Взаимодействие мозга и тела

Нейронная активность, координирующая мозг и тело

Взаимодействие мозга и тела — это модели нейронной активности в центральной нервной системе для координации деятельности между мозгом и телом. Нервная система состоит из центральной и периферической нервной системы и координирует действия животного путем передачи сигналов в различные части его тела и из них. Головной и спинной мозг переплетены с телом и взаимодействуют с другими системами органов через соматическую , автономную и энтеральную нервные системы. ^[1] Нервные пути регулируют взаимодействие мозга и тела и позволяют ощущать и контролировать свое тело, а также взаимодействовать с окружающей средой.

Типы взаимодействий

Были выделены различные типы взаимодействия мозга и тела. Например, взаимодействие мозга и кишечника представляет собой биохимическую сигнализацию, которая происходит между желудочно-кишечным трактом и центральной нервной системой. ^[2] Взаимодействие мозга и сердца связывает физиологию сердца с активностью центральной и периферической нервной системы и может объяснить, как периферическое сердечно-сосудистое возбуждение может влиять на принятие решений и регуляцию социального и эмоционального поведения. ^[3] Взаимодействие мозга и мышц включает как эфферентные нервные волокна , которые передают потенциалы действия мышцам для генерации мышечных сокращений , так и афферентные нервные волокна , которые передают соматосенсорную информацию обратно в центральную нервную систему. ^[4]

Сети мозг-тело

Взаимодействия между областями мозга изучались с помощью анализа функциональных связей . Состояние покоя фМРТ показало, что активность мозга в различных областях мозга связана и образует мозговые сети , которые можно изучать с помощью теории графов . ^[5] Взаимодействия мозг-тело можно изучать с помощью аналогичного подхода, оценивая функциональную связь между активностью мозга и периферической электрофизиологией , например, между активностью мозга и ЭКГ , ^[6]^[7] ЭГГ ^[8] или активностью ЭМГ . ^[9] Синхронность между медленными колебаниями пульса (связанными с симпатической активностью) и сигналом фМРТ мозга выявила сеть сенсорных областей мозга, которые, по-видимому, имеют отношение к характеристике личности и эмоций человека. ^[10] Эти анализы можно расширить для изучения взаимодействий между множественными системами органов, которые вместе образуют сеть мозг-тело. ^[11]

Взаимодействие мозга и тела поддерживается периферической нервной системой , которая соединяет ЦНС с конечностями и органами . Эти структурные связи можно картировать с помощью методов нейровизуализации, таких как диффузионная МРТ, для картирования полного коннектома человека . ^[12]

Ссылки

^ Фройнд, Патрик; Фристон, Карл; Томпсон, Алан Дж.; Стефан, Клаас Э.; Эшбёрнер, Джон; Бах, Доминик Р.; Надь, Золтан; Хелмс, Гюнтер; Драгански, Богдан (2016). «Воплощенная неврология: интегративная структура для неврологических расстройств». Мозг: Журнал неврологии . 139 (Pt 6): 1855–1861. doi :10.1093/brain/aww076. ISSN 1460-2156. PMC 4892755. PMID 27105896 .
^ Майер, Эмеран А.; Найт, Роб; Мазманян, Саркис К.; Крайан, Джон Ф.; Тиллиш, Кирстен (2014-11-12). «Кишечные микробы и мозг: смена парадигмы в нейробиологии». Журнал нейронауки . 34 (46): 15490–15496. doi :10.1523/JNEUROSCI.3299-14.2014. ISSN 1529-2401. PMC 4228144. PMID 25392516 .
^ Critchley, HD; Corfield, DR; Chandler, MP; Mathias, CJ; Dolan, RJ (2000-02-15). «Церебральные корреляты автономного сердечно-сосудистого возбуждения: функциональное нейровизуализирующее исследование у людей». Журнал физиологии . 523 Pt 1 (Pt 1): 259–270. doi :10.1111/j.1469-7793.2000.t01-1-00259.x. ISSN 0022-3751. PMC 2269796. PMID 10673560 .
^ Латаш, Марк Л. (2013). Основы управления моторикой . [Место публикации не указано]: Academic Press. ISBN 9780124159563. OCLC 796936824.
^ Буллмор, Эд; Спорнс, Олаф (2009). «Сложные сети мозга: теоретический анализ структурных и функциональных систем на основе графов». Nature Reviews. Neuroscience . 10 (3): 186–198. doi :10.1038/nrn2575. ISSN 1471-0048. PMID 19190637. S2CID 205504722.
^ Чанг, Кэти; Мецгер, Коралин Д.; Гловер, Гэри Х.; Дуйн, Джефф Х.; Хайнце, Ханс-Йохен; Вальтер, Мартин (2013). «Связь между вариабельностью сердечного ритма и колебаниями функциональной связности в состоянии покоя». NeuroImage . 68 : 93–104. doi :10.1016/j.neuroimage.2012.11.038. ISSN 1095-9572. PMC 3746190 . PMID 23246859.
^ Faes, L.; Marinazzo, D.; Jurysta, F.; Nollo, G. (2015). «Линейные и нелинейные взаимодействия мозг-сердце и мозг-мозг во время сна». Physiological Measurement . 36 (4): 683–698. Bibcode : 2015PhyM...36..683F. doi : 10.1088/0967-3334/36/4/683. ISSN 1361-6579. PMID 25799205. S2CID 29397558.
^ Реболло, Игнасио; Девошель, Анн-Доминик; Беранже, Бенуа; Таллон-Бодри, Катрин (21.03.2018). «Синхронизация желудка и мозга открывает новую сеть покоя с задержкой связей у людей». eLife . 7 . doi : 10.7554/eLife.33321 . ISSN 2050-084X. PMC 5935486 . PMID 29561263.
^ Mima, T.; Hallett, M. (1999). «Кортикомускулярная когерентность: обзор». Журнал клинической нейрофизиологии . 16 (6): 501–511. doi :10.1097/00004691-199911000-00002. ISSN 0736-0258. PMID 10600018.
^ Shokri-Kojori, Ehsan; Tomasi, Dardo; Volkow, Nora D (2018). «Автономная сеть: синхронизация между медленными ритмами пульса и состоянием покоя мозга связана с личностью и эмоциями». Cerebral Cortex . 28 (9): 3356–3371. doi :10.1093/cercor/bhy144. ISSN 1047-3211. PMC 6095212. PMID 29955858 .
^ Башан, Амир; Барч, Ронни П.; Кантельхардт, Ян В.; Хавлин, Шломо; Иванов, Пламен Ч. (28.02.2012). «Физиология сетей выявляет связи между топологией сетей и физиологической функцией». Nature Communications . 3 : 702. arXiv : 1203.0242 . Bibcode :2012NatCo...3..702B. doi :10.1038/ncomms1705. ISSN 2041-1723. PMC 3518900 . PMID 22426223.
^ Иримия, Андрей; Ван Хорн, Джон Даррелл (2020-11-04). «Картирование остальной части коннектома человека: атлас спинного мозга и периферической нервной системы». NeuroImage . 225 : 117478. doi : 10.1016/j.neuroimage.2020.117478 . ISSN 1053-8119. PMC 8485987 . PMID 33160086.

[1] Фройнд, Патрик; Фристон, Карл; Томпсон, Алан Дж.; Стефан, Клаас Э.; Эшбёрнер, Джон; Бах, Доминик Р.; Надь, Золтан; Хелмс, Гюнтер; Драгански, Богдан (2016). «Воплощенная неврология: интегративная структура для неврологических расстройств». Мозг: Журнал неврологии . 139 (Pt 6): 1855–1861. doi :10.1093/brain/aww076. ISSN 1460-2156. PMC 4892755. PMID 27105896 .

[2] Майер, Эмеран А.; Найт, Роб; Мазманян, Саркис К.; Крайан, Джон Ф.; Тиллиш, Кирстен (2014-11-12). «Кишечные микробы и мозг: смена парадигмы в нейробиологии». Журнал нейронауки . 34 (46): 15490–15496. doi :10.1523/JNEUROSCI.3299-14.2014. ISSN 1529-2401. PMC 4228144. PMID 25392516 .

[3] Critchley, HD; Corfield, DR; Chandler, MP; Mathias, CJ; Dolan, RJ (2000-02-15). «Церебральные корреляты автономного сердечно-сосудистого возбуждения: функциональное нейровизуализирующее исследование у людей». Журнал физиологии . 523 Pt 1 (Pt 1): 259–270. doi :10.1111/j.1469-7793.2000.t01-1-00259.x. ISSN 0022-3751. PMC 2269796. PMID 10673560 .

[4] Латаш, Марк Л. (2013). Основы управления моторикой . [Место публикации не указано]: Academic Press. ISBN 9780124159563. OCLC 796936824.

[5] Буллмор, Эд; Спорнс, Олаф (2009). «Сложные сети мозга: теоретический анализ структурных и функциональных систем на основе графов». Nature Reviews. Neuroscience . 10 (3): 186–198. doi :10.1038/nrn2575. ISSN 1471-0048. PMID 19190637. S2CID 205504722.

[6] Чанг, Кэти; Мецгер, Коралин Д.; Гловер, Гэри Х.; Дуйн, Джефф Х.; Хайнце, Ханс-Йохен; Вальтер, Мартин (2013). «Связь между вариабельностью сердечного ритма и колебаниями функциональной связности в состоянии покоя». NeuroImage . 68 : 93–104. doi :10.1016/j.neuroimage.2012.11.038. ISSN 1095-9572. PMC 3746190 . PMID 23246859.

[7] Faes, L.; Marinazzo, D.; Jurysta, F.; Nollo, G. (2015). «Линейные и нелинейные взаимодействия мозг-сердце и мозг-мозг во время сна». Physiological Measurement . 36 (4): 683–698. Bibcode : 2015PhyM...36..683F. doi : 10.1088/0967-3334/36/4/683. ISSN 1361-6579. PMID 25799205. S2CID 29397558.

[8] Реболло, Игнасио; Девошель, Анн-Доминик; Беранже, Бенуа; Таллон-Бодри, Катрин (21.03.2018). «Синхронизация желудка и мозга открывает новую сеть покоя с задержкой связей у людей». eLife . 7 . doi : 10.7554/eLife.33321 . ISSN 2050-084X. PMC 5935486 . PMID 29561263.

[9] Mima, T.; Hallett, M. (1999). «Кортикомускулярная когерентность: обзор». Журнал клинической нейрофизиологии . 16 (6): 501–511. doi :10.1097/00004691-199911000-00002. ISSN 0736-0258. PMID 10600018.

[10] Shokri-Kojori, Ehsan; Tomasi, Dardo; Volkow, Nora D (2018). «Автономная сеть: синхронизация между медленными ритмами пульса и состоянием покоя мозга связана с личностью и эмоциями». Cerebral Cortex . 28 (9): 3356–3371. doi :10.1093/cercor/bhy144. ISSN 1047-3211. PMC 6095212. PMID 29955858 .

[11] Башан, Амир; Барч, Ронни П.; Кантельхардт, Ян В.; Хавлин, Шломо; Иванов, Пламен Ч. (28.02.2012). «Физиология сетей выявляет связи между топологией сетей и физиологической функцией». Nature Communications . 3 : 702. arXiv : 1203.0242 . Bibcode :2012NatCo...3..702B. doi :10.1038/ncomms1705. ISSN 2041-1723. PMC 3518900 . PMID 22426223.

[12] Иримия, Андрей; Ван Хорн, Джон Даррелл (2020-11-04). «Картирование остальной части коннектома человека: атлас спинного мозга и периферической нервной системы». NeuroImage . 225 : 117478. doi : 10.1016/j.neuroimage.2020.117478 . ISSN 1053-8119. PMC 8485987 . PMID 33160086.