Kuvahaun tulosIvan Pavlov

DougFields_cropped.jpgDouglasFields



AVarki_sm.jpg

Ajit Varki

Aleksandr Ivanovitsh Roitbak


Ivan Solomonovitsh Beritashvili as a student (1910).



Fridtjof Nansen



Sitä on neurofysiologi R.Douglas Fiedsin teos ”The Other Brain:From Dementia to Schizo-phrenia, How New Discoveries about the Brain Are revolutionizing Medicine an Scince”.

Tämän otsikon nähdessään moni varmaan kysyy, että ”onko siis MYÖS PSYKOLO- GIASSA tapahtunut tieteellinen vallankumous? Oikea vastaus tähän on, että EI OLE: Fieldsin mullistava teos osoittaa nimeomaan ehdollistumisen neurofysiologisen bio- kemiallisfysikaalisen toimintamekanismin,jolle psykologian jo pian sata vuotta vallin- nut Pavlovin-Vygotskin ja nyt siis myös Fieldsin TIETEELLINEN IHMISKUVA rakentuu.

Fields itse toteaa tästä sivulla 296 seuraavaa:

” On perussääntö, joka on saanut alkunsa Pavlovin kokeista koirilla, jotka saatiin erit- tämään sylkeä ruokakellon soitolla, että ”neuronit, jotka syttyvät (purkavat sisäisen sähkövarauksensa, fire) yhtä aikaa, kaapeloituvat (wire) yhteen”. Pavlov pystyi "kaa- peloimaan" ääneen reagoivia neuroneita yhteen syljen eritystä stimuloivien neuroni- en kanssa tarjoamalla koiralle ruokaa samanaikaisesti ruokakellon soiton kanssa. Kun nämä toistuvasti yhtä aikaa aktivoituneet neuronit olivat kaapeloituneet yhteen, Pavlov sai koiransa erittämään sylkeä ilman mitään ruokaa vain kelloa soit tamalla. Oppimisen soluperustasta kiinnostuneet neurotieteilijät ovat intensiivisesti tutkineet neuroneja yhteen kaapeloivia molekyylimekanismeja enimmäkseen synapseissa, mutta he ovat tällöin täydellisesti sivuuttaneet erään peruskysymyksen:

Mikä määrää sen, kytkeytyvätkö neuronit yhteen vai eivät?

Ajoitus (timing) on kaikki. Informaatiovirran ajastuksen koordinoiminen on absoluut- tisen kriittinen minkä tahansa kommunikaatioverkoston toiminnan kannalta. ... Aivot eivät tee poikkeusta.

...Emme ymmärrä, miten informaatiovirtaa aksonien läpi säädellään, jotta saadaan aikaan tarvittavan informaation yhtäaikainen saapuminen tiettyyn neuroniin. Ehdot- toman selvää kuitenkin on, että tällaisen tarkan ajoituksen aikaansaaminen on ab- soluuttisen olennaista aivoille, jotta ne voisivat toimia. Loogisesti meidän siis tulee kääntää huomiomme niihin soluihin, jotka säätelevät impulssien johtumisnopeutta aksoneita pitkin: myelinisoiviin gliasoluihin. ”

Tässä on kyse ehdollisten refleksien refleksikaarten muodostumisesta,jotka Pavlovin mukaan ovat ehdollisten refleksien olemassolomuoto aivokuorella ja välittömästi sen alapuolella eli ns. valkeassa aineessa. Aksonien myelinisoituminen nostaa parhaim-millaan niiden signaalinjohtavuuden 100-kertaiseksi myelisoitumattomaan verrattu- na. Gliasolut (astrosyytit) säätelevät pitkälle myös synapsien signaalinvälitystä.

Kansan ääni on ollut ainoana suomalaisena lehtenä ajan tasalla tieteen kehityksessä

Kansan Ääni on seurannut tämänkin tieteenalan kehitystä ja ongelmia dialektisen ja historiallisen materialismin tieteenfilosofian ja jopa sen kehittämisenkin näkökulmas- ta,mitä aina tapahtuu suurten erityistieteellisten löytöjen yhteydessä.Kansan Äänes- sä 1/2006 päätoimittaja Reijo Katajaranta kirjoittaa artikkeliin ”Ihminen ajattelee, tahtoo ja tuntee kielellisesti” laatimassaan ingressissä seraavasti:

” Kansan Ääni 5/04 on käsitellyt ”peilisoluteoriaa” otsikolla ”Europuoskaritiedettä Suo-men tieteen huippuyksikössä”, ja Kansan Ääni 6/05 otsikolla ”Peilisolu on ehdol-listumisteoriassa turha ja vahingollinen oletus”, jonka artikkelin jälkimmäinen osa oheinen kirjoitus on. Artikkelissa peilisoluteoria arvioitiin sosiobiologistiseksi teori-aksi, jonka kuvaus psyykkisten prosessien materiaalisesta perustasta katsottiin vir-heelliseksi. Tässä artikkelin loppuosassa paino on sillä,miten ihmispersoonan psyyke eroaa korkeimpien eläinten tai vaikkapa yhteiskunnan ulkopuolella kasvaneen ”susi-lapsen” psyykestä. Onko syynä työ (ja kieli) ja sen ohjaama ehdollistumisjärjestelmän evoluutio, vai ”Keenistä paremmat peilisolut”? ”

Entä tarkoittaako siis tämä tieteellinen vallankumous nyt sitten sitä, että Fieldsin teoria olisi ”kumonnut peilisoluteorian”,tai muun sosiobiologistisen humpuukiteorian?

Toki se on kumonnut nekin, lopullisesti!

Noilla pseudoteorioilla ei ole ollut kuitenkaan missään vaiheessa mitään tekemistä todellisen tieteellisen psykologian eikä neurofysiologian kanssa.

Ennen kuin Fields julkaisi Scientific Americanin ”vaalinumerossa” 3/2008 artikkelinsa ”White Matter Matters” ehdollistumisen mekanismista (josta Kansan Äänessä 4/2008 oli kirjoitus ”Ajattelun ja muun ehdollistumisen biokemiallinen mekanismi selviämäs-sä”), oli silloisessa tieteellisessä ihmiskuvassa vallalla kaksi tai kolmekin väärää dog-mia, joita noin viisi (5) tunnettua tutkijaa Fields mukaan lukien oli tohtinut aktiivisesti epäillä, kuten:

- ehdollistumimekanismi ”sijaitsisi vain neuroneissa”,

- tallennusmekanismi "olisi kemiallinen", ja ehkä, jos välttämättä halutaan viljellä tietokoneanalogiaa,

- informaation talletus olisi jotenkin "digitaalista”, puhuttiin usein "koodautumisesta".

Tällä tietoa nämä kaikki julki- ja piilo-olettamukset, joilla myös "todisteltiin" omaa kantaa, ovat vääriä.


Tieteellisen vallankumouksen tiennäyttäjät


Mutta palataan vieläkin vähän kauemmaksi sen ”tuhannesti kirotun” tieteen ideologi- sen arvioimisen ja ohjaamisen asioihin.Vieläkin kauemmaksi, kuin Bolshajaja Sovjetskaja entsiklopedijaan, josta minä tämän tietoni kuitenkin lainaan.

Ensimmäinen tiedemies, joka esitti aivojen valkean aineen olevan tietoisten psyykkis-ten prosessien paikka ja aivojen muotoutuvan kielen omaksumisen ansiosta inhimilli-seen muotoonsa, oli englantilainen psykiatri ja neurofysologi David Hartley, 1705–57. Hän oli assosiationismin kannattaja. Ajatuksen kielestä tahdon mekanismina oli esittä-nyt John Locke korjauksena Thomas Hobbesin assosiationismiin. Locke piti kuitenkin kieltä "POIKKEUKSENA luonnollisesta" inhimillisestä psyykkisestä toiminnasta, mutta Hartley katsoi sen olevan tämän EMERGENTTI OLEMUS.

Friedrich Engels totesi, että 1800-luvun suurimmat luonnontieteelliset löydöt olivat Darwinin evoluutioteoria, energian sälymisen ”universaalilaki” ja biologian soluraken-neteoria, jonka mukaan kaikki elollinen materia koostuu soluista.

Tuon solurakenneteorian esittäjä oli Berliinin anatomisen museon virkailija, ja sittem- min myös Louvainin ja Liégen yliopistojen anatomian professori nimeltään Theodor Schwann (1810 - 1882). Hän sattuu olemaan myös ensimmäisten hermosolujen löy- täjä, ja nuo solut olivat keskushermoston ulkopuolisia gliasoluja, joita nykyään nimite- tään Schwannin soluiksi. Niitä on kolmea tyyppiä: myelinisoivia, myelinisoimattomia, ja lihaksiin liittyviä hermon päätegliasoluja,jotka säätelevät hermon ja lihaksen informaa- tioliikennettä. Hän totesi eläin- ja kasvisolujen periaatteellisen rakenteellisen saman-laisuuden, ja löysi myös ensimmäisen ruoansulatusentsyymin, pepsiinin.

Neuronin ja sen rakenteen keksivät italialainen Camillo Golgi (1844-1926) ja espan-jalainen Santiago Ramon y Cajal (1852 - 1934), jotka jakoivat aiheesta vuoden 1906 lääketieteen Nobelin palkinnon, paljolti edellisen kehittämän värjäysmenetelmän ansi- osta,jolla neuronit saatiin näkyviksi,mutta gliasoluja ei.Tämä tapahtui kaksi vuotta Ivan Pavlovin Nobel-palkinnon jälkeen, joten yhtä ja toista tiedettiin jo siitäkin, mitä ja miten hermosolut tekevät. (Mutta niitähän on siis kahdenlaisia Sen Pavlov ottikin huomioon: hän käyttää pääteoksessaan "Ehdolliset refleksit" sanaa "neuroni" tasan yhden kerran, tuon alussa mainitun Fieldsin USA:ssa "Hebbin lakina" tunnetusta Pavloville priorisoiman yhteen kytkeytymisen yhteydessä, joka tapahtuu aina kahden neuronin välisinä "askelina".)

Kuitenkin kohta ”repesi riita” kolmannen tutkijan kanssa,joka otti aiheeseen silloin mo-dernin metodisen evoluutionäkökulman ja tutki ihmisen sijasta mahdollisimman yksin-kertaisen selkärankaisen, pohjamutien yököttävän valonaran raadonsyöjän limanah-kiaisen (Myxine) hermostoa eläintieteen väitöskirjassaan Gamillo Golgin johdolla ja oli yhteistyössä myös Ramon y Cajalin kanssa. Tämä Bergenin luonnontieteellisen mu-seon konservaattori esitti, että gliasolut ovat myös hermosoluja ja samaa alkuperää kuin neuronit,ja että tuo alkuperäpaikka on selkäydin, koska elinten neuronien muo-dostamat hermot aina jakautuvat selkäytimeen tullessaan kahteen haaraan,joista toi- nen lähtee kohti aivoja ja toinen kohti häntää. Tämän hän tulkitsi aivan oikein merkit-sevän, että neuronit ja gliat eivät ole syntyneet lihaksissa, vaan kulkeutuneet paikoil-leen. Koska neuronit ovat samanlaisia kastemadosta alkaen, mutta gliat ovat koke-neet evoluutiossa suunnattomia muutoksia,tämä ”museorotta” väitti,että gliat ovat to-dellinen toimija hermostossa, joka ”käyttää” neuroneja, jotka olisivat hermosignaalien toisistaan erillisiä ”pikakiitoratoja”.

Väitöskirjan ohjaaja ja tarkastaja Golgi ei hyväsynyt sen johtopäätöksiä glioista, mut- ta hän hyväksyi kuitenkin väitöksen tieteelle uuden asian nahkiaisen hermoston tut- kimuksena. Väitöskirja oli ”visiona” uskomattoman nerokas, mutta sen oikeista johto- päätöksistä on viimeiset todistettu vasta viimeisen viiden vuoden aikana. Neuronien ja gliojen yhteisen alkuperän, johon siihenkään Golgi ei uskonut, todisti Ross G. Harrison (1870 - 1959) kudosviljelytekniikalla 1930- luvulla.

Bergenin "museorotta”,”Lännen Pavlov”,oli Fridtjof Nansen (1861-1930),sama mies, naparetkeilijä, maantieteilijä ja Kansainliiton pakolaiskomissaari,vuoden 1922 rauhan- nobelisti Venäjän pakolaiskysymyksen järjestämisestä. Hän järjesteli pakolaisten ase-maa mm. vuonna 1915 Turkissa tapahtuneen armenialaisten kansamurhan jäljiltä. NL:ssa hän oli Tiedeakatemian eläintieteen kunnia-akateemikko, koska sen edeltäjä Pietarin Tiedeakatemia oli v.1898 kutsunut hänet ulkomaalaiseksi jäsenekseen, mikä NL:ssa suuresti auttoi hänen diplomaatin toimiaan.

Naparetkelle hän joutui vahingossa, kun hänen tutkimusaluksensa, jolla hänen oli tar-koitus todistaa luoteinen merivirta ajelehtimalla laivalla sitä pitkin Lena-joelta Kana-daan, juuttui talveksi jäihin Huippu-vuorten pohjoispuolella. Kapteeni Nansen arveli tilanteen olevan sopiva poiketa pohjoisnavalla. Hän hiihti sittemmin myös Roald Amundsenin etelänaparetkeen osallistuneen Hjalmar Johanssenin kanssa 200 km:n päähän navasta ja osoitti,että napa-alue on merta eikä kiinteää maata. Miesten pala- tessa jäät olivat taas naksahtaneet liikkeelle,ja vieneet Fram-purkin mukanaan. Sekin teoria tuli todistettua.Äijät hiihtivät Grönlantiin ja vielä sen halki asutulle länsirannikolle, jossa elivät talven yli eskimokylässä. Puolentoista vuoden päästä palasivat Bergeniin kaikkien totaaliseksi yllätykseksi. Museo sai vielä perkeleesti näyttelytavaraakin.

Louis Antoine Ranvier (1835-1922) havaitsi aksonien myeliinipeitteen katkosten ns. Ranvierin solmujen tärkeän merkityksen aksonin sigaalinjohtavuudelle.Signaali hyppii solmulta solmulle, joilla tapahtuu ionien vaihtoa aksonin ja ympäristön kanssa.

Myeliinin säätelemää aksonien signaalinjohtavuutta tutki ja esitti siitä Fieldsin todista- man hypoteesin biologi Ichiji Tasaki (1910-2009),joka siirtyi roistobiologi Hirohiton Ja-panista sodan jälkeen Englantiin ja sieltä USA:an, jossa toimi Fieldsinkin ”kotiluolan” NIH:n tutkijana kuolemaansa asti.

Vuoden 1976 nobelisti Daniel Carleton Gajdusek, joka kuvasi tieteelle ensimmäisen keskushermoston prionitaudin kurun (Papualla,se johtui ihmissyönnistä), totesi taudin vaikuttavan glia-soluihin eikä neuro-neihin.Itse asiassa monet nurologiset taudit, mm. syöpä, eivät koskaan lähde liikkeelle neuroneista, jotka ovat vakaita eivätkä jakaudu eivätkä muuntele kuten gliat.

Ns. temporaalisen summautumisen mekanismin,jota Fields yllä kuvaa ehdollisen ref- leksikaaren muodostumismekanismina, ja että se toimii myeliinieristeen paksuuden säätämänä, osoitti ensimmäisenä Michael V.L. Bennett sähkömonneilla (1971). Niillä ilmiö ei ole vielä ehdollistumista, vaan aistimusten tarkentumista ehdottomin reflek-sein, sillä siihen ei liity ehdolliselle refleksille olemuksellista kahden aivojen kannalta "satunnaisesti" ts. ulkoisista syistä samanaikaisesti aktiivisen aivopisteen uuden yhteyden ja siten uuden käyttäytymisilmiön muodostumista.

Fieldsin mekanimi on siis laajempi kuin ehdollistumismekanismi aivokuorella, joka edellyttää myös mm. tiettyjä ”palkintokemikaaleja” endorfiineja,ja ehdollistumismeka- nismi on syntynyt tuosta ”muusta Fieldsin mekanismista”. Myelinisoituvia aksoneita on selkärankaisilla, mutta ei selkärangattomilla eikä selkäjänteisillä.

Vuonna 1970 neuvostoliittolainen gliasolujen tukija Aleksandr Iljitš Roitbak esitti tasan Fieldsin kanssa yhtäpitävän teorian pavlovilaisen ehdollistumismekanismin toiminnas- ta, mutta pitävään kokeelliseen toteennäyttämiseen ei tuolloin ollut vielä välineitä.

" He has proposed a hypothesis on the role of neuroglia in the formation of the temporary connections that are the basis of conditioned reflexes. "

Roitbak itse siirtää kunnian tästä hypoteesista toiselle gruusialaiselle akateemikolle Ivan Solomonovitš Beritašvilille (Beritov") vuodelle 1932:


" Conditioned reflex mechanism

" Examining the possible mechanism of formation of temporary connections Beritov (1932) attached some importance to the electrotonic spread of biocurrents along the neural circuits of the cortex and to the development of myelin sheaths of the nerve fibres; as we shall see below, these latter ideas are of special interest in connection with the proposed new hypothesis of the mechanism of formation of conditioned connections. "

" BERITOV, I.S. 1932. Individualno priobretennaya deyatelnost' tsentralnoi nervnoi sistemy. (Keskushermoston yksilöllisesti hankittu toiminta.) Izd. Gosisdat,Tbilisi. "


" CONCLUSION


A new hypothesis of the mechanism of formation of conditioned connections is pro- posed. It is postulated that depolarization of the oligodendrocyte membrane is a sig- nal for myelination and this process requires that at the moment of depolarization of the oligodendrocyte there should be in the intercellular clefts between its processes and the presynaptic terminals a physico-chemical "trace" of the preceding excitation of these terminals. The enclosure in the glial process and the myelin encasement of the presynaptic region of the terminal create favourable conditions for the electroto-nic spread of the action potential, and the nervous impulse thus releases more medi-ator: The synapse in the cerebral cortex changes form a "potential" to an "actual" sy-napse. I am indebted to prof. I. Beritashvili and to prof. J. Konorski for much helpful discussion and criticism. "


Beritašvilin ansioluettelo ehdollisten refeksien teoriassa on mittava. Hän osoitti reflek- sikaarten välttämättömän olemassaolon refleksien edustumina (representation, predstavlenie) keskushermostossa, ehdollisten refleksien kahdensuuntaisuuden (sic!) ainakin niiden muodostumisprosessissa, hän erotti ehdollistumisen tarkoitta- maan vain pitkäaikaista muistia (joka siis hänenkin mukaansa toimii myelinisoitumisen myötävaikutuksella,kun taas muu muisti olisi synapsien kemikaaleissa), hän osoitti ai-vokuorellisten psyykkisen kuvanmuodostuksen monimutkaisessa ehdollis-tumisessa (mutta piti sitä synapsioppimisena erotukseksi ehdollistumisesta), ja hän osoitti "käänteisklassisen" ehdollisen refleksityypin,jossa ehdoton ärsyke liittyy alkupe- räisen ehdottoman reaktion sijasta toiseen, opittuun ehdollistuneeseen reaktioon.


" Beritashvili has established that for every reflex movement of an extremity there exists a coordinating apparatus in those segments of the spinal column into which the sensory nerve fibers from that extremity enter.


He determined that during coordinated movement central inhibition operates just as rhythmically as does excitation. He discovered general central inhibition during every reflex action, effected in the spinal column by the so-called Rolando’s gelatinous substance, in the central portions of the brain by the reticular formation, and in the neocortex by the dendrite plexus of the first layer.

Beritashvili established the appearance of two-way temporary connections during the formation of every conditioned reflex and also the formation of conditioned reflexes with the reverse order of combination, when the unconditioned stimulus precedes the conditioned one.

In studying the behavior of vertebrate animals by the methodology of free move-ments Beritashvili revealed in them an image-forming psychoneural activity, the chief regulator of the behavior of highly organized vertebrates.


Roitbak ja Tengiz Oniani esittivät 1967 myös LTP:n mekanismin perustuvan kalium-, kalsium ja magnesiumioneille,vuosi sen jälkeen, kun Terje Lømo oli julkaissut itse ilmi-ön. (Huom! Kestopotentiaatio LTP on venäläisessä terminologiassa LYHYTAIKAI-SEN muistin, sekunneista tunteihin ilman toistoa, mekanismi, ja myeliiniehdollistumi-nen pitkäaikaisen muistin. Ns. synapsi("työ")muistia nimitetään "ultralyhytaikaiseksi".


http://keskustelu.skepsis.fi/html/KeskusteluViesti.asp?ViestiID=352517

http://keskustelu.skepsis.fi/html/KeskusteluViesti.asp?ViestiID=353205

Erityisesti lepakkojen navigointimekanismin neurofysiologisen mekanismin löytäjä, amerikkalainen Robert Galambos (1914-2010) kirjoittaa Fieldsin kirjassaan lainaa- massa artikkelissa seuraavaa:

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC285256/

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC285256/pdf/pnas00217-0144.pdf

" If, in any event, someone has developed the suggestion Nansen advanced in 1863 when he said neuroglia was "the seat of intelligence,as it increases in size from the lower to the higher forms of animal," his message has thus far had no impact what- ever upon the main stream of western - or eastern - research on the brain.

In order to provoke some experiments, then, let me put Nansen's thought in strong modern words. The glia cells act in some unknown manner to organize neurons. They provide the basis for the "fields," "cell assemblies", and similar conceptions so many biologists - experimental and "theoretical" have been forced to postulate. The electron microscope shows glia to invest, surround, and attach itself to nerve soma, axons, and dendrites - out to the finest terminals in the neuropil of C. Judson Herrick - and this may be so because that arrangement is precisely what enables neurons to transmit coherent, organized messages. Glia could receive afferent impulses, orga-nize them somehow before permitting efferent outflow, and in still other ways yet to be discovered intervene so as to give order to neural events. A brain without glia would, in this conception, be a giant computer operating at random for lack of a program. "

Galambos käyttää Beritashvilin tempaisemaa terminologiaa, kuten "neuropil".

Kyllä tuo maailman tieteen varsinaisissa ytimissä tiedettiin.

" Neurophysiology, dominated by the neuron theory of Cajal,has generated over the past 50 years a mountain of data without being able to formulate a convincing expla- nation for even such a common-place behavioral event as remembering a name. Its data,furthermore,repeatedly imply that something else besides mere neuronal activi-ty is at work.Could the "something else" needed to pull together disparate facts, har- monize apparent contradictions,and put an end to our journeys down blind alleys just be the physiological properties of that other cell population of the brain, the glia? "

Galambosin ihmettelemä seikka, miten ihmisen aivojen pahakaan paikallinen vaurioi-tuminen ei muuta juurikaan käyttäytymistä, johtuu seikasta, jonka A.G. Ivanov-Smo- lenski, I. P. Pavlov (1932) ja L.S. Vygotski osoittivat: Ihmisen (ali)tajunnallisen kokemuksen tallentumisen KIELELLISYYDESTÄ.


Fields ja ”sosiobiologia”


Fields toteaa (sivu 297, jatkoa alun lainaukseen hänen ja Pavlovin teorioiden suhteesta):

Synapsin tuottama jännitteen muutos on äärimmäisen lyhytaikainen:vain muutama sekunnin tuhannesosa. Tämä nopeus vaatii impulssien saapumisaikojen erittäin kor- keaa täsmällisyyttä (eri neuronien aksoneilta tietylle neuronille,jotta tapahtuisi sen va- rauksenpurku (firing), ja signaali näin etenisi kyseistä reittiä). Voiko olla mahdollista, että signaalin johtumisen optimaalinen nopeus aksonien läpi muodostuisi täysin geneettisen kaavan mukaan aivojen kehityksessä jokaisella aksonilla päässäsi? Vai onko mahdollista, että johtumisen nopeutta sääntelee toiminnallinen kokemus optimoidakseen piirin toimintakyvyn?

Ottaen huomioon kaikki tekijät,jotka vaikuttavat johtumisen viivytyksiin huomattavan kaukana toisistaan olevien neuronien välillä, esimerkiksi yli aivokurkiaisen, joka yhdis-tää aivopuoliskojamme, näyttää uskomattomalta, että vain genetiikka voisi ottaa huomioon kaikki muuttujat.

Tekijöihin,joitka vaikuttavat impulssin läpikulkuaikaan aksonissa,kuuluvat se nimen- omainen reitti, jota pitkin aksonin kasvukärki on kulkenut kasvaessaan alkionkehityk- sen aikana, aksonin poikkipinta-ala, Ranvierin solmuja sen pituudelle muodostavien gliasolujen määrä, myeliinitupen paksuus, hermoim-pulssin muodostamisesta vastaavien ionikanavien tyyppi ja määrä ja monet muut seikat.

Paljon todennäköisempi mahdollisuus aksonikaapeloinnin nopeuden sovittamiseksi kunkin aivo(virta)piirin (circuit) vaatimuksiin sopivaksi on,että johtumisnopeuden säätää jotenkin toiminnallinen kokemus. ”

Fieldsin teoksessa on noin 30 sivua lähdeteoksia. Suomalaisesta neurologiasta tuo- hon valittujen, etenevän tieteen linjalla olevien tutkimusten joukkoon mahtuu vain yksi ainoa tuotos: Riikonen, J., Jaatinen, P., Rintala, J., Porsti, I., Karjala, K. ja Hervonen, A. (2002):Intermittent etanol exposure increases the number of cerebral microroglia. Alcohol and alcoholism 37.

Antti Hervonen on tamperelainen psykiatrian professori ja Kokoomuksen kaupunginvaltuutettu.

Fieldsin kirjassa ei ole tavuakaan ”peilisoluista”,”kielielimestä”,”kieligeenistä”, ”evoluu- tiopsykologiasta”, ”sosiobiologiasta”, ”neurotaloustieteestä”, ”synnynnäisestä tiedos- ta”, "DNA:sta ajattelun koodina", "aivokaapelitelepatiasta" eikä muista ns. ”eurotieteen” lallatuksista...


PS. EDELLINEN (AJIT VARKI) JA UUSI TIETEELLINEN IHMISKUVA (R. DOUGLAS FIELDS) YHDSTYMÄSSÄ!


Hermosignaalien tarkan ajoituksen ongelma Fieldsin ehdollistumismekanismimallissa aivokuorella näyttää saaneen yllättävän ratkaisun: edellinen Ajit Varkin, Kevin Foxin ja Bruce Catersonin glykosaminoglykaani(sokeri)hermotuppimalli ei olekaan "väärä hä-ly",vaan erityisesti tajunnan kannalta tärkeimmissä neuroneissa aivokuoren pinnan 2. kerroksella (6:sta) aksoneilla on vuoroin myeliini-, vuoroin taas sähköä (jopa takaisin-päin) johtava glykosaminoglykaanipinta. Signaali voi pintakerroksessa kulkea vaikka toiseen suuntaan, mutta vain siellä,missä ei ole myeiinituppea! Vähemmän tärkeissä kerroksissa on aksonin pituudella tasainen (lukuun ottamatta Ranvierin solmuja) myeliinipeite, joka ajallisesti paksunee tai ohenee käytön funktiona (sillä on optimipaksuus, jolloin signaalinopeus on suurin).

White matter might matter much more than we thought

Changes in the brain's myelin distribution might be an unrecognised form of neuronal plasticity.

Pyramidal cells


Computer-generated image of three cortical neurons showing differences in the distribution of myelin (shown in white). Image: Daniel Berger and Giulio Tomassy/Harvard University.

Look up ‘myelin’ in any neuroscience textbook and you’ll find something along these lines: It is a fatty substance that forms a sheath around axons, and gives the fibre bundles their white appearance when viewed under the microscope.The myelin sheath insulates the fibres, and helps them to carry their electrical signals - nervous impulses jump between gaps in the sheath, so travel faster along the length of the fibre,and the thickness of the sheath is a major factor in determining their velocity.

To understand just how important myelin is for proper brain function,consider mul-tiple sclerosis. The disease is caused by disintegration of myelin in the brain and spi-nal cord, and can have severe conse-quences,ranging from fatigue, muscle weak-ness and visual impairment,to tremors,uncoordinated movements and problems with thinking and learning. Normally, though, myelin is assumed to relatively stable, and evenly distributed along individual nerve fibres. But a surprising new study, published last week in the journal Science,suggests that this may not be the case. It shows that the most sophisticated neurons in the brain have less myelin than the less evolutio-narily advanced cells; it also raises the possibility that myelin is far more dynamic than we thought it was, and might play an active an important role in modulating brain activity.

In the brain,myelin is produced by glial cells called oligodendrocytes.This awkward- sounding word, literally translated from Greek, means “cells with a f.ew branches”; they have a small number of processes, each of which forms a flat myelin sheet that wraps itself around a short segment of an axon. Each oligodendrocyte straddles an individual fibre in the brain, extending its processes in such a way that each one en- sheaths an adjacent length of the fibre. Nervous impulses occur as a result of electri- cal charges moving back and forth across the nerve cell membrane, but this can only happen at those stretches of membrane that are not ensheathed by myelin.There are, however, miniscule gaps called Nodes of Ranvier between each segment of myelin - the impulses jump from one Node to the next, and this speeds up their propagation along the fibre, in a process known as saltatory conduction.

Giulio Tomassy of the Harvard Stem Cell Institute and his colleagues have now crea- ted the first high-resolution map of myelin distribution along individual axons in the cerebral cortex. These fibres can extend far into the brain, or beyond into the spinal cord. It is extremely difficult to trace them through such complex and compact tissue, and over such long distances, using traditional neuroanatomical methods. This new study is, therefore, a technical tour de force, made possible by the use of automated methods for slicing brain tissue and collecting the images of them, which have been developed only recently, and make these tasks less laborious and time-consuming.

The researchers first dissected two slivers of tissue spanning the entire depth of the mouse cerebral cortex – one from the visual cortex,measuring 450 x 350 x 54 micro- meters (μm, or thousandths of a millimeter), and the other from the somato-sensory cortex, measuring 500x1000x61 μm.These were further sliced into ultrathin sections, each just 30 nanometers (or thousandths of a micrometer) thick. Every eighth slice was visualized with an electron micro-scope,and these images were then assembled into 3D reconstructions using specialised computer software.

The cortex consists of six distinct layers, each containing populations of nerve cells that are organized in a characteristic manner. Using their enormous set of data, To-massy and his colleagues reconstructed a total of 60 neurons - 22 from layers 2/3 of the visual cortex and 38 from the deeper layers - and traced the complete paths of their axons as they descend into the brain. They also looked at samples of human brain tissue removed during neurosurgical procedures, and at tissue they removed from monkeys’ brains, so that they could be compared with those of the mice.

Their results show that most of the cells in the deeper layers had myelin that was distributed uniformly along their axons,and interrupted only by Nodes of Ranvier, whereas 17 of the 22 cells that they examined in layers 2/3 had an unusual myeli-nation pattern that has never been described before. Instead of having myelin along the entire length of their axons, these cells were ensheathed only intermittently, with myelinated segments of between 18.3 and 57 μm interspersed with long bare stret-ches of more than 55 μm in length. All of these cells examined were pyramidal neu-rons, but those in layers 2/3 have more diverse electrical properties and are thought to be involved in complex mental processes.

It’s still not clear exactly what all this means, but Tomassy and his colleagues con- clude that it may have “served the evolutionary expansion and diversification of the neocortex by enabling the generation of different arrays of communication mecha- nisms and the emergence of highly complex neuronal behaviors. ”In other words, myelin is likely to play an important role in synaptic plasticity, one of the mechanisms by which brain circuits are modified in response to experience.

We now know, for example, that brain development continues until at least 25 years of age, that new myelin is laid down in the frontal lobes during adolescence, and that this process is critical for the proper maturation of the organ. Last year, researchers from Imperial College London reported that karate black belts have different white matter structures than non-experts:the pathways connecting the cerebellum, which is involved in balance and coordination,with the motor cortex, which plans and exe-cutes movements, have greater structural integrity, and this could account for their abilities to synchronise their actions better, and pack more power into their punches.

Changes such as these occur over months and even years, but it’s possible that the distribution of myelin could change over much shorter periods of time, too. The brain forms new synapses,or connections between its cells,and eliminates unwanted ones. These processes occur continuously, and are widely believed to be essential for me- mory formation and numerous other mental activities. Synapses can only form at un- myelinated axon segments, and so myelin may regulate where and when this hap- pens. It’s conceivable that a segment of axon could be stripped of its myelin to make room for new synapses to sprout, and that newly-synthesized myelin could wrap itself around a bare axon segment after a synapse has been removed, to prevent others from forming in its place.

The researchers also observed other differences. Axons are unmyelinated at the re- gion nearest the cell body, where the impulses are generated, and this segment is longer in layer 5/6 cells than in cells located more superficially.This hints at another way in which changes in myelin distribution could modulate brain activity. In recent years, it has emerged that synchronized activity between distant regions of the brain is important for its information processing capabilities. Here, timing is key – the brain integrates multiple modes of information from different locations,and this critically de- pends upon all the signals involved arriving together at the right place. Since the con- duction velocity of nerve fibres and pathways is partly dependent upon thickness of the myelin sheath,alterations in the sheath could potentially increase or decrease the synchronicity of brain regions that work together, making them process information more or less efficiently.

Historically, myelin has been thought of as nothing more than insulation. This new study suggests that it is far more actively involved in brain activity than previously thought, and adds to a growing body of evidence that it organizes the fine-scale structure of neuronal circuits and can regulate the timing of information as it flows through them. Future work may eventually establish exactly how it does so.

References: Tomassy, G. S., et al. (2014). Distinct Profiles of Myelin Distribution Along Single Axons of Pyramidal Neurons in the Neocortex. Science, 344:

319-324. doi: 10.1126/science.1249766

Roberts, R. E., et al. (2013). Individual Differences in Expert Motor Coordination Associated with White Matter Microstructure in the Cerebellum. Cereb. Cortex, 23:

2282-2292. doi: 10.1093/cercor/bhs219

Fields, R. D. (2006). Myelination: An Overlooked Mechanism of Synaptic Plasticity? Neuroscientist, 11: 528-531. doi: 10.1177/1073858405282304

Ajit Varkin Malli:  http://keskustelu.skepsis.fi/Message/FlatMessageIndex/89955?page=1#362168



http://hameemmias.vuodatus.net/blog/3070411/fridtjof-nansen-lannen-pavlov/

http://hameemmias.vuodatus.net/blog/3003183

http://www.thedoctorwillseeyounow.com/content/mind/art3044.html

http://tyynekuusela.puheenvuoro.uusisuomi.fi/102116-kukaan-ei-ole-suomessa-virkavastuussa-valtion-k%C3%A4ytt%C3%A4m%C3%A4n-tieteellisen-tiedon-todenper%C3%A4isyydest