Сверхтекучесть и синергия ваших четырех полушарий мозга

Связь мозжечка с мозжечком способствует физической и когнитивной текучести.

Эта иллюстрация начала 20-го века показывает взаимосвязь всех четырех полушарий мозга (как полушарий головного мозга, так и полушарий мозжечка) снизу. Cerebellar – это родственное слово для мозга и означает «относящийся к мозжечку или расположенный в нем».

Источник: Википедия / Public Domain

Большинство людей предполагают, что у людей только два полушария мозга, но у нас на самом деле четыре полушария мозга. В головном мозге есть два «больших» полушария, в которых находится кора головного мозга, и их обычно называют «левый мозг-правый мозг». И к югу от среднего мозга есть два меньших полушария, называемых мозжечком (в переводе с латыни «маленький мозг»). которые содержат кору мозжечка и веерообразные клетки Пуркинье.

• Поразительные параллели между восстановлением и воспитанием детей
• Orthorexia: 10 признаков, которые вы должны обратиться за помощью сейчас
• Хронический недостаток сна может иметь серьезные последствия
• 5 способов справиться, когда ваш супруг и мать не живут вместе
• Новые исследования показывают, что «Я есть то, что я есть» имеет значение больше всего

«Маленький мозг» занимает всего около 10% объема мозга, но в нем содержится большая часть всех нейронов мозга. Согласно исследованию Suzana Herculano-Houzel (2010), у большинства видов млекопитающих наблюдается постоянное соотношение 3,6 нейронов мозжечка к каждому нейрону в коре головного мозга.

Этот пост состоит из трех разделов: В первом разделе приводятся отдельные примеры того, почему клетки Пуркинье мозжечка и мозжечка были частью моего сознания, насколько я себя помню.

Во второй части этого поста рассказывается о некоторых картах мозга, сделанных вручную, которые иллюстрируют взаимоотношения между полушариями головного мозга и мозжечка на основе модели расщепления мозга, которую я создал вместе с отцом для рукописи «Путь спортсмена» еще в 2005 году. В этом разделе сопоставляются мои Самодельные карты мозга «хайлайтер и перо» с захватывающими дух современными картами мозжечка (Guell et al., 2018, Marek et al., 2018) с прошлого года.

• Как эмоции стали такими угнетающими?
• Вы “должны” или “должны” на себе?
• Секс, на самом деле
• 10 причин ошибок при принятии решений в зависимости
• Безнадежность и как ее победить

В третьем разделе этого поста приводятся автобиографические примеры того, как я комбинирую мозгово-мозжечковые карты мозга и мою концепцию «сверхтекучести» как способ вдохновить мою 11-летнюю дочь на « Разблокировку * » ее префронтальной коры, а не на обдумывание. Один из ключей к созданию сверхтекучести – избегать «зажатия» любой части вашего тела или мозга. Благодаря моим простым, мозговым картам цвета по номерам моя дочь может легко визуализировать функциональную связь своих четырех полушарий мозга, когда она занимается спортом, пишет школьную газету, занимается искусством, изучает новый язык, играет на музыкальном инструменте и т. Д. ,

(* В своей легендарной публикации на основе лекций « О жизненных запасах: энергии человека. Евангелие расслабления» (1911) Уильям Джеймс дает читателям вечный совет: « Одним словом, разблокируйте свой интеллектуальный и практический механизм, и позвольте ему бегите бесплатно, сервис, который он вам предоставит, будет в два раза лучше ».)

Часть первая: «Подумайте о том, как бить и формировать мышечную память в клетках Пуркинье с каждым ударом».

Вчера я написал сообщение, в котором сообщалось о новом исследовании (Bijanki et al., 2019), в котором было обнаружено, что электрическая стимуляция пучка волокон из белого вещества, которые соединяют серое вещество различных областей мозга в головном мозге, помогает нейрохирургии, вызванной тревогой. пациенты, которые должны были бодрствовать для процедуры краниотомии, чувствуют себя счастливыми и даже заставляют пациентов смеяться вслух.

В то время, когда я вчера писал об этом новом исследовании, я хотел позвонить своему покойному отцу Ричарду Бергланду (1932-2007) и спросить: «Папа, что за дело с этим новым открытием? Почему вы думаете, что исследование этого так называемого «счастливого места» в мозге заставляет пациентов разразиться смехом? »

Ричард Бергланд выбрал сагиттальный взгляд на весь мозг, чтобы подчеркнуть существенную разницу между головным мозгом и мозжечком.

Источник: Викинг для взрослых / Честное использование

Мой отец был выдающимся нейрохирургом и нейробиологом 20-го века, который блестяще продемонстрировал совпадение между эмпирическими данными, полученными при изучении моделей животных в лаборатории, с анекдотическими наблюдениями, которые он сделал, узнав своих пациентов до, во время и после операции на головном мозге. В 1986 году он опубликовал «Ткань разума» («Викинг для взрослых»).

Когда я был ребенком, я чаще всего по воскресеньям ходил в больницу с отцом и ждал в его кабинете, пока он делал обходы. Потом мы играли в теннис или сквош. Это был наш еженедельный ритуал для большей части моей юности, и единственное реальное качественное время отца и сына, которое мы провели вместе тогда.

По совпадению, потому что я родился в 1966 году, и мой отец регулярно пересекался с Дэвидом Марром, который был пионером мозжечка и написал основную статью «Теория коры мозжечка» (Marr, 1969), в которой утверждалось, что клетки Пуркинье мозжечка являются ключевыми для обучение моторным навыкам – мой отец использовал эти знания, когда тренировал мою игру в теннис в 1970-х годах.

В 1971 году, когда я только учился обращаться с теннисной ракеткой, модель моторного обучения Марра-Альбуса стала основой подхода моего отца к обучению меня, как справляться со своими теннисными ударами и служить как профессионал.

Как тренер, мой отец всегда приносил свои знания в области неврологии в суд и говорил мне что-то вроде: «Крис, думай о том, как бить и укреплять мышечную память твоих клеток Пуркинье с каждым ударом».

В 2009 году Пьерджорджо Страта написал ретроспективу «Теория церебеллярного обучения Дэвида Марра: 40 лет спустя», в которой мне стало ясно, почему мой отец так сильно хотел поставить в центр внимания клетки мозжечка и Пуркинье, когда я впервые узнал о мышечная память у юного теннисиста.

Одной из причин, по которой мозжечок заинтриговал моего отца, было то, что на протяжении всей истории большинство экспертов считали, что мозжечок участвует только в моторных функциях, но у моего отца было предчувствие, что мозжечок тоже может участвовать в немоторных функциях.

К сожалению, это «обоснованное предположение» не было подтверждено никакими эмпирическими данными в то время. Поэтому мой отец регулярно размышлял: « Мы точно не знаем, что делает мозжечок. Но что бы он ни делал, он делает многое ».

На обложке «Путь спортсмена» Кристофер Бергланд бежит без перерыва 135 миль через Долину Смерти на ультрамарафоне в Бадуотере.

Источник: Пресса Святого Мартина / Добросовестное использование

После того, как я ушел с профессиональных спортивных соревнований, я решил написать книгу о нейробиологии и спорте «Путь спортсмена: пот и биология блаженства» (2007), а мой отец работал медицинским экспертом. Конечно, человеческий мозжечок будет занимать центральное место на протяжении всей рукописи из-за его неоспоримой роли в мышечной памяти и центральной роли в тонкой настройке скоординированных движений. Я также хотел использовать мою платформу в качестве научного автора, чтобы опубликовать некоторые из более радикальных идей моего отца о мозжечке.

К сожалению, к концу своей профессиональной карьеры мой отец сожгли много мостов со своими коллегами из Лиги плюща. Полное раскрытие: мой отец был рагеоголиком, которому часто не хватало эмоциональной регуляции. Обычно, если мой отец с кем-то не соглашался и все накалялось, он терял хладнокровие и не особенно ловко относился к политике на рабочем месте. К тому времени, когда он вышел на пенсию в конце 1990-х годов, большинство людей в медицинском учреждении сказали «хорошее избавление», потому что он был таким непочтительным «еретиком», который был одержим вызовом статус-кво башен из слоновой кости в академических кругах.

К тому времени, когда он ушел из нейрохирургии, мой отец был в черном списке большинства его коллег, и у него не было шансов опубликовать свои идеи о мозге в рецензируемых журналах. Было больно смотреть, как он впадает в состояние безнадежности и отчаяния в начале пенсии.

Кристофер Бергланд полагался на создание состояния «сверхтекучести», чтобы побить мировой рекорд Гиннесса.

Источник: Фото Кристофера Бергланда

Итак, после того, как я побил мировой рекорд Гиннесса как ультра-бегун и получил куш, чтобы получить книгу о пиковой производительности, большая часть моей миссии как научного писателя заключалась в том, чтобы быть скрытным посланником дальновидных идей о мозжечок для широкой широкой аудитории.

Тем не менее, моя решимость и амбиция заключить сделку с одним из издателей «Большой пятерки» и написать книгу о нейробиологии и спорте также должны были доказать моему отцу, что я не просто глупец. Начиная с начальной школы, у меня на плече была фишка, что у моей старшей сестры были все «умные книги», и что я получил заслуженный приз за то, что был ужасным учеником, но обладал «мозжечковым гением». мы всегда болели за мозжечок как недооцененный аутсайдер. Если бы у мозжечка был голос, я бы сказал, что он вдохновлял бы Родни Дэнджерфилда: «У меня нет уважения!». Сколько себя помню, я хотел дать мозжечку признание, которого он заслуживает.

Часть вторая: вверх-вниз-мозг: вечно меняющаяся гипотеза

На протяжении большей части 2005 и 2006 годов я постоянно общался с отцом по электронной почте. Во время долгих разговоров я каждый день выбирал его мозг для детальной информации, основанной на нейробиологии, во время написания рукописи «Путь спортсмена» . Вместе мы создали новую модель расщепления мозга, которую мы назвали «мозг вверх-вниз». Нашей целью было сместить фокус с «левого мозга-правого мозга», поместив «маленький мозг» в центр внимания. Ниже приведена схема этой модели разделения мозга между отцом и сыном.

Эта карта мозга иллюстрирует самые ранние воплощения «модели расщепления мозга Бергланда» и описывает различные гипотетические роли, которые каждая область мозга может играть в взаимосвязанной системе мозжечка-мозговой коры. (Из стр. 81 «Путь спортсмена: пот и биология блаженства».)

Источник: Фото и макет Кристофера Бергланда (около 2007 г.)

К сожалению, в 2007 году мой отец внезапно умер от сердечного приступа вскоре после публикации того, что, как мы оба надеялись, станет книгой, которая изменит игру. Единственной серебряной подкладкой его преждевременной смерти было то, что мой отец скончался, думая, что наша книга станет бестселлером. К сожалению, книга никогда не завоевывала популярность у широкой аудитории и была провалом.

На похоронах моего отца я дал клятву, что сделаю все возможное, как научный сотрудник, чтобы в режиме реального времени сообщать обо всех последних исследованиях, касающихся мозжечка, и поддерживать график 21-го века в исследованиях мозжечка, чтобы почтить память моего отца. наследство. Я также взял на себя обязательство продолжать продвигать теоретические идеи о мозжечке и моей концепции «сверхтекучести», основанные на жизненном опыте и неофициальных данных (как я делаю в этом посте).

Как научный писатель, идти по канату между прямыми репортажами и «рассказыванием историй» может быть сложно. Большую часть времени, когда я пишу о науке, я избегаю использования любых местоимений от первого лица и намеренно держу письмо строго на основе фактов.

Иллюстрация, показывающая, как электрод был вставлен в пучок поясной кости.

Источник: From Bijanki et al., Journal of Clinical Investigation (2019); Предоставлено Американским обществом клинических исследований.

Например, вчера, когда я написал пост «Нашли ли нейробиологи« счастливое место »в мозге?», В тексте специально не было местоимений от первого лица. И наоборот, когда я строил формат и макет этого поста на беговой дорожке во время пробежки в спортзале этим утром, я мог видеть блок-схему из нескольких исследований, визуальных изображений и примеров из жизни, которые я хотел собрать вместе. под эгидой «Сверхтекучести и синергии четырех полушарий вашего мозга».

Причина, по которой я решил написать этот пост сегодня, заключается в том, что вчера, когда я изучал иллюстрацию сагиттальной проекции, выполненную Bijanki et al. (выше) электрода, исследующего пучок поясной кости пациента нейрохирургии, получающего краниотомию, я продолжал визуализировать моего отца в операционной, выполняющей «пробужденные» процедуры мозга.

У меня также были визуализации карты мозга (ниже), которую я нарисовал еще в 2009 году, в которой подчеркивается важность «преодоления разрыва между всеми четырьмя полушариями мозга» через белковые волокна. На мой взгляд, мне показалось забавным совпадение, что точка, в которой перекрещивающиеся петли двунаправленной обратной связи из зеленых и желтых стрелок перекрещиваются в головном мозге («вверх по мозгу»), находится в той же близости, что и часть пучка поясной кости. что Bijanki et al. (2019) нацелены с помощью низкоамплитудного зонда.

Эта топографическая карта мозга «церебро-мозжечковой» схемы иллюстрирует важность оптимизации контралатеральной функциональной связи между обоими полушариями головного мозга и обоими полушариями мозжечка.

Источник: Фото и иллюстрация Кристофера Бергланда (около 2009 г.)

Приведенная выше рудиментарная карта мозга предлагает вид с высоты птичьего полета на все четыре полушария мозга, «сжатых» на одну плоскость, так что зритель может визуализировать, как волокна белого вещества соединяют серое вещество областей мозга. Каждый «серый шар» в форме серого вещества представляет собой одно из четырех полушарий мозга. Как и русская кукла, вы можете совершить более глубокое погружение в каждом из этих полушарий, чтобы исследовать различные доли в каждом полушарии головного мозга и микрозоны в каждом полушарии мозжечка. Оттуда вы можете сделать еще одно более глубокое исследование и нанести на карту нейронную схему.

25 января Хлоя Уильямс написала новостной репортаж Spectrum «Намек на новые карты мозга в роли мозжечка в познании, языке», в котором отлично подытоживает, почему недавние успехи в картировании мозжечка являются настолько захватывающими. Уильямс пишет:

«Известно, что мозжечок отвечает за координацию движений. Но ученые считают, что это также может координировать язык, познание и социальное поведение. Тем не менее, структура и функции региона плохо изучены, как и степень, в которой он варьируется среди людей. Новый анализ (Marek et al., 2018) сканирований головного мозга выдвигает на первый план изменения мозжечка на уровне сетей нейронов. Это также показывает, как область мозга может взаимодействовать с другими областями для управления сложным мышлением.

Полученные изображения показывают степень, в которой активность в частях мозжечка совпадает с активностью в других областях мозга у каждого человека. Основываясь на этих корреляциях, исследователи назначали области мозжечка различным нейронным сетям, включая сеть дорсального внимания, сеть по умолчанию (режим сна) и те, которые контролируют руки, лицо и ноги. Команда также проанализировала сканы для определения относительного времени мозговой активности. Они обнаружили, что сигналы в мозжечковых сетях отстают от сигналов в коре головного мозга на 125–380 миллисекунд. Это открытие предполагает, что мозжечок обрабатывает сигналы, исходящие из коры головного мозга, такие как участвующие в обучении. «Прецизионное картирование» может использоваться для понимания того, как индивидуальные различия в организации мозжечка способствуют различиям в поведении ».

Я сообщил об этом исследовании Скоттом Мареком и соавт. (2018) и изысканные карты мозжечка (ниже), созданные Xavier Guell et al. (2018) в нескольких постах в прошлом году. (См. «Картирование человеческого мозжечка, переосмысливая функции всего мозга», «Исследования мозжечка» бросают вызов древним представлениям о том, как мы думаем »,« 3 причины, по которым «маленький мозг» может стать следующей большой вещью ».)

Градиенты мозжечка и связь с дискретными картами активности задачи (из Guell et al., 2018a) и картами состояния покоя (из Buckner et al., 2011)

Источник: Ксавье Гуэль и др. / Life 2018 (Creative Commons)

Часть третья: что такое сверхтекучесть и как она связана с визуализацией карт мозга и мозга?

В заключительном разделе этой статьи я собираюсь полностью переключиться и поделиться некоторыми автобиографическими примерами того, как я объясняю свою концепцию «сверхтекучести» и «преодоления разрыва между всеми четырьмя полушариями мозга» моей 11-летней дочери на регулярной основе. Надеемся, что эти примеры из реальной жизни о том, как концепции «потока» и нейробиологии объединяются, сделают эту информацию доступной для людей всех возрастов и слоев общества. (Некоторые аудиовизуальные примеры сверхтекучести см. В разделе «Семь впечатляющих примеров сверхтекучести в действии».)

В начале своей карьеры спортсмена с высокой выносливостью я прочел основополагающий бестселлер Михая Чиксентмихайи « Поток: психология оптимального опыта» (1990). Эта книга была находкой для меня как триатлета-новичка.

Тем не менее, проведя бесчисленное количество часов в «зоне» и создавая поток каждый день недели, мне стало ясно, что в канале потока произошли эпизодические всплески «трансцендентного экстаза». Эти оргазмические всплески связанности с чем-то гораздо большим, чем я во вселенной, напомнили мне о моих переживаниях, связанных с псилоцибином, который «открыл мои двери восприятия» в подростковом возрасте.

Большая часть моего фанатичного стремления стать ультра выносливым атлетом была основана на стремлении к тому, чтобы эти растворяющие эго моменты чувствовали абсолютно нулевое трение, вязкость или энтропию между моими мыслями, действиями и эмоциями в сочетании с ощущением « единство »ко всему, что меня окружает, когда я бегаю, езжу на велосипеде или плаваю. Чем больше времени я провел в «зоне», создавая состояние потока, тем выше были шансы, что у меня будут моменты сверхтекучести. Последняя глава « Путь спортсмена» называется «Сверхтекучесть: преследуй свое блаженство».

Когда я вышел из профессиональных спортивных соревнований и посвятил себя тому, чтобы стать так называемым «писателем», я понял, что те же самые моменты сверхтекучести, которые произошли со мной, когда я тренировался или участвовал в соревнованиях по триатлону, также произошли в моей пишущей машинке. Однажды в голубой луне, когда я печатал на сенсорном экране, мне казалось, что между всеми четырьмя полушариями мозга произошел взрыв синергии, который позволил мне передать оригинальные мысли, эмпирические данные, визуальные образы и новые идеи таким образом, чтобы « Сверхтекучий ». Подобно тому, как« поток »может возникать в любое время, когда вы набираете нужную точку между уровнем своего мастерства и испытанием, эпизодические моменты сверхтекучести могут возникать в любое время, когда вы находитесь в зоне.

Сквозь призму континуума от клинических неврологических расстройств до пиковой производительности: сверхтекучесть мыслей, эмоций и скоординированных движений находится на противоположном конце спектра от истощающего когнитивного аффективного синдрома мозжечка (Schmahmann & Sherman, 1998), тяжелой атаксии и дисметрии мысли (Шмахман, 1998).

Как родитель, одна из моих основных целей – структурировать еженедельные занятия для моей дочери, которые способствуют как потоку, так и сверхтекучести на нескольких аренах, а также побуждают ее невольно увеличивать объем серого вещества в каждом полушарии мозга и оптимизировать функциональную связь между ее четырьмя полусферы. У меня есть предчувствие, что эти изменения в мозге происходят через нейропластичность и нейрогенез, подвергая мою дочь равному сочетанию церебральной, мозжечковой и церебро-мозжечковой активности на еженедельной основе наряду с ежедневной физической активностью от умеренной до высокой (MVPA).

Мне хорошо известно, что многим зрителям еженедельный список «внеклассных» занятий моей дочери, который включает в себя свободное владение французским и шведским языками, теннис, плавание, балет, катание на лошадях, уроки игры на гитаре, драматический клуб и гончарные занятия, кажется оконченным. -вверх и нравится слишком много. Если бы у моей дочери был какой-либо тип выгорания, я бы немедленно сократил ее еженедельную деятельность. Но она искренне любит делать все эти действия.

Важно отметить, что моя 11-летняя дочь не чувствует никакого давления со стороны меня на то, что я переучиваюсь или что ее «достоинство любви и принадлежности» имеет какое-то отношение к тому, чтобы быть рок-звездой на игровом поле или получать отличные оценки в школе , (См. «Процветание в жизни не требует получения правильных ответов»)

Поскольку мой папа оказывал на меня и моих сестер такое сильное давление, что я участвую в спортивных соревнованиях и получаю отличные оценки, я ясно даю понять своей дочери, что я не разделяю ту же систему ценностей, что и ее покойный дедушка. Тем не менее, она также знает, что оптимизация функциональной связи между всеми четырьмя полушариями мозга и «разжимание» ее префронтальной коры головного мозга – это лучший способ позволить ее творческим сокам взбеситься, попасть в зону потока и достичь периодических состояний сверхтекучести.

Надеемся, что изучение этих концепций побудит читателей всех возрастов структурировать ежедневные рутины, которые оптимизируют объем серого вещества и взаимосвязанность ваших четырех полушарий мозга, а также ежедневное стремление испытать моменты «абсолютно нулевого трения, вязкости или энтропии между вашими». мысли, действия и эмоции.

Рекомендации

Дэвид Марр. «Теория коры мозжечка» . Физиологический журнал (впервые опубликовано: 1 июня 1969 г.) DOI: 10.1113 / jphysiol.1969.sp008820

Джеймс С. Альбус «Теория функции мозжечка». Математические биологические науки (впервые опубликовано: февраль 1971 г.) DOI: 10.1016 / 0025-5564 (71) 90051-4

Джереми Д. Шмахманн и Дипак Н. Пандя. «Цереброцеребеллярная система » Международный обзор нейробиологии (1997) DOI: 10.1016 / S0074-7742 (08) 60346-3

Джереми Д. Шмахманн и Джанет С. Шерман. « Мозговой когнитивный аффективный синдром». Мозг: журнал неврологии (впервые опубликовано: апрель 1998 г.). DOI: 10.1093 / brain / 121.4.561.

Джереми Д. Шмахманн. «Дисметрия мышления: клинические последствия мозжечковой дисфункции на познание и аффект». Тенденции в когнитивной нейронауке (впервые опубликовано: 1 сентября 1998 г.) DOI: 10.1016 / S1364-6613 (98) 01218-2

Сюзана Геркулано-Хузел. «Согласованное масштабирование корковых и мозжечковых чисел нейронов». Границы в нейроанатомии (2010) DOI: 10.3389 / fnana.2010.00012

Ксавье Гуэль, Джереми Д. Шмахман, Джон Д. Габриэли, Сатраджит С. Гош. «Функциональные градиенты мозжечка». ELife (впервые опубликовано: 14 августа 2018 г.) DOI: 10.7554 / eLife.36652

Скотт Марек и соавт. «Пространственно-временная организация отдельного человеческого мозжечка». Нейрон (впервые опубликовано: 25 октября 2018 г.) DOI: 10.1016 / j.neuron.2018.10.010

Келли Р. Бижанки, Джозеф Р. Маннс, Кори С. Инман, Ки Суенг Чой, Сахар Харати, Найджел П. Педерсен, Дэниел Л. Дрейн, Эллисон С. Уотерс, Ребекка Э. Фазано, Хелен С. Майберг, Джон Т. Вилли. «Стимуляция поясной кости усиливает положительный эффект и анксиолиз для облегчения бодрствования при краниотомии». Журнал клинических исследований (предварительный просмотр в прессе, опубликовано: 27 декабря 2019 г. / электронная публикация (версия 2), опубликовано: 11 февраля 2019 г.)