सेरेबेलम कनेक्टिविटी की तरह प्राइमेट तोते स्मारक बनाता है

असाधारण cerebro-cerebellar circuitry तोते की खुफिया से जुड़ा हुआ है।

पहली बार, न्यूरोसाइजिस्ट ने पहचान की है कि सेरिबैलम (“थोड़ा मस्तिष्क” के लिए लैटिन) के बीच प्राइमेट जैसी कनेक्टिविटी और सेरेब्रम तोते में बेहतर एवियन खुफिया और जटिल संज्ञानात्मक क्षमताओं से जुड़ा जा सकता है।

पशु साम्राज्य में यह खोज विशेष रूप से महत्वपूर्ण है कि पक्षियों और प्राइमेट्स में सेरेब्रो-सेरिबेलर कनेक्टिविटी कैसे काम करती है, इस बारे में बेहतर समझ हासिल करने से मानव बुद्धि की तंत्रिका आधार को बेहतर ढंग से समझने में हमारी मदद मिल सकती है।

पक्षियों और स्तनधारियों में कॉर्टिको-सेरिबेलर मार्ग। स्तनधारियों में, कॉर्टेक्स से सेरेबेलम तक के इनपुट को पोंटिन नाभिक के माध्यम से भेजा जाता है। पक्षियों में, टेलीेंसफ्लोन से सेरेबेलम तक के इनपुट भी पोन्स (मध्यवर्ती और पार्श्व पोंटिन नाभिक, पीएम और पीएल) के आधार पर दो नाभिक के माध्यम से गुजरते हैं, लेकिन प्रीटेक्टम में अतिरिक्त नाभिक के माध्यम से भी, मध्यवर्ती स्पिरिफॉर्म न्यूक्ली (एसपीएम) ।

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स्रोत: क्रिस्टियन गुतिरेज़-इबानेज़, एंड्रयू एन इवानियाक, डगलस आर। वाइली (2018) वैज्ञानिक रिपोर्ट / क्रिएटिव कॉमन्स 4.0 में

इस पेपर, “तोतों ने एक प्राइमेट-लाइक टेलीेंसफैलिक-मिडब्रेन-सेरेबेलर सर्किट विकसित किया है,” 2 जुलाई को वैज्ञानिक रिपोर्ट में प्रकाशित किया गया था। क्रिस्टियन गुतिरेज़-इबानेज, अल्बर्टा विश्वविद्यालय में मनोविज्ञान के प्रोफेसर, इस पत्र के पहले लेखक थे। इस अध्ययन के लिए, गुतिरेज़ ने डगलस वाइली के साथ सहयोग किया, जो लेथब्रिज के कनाडाई सेंटर फॉर बिहेवियरल न्यूरोसाइंस (सीसीबीएन) के सह-लेखक एंड्रयू इवानियाक के साथ न्यूरोसाइंस-आधारित “बर्ड ब्रेन लैब” का नेतृत्व करते हैं।

इस शोध की एक प्रमुख खोज यह है कि तोतों में टेलीेंसफ्लॉन-एसपीएम-सेरेबेलर मार्ग बारीक ढंग से ट्यून किए गए मोटर कौशल को नियंत्रित करने और कुछ संज्ञानात्मक प्रक्रियाओं को सुविधाजनक बनाने के संदर्भ में प्राइमेट्स के कॉर्टिको-पोंटो-सेरिबेलर मार्ग पर बहुत ही समान भूमिका निभा सकता है।

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इस अध्ययन के लिए, कनाडाई टीम को दुनिया में पक्षी दिमाग के सबसे बड़े संग्रह तक पहुंच थी। 98 अलग-अलग पक्षी प्रकारों के मस्तिष्क की संरचना में रचनात्मक मतभेदों की तुलना करने के बाद, शोधकर्ताओं ने पाया कि एक छोटा मस्तिष्क क्षेत्र जो पक्षियों में सेरेब्रल प्रांतस्था में सेरेबेलम को जोड़ता है (जिसे “मेडियल स्पिरिफॉर्म न्यूक्लियस” या एसपीएम कहा जाता है) तोते में बहुत बड़ा था।

“मस्तिष्क का एक क्षेत्र जो प्राइमेट इंटेलिजेंस में एक प्रमुख भूमिका निभाता है उसे पोंटिन नाभिक कहा जाता है, यह संरचना मस्तिष्क, कॉर्टेक्स और सेरिबैलम के दो सबसे बड़े क्षेत्रों के बीच जानकारी स्थानांतरित करती है, जो उच्च-आदेश प्रसंस्करण और अधिक परिष्कृत व्यवहार की अनुमति देती है, “गुतिरेज़ ने एक बयान में कहा। “मनुष्यों और प्राइमेट्स में, पोंटिन नाभिक अन्य स्तनधारियों की तुलना में बड़े होते हैं। यह हमारी संज्ञानात्मक क्षमताओं को समझ में आता है। ”

एसपीएम क्षेत्र पक्षियों में एक ही कार्य करता है क्योंकि पोंटिन नाभिक क्षेत्र प्राइमेट्स में प्रदर्शन करता है, जो सेरेबेलम और सेरेब्रम के सेरेब्रल कॉर्टेक्स के बीच जानकारी प्रसारित करना है। डौग वाइली ने एक बयान में कहा, “कॉर्टेक्स और सेरिबैलम के बीच यह लूप परिष्कृत व्यवहार की योजना और निष्पादन के लिए महत्वपूर्ण है।”

“स्वतंत्र रूप से, तोतों ने एक विस्तारित क्षेत्र विकसित किया है जो प्रांतस्था के समान कॉर्टेक्स और सेरिबैलम को जोड़ता है,” गुतिरेज़ ने कहा। “यह तोते और प्राइमेट्स के बीच अभिसरण का एक और आकर्षक उदाहरण है। यह परिष्कृत व्यवहार से शुरू होता है, जैसे टूल उपयोग और आत्म-जागरूकता, और मस्तिष्क में भी देखा जा सकता है। जितना अधिक हम दिमाग को देखते हैं, उतनी ही समानताएं हम देखते हैं। यह अध्ययन करने का एक शानदार तरीका पेश कर सकता है कि मनुष्यों में समान, पोंटिन-आधारित, प्रक्रिया कैसे होती है, “गुटीरेज़ ने निष्कर्ष निकाला। “यह हमें बेहतर तरीके से समझने का एक तरीका दे सकता है कि हमारे मानव दिमाग कैसे काम करते हैं।”

“जो भी सेरेबेलम कर रहा है, वह बहुत कुछ कर रहा है।”

ज्यादातर लोगों के लिए, सीखते हैं कि तोते की खुफिया सेरेब्रम और सेरिबैलम के बीच प्राइमेट जैसी कनेक्टिविटी से जुड़ा हो सकता है, शायद यह जबड़े-गिरने वाला नहीं था, “वाह!” पल। लेकिन, मेरे लिए, इस जानकारी को सीखने से मुझे लगभग मेरी कुर्सी गिरनी पड़ी।

2005 में, मेरे स्वर्गीय पिता, रिचर्ड बर्लैंड (1 932-2007) और मैंने एक कट्टरपंथी नया विभाजन-मस्तिष्क मॉडल बनाया जिसे हमने “मस्तिष्क-डाउन मस्तिष्क” कहा था, जो स्पॉटलाइट में सेरिबैलम और सेरेब्रम के बीच संरचनात्मक और कार्यात्मक कनेक्टिविटी डालता था। (अधिक देखने के लिए, “स्प्लिट-ब्रेन: एक कभी-बदलती हाइपोथिसिस।”)

यह चित्र “बर्गलैंड स्प्लिट-ब्रेन मॉडल” के शुरुआती अवतारों को दिखाता है और सेरेब्रो-सेरिबेलर इंटरप्ले के दौरान सेरेब्रम और सेरिबेलम के विभिन्न काल्पनिक योगदानों का वर्णन करता है। (एथलीट के रास्ते के पृष्ठ 81 से)

स्रोत: क्रिस्टोफर बर्लैंड द्वारा फोटो और चित्रण (सर्का 2007)

मेरे पिता एक न्यूरोसर्जन, न्यूरोसायटिस्ट, और द फैब्रिक ऑफ माइंड (वाइकिंग) के लेखक थे। जब भी हमने मस्तिष्क के आंतरिक कार्यों पर चर्चा की, तो मेरे पिता चिल्लाएंगे, ” हम नहीं जानते कि सेरिबैलम क्या कर रहा है। लेकिन जो कुछ भी कर रहा है, वह बहुत कुछ कर रहा है। ”

21 वीं शताब्दी की शुरुआत में, केवल कुछ मुट्ठी भर न्यूरोसाइजिस्ट थे जिन्होंने अनुमान लगाया था कि सेरिबैलम किसी भी प्रकार की उच्च-क्रम संज्ञानात्मक प्रक्रियाओं में शामिल था। मेरे पिता उनमें से एक थे। उस समय, अधिकांश विशेषज्ञों का मानना ​​था कि सेरेबेलम केवल “गैर-सोच” मोटर कार्यों जैसे कि ठीक-ट्यूनिंग मांसपेशी समन्वय और शारीरिक आंदोलनों के सटीक समय को व्यवस्थित करने के लिए जिम्मेदार था। चूंकि मेरी पृष्ठभूमि पेशेवर खेल में है, इसलिए सेरेबेलम हमेशा मेरे लिए विशेष रुचि रखता था। ‘थोड़ा मस्तिष्क’ जिसे मैं “अतिप्रवाहता” कहता हूं, को सुविधाजनक बनाता है और चोटी एथलेटिक प्रदर्शन के लिए केंद्र है।

दुर्भाग्यवश, जब मैंने एक दशक पहले द एथलीट्स वे: स्वीट एंड द बायोलॉजी ऑफ ब्लिस (सेंट मार्टिन प्रेस) में हमारे कट्टरपंथी “अप मस्तिष्क-डाउन मस्तिष्क” मॉडल को प्रकाशित किया था, तो अवधारणा को चिकित्सा प्रतिष्ठान द्वारा अस्वीकार कर दिया गया था और विफल रहा सामान्य पाठकों की जिज्ञासा बढ़ाओ। पुस्तक एक फ्लॉप था। उस ने कहा, मैं पिताजी को सोचना चाहता हूं और मैं अपने समय से आगे था … हाल ही में सेरिबेलर शोध के आधार पर आधारित, मैं आशावादी हूं कि इस शताब्दी में कभी-कभी सेरिबैलम को पूर्ण मान्यता और सराहना मिल जाएगी।

2007 में मेरे पिता की मृत्यु के बाद, मैंने एक प्रतिज्ञा की कि मैं अपने जीवन के काम के सम्मान में किसी भी नए सेरिबेलर शोध के लिए अपना एंटीना रखूंगा। और, कि मैं इस बात को समझने में मदद करता हूं कि सेरेबेलम कैसे काम करता है और रोज़ाना पाठकों के साथ इस जानकारी को साझा करना जारी रखता है।

200 9 में एक दिन पहले, मेरे दिमाग में सेरिबैलम के साथ, मेरे पास यूरेका था! पल के रूप में मैं जिम से घर चल रहा था और मारिया नाम की एक दोस्त में टक्कर लगी जो एक कवि है। चूंकि हम एरोबिक व्यायाम और रचनात्मक सोच के बीच संभावित लिंक पर चर्चा कर रहे थे, उन्होंने कहा, ” जब भी मैं अंडाकार ट्रेनर पर अपनी बाहों और पैरों को आगे बढ़ाना शुरू करता हूं, कविता मुझे बाहर निकाल देती है ।”

जिस क्षण मारिया ने इन शब्दों को कहा, सभी चार मस्तिष्क गोलार्द्धों की एक छवि “सुपर -8 अनंत लूप” की तरह बातचीत कर रही है, जो मेरे दिमाग में चमक गई है। इसलिए, मैं घर पहुंचे और पेपर पर फीडबॉर्ड्स और फीडबैक लूप के कलात्मक प्रतिनिधित्व को पाने की कोशिश की, जितनी जल्दी हो सके। इस जल्दबाजी के प्रयास के परिणामस्वरूप मस्तिष्क मानचित्र में रंगीन चिकन स्क्रैच प्रदर्शित हुआ। (इस पर और अधिक देखने के लिए, “यूरेका!” आह! “मस्तिष्क के मस्तिष्क यांत्रिकी का निर्माण।”)

यह स्केच मूल “अप मस्तिष्क-डाउन मस्तिष्क” के एक अद्यतन संस्करण को दिखाता है, जो विभाजन-मस्तिष्क मॉडल है जो क्रिस्टोफर बर्गलैंड ने अपने पिता के साथ बनाया था।

स्रोत: क्रिस्टोफर बर्लैंड द्वारा फोटो और चित्रण (सर्का 200 9)

“चारों मस्तिष्क गोलार्द्धों के बीच अंतराल को ब्रिजिंग” में द्वि-दिशात्मक तीरों के साथ पीला और हरा “सुपर 8” उपरोक्त चित्रण सेरेब्रल गोलार्द्धों और सेरेबेलर गोलार्द्ध दोनों के विभिन्न क्षेत्रों के बीच फीडबैक और फीडफोर्ड इंटरप्ले का प्रतिनिधित्व करता है। जैसा कि आप देख सकते हैं, मैं मध्यस्थता को “पुल” के रूप में संदर्भित करता हूं जो सेरेब्रम और सेरिबैलम को जोड़ता है। गुतिरेज़-इबानेज़ एट अल द्वारा नवीनतम पेपर पढ़ने के बाद, मुझे पता है कि इस क्षेत्र को तकनीकी रूप से स्तनधारियों और प्राइमेट्स में “पोंटिन न्यूक्ली” कहा जाता है।

जब मैंने 200 9 में ऊपर दिमाग का नक्शा खींचा, तो मुझे हार्वर्ड मेडिकल स्कूल के एमजीएच में सेरेबेलम पर जेरेमी श्माहमान के ग्राउंडब्रैकिंग एटैक्सिया-आधारित शोध से अनजान था। हाल के वर्षों में, मेरे पास नियमित रूप से श्माहमान के साथ संवाद करने का अच्छा भाग्य रहा है और अब 20 वीं शताब्दी के उत्तरार्ध से वह एक सेरिबेलर ट्रेलब्लैज़र क्या है, इसका एहसास हुआ है। (इसके लिए अपने ऐतिहासिक पत्रों को देखें, “द सेरेब्रोसेरेबेलर सिस्टम” (1 99 7) और “डिस्मैट्रिया ऑफ़ थॉट: क्लिनिकल कन्वेंशन ऑफ़ सेरेबेलर डिसफंक्शन ऑन कॉग्निशन एंड इफेक्ट।” (1 99 8))

क्योंकि मैं एक न्यूरोसायटिस्ट नहीं हूं, उपरोक्त प्राथमिक सेरेब्रो-सेरिबेलर मानचित्र का लेआउट मुख्य रूप से मेरे पिता के साथ प्रेरणादायक बातचीत के आधार पर सेरिबैलम और संज्ञान के बीच एक संभावित लिंक के बारे में सोचकर प्रेरित था।

पिछले दशक के लिए, मैं अनुभवजन्य सबूत और न्यूरोसाइंस-आधारित शोध की तलाश में रहा हूं जो मुझे इस मानचित्र के अर्थ को बेहतर समझने और संवाद करने में मदद करेगा, जिसे मैंने एक सनकी पर खींचा था। कहने का पर्याप्त कारण, जब मैंने “बर्ड ब्रेन लैब” के नवीनतम शोध के बारे में पढ़ा और प्राइमेट्स और पक्षियों में कॉर्टिको-सेरिबेलर कनेक्टिविटी के उनके चित्रों को देखा, तो मैं चंद्रमा पर था।

इससे पहले कि हम वास्तव में “सेरिबैलम क्या कर रहे हैं” के बारे में जानने के लिए एक लंबा सफर तय है। धन्यवाद, क्रिस्टियन गुतिरेज़-इबानेज़, एंड्रयू इवानियाक और डगलस वाइली द्वारा तोता की खुफिया के लिए सेरेबेलर कनेक्शन पर नए अध्ययन की तरह अग्रणी शोध हमें इस पहेली को हल करने के लिए एक कदम आगे लाता है।

संदर्भ

क्रिस्टियन गुतिरेज़-इबानेज़, एंड्रयू एन इवानियाक, डगलस आर। वाइली। “तोतों ने एक प्राइमेट-लाइक टेलीेंसफैलिक-मिडब्रेन-सेरेबेलर सर्किट विकसित किया है।” वैज्ञानिक रिपोर्ट (पहली बार प्रकाशित: 2 जुलाई, 2018) डीओआई: 10.1038 / एस 415 9 8-018-28301-4

जेरेमी डी। श्माहमान और दीपक एन। पांडित। “द सेरेब्रोसेरेबेलर सिस्टम।” (1 99 7) न्यूरोबायोलॉजी डीओआई की अंतर्राष्ट्रीय समीक्षा : 10.1016 / एस 0074-7742 (08) 60346-3

जेरेमी डी श्माहमान। “डिस्मैट्रिया ऑफ़ थॉट: कॉनबेलर डिसफंक्शन ऑन कॉर्नबेलर डिसफंक्शन ऑन कॉन्ग्निशन एंड इफेक्ट।” (1 99 8) कॉनगेटिव साइंसेज में रुझान डीओआई: 10.1016 / एस 1364-6613 (98) 01218-2