jokaiselle yksittäisen raajan keskimääräisessä eläimessä, kuinka monta hermosolua ja kuinka suuri prosenttiosuus aivoista tarvitaan raajan hallintaan?

Luulen ”on väärä oletus tässä kysymyksessä, joka on samanlainen kuin ” ihmiset käyttävät vain 10% aivoistaan ”. Tästä on näkökulma aivoihin, kuten joihinkin tietokoneisiin, joissa on yleinen keskusyksikkö, joka pystyy suorittamaan kiinteän määrän prosessointia ja kiinteän määrän muistia. Aivot eivät toimi niin.

Huomaa: koska kysymys perustuu väärään oletukseen, minä älä usko, että hard-science -tunnisteen normaalit standardit on mahdollista täyttää. Teen parhaani.

Sen sijaan aivot koostuvat hyvin erikoistuneista alueista, jotka hallitsevat tiettyjä asioita .Sanominen ”käytät vain X% aivoistasi” on kuin sanominen ”käytät vain X% talostasi”. Se, että joku katselee televisiota olohuoneessa, ei auta sinua valmistamaan illallista keittiössä.

Sillä ei ole merkitystä aivojen koolla tai jonkinlaisella aivovoimalla. Mutta onko aivojen osa raajojen hallintaa varten kehitetty käsittelemään kuuden rajan koordinointia. Jos haluat käyttää talon analogiaa uudelleen, sillä ei ole väliä kuinka suuri se on, jos siellä on vain yksi wc, vain yksi henkilö voi käyttää sitä kerrallaan.

Joten vastaus on: jos tarvitset kuuden rajan hallitsemiseksi evoluutio on varmistanut, että aivojen osa kuuden raajan hallitsemiseksi on hyvin kehittynyt. Tämä saattaa olla haitaksi muille aivojen osille … tai sinulla voi olla vain tiheämmin pakatut aivot.

Siksi aivojen koolla ei ole merkitystä paljon kuin aivotiheys ja erikoistuminen. Aivot kuluttavat paljon energiaa. Ihmisen aivot ovat vain 2% kehosi painosta, mutta kuluttavat 20% energiasta. Monimutkaisemmat aivot tarkoittavat enemmän energiaa. Ihminen evoluutio on saanut sen toimimaan vähän aikaa, mutta se ei yleensä ole hyvä evoluutio-kompromissi. Esimerkiksi Koalalla on yksi alhaisimmista aivojen ja ruumiinpainoista. minkä tahansa nisäkkään suhde , ja se on hyvin sileä pienentäen sen pinta-alaa vähentäen edelleen neuronien tiheyttä. Tämä johtuu osittain siitä, että sen eukalyptuslehtien ruokavalio on hyvin vähän kaloreita ja ravintoa. Koala ei tarvitse paljon aivovoimaa, joten se ei tuhlaa energiaa siihen.

Lyhyesti sanottuna ”aivojen prosenttiosuus raajassa” ei ole vastausta, koska se ei ole ” Sen sijaan alueet raajojen hallitsemiseksi olisivat … ei välttämättä enemmän , mutta eri tavalla kehittyneitä: ensisijainen motorinen aivokuori , esimoottorinen aivokuori , moottorin lisäalue ja muut.

Todellinen syy ihmisillä, joilla ei ole kuutta raajaa, johtuu siitä, että olemme syntyneet vähintään 500 miljoonaa vuotta sitten asetetusta ruumiisuunnitelmasta, jonka jakavat kaikki selkärankaiset . Selkäranka, pää ja neljä raajaa. Jopa käärmeillä, joilla ei ilmeisesti ole raajoja, on neljä vestigiaalista raajaa. Tämä kehon perussuunnitelma ei muutu, evoluution on rakennettava vähitellen sen mukaan, mitä se sai . Se voi sopeutua ja poistaa, mutta harvoin lisää tai tekee radikaaleja muutoksia.

Kaikki tämä sopeutuminen on myös syy, miksi on vaikea vastata ”kuinka monta hermosolua raajassa”. Aivosi, kuten keho, on sopeutuminen kasattu sopeutumiseen kasattu sopeutumiseen. Ja aivosi, kuten kehosi, ovat erittäin tehokkaita; se tekee noin 20 watin teholla perinteisen tietokoneen, hyvin organisoidulla rakenne, tarvitsisi 10 megawattia . Mutta tämä tehokkuus tarkoittaa sen hyvin, hyvin, hyvin monimutkaista, ja sama hermosolu voi olla mukana monissa toiminnoissa. Epäilyttävää voit tarkastella hermosolua ja sanoa ”tämä on vain raajan hallitsemiseksi ”, koska se todennäköisesti liittyy myös johonkin muuhun. Emme ymmärrä täysin, miten aivot koordinoivat liikettä tai tekevät useimpia asioita.

Kommentit

• Ehkä ajattele esimerkiksi hämähäkkeissä, joilla on kahdeksan jalkaa, vaikka ne voivat olla hyvin pieniä. Lisään, että se riippuu myös siitä, kuinka monimutkainen ja tietoinen on raajojen, käsien ja sormien liike.
• Olisi mielenkiintoista tietää hännälle omistetusta aivovoimasta kenguruissa ( pyrstö = kolmas jalka), uuden maailman apinat (äärimmäisen etusuuntainen pyrstö) ja jopa ihmiset (vestigiaalinen sisäinen häntä on silti varustettu liikaa neuroneilla mukavuuden vuoksi!)
• Kysymyksen kumoavat vastaukset ovat täysin hieno . Onko muuten myönteinen ääni.
• tämä voi lisätä keskustelua. se on National Geographic -teos Octopuksessa, jonka täytyi kasvattaa suuria määriä neuroneja hallitsemaan kutakin raajaa erikseen ja hyödyntämään sen värinmuutosta. nationalgeographic.com/magazine/2016/11/…
• Entä lihasmuisti? Esimerkiksi kirjoittaessani sormeni löytävät intuitiivisesti oikean avaimen ajattelematta sitä. Tämä saa minut ajattelemaan, että käytettyjen hermosolujen määrä skaalautuu paitsi raajojen (sormien) määrällä myös ” -liikkeiden ” jotka ovat muistissa. Sanotaan 100 vs 200-avainkortit. Lisäksi: Uinti, pyörällä ajaminen, kävely jne. S.

Yllättävän paljon laskelmia ei tehdä lainkaan aivoissa, mutta selkärangassa! Suuri määrä liikkumisominaisuuksistamme hallitaan todella selkärangan hermoverkossa.

Hämmästyttävänä esimerkkinä voidaan harkita keskuskuvageneraattoreita löytyy selkärangasta kävelyn hallitsemiseksi.Jos kävelet ja oikea kätesi tarttuu johonkin, säätät oikeastaan vasemman jalan liikettä kompensoidaksesi, ennen kuin signaali on edes aivoissa.

Vuonna 2007 tehdyssä erityisessä tutkimuksessa käytettiin decerebate-kissoja. Nämä ovat kissoja, joiden pikkuaivo poistettiin tieteen nimissä. Jos tämä ajatus häiritsee sinua, tämä voi olla hyvä asia lopettaa lukeminen ja vain hyväksyä, että selkäydin on vastuussa merkittävästä osasta raajoidemme hallintaa.

Erityiset yksityiskohdat eivät ole kovaa , mutta onneksi tarkka tieteellinen ammattikieltä peittää ne, joten se voidaan toistaa tässä määritelläksesi kuinka vähän aivoja jäljellä oli leikkauksen jälkeen:

Seuraava, teimme ennen nisäkäsdimulaatiota. Aivorunko siirrettiin rostralisesti ylempään colliculukseen noin 45 ° kulmassa nisäkappaleiden ja subtalamaalisen ytimen säilyttämiseksi. Kaikki aivojen rostraaliset ja transektion sivusuunnat poistettiin.

Nämä kissat laitettiin sitten juoksumatolle, mikä sai kissat kävelemään, vaikka heillä ei ollut korkeammat toiminnot. Sitten he säätivät kissan kaulan kulmaa simuloimaan kävelyä ylös ja alas pitämällä pään tasoa.

He havaitsivat, että kun käveltiin tasaisesti, lihasten aktiivisuutta osoittavat EMG-lukemat sopivat yhteen normaali kissan kävely poikkeuksellisen tarkasti. Aivoja ei itse asiassa tarvittu lainkaan tälle liikkeelle. Sitten he kallistivat kaulaa ylös ja alas ja havaitsivat, että se johtaa huomattavan samanlaisiin tuloksiin kuin normaalit kissat, jotka kävelevät mäkeä ylös ja alas pitämällä päänsä tasossa. Niskan propeptoreita todella integroitiin selkäydin käsittelemiin tietoihin ja kävelyä säädettiin vastaavasti.

Joten sanoisin, että useammat raajat ovat täysin päteviä, koska yllättävän suuri määrä meistä Niiden tekeminen on itse asiassa selkärangan, ei aivojen, jakautumiskapasiteetti. Seitsemän pallon pallominen 6 käsivarrella voi silti olla vaikea tehtävä, mutta pelkkä näiden aseiden käyttö ei olisi.

Kommentit

• Tämän toisella puolella tarkoitetaan tarkalleen ” limb ”. Onko ihmisillä aivojen aluetta, joka hallitsee kahta kättä vai kahta kättä ja 10 sormea – jos kosketat kirjoitusta tai soitat pianoa, huomaat ’, että niitä voidaan hallita itsenäisesti. aivojen alue sama jalkojen & varpaiden suhteen? Entä hevosen jalat vs. sen herkät & liikkuvat huulet? Tai jalat norsu vs runko?
• @jamesqf Sen perusteella, mitä olen ’ nähnyt, mielenkiintoinen kysymys on, onko käsivarsien, sormien ja varpaiden alueita vai onko alueita kävelylle, pianon soittamiselle ja tanssia. Mitä enemmän katson, sitä enemmän mietin, onko se ’ oikeastaan jälkimmäinen. Kysymys, jonka jatkan, on ” hallitsee jonglööri kahta kättä vai jonglööri yksinkertaisesti? ”
• Äärimmäinen esimerkki on kenties se, että kanat pystyvät kävelemään ja käyttäytymään yleensä melko säännöllisesti jonkin aikaa sen jälkeen, kun heidät on kokonaan irrotettu. Eräässä pahamaineisessa tapauksessa kana pystyi selviytymään ilman päätä useita vuosia, IIRC.
• Näiden linjojen mukaan se ’ huomaa, että mustekala käyttää hierarkkinen moottorijärjestelmä: aivot lähettävät raajoille komentoja, jotka suorittavat toiminnot oleellisesti keskushallinnosta riippumatta – katso news.nationalgeographic.com/news/2001/09/0907_octoarm .html saadaksesi lisätietoja.
• @Cort Ammon: Mielestäni ’ mielestäni on erittäin epätodennäköistä, että aivot ovat kehittäneet erityisen pelialueen piano 🙂 Sen sijaan epäilen ’ epäilen yleistä motorista osa-aluetta, jolla on ehkä käsin liittyvä suuralue. Mielenkiintoista on, että tallennettavien erilaisten taitojen määrää näyttää rajoittavan vain aika, jonka sinun on hankittava. Pianonsoitto (huonosti, myönnän) ei häiritse kirjoittamistani tai mitään muuta, mitä teen käsillä &. / li>

Ei ole ”keskimääräinen” eläin, mutta epäilen, että mediaanieläin, jolla on raajoja, on krilli, jolla on kymmenkunta raajaa ja pieni hermosto.

Yksi maailman suurimmista eläimistä on jättimäinen kalmari, jolla on kymmenen raajaa, jotka voivat liikkua paljon monimutkaisemmalla tavalla kuin nivelten luuranko. raajoissa, joten moniraajaisten olentojen koon asettamiselle on ilmeisiä vasta-esimerkkejä.

Kalmarien aivot ovat melko pieniä verrattuna Sen sijaan pääjalkaisten raajoja ohjaa hajautetumpi gangliaverkko.Jos suurella eläimellä on etu, että sillä on monia raajoja, evoluutio löytää keinon saavuttaa se.

Kommentit

• +1 – voit tehdä yllättävän suuren määrän rutiinikoordinaatiota yllättävän harvojen neuronien kanssa. Esimerkiksi Aplysialla ei ehkä ole todellisia raajoja, mutta sillä on silti melko laaja valikoima liikkeitä ja kyky oppia oppimaan käyttäytymistä ja hallitsee tätä vain 20 000 neuronilla.

Voin vastata vain ihmisistä. Kysyt, mitä tarvitaan raajan hallintaan … Oletan, että puhut vain tietoisista moottoritoiminnoista .

1. ”Tietoinen” tarkoittaa, että meidän on suljettava pois kaikki raajoja inervoivat ääreishermot sekä refleksit (nämä sijaitsevat selkäytimessä)
2. ” Moottori tarkoittaa, että meidän on suljettava pois kaikki ”aistinvaraisiin” neurologisiin prosesseihin liittyvä

Nämä poissulkemiset ovat keinotekoisia, koska raajaliikkeet integroivat luonnostaan nämä neurologiset prosessit. Esimerkiksi ilman ääreishermoja ei olisi mitään keinoa siirtää ohjeita aivoista lihaksiin. Lisäksi ilman aistiprosesseja liike olisi vaikeampi … joten esimerkiksi proprioseption avulla aivot tietävät missä raajan kukin osa sijaitsee avaruudessa, ja siksi miten raaja voi liikkua halutun saavuttamiseksi vaikutus.

Vastaukseni yksinkertaistamiseksi, ja koska tämä näyttää siltä mitä kysyt, rajoitan itseni vain mainittuihin tietoisiin motorisiin toimintoihin.

Schwern vastaa oikein, että aivot eivät yksinkertaisesti toimi niin. Kyse ei ole niinkään aivojen prosenttiosuudesta tai hermosolujen lukumäärästä … mikä on tärkeää on neurologisten yhteyksien (synapsien) määrä mukana toiminnossa, ja näiden yhteyksien monimutkaisuus.

Mutta silti yritän vastata kysymykseen ”Kuinka suuri osa aivoista Tarvitseeko kyseisen raajan hallinta?

Aivomme on peitetty pinnallisella kerroksella, jota kutsutaan nimellä aivojen c ortex . Tässä kerroksessa neurologiset yhteytemme ovat monimutkaisimmat … ja siksi tässä kerroksessa sijaitsevat ylivoimaiset aivotoiminnot.

Joten missä aivokuoressa ovat motoriset toiminnot sijaitsee?

Jos katsot aivoja ylhäältä, näet halkeaman, joka jakaa aivot puoliksi – vasemman ja oikean puoliskon. Nämä ovat pallonpuoliskot . Aivojen vasen aivopuolisko ohjaa kehon oikean puoliskon moottorin toimintoja ja oikea aivopuolisko ohjaa kehon vasemman puoliskon motorisia toimintoja.

Jos katsot samoja aivoja sivulta katsottuna näet toisen uran, joka jakaa aivot kahteen osaan – etu- ja takaosaan. Tätä uraa kutsutaan keskussuluksi . Moottoritoiminnot sijaitsevat etuosassa, etukannassa , aivan kyseisen keskussulun vieressä … tämä on moottorin aivokuori .

Jos otat tämän aivojen osan ja viipaloit sen oikealle-vasemmalle, pystyt näkemään, että aivokuori ympäröi aivoja. osan moottorikuoresta sen ohjaamilla ruumiinosilla, voit piirtää ”kortikaalisen homunkuluksen” .

Kuten selvästi voitte nähdä, kättä ohjaava moottorikuori on paljon suurempi kuin moottorin aivokuori, joka ohjaa loppuosaa. Myös jalkaa säätelevä moottorinen aivokuori on paljon pienempi kuin kasvoja ohjaava motorinen aivokuori. Tämä johtuu siitä, että kädellä on paljon vivahteikkaampia ja hienompia liikkeitä kuin käsivarteen … ja kaikki ilmeemme tarvitsevat paljon hienomman moottorin hallinnan kuin yksinkertaiset liikkeet, joita tarvitaan jalan liikuttamiseen (jotka koostuvat lähes yksinomaan sen eteen- tai taaksepäin siirtämisestä) . Joten kaikkien käden ja kasvojen liikkeiden hallitsemiseksi tarvittavien hermoyhteyksien määrä tarvitsee enemmän aivotilaa kuin jalka.

Eli kyse ei ole siitä, kuinka paljon raajoja sinulla on … vaan kuinka hienoja mainituille raajoille tarvittavat liikkeet ovat.

Huomaa, että tämä on yksinkertaistettu vastaus …Tarkemmin sanottuna minun pitäisi yksityiskohtaisesti kuvata monia muita aivokeskuksia, jotka ovat vastuussa motorisesta yhteenkuuluvuudesta. Edellä kuvattu motorinen aivokuori on vastuussa vain raajojen liikkumisesta, ei näiden liikkeiden yhteensovittamisesta kehon muiden osien kanssa. Joten jos stimuloit sähköisesti moottorikuoren ”jalkaosaa”, jalkasi nykii vastaavasti, mutta liike voi olla erittäin epätarkka mihin tahansa tavoitteeseen (vg: jalkapallon potkiminen).

PS: Tässä on toinen kuva aivokuoren homunkulusta eli kehon esitys, jossa kunkin ruumiinosan koko on suoraan verrannollinen vastaavaan motorisen aivokuoren määrään.

Kommentit

• Minun on sanottava, että aivokuoren homunculus ei ole ’ t täysin ” -moottorin ohjauksen suhteen ” (esim. : sormilla ei ole lihaksia, mutta paljon reseptoreita)
• @albert: sormissa ei ole (melkein) lihaksia, mutta niissä on paljon jänteitä, jotka ovat vastuussa sormen liikkuvuudesta. käsivarren lihaksia ja niitä ohjaa kullekin sormelle osoitettu motorinen aivokuori.
• @albert: Lisäksi olen juuri puhunut motorisesta kortikaalisesta homunculuksesta ja olen sulkenut pois somatossensorisen kortikaalisen homunculuksen, joka sijaitsee parietaalilohkossa. Somatossensorisessa homunculuksessa on myös paljon tilaa käsireseptoreille, mutta siitä en puhu ’ m.

En voi antaa lopullista vastausta, mutta haluaisin huomauttaa joistakin kokeista aivojen ja tietokoneiden rajapinnoilla apinoilla ja jopa ihmisillä, että aivot voi oppia hallitsemaan lisärajaa (todellista, virtuaalista tai jopa vain kohdistinta näytöllä).

Ihmiskokeilut (pääasiassa ”Braingate” -siru) on rajoitettu ihmisiin, jotka eivät pysty siirtämään todellisia raajojaan aluksi, joten on vaikea väittää, että keinotekoinen raaja lasketaan ”lisäaineeksi” pelkän korvaamisen sijaan.

Mutta apinoilla tehdyt kokeet (pääasiassa Miguel Nicolelisin työ Duke Universityssä) ovat osoittaneet, että lisäraja apinan todellisista raajoista riippumatta. Vaikka asennus alkaa siitä, että apina ohjaa ohjainta ja BCI on ohjelmoitu reagoimaan kyseisen toiminnan kuvioihin, eventua Apina pystyy hallitsemaan BCI: tä siirtämättä ohjaussauvaa tai sen todellisia varsia.

https://www.sciencedaily.com/releases/2005/05/050511073108.htm

Näppäryyden ja koordinaation määrä riippuu todennäköisesti enimmäkseen harjoittelusta eikä niinkään aivokapasiteetista. Aivojen plastisuus on melko uskomatonta, se voi sopeutua hyvin odottamattomiin olosuhteisiin.