neuroner i det förflutna. För ett sensoriskt system kan det också finnas flera olika kartor som arbetar tillsammans för att analysera olika aspekter av en stimulans. Några fördelar med sensoriska kartor har klarlagts genom vetenskaplig utforskning:

• Anpassning: Kartor kan justeras av stimuli utanför de ursprungligen skapade. Till exempel: om en sensorisk karta har gjorts genom visuell stimulering, kan auditiva stimuli, som uttrycker annan information än tidigare, justera den sensoriska kartan och göra den mer exakt i förståelsen av en organisms omgivning. Sensoriska kartor innehåller en adaptiv egenskap som gör att de kan ansluta till många olika neuroner och ändå få förståelse för en organisms miljö. Ändå kan sensoriska kartor överföras från generation till generation genetiskt.
• Fylla i: När sensorisk stimulering är organiserad i hjärnan i någon form av topografiskt mönster, kan djuret kanske "fylla i" information som saknas med hjälp av närliggande områden på kartan eftersom de vanligtvis aktiveras tillsammans när all information är närvarande. Förlust av signal från ett område kan fyllas i från angränsande delar av hjärnan om dessa områden är för fysiskt relaterade delar av periferin. Detta är uppenbart i djurstudier där neuronerna som gränsar till ett skadat eller skadat hjärnområde (som brukade bearbeta känseln i en hand) för att återställa bearbetningen av det sensoriska området eftersom de bearbetar information från intilliggande handområden.
• Lateral hämning: Lateral hämning är en organiserande princip, den tillåter kontrast i många system från det visuella till det somatosensoriska. Detta innebär att om närliggande områden hämmar varandra så kan stimulering som aktiverar en hjärnregion samtidigt hämma de angränsande hjärnregionerna för att skapa en skarpare upplösning mellan stimuli. Detta är uppenbart i människors visuella system där skarpa linjer kan upptäckas mellan ljusa och mörka områden på grund av enkla celler som hämmar sina grannar. Studier visar att två olika typer av stimuli kan skicka signaler till det centrala nervsystemet och den senaste kan förändra den andra stimulansen. Att bygga sensoriska kartor genom sensorisk hämning kan påverkas av timing en hel del. Nyhet och upprepning mellan två stimuli som är associerade med varandra kommer att justera sensoriska kartor för att skapa den mest exakta förståelsen av en persons miljö. Lateral inhibering hjälper också till att skilja mellan två olika stimuli när de ska kombineras. Till exempel i en film eller video där ljud och bilder ska vara synkrona. Om ljudet har en annan timing än bilderna på skärmen, hjälper lateral inhibering en person att skilja mellan när ljudet och bilderna var synkrona och när de var synkrona.
• Summering: Organisation tillåter också att relaterade stimuli summeras i den neurala bedömningen av sensorisk information. Exempel på detta finns i summeringen av taktila ingångar neuralt eller visuella insignaler under svagt ljus. i dataanalys inom vetenskaper och företag, eftersom det exemplifierar hierarkisk ordning som genererar effektivitet.
• Beteendepåverkan: Sensoriska kartor är förknippade med motoriska reflexer som reagerar på sensorisk information. Det sensoriska och motoriska systemet är med andra ord sammanflätade med sensoriska kartor. Reaktioner på stimuli baseras på ett hierarkiskt system som organiserar de viktigaste stimulierna till de minsta. Motorsystemet reagerar då eller reagerar inte baserat på graden av betydelse.

Typer

Topografiska kartor

Dessa kartor kan ses som en kartläggning av kroppens yta på hjärnans struktur. Med andra ord är topografiska kartor organiserade i nervsystemet på ett sätt som är en projektion av den sensoriska ytan i hjärnan. Det betyder att organisationen i periferin speglar ordningen för informationsbehandlingen i hjärnan. Denna organisation kan vara somatotop, som i den taktila känseln, eller tonotopisk, som i örat, och den retinotopiska kartan som läggs ut i hjärnan när cellerna är ordnade på näthinnan. Neuroner på kroppens yta har betydelse i vårt dagliga liv. Det finns fler neuroner kopplade till delarna av kroppens yta när neuronens roller är viktigare än andra neuroner i förhållande till vårt välbefinnande.

Fantomlemmar aktiverar sensoriska kartor enligt forskare. Eftersom det inte finns någon egentlig koppling mellan den amputerade lemmen och resten av kroppen, antas det att när lemmen lossades från resten av kroppen är de sensoriska kartorna som skapades före amputationen fortfarande aktiva och aktiveras utan en verklig stimulans.

Exempel

• Wilder Penfield upptäckte den ursprungliga topografiska kartan i form av den inre somatosensoriska Homunculus . Hans arbete med mänskliga nervsystem visade att hjärnområdena som bearbetade taktila förnimmelser kartläggs på samma sätt som kroppen är utlagd. Denna sensoriska karta överdriver vissa regioner som har många perifera sinnesceller som läppar och händer samtidigt som det minskar det relativa utrymmet för bearbetning av områden med få receptorer som ryggen.
• Hårceller i hörselsystemet visar tonotopisk organisation. Detta tonotopiska arrangemang innebär att cellerna är utformade för att sträcka sig från lågfrekvens till hög frekvens och bearbetas i samma organisation i hjärnan.

Beräkningskartor

Dessa kartor är helt organiserade i nervsystemet eller organiserade på ett sätt som inte finns i periferin. Sensorisk information för beräkningskartor kommer från auditiva och visuella stimuli. Således kan all auditiv eller visuell information som är konstruerad genom neural beräkning, vilket är när hjärnan relaterar två eller flera informationsbitar för att få ny information från dem, kombineras för att ändra den redan existerande sensoriska kartan för att inkludera den nya informationen . Ofta involverar dessa kartor att jämföra, som när man utför subtraktion för att få en tidsfördröjning, två stimuli, som inkommande ljudinformation från olika öron, för att producera en värdefull ny bit av information om dessa stimuli, som var de har sitt ursprung. Den nyss beskrivna processen sker mycket snabbt i ugglans nervsystem.

Exempel

• Jeffres-kartan var en teori om hur hjärnan kan beräkna interaurala tidsskillnader (ITD), eller skillnader i tid för stimulans ankomst mellan de två öronen. Jeffres var känd för att ha producerat en teoretisk mekanism för att göra en platskarta av tidsinformation, detta förklarade hur vissa djur kunde se ut att ha en "uppslagskarta" för var ett ljud kom ifrån. Det neurala systemet beräknar denna ITD i Owl Auditory System och det verkliga neurala systemet visade sig nästan exakt matcha Jeffres Map-teorin. Jeffres-kartan visar hur ITD-signaler används för att bestämma avstånd och riktning i ugglan.
• Funktionsdetektorer i ett visuellt system är ett annat exempel på beräkningskartor. Ingen del av det fysiska systemet i ögonen analyserar faktiskt för funktioner som enkla celler i hjärnan gör. Detta system är väl studerat i grodor. Det är känt att grodor upptäcker specifika "maskliknande" egenskaper i sin miljö och, helt kontrollerade av nervsystemet, kommer de att göra ett utfall mot dem även om de är en serie vita rutor i en linje som imiterar en grundläggande mask. Att skapa illusioner inom våra sensoriska kartor är ett sätt som organismer fyller i för okänd information om sin omgivning.
• Det finns också en jämförelse mellan frekvensmodulering och frekvensmodulering i Bat Auditory System som används vid ekolokalisering. Denna FM-FM-jämförelse bestämmer fladder för deras mål och gjordes känd i sitt arbete av Suga.
• När motoriska och sensoriska system studerades med hjälp av fisk, fann forskare att det kunde finnas beräkningskartor gjorda mellan de två. Fiskar vars centrala nervsystem var inaktiverat, för ett specifikt bihang, justerade sitt tidigare naturliga beteende. Forskare tror att sensorisk information ofta föregår de handlingar och beslut som tas av organismer. Sålunda, när det finns ytterligare information som ges av yttre stimuli, eller brist på den, förändras deras beteende för att anpassa sig till nya omgivningar.

Abstrakta kartor

Abstrakta kartor är kartor som också skapas av stimuli utanför en organism, men den har ingen yta genom vilken den skapar en karta i hjärnan. De är ordnade som topografiska och beräkningskartor, men deras egenskaper är abstrakta. Dessa typer av kartor är förknippade med att se färg.

externa länkar

• [1]