각 평균적인 동물의 개별 사지, 그 사지를 제어하기 위해 몇 개의 뉴런과 뇌의 몇 퍼센트가 필요합니까?

그렇다고 생각합니다. “이 질문에서 “인간은 뇌의 10 % 만 사용합니다. “와 유사한 잘못된 가정입니다. 이것은 일반적인 컴퓨터를 사용하는 컴퓨터와 같은 뇌의 관점을 가지고 있습니다. 고정 된 처리량과 고정 된 메모리 량을 수행 할 수있는 중앙 처리 장치입니다. 두뇌는 그렇게 작동하지 않습니다.

참고 : 질문이 잘못된 가정에 기반하고 있다는 점을 고려하면 hard-science 태그의 일반적인 표준을 충족하는 것이 가능하다고 생각하지 마십시오. 최선을 다하겠습니다.

대신 뇌는 특정 사물을 제어하는 매우 특수한 영역으로 구성되어 있습니다 .”당신은 당신의 두뇌의 X % 만 사용합니다”라고 말하는 것은 “당신은 당신의 집의 X % 만 사용합니다”라고 말하는 것과 같습니다. 거실에서 TV를 보는 사람이있는 것은 “주방에서 저녁 식사를 요리하는 데 도움이되지 않습니다.

중요한 것은 두뇌의 크기 나 일종의 총 두뇌 능력이 아닙니다. 그러나 사지 제어를위한 뇌 부분이 6 개의 사지를 조정하도록 개발되었는지 여부. 집의 비유를 다시 사용하려면 “크기는 중요하지 않습니다. 화장실이 하나만 있으면 한 번에 한 사람 만 사용할 수 있습니다.

따라서 대답은 다음과 같습니다. 필요한 경우 6 개의 팔다리를 제어하기 위해 진화는 6 개의 팔다리를 제어하는 뇌 부분이 잘 발달되도록 만들었습니다. 이것은 뇌의 다른 부분에 해를 끼칠 수 있을 수 있습니다 . 아니면 뇌가 더 조밀하게 밀집되어있을 수 있습니다.

이것이 뇌의 크기가 중요하지 않은 이유입니다. 뇌 밀도와 전문화와 비슷합니다. 뇌는 많은 에너지를 소비합니다. 인간의 뇌는 체중의 2 %에 불과하지만 에너지의 20 %를 소비합니다. 더 복잡한 뇌는 더 많은 에너지를 의미합니다. 인간 진화는 잠시 동안 작동하도록 만들었지 만 일반적으로 좋은 진화 적 절충안은 아닙니다. 예를 들어, 코알라는 가장 낮은 뇌-몸무게 중 하나를 가지고 있습니다. 모든 포유류의 비율 이며 표면적을 매우 부드럽게 줄여 뉴런의 밀도를 더욱 감소시킵니다. 이것은 부분적으로 유칼립투스 잎의 식단이 칼로리와 영양이 매우 낮기 때문입니다. 코알라는 “많은 두뇌 능력이 필요하지 않기 때문에 에너지를 낭비하지 않습니다.

요컨대,”사지 당 두뇌 비율 “에 대한 답은 없습니다. 뇌가 작동하는 방식 대신 팔다리를 제어하는 영역은 … 반드시 더 는 아니지만 다르게 발달 된 것입니다. 일차 운동 피질 , 전 운동 피질 , 보조 운동 영역 및 기타

놀라운 계산은 다음과 같습니다. 뇌에서는 전혀 이루어지지 않지만 척추에서는 이루어집니다! 많은 양의 움직임 기능이 실제로 척추의 신경망 내에서 관리됩니다.

놀라운 예로서 중앙 패턴 생성기 a를 고려하십시오. > 우리의 걸음 걸이를 제어하기 위해 척추에서 발견됩니다.걷고있을 때 오른손이 무언가에 부딪히면 실제로 왼쪽 다리의 움직임을 조정하여 신호가 뇌에 도달하기 전에이를 보정합니다.

특정 연구 는 2007 년 decerebate 고양이를 사용했습니다. 이들은 과학의 이름으로 소뇌가 제거 된 고양이입니다. 그 생각이 당신을 괴롭 히면, 이것은 독서를 멈추고 척추가 우리의 팔다리를 제어하는 중요한 부분을 담당한다는 것을 인정하는 좋은 점일 수 있습니다.

특정 세부 사항은 삐걱 거리는 소리가 아닙니다. 하지만 다행스럽게도 정확한 과학 전문 용어로 잘 모호 해져 있으므로 여기에서 재현하여 수술 후 뇌가 얼마나 적게 남아 있는지 지정할 수 있습니다.

다음, 우리는 유방 전 탈뇌를 수행했습니다. 뇌간은 유방 몸체와 시상 아래 핵을 보존하기 위해 대략 45 ° 각도로 상대 골로 횡단면을 옮겼습니다. 모든 뇌 물질의 주둥이와 횡단면 측면이 제거되었습니다.

이 고양이들은 런닝 머신에 올려졌고, 이로 인해 고양이는 더 높은 기능. 그런 다음 고양이의 목 각도를 조정하여 머리 높이를 유지하면서 위아래로 걷는 것을 시뮬레이션했습니다.

그들은 평평하게 걸을 때 근육 활동을 보여주는 EMG 판독 값이 근육 활동과 관련된 패턴과 일치한다는 것을 발견했습니다. 비범 한 정밀도로 걷는 정상적인 고양이. 사실이 동작에는 뇌가 전혀 필요하지 않았습니다. 그런 다음 목을 위아래로 기울 였고 그렇게하면 머리 높이를 유지하면서 언덕 위아래로 걷는 일반 고양이와 현저하게 유사한 결과가 나타납니다. 목에있는 지지대는 실제로 척추에서 처리 된 데이터에 통합되었고 그에 따라 걸음 걸이가 조정되었습니다.

그래서 더 많은 팔다리가 완전히 유효하다고 말하고 싶습니다. do with them은 실제로 뇌가 아닌 척추에서 발견되는 분배 능력입니다. 6 개의 팔로 7 개의 공을 저글링하는 것은 여전히 어려운 작업 일 수 있지만 단순히 그 팔을 조작하는 것은 아닙니다.

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• 이의 다른 측면은 ” 사지 “가 정확히 의미하는 것입니다. 인간에게 두 팔 또는 두 팔과 10 개의 손가락을 제어하는 뇌 영역이 있습니까? 터치 타이핑하거나 피아노를 연주하면 ‘ 독립적으로 제어 할 수 있음을 깨닫게됩니다. 발 & 발가락의 뇌 영역은 동일합니까? 말의 다리와 민감한 & 이동 입술은 어떻습니까? 아니면 다리 코끼리 대 트렁크?
• @jamesqf 제가 ‘ 본 것에서 흥미로운 질문은 팔, 손가락 및 발가락 영역이 있는지 또는 걷기, 피아노 연주 영역이 있는지 여부입니다. 댄스. 더 많이 볼수록 ‘ 실제로 후자인지 더 많이 생각합니다. 제가 계속 묻는 질문은 ” 요술사가 두 손을 조종합니까, 아니면 요술쟁이가 단순히 저글을합니까? ”
• 극단적 인 예는 아마도 닭이 완전히 참수 된 후 일정 시간 동안 걸어 다니고 일반적으로 상당히 규칙적인 방식으로 행동 할 수 있다는 사실 일 것입니다. 악명 높은 한 사례에서 닭은 IIRC라는 여러 해 동안 머리없이 살아남을 수있었습니다.
• 이 라인을 따라 문어가 사용하는 것이 주목할만한 ‘ 계층 적 운동 시스템 : 뇌는 사지에 명령을 전송하여 중앙 제어와 본질적으로 독립적으로 동작을 실행합니다. news.nationalgeographic.com/news/2001/09/0907_octoarm 참조 자세한 내용은 .html 을 참조하세요.
• @Cort Ammon : 저는 ‘ 뇌가 놀이를위한 특별한 영역을 진화 시켰을 가능성이 거의 없다고 생각합니다. 피아노 🙂 대신, 저는 ‘ 손과 관련된 하위 영역이있는 일반적인 운동 기술 영역을 의심했습니다. 흥미로운 점은 저장할 수있는 다양한 스킬의 수가 습득해야하는 시간에 의해서만 제한된다는 것입니다. 피아노를 치면 (나쁘게 인정합니다) ‘ 내 타이핑이나 손으로하는 다른 작업에 방해가되지 않습니다. & 손가락.

정말 “평범한”동물은 없지만 팔다리가있는 중앙값은 크릴은 12 개 정도의 사지와 작은 신경계를 가지고 있습니다.

세계에서 가장 큰 동물 중 하나는 관절이있는 골격보다 훨씬 더 복잡한 방식으로 움직일 수있는 10 개의 사지를 가진 거대한 오징어입니다. 팔다리 크기에 제한을 두는 것은 명백한 반례입니다.

오징어의 뇌는 크기에 비해 다소 입니다. 대신, 두족류 사지는 더 분산 된 신경절 네트워크에 의해 제어됩니다.큰 동물이 많은 팔다리를 갖는 이점이 있다면 진화는이를 달성 할 방법을 찾을 것입니다.

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• +1- 놀랍게도 적은 수의 뉴런으로 놀랍도록 많은 양의 일상적인 조정 작업을 수행 할 수 있습니다. 예를 들어 Aplysia 에는 실제 팔다리가 없을 수 있지만 여전히 상당히 넓은 범위의 움직임이 있고 배운 것을 습득 할 수있는 능력이 있습니다. 20,000 개의 뉴런만으로이를 관리합니다.

나는 인간에 대해서만 대답 할 수 있습니다. 팔다리를 제어하는 데 필요한 것이 무엇인지 묻습니다. 의식적인 운동 기능 에 대해서만 이야기하고 있다고 가정합니다.

1. 의식은 사지를 자극하는 말초 신경과 반사 신경 (척수에 위치 함)과 관련된 모든 것을 배제해야 함을 의미합니다.
2. ” 운동 “은”감각 “신경 학적 과정과 관련된 모든 것을 배제해야 함을 의미합니다.

사지 움직임은 본질적으로 이러한 신경 학적 과정을 통합하기 때문에 이러한 배제는 인공적인 것입니다. 예를 들어 말초 신경이 없으면 뇌의 지시를 근육으로 전달할 방법이 없습니다. 또한 감각 과정이 없으면 움직임이 더 어려워 질 것입니다. 예를 들어 고유 감각을 통해 뇌는 사지의 각 부분이 공간에서 어디에 있는지 알 수 있으므로 원하는 것을 달성하기 위해 사지가 어떻게 움직일 수 있는지 알 수 있습니다.

그러나 내 대답을 단순화하기 위해, 이것이 당신이 요구하는 것 같기 때문에 나는 의식적인 운동 기능을 말한 것으로 제한하겠습니다.

Schwern은 뇌가 단순히 그런 기능을하지 않는다는 대답이 옳습니다. 그것은 뇌의 비율이나 뉴런 수의 문제가 아닙니다. 중요한 것은 신경 학적 연결 (시냅스)의 수입니다. 기능에 관여하고 이러한 연결의 복잡성.

하지만 그렇더라도 “뇌의 몇 퍼센트 그 팔다리를 제어하는 데 필요한가요?

우리의 뇌는 대뇌 c ortex . 우리의 신경 학적 연결이 가장 복잡한 것은이 층에서 … 따라서 가장 우수한 뇌 기능이있는 층은이 층에 있습니다.

대뇌 피질에서 운동 기능은 어디에 있습니까? 위치?

위에서 뇌를 보면 “뇌를 반으로 나누는 균열 (왼쪽 절반과 오른쪽 절반)을 볼 수 있습니다. 이것이 반구 . 뇌의 왼쪽 반구는 신체의 오른쪽 절반의 운동 기능을 제어하고 오른쪽 반구는 신체의 왼쪽 절반의 운동 기능을 제어합니다.

동일한 뇌를 본 경우 옆으로 보면 뇌를 앞부분과 뒷부분의 두 부분으로 나누는 또 다른 홈이 보일 것입니다. 이 홈을 중앙 고랑 이라고합니다. 운동 기능은 앞쪽 부분 인 전두엽 에 있으며 중앙 고랑 바로 옆에 있습니다. 이것은 운동 피질 .

뇌의이 부분을 오른쪽에서 왼쪽 방향으로 잘라 내면 “뇌를 감싸고있는 피질을 볼 수 있습니다. 이제 각 부분에 중첩하면 운동 피질의 일부가 제어하는 신체 부위 인 경우 “ “피질 호문쿨루스 “ .

분명히 알 수 있듯이 손을 제어하는 운동 피질은 나머지 팔을 제어하는 운동 피질보다 훨씬 큽니다. 또한 다리를 제어하는 운동 피질은 얼굴을 제어하는 운동 피질보다 훨씬 작습니다. 이것은 손이 팔보다 훨씬 더 미묘하고 섬세한 움직임을 가지고 있기 때문입니다. 우리의 모든 얼굴 표정은 다리를 움직이는 데 필요한 단순한 움직임 (거의 전적으로 앞뒤로 움직이는 것)보다 훨씬 더 미세한 운동 제어가 필요하기 때문입니다. . 따라서 모든 손과 얼굴의 움직임을 제어하는 데 필요한 신경 연결의 양은 다리보다 더 많은 뇌 공간을 필요로합니다.

그래서, 당신의 존재가 얼마나 많은 팔다리를 가지고 있는지는 문제가 아닙니다. 말한 팔다리에 필요한 움직임이 얼마나 미세한 지.

이것은 지나치게 단순화 된 대답입니다.더 정확하게 말하면, 운동 코호 디 네이션을 담당하는 다른 많은 뇌 센터를 자세히 설명해야합니다. 위에서 자세히 설명한 운동 피질은 팔다리를 움직일 뿐이며 신체의 다른 부분과 그 움직임을 조정하지 않습니다. 따라서 운동 피질의 “다리 부분”을 전기적으로 자극하면 그에 따라 다리가 흔들리지 만 그 움직임은 어떤 목표에 대해서도 매우 부정확 할 수 있습니다 (vg : 풋볼 차기).

추신 : 여기에 피질 호문쿨루스의 또 다른 이미지가 있습니다. 즉, 각 신체 부위가 각 운동 피질의 양에 정비례하는 크기를 갖는 신체의 표현입니다.

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• 피질 호문클루스가 ‘ ” 운동 제어 “와 관련이있는 것은 아닙니다 (예 : : 손가락에는 근육이 없지만 수용체는 많습니다.)
• @albert : 손가락에는 근육이 (거의) 없지만 많은 힘줄이있어 손가락 모체를 담당합니다. 팔의 근육과 그 근육은 각 손가락의 운동 피질에 의해 제어됩니다.
• @albert : 또한 운동 피질 호문쿨루스에 대해 방금 말씀 드렸고 두정엽에 위치한 체성 감각 피질 호문쿨루스는 제외했습니다. 체성 감각 호문쿨루스는 또한 손 수용체에 할당 된 많은 공간을 가지고 있지만 이것이 제가 ‘ 말하고있는 것이 아닙니다.

정확한 답을 줄 수는 없지만 원숭이와 인간의 뇌-컴퓨터 인터페이스에 대한 몇 가지 실험에서 뇌가 추가 사지 (실제, 가상 또는 화면의 커서)를 제어하는 방법을 배울 수 있습니다.

인간 시험 (주로 “Braingate”칩)은 실제 사지를 움직일 수없는 사람들로 제한되었습니다. 의수족이 단지 대체물이 아니라 “추가적”이라고 주장하는 것은 어렵습니다.

그러나 원숭이 실험 (주로 듀크 대학의 Miguel Nicolelis의 연구)은 원숭이의 실제 사지와는 독립적으로 추가 사지. 설정은 원숭이가 조이스틱을 제어하는 것으로 시작되고 BCI가 해당 활동의 패턴에 반응하도록 프로그래밍되어 있지만 eventua 원숭이는 조이스틱이나 실제 팔을 움직이지 않고도 BCI를 제어 할 수 있습니다.

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

내 요점은 운동 제어에 필요한 자원을 정량화 할 수는 없지만 이미 가지고있는 것이 여러 개의 추가 팔다리를 제어하기에 충분하다는 것입니다. 손재주와 조정의 정도는 아마도 뇌의 능력이 아니라 연습에 달려있을 것입니다. 뇌의 가소성은 매우 놀랍고 예상치 못한 상황에 적응할 수 있습니다.