معلومة

ما هي درجة حرارة تشغيل الدماغ البشري؟

ما هي درجة حرارة تشغيل الدماغ البشري؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

سمعت عدة مرات أن الدماغ البشري يمكن أن يموت في درجات حرارة تزيد عن 40 درجة مئوية ، أو أقل من 10 درجات مئوية ، كمهندس أشعر بالفضول.

في أي منطقة درجة حرارة يمكن للدماغ أن يعمل بشكل صحيح؟

وفقط سؤال أساسي ما هي TDP (قوة التصميم الحراري) للدماغ البشري؟


درجة حرارة الجسم

درجة الحرارة أو البرودة المعقولة ، معبراً عنها بمقياس معين. انظر جدول معادلات درجات الحرارة في الملاحق. تُقاس درجة حرارة الجسم بميزان حرارة سريري وتمثل التوازن بين الحرارة التي ينتجها الجسم والحرارة التي يفقدها. على الرغم من أن إنتاج الحرارة وفقدان الحرارة يختلفان باختلاف الظروف ، إلا أن الجسم ينظمهما ، ويحافظ على درجة حرارة ثابتة بشكل ملحوظ. يسمى الارتفاع غير الطبيعي في درجة حرارة الجسم بالحمى.

تنظيم درجة الحرارة . للحفاظ على درجة حرارة ثابتة ، يجب أن يكون الجسم قادرًا على الاستجابة للتغيرات في درجة حرارة محيطه. عندما تنخفض درجة الحرارة الخارجية ، تستشعر النهايات العصبية الموجودة بالقرب من سطح الجلد التغيير وتنقله إلى منطقة ما تحت المهاد. ثم تشير خلايا معينة في منطقة ما تحت المهاد إلى زيادة في إنتاج حرارة الجسم. تنتقل هذه الحرارة إلى الدم وتوزع في جميع أنحاء الجسم. في الوقت نفسه ، يعمل الجسم على الحفاظ على حرارته. تنقبض الشرايين بحيث يقل تدفق الدم بالقرب من سطح الجسم. يصبح الجلد شاحبًا وباردًا. في بعض الأحيان يأخذ لونًا مزرقًا ، نتيجة تغير لون الدم ، والذي يحدث عندما يتدفق الدم ببطء أكثر من المعتاد. تحفز إشارة أخرى من الدماغ النشاط العضلي الذي يطلق الحرارة. الارتعاش هو شكل من أشكال هذا النشاط و mdasha المنعكس العضلي الذي ينتج الحرارة.

عندما ترتفع درجة الحرارة الخارجية ، يتم تشغيل نظام تبريد الجسم. يفرز العرق من الغدد العرقية تحت الجلد ، وعندما يتبخر ، يبرد الجلد. يتم التخلص من الحرارة أيضًا عن طريق تبخر الرطوبة في الرئتين. يتم تسريع هذه العملية عن طريق اللهاث.

منظم مهم لحرارة الجسم هو نظام الشعيرات الدموية المحيطية. تشكل أوعية هذا النظام شبكة تحت الجلد مباشرة. عندما تتمدد هذه الأوعية ، فإنها تسمح بتدفق المزيد من الدم الدافئ من داخل الجسم من خلالها ، حيث يتم تبريده بواسطة الهواء المحيط.


10.2 أنواع الأنسجة البشرية

المصطلح الانسجة يستخدم لوصف مجموعة من الخلايا المتشابهة الموجودة معًا في الجسم والتي تعمل معًا لأداء وظائف محددة. من المنظور التطوري ، تظهر الأنسجة في كائنات أكثر تعقيدًا.

على الرغم من وجود أنواع عديدة من الخلايا في جسم الإنسان ، إلا أنها منظمة في أربع فئات من الأنسجة: ظهاري ، ضام ، عضلي ، وعصبي. تتميز كل فئة من هذه الفئات بوظائف محددة تساهم في الصحة العامة والحفاظ على الجسم. يعد اضطراب بنية النسيج علامة على الإصابة أو المرض. يمكن اكتشاف هذه التغييرات من خلال علم الأنسجة ، والدراسة المجهرية لمظهر الأنسجة وتنظيمها ووظيفتها.

أنواع المناديل الأربعة

الأنسجة الظهارية ، كما يشار إلى ظهارة، يشير إلى صفائح الخلايا التي تغطي الأسطح الخارجية للجسم ، وتبطن التجاويف والممرات الداخلية ، وتشكل غددًا معينة. تشمل أمثلة الأنسجة الظهارية الجلد والأغشية المخاطية والغدد الصماء والغدد العرقية. النسيج الضام كما يوحي اسمه ، يربط خلايا وأعضاء الجسم معًا ويعمل في حماية ودعم وتكامل جميع أجزاء الجسم. النسيج الضام متنوع ويشمل العظام والأوتار والأربطة والغضاريف والدهون والدم. أنسجة العضلات هو منفعل ، ويستجيب للتنبيه والتعاقد لتوفير الحركة ، ويحدث على شكل ثلاثة أنواع رئيسية: العضلات الهيكلية (الإرادية) ، والعضلة الملساء ، وعضلة القلب في القلب. أنسجة عصبية هو أيضًا سريع الإثارة ، مما يسمح بانتشار الإشارات الكهروكيميائية في شكل نبضات عصبية تتواصل بين مناطق مختلفة من الجسم (الشكل 18.7).

المستوى التالي من التنظيم هو عضو، حيث يجتمع نوعان أو أكثر من الأنسجة معًا لأداء وظائف محددة. كما أن معرفة بنية الخلايا ووظائفها يساعدك في دراستك للأنسجة ، فإن معرفة الأنسجة ستساعدك على فهم كيفية عمل الأعضاء.


ماذا لو كان المرشح أمامنا؟

تفترض هذه الاحتمالات أن الفلتر العظيم وراءنا - أن البشرية هي نوع من الأنواع المحظوظة التي تغلبت على عقبة تقريبًا فشلت جميع أشكال الحياة الأخرى في تجاوزها. قد لا يكون هذا هو الحال ، ولكن قد تتطور الحياة إلى مستوانا طوال الوقت ولكن يتم القضاء عليها من قبل بعض الكوارث غير المعروفة. يعد اكتشاف الطاقة النووية حدثًا محتملًا لأي مجتمع متقدم ، ولكن لديه أيضًا القدرة على تدمير مثل هذا المجتمع. إن استخدام موارد كوكب ما لبناء حضارة متقدمة يدمر الكوكب أيضًا: العملية الحالية لتغير المناخ هي مثال. أو قد يكون شيئًا غير معروف تمامًا ، تهديدًا كبيرًا لا يمكننا رؤيته ولن نراه إلا بعد فوات الأوان.

الاقتراح الكئيب والمعارض للبديهة للفلتر العظيم هو أنه سيكون علامة سيئة للإنسانية أن تجد حياة غريبة ، وخاصة الحياة الفضائية بدرجة من التقدم التكنولوجي مماثلة لحياتنا. إذا كانت مجرتنا فارغة وميتة حقًا ، فمن المرجح أننا مررنا بالفعل من خلال الفلتر العظيم. يمكن أن تكون المجرة فارغة لأن كل أشكال الحياة الأخرى فشلت في بعض التحديات التي مرت بها البشرية.

إذا وجدنا حضارة غريبة أخرى ، ولكن ليس كونًا يعج بمجموعة متنوعة من الحضارات الفضائية ، فإن المعنى الضمني هو أن الفلتر العظيم ينتظرنا. يجب أن تكون المجرة مليئة بالحياة ، لكنها ليست مثالًا آخر للحياة قد يوحي بأن العديد من الحضارات الأخرى التي يجب أن تكون هناك قد تم القضاء عليها بسبب بعض الكوارث التي لم نواجهها نحن ونظرائنا الفضائيون بعد.

لحسن الحظ ، لم نجد أي حياة. على الرغم من أنه قد يكون وحيدًا ، إلا أنه يعني أن فرص البشرية في البقاء على قيد الحياة على المدى الطويل أعلى قليلاً من غير ذلك.


ما هي درجة حرارة تشغيل الدماغ البشري؟ - مادة الاحياء

يتم تنظيم درجة حرارة الجسم في المقام الأول من خلال منطقة في الدماغ تعرف باسم منطقة ما تحت المهاد. يحدد الوطاء درجة حرارة الجسم ويتحكم فيها عن طريق فتح وإغلاق الغدد العرقية وتقلص العضلات.

يساعد النظام الغشائي على تنظيم درجة حرارة الجسم من خلال ارتباطه الوثيق بالجهاز العصبي الودي ، وهو تقسيم الجهاز العصبي المتضمن في استجاباتنا للقتال أو الهروب. يراقب الجهاز العصبي الودي درجة حرارة الجسم باستمرار ويبدأ الاستجابات الحركية المناسبة.

تذكر أن الغدد الدهنية ، الهياكل الملحقة للجلد ، تفرز العرق لتبريد الجسم عندما يصبح دافئًا. حتى عندما لا يبدو أن الجسم يتعرق بشكل ملحوظ ، يتم إفراز ما يقرب من 500 مل من العرق (العرق غير المحسوس) يوميًا. إذا أصبح الجسم دافئًا بشكل مفرط بسبب ارتفاع درجات الحرارة ، أو النشاط القوي (الشكل 1) ، أو مزيج من الاثنين ، فسيتم تحفيز الغدد العرقية بواسطة الجهاز العصبي الودي لإنتاج كميات كبيرة من العرق ، بقدر 0.7 إلى 1.5 لتر لكل ساعة لشخص نشط. عندما يتبخر العرق من سطح الجلد ، يتم تبريد الجسم مع تبديد حرارة الجسم.

بالإضافة إلى التعرق ، تتمدد الشرايين الموجودة في الأدمة بحيث يمكن للحرارة الزائدة التي يحملها الدم أن تتبدد عبر الجلد إلى البيئة المحيطة (الشكل 1). هذا يفسر احمرار الجلد الذي يعاني منه الكثير من الناس عند ممارسة الرياضة.

الشكل 1. خلال الأنشطة البدنية الشاقة ، مثل التزلج (أ) أو الجري (ج) ، تتمدد الأوعية الدموية الجلدية ويزيد إفراز العرق (ب). تمنع هذه الآليات الجسم من السخونة الزائدة. في المقابل ، تنقبض الأوعية الدموية الجلدية لتقليل فقدان الحرارة استجابةً لدرجات الحرارة المنخفضة (ب). (الائتمان أ: "Trysil" / فليكر Credit c: Ralph Daily)

عندما تنخفض درجة حرارة الجسم ، تنقبض الشرايين لتقليل فقدان الحرارة ، خاصة في نهايات الأصابع وطرف الأنف. يمكن أن يؤدي انخفاض الدورة الدموية إلى أن يصبح لون الجلد مائلًا إلى البياض. على الرغم من انخفاض درجة حرارة الجلد نتيجة لذلك ، يتم منع فقدان الحرارة السلبي ، وتبقى الأعضاء والهياكل الداخلية دافئة. إذا انخفضت درجة حرارة الجلد كثيرًا (مثل درجات الحرارة البيئية أقل من درجة التجمد) ، فإن الحفاظ على حرارة الجسم الأساسية يمكن أن يؤدي إلى تجمد الجلد بالفعل ، وهي حالة تسمى قضمة الصقيع.


ما هي درجة حرارة تشغيل الدماغ البشري؟ - مادة الاحياء

ملاحظات البيولوجيا المدرسية: التنظيم الحراري - التحكم في درجة الحرارة

الاستتباب - التنظيم الحراري ، التحكم في درجة حرارة الجسم - إزالة الحرارة الزائدة

ملاحظات مراجعة البيولوجيا المدرسية لـ Doc Brown: بيولوجيا GCSE ، وعلم الأحياء IGCSE ، وعلم الأحياء على مستوى O ،

دورات علوم مدرسية بالصفوف 8 و 9 و 10 بالولايات المتحدة أو ما يعادلها

14-16 سنة من طلاب علم الأحياء

ستساعدك هذه الصفحة في الإجابة على أسئلة مثل. كيف يحافظ الجسم على درجة حرارة ثابتة ثابتة؟ لماذا من المهم أن يحافظ الجسم على درجة حرارة ثابتة معينة؟ ما هي الآليات التي تبردنا وما هي الآليات التي تحفزنا!

فهرس فرعي لهذه الصفحة

الاستتباب - مقدمة في درجة الحرارة ج ontrol في جسم الإنسان

الاستتباب هي كلمة تستخدم أحيانًا لوصف وظائفك الجسدية التي تحاول الحفاظ على بيئة داخلية مستقرة بما في ذلك العوامل المذكورة أعلاه.

اعلم أن الظروف الداخلية التي يتم التحكم فيها في الجسم تشمل التحكم في درجة الحرارة - التنظيم الحراري .

تعتمد درجة حرارة جسمك على معدل إطلاق الطاقة التنفس والمعدل الذي يفقد به جسمك الطاقة الحرارية ، على سبيل المثال. التوصيل من خلال الجلد والملابس ، والإشعاع من الجلد والحمل الحراري حيث يتحرك الهواء فوق جلدك. لذلك يجب أن يوازن جسمك بين الحرارة المكتسبة والحرارة المفقودة.

التنظيم الحراري هو الحفاظ على درجة حرارة ثابتة للجسم (على سبيل المثال بالنسبة لنا

37.5 درجة مئوية)

إذا شعرت بالحرارة الشديدة ، فأنت بحاجة إلى التخلص من الطاقة الحرارية الزائدة.

إذا شعرت بالبرودة الشديدة ، فأنت بحاجة إلى الاحتفاظ بالحرارة وتقليل فقد الحرارة.

درجة الحرارة مهمة بشكل خاص لعمل الإنزيم - معظم الإنزيمات في الجسم لها درجة حرارة تشغيل مثالية

37 درجة مئوية ، درجة حرارة الجسم الطبيعية عندما تعمل الأشياء بشكل أفضل ، وهذا ما تريده الكيمياء الحيوية الخاصة بك ،

إذا كانت درجة الحرارة منخفضة للغاية ، فإن تفاعلاتك الكيميائية الحيوية تتباطأ - الإنزيمات أقل كفاءة.

إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة للغاية ، يمكن أن يتحلل (يفسد) بنية البروتين للأنزيمات مما يجعل غير فعال.

يجب أن تكون درجة حرارة جسمك الطبيعية 37 درجة مئوية +/- 0.5 درجة مئوية.

التوازن يحافظ على درجة حرارة الجسم الأساسية عند درجة حرارة ثابتة 'عادي'

37 درجة مئوية بواسطة أ آلية ردود الفعل السلبية - موصوف أدناه حيث يؤدي أي تغيير في درجة حرارة الجسم إلى استجابة لمواجهة ارتفاع أو انخفاض درجة الحرارة إذا انحرفت عن "الطبيعي".

ال درجة الحرارة يسيطر عليه الدماغ للحفاظ على درجة الحرارة التي تعمل عندها الإنزيمات بشكل أفضل (37 درجة مئوية).

في مكان ما من تعقيد الدماغ نوعًا ما 'ترموستات الكيمياء الحيوية' في العمل.

هذا "منظم الحرارة" حساس لدرجة حرارة الدم في المخ والجلد - هناك مجموعتان من المستقبلات التي تساعد على التنظيم الحراري.

(1) إن مركز التنظيم الحراري في منطقة ما تحت الدماغيحتوي على مستقبلات حساسة لدرجة حرارة الدورة الدموية في الدماغ.

(2) كما يتلقى إشارات عصبية من مستقبلات في الجلد حول ال درجة الحرارة الخارجية وتشارك هذه النهايات العصبية في عمل القوس الانعكاسي.

توجد هذه المستقبلات في الطبقة الخارجية من الجلد (البشرة) وفي الطبقات العميقة من الجلد تحت البشرة.

عندما يكتشف الوطاء تغيرًا في درجة الحرارة ، فإنه يسبب استجابة في الجلد.

نظام التغذية الراجعة السلبية للتنظيم الحراري

نظام التغذية المرتدة السلبية للتوازن للتحكم في درجة الحرارة - التنظيم الحراري للجسم

تمثيل رسومي بسيط لآلية التوازن في الجسم "ترموستات".

ملاحظة حول الآليات العدائية - أشياء ذكية جدا في علم الأحياء.

بعض المؤثرات تعمل بشكل عدائي على سبيل المثال في نفس الوقت ينتج مؤثران تأثيرات معاكسة.

يتم التحكم في معظم العوامل في البيئة الداخلية لجسمك من خلال عدة مؤثرات ، والتي غالبًا ما يكون لها الأفعال العدائية.

يوصف التحكم بواسطة المؤثرات العدائية أحيانًا على أنه "دفع-سحب" ، حيث يكون النشاط المتزايد الناتج عن أحد المستجيبين مصحوبًا بتناقص النشاط بسبب مؤثر مضاد ثانٍ ويحاول كلاهما استعادة "النظام" إلى الوضع الطبيعي.

في هذه الحالة ، ينتج أحد المستجيبين استجابة تبريد إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة للغاية ويحدث مستجيب آخر تأثير تسخين إذا كانت درجة الحرارة منخفضة للغاية.

تعطي هذه الآلية العدائية الجسم أ تحكم أكثر دقة وحساسية بدرجة حرارته.

د إتيلز حول "ميكانيكا" كيفية خفض أو زيادة درجة حرارة الجسم

تبدأ العملية عندما يكتشف مركز التنظيم الحراري في الدماغ (1) أن درجة حرارة الدم مرتفعة جدًا أو منخفضة جدًا أو (2) يتلقى نبضات عصبية من مستقبلات درجة الحرارة في الجلد.

(أ) كيف يتم تبريدك إذا كنت حارًا جدًا

(ط) الخاص بك الغدد العرقية ينتج العرق (الماء والملح) من خلال المسام الموجودة في البشرة يتبخر من سطح بشرتك.

هذا هو تغيير امتصاص الطاقة الحرارية التي تنطوي على الحرارة الكامنة لتبخر الماء.

لذا فإن عملية التعرق تنقل الحرارة من مخزن الطاقة الخاص بك إلى مخزن البيئة المحيطة وتبردك.

(2) إن الأوعية الدموية توريد الشعيرات الدموية للجلد تمدد (تصبح أوسع) بحيث يتدفق المزيد من الدم بالقرب من الجلد.

هذه يزيد من كفاءة نقل الحرارة من جسمك إلى المناطق المحيطة - زيادة معدل فقدان الحرارة - تدفق المزيد من الدم - فقدان المزيد من الطاقة.

هذه العملية تسمى توسع الأوعية وتتأثر عضلات الأوعية الدموية.

في الامتحان لا تقل "ارتفاع ضغط الدم" وإلا ستسبب ذلك في معلمك!

(ثالثا) الخاص بك تسترخي عضلات مقوم الشعر ويصبح شعرك مستويًا - يقلل الطبقة المحتبسة من الهواء العازل ، مما يسمح بفقد المزيد من الحرارة من الجسم.

(ب) كيف يتم تسخينك إذا كنت باردًا جدًا

(ط) تنقبض عضلات منتصب شعرك حتى تتقلص شعر الجسم قف واحتجز طبقة عازلة من الهواء.

الهواء موصل ضعيف والتأثير لا يختلف عن عزل الألياف المعدنية في الدور العلوي من المنزل ، وبالتالي يبقيك أكثر دفئًا عن طريق تقليل فقد الحرارة من الجلد المكشوف.

(2) الغدد العرقية الخاصة بك توقف عن إفراز العرق.

لن تنتقل الحرارة بعد الآن عن طريق تبخر الماء من بشرتك.

(ثالثا) الأوعية الدموية توريد الشعيرات الدموية للجلد انقباض (تصبح أضيق) بحيث يتدفق الدم إلى الجلد بشكل أقل.

هذه يقلل من كفاءة نقل الحرارة من جسمك إلى المناطق المحيطة - يقلل من معدل فقدان الحرارة - تدفق دم أقل - فقدان طاقة أقل.

هذه العملية تسمى تضيق الأوعية وتتأثر عضلات الأوعية الدموية.

(4) إحدى الحيل الأخيرة للجسم هي دفعك إلى ذلك بقشعريرة!

يرتجف عندما الخاص بك عضلات الهيكل العظمي تنحني تلقائيًار وهذا يتطلب طاقة - لذا فإن معدل التنفس يزيد لإطلاق المزيد من الطاقة الحرارية لتدفئة جسمك.

(ج) ما هي حدود قدرة جسمك على التحمل!

أخشى أن هناك حدودًا لاستجابة جسمك للتغيرات في درجة الحرارة

درجات حرارة عالية جدا يجعلك تشعر بعدم الارتياح الشديد لأن جسمك يكافح للتعامل مع الموقف وتعاني من "الإرهاق الحراري" ثم ضربة الشمس - التي يمكن أن تكون قاتلة.

إذا ارتفعت درجة الحرارة الخارجية عن 37 درجة مئوية ، يصبح من الصعب على جسمك أن يفقد الحرارة.

في الطرف الآخر ، لا سيما بدون ملابس مناسبة ، درجات حرارة منخفضة للغاية يؤدي إلى فقدان حرارة الجسم بشكل كبير.

قد لا يكون معدل تنفسك كافيًا للحفاظ على درجة الحرارة الطبيعية البالغة 37 درجة مئوية - معدل التنفس وفقدان الحرارة من الجسم.

هذا يمكن أن يؤدي إلى انخفاض حرارة الجسم وأخيرا الموت.

إذا لم يستطع تنفس الجسم أن يحل محل فقدان الحرارة ، فعندئذٍ يبرد جسمك تدريجياً ويبدأ في التعطل ويتوقف في النهاية عن العمل على الإطلاق.

أمثلة على كائنات التعلم والمعرفة من أجل التنظيم الحراري

  • كن قادرًا على شرح كيفية حدوث التنظيم الحراري ، مع الإشارة إلى وظيفة الجلد ، بما في ذلك:
    • أ) دور الأدمة - الغدد العرقية والأوعية الدموية والنهايات العصبية والشعر وعضلات الانتصاب والغدد الدهنية
    • ب) دور ما تحت المهاد - تنظيم درجة حرارة الجسم
    • أ) تضيق الأوعية
    • ب) توسع الأوعية
    • ج) ردود الفعل السلبية

    ال درجة حرارة الجسم يتحكم فيه الدماغ للحفاظ على درجة الحرارة التي تعمل عندها الإنزيمات بشكل أفضل (

    في مكان ما من تعقيد الدماغ (منطقة ما تحت المهاد) هناك نوع من "منظم الحرارة البيوكيميائي" يعمل.

    هذا "منظم الحرارة" حساس لدرجة حرارة الدم في الدماغ وعبر إشارات النبضات العصبية من مستقبلات درجة الحرارة في الجلد.

    عندما يتلقى الوطاء إشارات عصبية من الجلد حول درجة حرارته ، سواء كانت شديدة البرودة أو شديدة الحرارة ، يتم تشغيل آليات الاستجابة تلقائيًا في الأدمة - الطبقة العميقة من الجلد ، وهذا مثال على آلية "ردود الفعل السلبية".

    هذه الاستجابة التلقائية لتغير درجة الحرارة هي مثال على ردود الفعل السلبية.

    إذا كنت شديد البرودة ، تنقبض عضلات منتصب الشعر ، ويقف شعرك في وضع مستقيم محاصرًا طبقة من الهواء العازل. يتم تقليل التعرق إلى الحد الأدنى حيث يتم امتصاص الحرارة وبالتالي يتم فقده في عملية التبخر. في حالة تضيق الأوعية الدموية ، تنقبض الأوعية الدموية القريبة من سطح الجلد بحيث يتدفق الدم بشكل أقل وبالتالي يتم نقل طاقة حرارية أقل إلى المناطق الباردة المحيطة.

    إذا كنت شديد الحرارة ، تسترخي عضلات الانتصاب مما يسمح للشعر بالاستلقاء بشكل مسطح على الجلد ، ولم يعد يحبس الهواء العازل. تبدأ أيضًا في التعرق مما يزيل الطاقة الحرارية في عملية التبخر. تتسع الأوعية الدموية القريبة من سطح الجلد (لتمدد - عملية تمدد ، توسع الأوعية) مما يسمح بتدفق المزيد من الدم وبالتالي نقل المزيد من الحرارة إلى المناطق المحيطة.

    أخشى أن هناك حدود لاستجابة أجسادك.

    تجعلك درجات الحرارة المرتفعة للغاية تشعر بعدم الارتياح الشديد لأن جسمك يكافح للتعامل مع الموقف وتعاني من "الإرهاق الحراري" ثم ضربة الشمس - التي يمكن أن تكون قاتلة.

    على الجانب الآخر ، خاصةً بدون الملابس المناسبة ، تؤدي درجات الحرارة المنخفضة جدًا إلى فقدان كبير للحرارة في الجسم يمكن أن يؤدي إلى انخفاض درجة حرارة الجسم وفي النهاية الموت. إذا لم يستطع تنفس الجسم أن يحل محل فقدان الحرارة ، فعندئذٍ يبرد جسمك تدريجيًا ، ويبدأ في التعطل ويتوقف في النهاية عن العمل على الإطلاق.

    اعلم وافهم أن التعرق يساعد على تبريد الجسم.

    اعلم أنه يتم فقدان المزيد من الماء عندما يكون الجو ساخنًا ، ويجب تناول المزيد من الماء كمشروب أو في الطعام لموازنة هذا الفقد.

    اعلم وافهم أن درجة حرارة الجسم يتم مراقبتها والتحكم فيها بواسطة مركز التنظيم الحراري في الدماغ.

    اعلم وافهم أن هذا المركز يحتوي على مستقبلات حساسة لدرجة حرارة الدم المتدفق عبر الدماغ.

    اسم المركز في الدماغ (الوطاء) هو ليس مطلوب.

    اعلم أيضًا وافهم أن مستقبلات درجة الحرارة في الجلد ترسل نبضات إلى مركز التنظيم الحراري ، مما يوفر معلومات حول درجة حرارة الجلد.

    اعلم وافهم أنه إذا كانت درجة حرارة الجسم الأساسية مرتفعة جدًا:

    تتوسع الأوعية الدموية التي تغذي الشعيرات الدموية للجلد بحيث يتدفق المزيد من الدم عبر الشعيرات الدموية ويفقد المزيد من الحرارة ،

    تفرز الغدد العرقية المزيد من العرق الذي يبرد الجسم أثناء تبخره.

    اعلم وافهم أنه إذا كانت درجة حرارة الجسم الأساسية منخفضة جدًا:

    تضيق الأوعية الدموية التي تغذي الشعيرات الدموية للجلد لتقليل تدفق الدم عبر الشعيرات الدموية ،

    قد "قشعريرة" انقباضها يحتاج إلى التنفس ، مما يطلق بعض الطاقة لتدفئة الجسم.

    37 درجة مئوية ، درجة حرارة الجسم الطبيعية ، هذا ما تريده الكيمياء الحيوية ،

    ال درجة حرارة الجسم يتحكم فيه الدماغ للحفاظ على درجة الحرارة التي تعمل عندها الإنزيمات بشكل أفضل (

    في مكان ما من تعقيد الدماغ (منطقة ما تحت المهاد) هناك نوع من "منظم الحرارة البيوكيميائي" يعمل.

    هذا "منظم الحرارة" حساس لدرجة حرارة الدم في الدماغ وعبر إشارات النبضات العصبية من مستقبلات درجة الحرارة في الجلد.

    عندما يتلقى الوطاء إشارات عصبية من الجلد حول درجة حرارته ، سواء كانت شديدة البرودة أو شديدة الحرارة ، يتم تشغيل آليات الاستجابة تلقائيًا في الأدمة - الطبقة العميقة من الجلد ، وهذا مثال على آلية "ردود الفعل السلبية".

    هذه الاستجابة التلقائية لتغير درجة الحرارة هي مثال على ردود الفعل السلبية.

    إذا كنت شديد البرودة ، تنقبض عضلات منتصب الشعر ، ويقف شعرك في وضع مستقيم محاصرًا طبقة من الهواء العازل. يتم تقليل التعرق إلى الحد الأدنى نظرًا لامتصاص الحرارة وبالتالي فقده في عملية التبخر. في حالة تضيق الأوعية الدموية ، تنقبض الأوعية الدموية القريبة من سطح الجلد بحيث يتدفق الدم بشكل أقل وبالتالي يتم نقل طاقة حرارية أقل إلى المناطق الباردة المحيطة.

    إذا كنت شديد الحرارة ، تسترخي عضلات الانتصاب مما يسمح للشعر بالاستلقاء بشكل مسطح على الجلد ، ولم يعد يحبس الهواء العازل. تبدأ أيضًا في التعرق مما يزيل الطاقة الحرارية في عملية التبخر. تتسع الأوعية الدموية القريبة من سطح الجلد (لتمدد - عملية تمدد ، توسع الأوعية) مما يسمح بتدفق المزيد من الدم وبالتالي نقل المزيد من الحرارة إلى المناطق المحيطة.

    أخشى أن هناك حدود لاستجابة أجسادك.

    تجعلك درجات الحرارة المرتفعة للغاية تشعر بعدم الارتياح الشديد لأن جسمك يكافح للتعامل مع الموقف وتعاني من "الإرهاق الحراري" ثم ضربة الشمس - التي يمكن أن تكون قاتلة.

    على الجانب الآخر ، خاصةً بدون الملابس المناسبة ، تؤدي درجات الحرارة المنخفضة جدًا إلى فقدان كبير للحرارة في الجسم يمكن أن يؤدي إلى انخفاض حرارة الجسم وفي النهاية الموت. إذا لم يستطع تنفس الجسم أن يحل محل فقدان الحرارة ، فعندئذٍ يبرد جسمك تدريجيًا ، ويبدأ في التعطل ويتوقف في النهاية عن العمل على الإطلاق.

    قد يشمل العمل العملي للمساعدة في تطوير مهاراتك وفهمك ما يلي:

    استخدم مستشعرات درجة حرارة السطح لمراقبة درجة حرارة الجلد في ظروف مختلفة

    التخطيط لإجراء تحقيق لقياس تأثير التبريد للتعرق

    فهرس ملاحظات الاستتباب:

    أخرى ز ملاحظات مراجعة عامة لعلم الأحياء البشرية

    ملاحظات مراجعة GCSE التحكم في درجة حرارة التنظيم الحراري للجسم KS4 مذكرات علم الأحياء حول التحكم في درجة حرارة التنظيم الحراري للجسم ملاحظات دليل بيولوجيا GCSE حول التحكم في درجة حرارة الجسم في تنظيم الحرارة للمدارس الكليات والأكاديميات مدرسو الدورة العلمية للصور الرسوم البيانية للتنظيم الحراري للتحكم في درجة حرارة ملاحظات مراجعة علوم الجسم حول التنظيم الحراري التحكم في درجة حرارة الجسم لمراجعة وحدات علم الأحياء مذكرات موضوعات علم الأحياء للمساعدة في فهم التحكم في درجة حرارة التنظيم الحراري لدورات جامعية للجسم في وظائف العلوم البيولوجية في وظائف علم الأحياء في صناعة المستحضرات الصيدلانية معمل بيولوجي مساعد التلمذة المهنية التدريب الفني في علم الأحياء الولايات المتحدة الأمريكية الصف 8 الصف 9 الصف 10 ملاحظات علوم الأحياء AQA GCSE 9-1 حول التحكم في درجة حرارة التنظيم الحراري للجسم ملاحظات GCSE حول التحكم في درجة حرارة التنظيم الحراري للجسم Edexcel GCSE 9-1 ملاحظات علم الأحياء حول التنظيم الحراري للتحكم في درجة حرارة الجسم لـ OCR GCSE 9-1 21s ملاحظات علوم الأحياء في القرن t حول التحكم في درجة حرارة التنظيم الحراري للجسم OCR GCSE 9-1 ملاحظات علم الأحياء في البوابة حول التنظيم الحراري للتحكم في درجة حرارة الجسم WJEC gcse science CCEA / CEA gcse science لمعرفة درجة الحرارة التي يتحكم بها الدماغ للحفاظ على درجة الحرارة التي عندها الإنزيمات تعمل بشكل أفضل (37 درجة مئوية). في حالة تعقيد الدماغ ، يعمل نوع من "منظم الحرارة الكيميائي الحيوي". نظام "الثرموستات" هذا حساس لدرجة حرارة الدم في الدماغ. نحن بحاجة إلى فهم آليات التماثل الساكن للتنظيم الحراري وتأثير درجة الحرارة على الإنزيمات


    ما هي درجة حرارة تشغيل الدماغ البشري؟ - مادة الاحياء

    كانت إحدى المساهمات المهمة في علم الأحياء الزمني و rsquos هي إثبات أن جسم الإنسان يتفاعل بشكل مختلف مع الأدوية وفقًا للوقت من اليوم الذي يتم فيه تناولها. نادرا ما تم التعرف على هذه الفكرة في أوائل الثمانينيات. الآن أصبح أساسًا لنظام بأكمله ، يُعرف باسم علم الأدوية.

    من خلال أخذ إيقاعات الساعة البيولوجية الداخلية لجسم الإنسان & # 8217s في الاعتبار ، يمكن لأخصائيي الرعاية الصحية التوصية بوقت من اليوم عندما يؤدي تناول دواء معين إلى تحسين فوائده أو ، في بعض الحالات ، تقليل آثاره الجانبية و / أو سميته. على سبيل المثال ، بعض الأدوية التي تعمل على هرمونات معينة ليس لها أي تأثير على الإطلاق إذا تم تناولها في الساعة 6:00 مساءً ولكنها فعالة تمامًا إذا تم تناولها في الساعة 7:00 صباحًا.

    إحدى السمات الجديرة بالملاحظة للساعة البيولوجية البشرية هي أنها مستقلة عن درجة الحرارة المحيطة & # 8212 أحد الأنظمة النادرة في جسم الإنسان التي لا تتباطأ عندما تكون درجة الحرارة المحيطة باردة أو تتسارع عندما يكون الجو حارًا. هذه القدرة في الجسم و rsquos على مدار الساعة الجزيئية ل تعويض درجة الحرارة ضروري ، لأنه يجب أن يحافظ على إيقاع الساعة البيولوجية في كل من الصيف والشتاء.

    الإيقاعات اليومية عبارة عن دورات كيميائية حيوية وفسيولوجية وسلوكية تبلغ مدتها حوالي 24 ساعة. يتم تنسيق هذه الدورات بواسطة المذبذبات الجزيئية في الخلايا العصبية للنواة فوق التصالبية. تمثل هذه المذبذبات المكون الرئيسي في الساعة البيولوجية البشرية ، والتي تتم مزامنتها مع تناوب النهار والليل بواسطة خلايا متخصصة حساسة للضوء في شبكية العين.

    السبب في أن الساعة البيولوجية البشرية بحاجة إلى تعديل مستمر على مستوى الضوء المحيط هو أن دورتها الذاتية لا تدوم 24 ساعة بالضبط. تمت دراسة الطول الفعلي لهذه الفترة في العديد من التجارب مع العزلة الزمنية الكاملة ، حيث حُرم الأشخاص من أي إشارات ضوئية أو سمعية قد تشير إلى الوقت من اليوم. تراوحت القيم التي وجدتها هذه الدراسات لفترة الدورة البيولوجية الطبيعية للإنسان من 24.2 إلى 25.5 ساعة. وهكذا فإن الجذور اللاتينية للكلمة & # 8220circadian & # 8221 & # 8212حوالي، بمعنى & # 8220around & # 8221 و يموت، المعنى & # 8220a day & # 8221 & # 8212 مناسبة تمامًا.

    إنها آلية الضبط المغمورة بالضوء التي تتيح للجسم والساعة المركزية rsquos تتبع تناوب النهار والليل بدقة. تنسق هذه الساعة المركزية بدورها نشاط العديد من الساعات البيولوجية الأخرى الموجودة في الأنسجة المحيطية المختلفة والتي لها مذبذبات جزيئية خاصة بها. هذا هو السبب في أن معظم وظائف الجسم و rsquos تتقلب مع الوقت من اليوم. ومن الأمثلة على ذلك درجة حرارة الجسم ، وإفراز الهرمونات ، وإنتاج البول ، والدورة الدموية ، والتمثيل الغذائي ، وحتى نمو الشعر!

    عادة ما تمر هذه التقلبات من خلال ذروة وحوض يتزامن مع أوقات معينة من اليوم. على سبيل المثال ، تكون درجة حرارة جسم الإنسان دائمًا في أدنى مستوياتها في الليل.


    مقتبس من: جيري وايدر

    بالطبع ، يمكن أن تتقلب درجة حرارة الجسم أيضًا في ظل التأثيرات الخارجية مثل مستويات النشاط البدني ، ومستويات التوتر ، ووجود العدوى ، أو ببساطة درجة الحرارة المحيطة. ولكن في التجارب التي يظل فيها الأشخاص مستيقظين ولكنهم لا يزالون لمدة 30 ساعة أو أكثر ، لوحظ أيضًا اختلافات داخلية في درجة حرارة أجسامهم. بالإضافة إلى الانخفاض الكبير في درجة حرارة الجسم ليلًا ، هناك أيضًا انخفاض طفيف من وقت مبكر إلى منتصف بعد الظهر. يبدو أن هذا الانخفاض الأخير في درجة الحرارة ، أكثر بكثير من معدة ممتلئة بعد الغداء ، يفسر انخفاض اليقظة والنعاس الذي يعاني منه الكثير منا في هذا الوقت من اليوم.

    تخضع المعلمات الفسيولوجية الأخرى أيضًا لتقلبات داخلية كبيرة على مدار اليوم. ومن الأمثلة على ذلك إفراز عدة هرمونات مختلفة. خلال النهار ، مستويات الميلاتونين, هرمون يتم تصنيعه في الغدة الصنوبرية ، يكاد لا يمكن اكتشافه في الدم. تبدأ الغدة الصنوبرية بإفراز الميلاتونين في منتصف المساء ، مع حلول الظلام ، ويبلغ إفرازه ذروته بين الساعة 2:00 و 4:00 صباحًا.

    في حالة الهرمون الكورتيزول، يحدث إفراز الذروة قبل استيقاظ الشخص مباشرة ، بحيث يكون هذا الهرمون ومستوى rsquos أعلى عندما ينهض الشخص من الفراش ، مما يساهم في تنشيط الجسم بشكل عام.

    إفراز هرمون النمو البشري، وهو أمر ضروري لنمو العظام والعضلات عند الأطفال ، يحدث بشكل أساسي أثناء النوم العميق ، والذي يحدث غالبًا في بداية الليل. عند البالغين ، يلعب هذا الهرمون دورًا مهمًا في عملية التمثيل الغذائي ، وتعزيز تكوين البروتينات ، والمساعدة على حرق الدهون ، وتقوية العظام ، وما إلى ذلك.

    اليقظة والنعاس هما وجهان لحالة متقلبة واحدة تنقسم دورتها اليومية إلى دورتين فرعيتين مدة كل منهما حوالي 12 ساعة. بمعنى آخر ، سيعرض الأشخاص الذين يتم وضعهم في بيئة خالية من إشارات الوقت ملف إيقاع بدائي النزوع إلى النوم.

    ال أول وأطول فترة من النعاس يحدث في الوقت الذي اعتدت فيه على النوم ويكون أعمق ما بين الساعة 3:00 صباحًا والساعة 6:00 صباحًا. هذا هو الوقت من اليوم الذي تكون فيه عملية التمثيل الغذائي ودرجة حرارة الجسم في أدنى مستوياتها. وكذلك يكون يقظتك إذا كنت مستيقظًا ، وكنت أكثر خرقاء جسديًا ، وعقلك يشعر بالركود.

    الفترة اليومية الثانية من النعاس يحدث بعد 12 ساعة ، بين 2:00 مساءً و 4:00 مساءً. هذه الفترة أقصر من تلك التي تحدث في الليل ، لكننا جميعًا نعرفها جيدًا & # 8212it & rsquos ركود منتصف بعد الظهر. على عكس الاعتقاد السائد ، لا علاقة له بحرارة فترة الظهيرة أو بهضم وجبة الظهيرة. أظهرت الدراسات أن الأشخاص الذين يعيشون في درجات حرارة دافئة في خط الاستواء يعانون من انخفاضين في دورة اليقظة / النعاس تمامًا كما يفعل الأمريكيون الشماليون ، وأن الناس يشعرون بالنعاس في فترة ما بعد الظهر حتى لو لم يأكلوا أي وجبة غداء. (علاوة على ذلك ، فإن معظم الناس لا يعانون من نفس النوع من النعاس بعد الإفطار أو العشاء.)

    وبالتالي ، فإن التقلبات في يقظتنا تعتمد في الواقع على ساعاتنا البيولوجية الداخلية. ويبدو أن قيلولة قصيرة في فترة ما بعد الظهر مفيدة لمعظم الناس.


    إظهار / إخفاء الكلمات المراد معرفتها

    الغدة الكظرية: غدتان تشاركان في استجابة الجسم للضغط. تقع هذه الغدد فوق الكلى.

    نظام الغدد الصماء: مجموعة من الأعضاء والغدد التي تساعد في التحكم في طريقة عمل الجسم عن طريق ضبط كمية ونوع الهرمونات الموجودة في الجسم. أكثر

    السدادة: عضو يطلق مواد لاستخدامها في أماكن معينة في الجسم أو خارج الجسم. أكثر

    التوازن: القدرة على الحفاظ على النظام في حالة ثابتة.

    هرمون: رسالة كيميائية تطلقها الخلايا في الجسم وتؤثر على خلايا أخرى في الجسم.

    الغدة النخامية: جزء من الدماغ يتحكم في أشياء مثل العطش والجوع ودرجة حرارة الجسم وإفراز العديد من الهرمونات.


    ثانية واحدة في دماغك: قوة دماغ الإنسان

    00: 00: 0624 أنا جيريمي ناثانز. أنا أستاذ في كلية الطب بجامعة جونز هوبكنز
    00: 00: 1027 ومحققًا في معهد هوارد هيوز الطبي.
    00: 00: 1317 هذه المحاضرة تسمى "ثانية واحدة مذهلة في حياة دماغك"
    00: 00: 1807 سنصف مهمة بسيطة جدًا ،
    00: 00: 2029 واحدًا بسيطًا جدًا بحيث لا يستغرق تنفيذه سوى ثانية واحدة ،
    00: 00: 2502 وتبدو بلا مجهود تقريبًا ،
    00: 00: 2702 ومع ذلك ، عندما ننظر إلى العمليات التي تحدث في رؤوسنا
    00: 00: 3022 أثناء قيامنا بهذه المهمة ، أعتقد أننا سنتفق ، وآمل أن نتفق في النهاية ،
    00: 00: 3508 هم أكثر من رائع.
    00: 00: 3620 فلنلق نظرة على مهمتنا البسيطة.
    00: 00: 3818 سأقول "ثلاثة زائد اثنين"
    00: 00: 4200 وتقول ما يساوي هذا المجموع.
    00: 00: 4411 أعتقد أنكم جميعًا قلتم "5" الآن ، إنه أمر بسيط ،
    00: 00: 4818 ودعنا نشرح قطعة قطعة ما حدث داخل رؤوسكم
    00: 00: 5224 حيث انتقلت من تعليمات 3 + 2 إلى الإجابة 5.
    00: 00: 5727 يمكننا تقسيمها إلى أجزاء مختلفة.
    00: 01: 0116 سيكون هذا ، للتقريب الأول ، اكتشاف الأصوات ،
    00: 01: 0529 لفك تشفير معنى الأصوات ،
    00: 01: 0719 تحمل الأرقام في ذاكرتك قصيرة المدى ،
    00: 01: 1011 إجراء الحساب ،
    00: 01: 1214 صياغة ردك اللغوي ،
    00: 01: 1429 الكلمة 5 ،
    00:01:1607 and then generating a complex set of commands to the muscles that control speech.
    00:01:2110 Let's take these one at a time.
    00:01:2318 Consider the sound waves that have come from my mouth
    00:01:2629 and have eventually arrived at your ear.
    00:01:2908 Sound consists of alternating compressions and rarefactions of the air.
    00:01:3405 Air is like a spring, it can be compressed and it can expand.
    00:01:3823 And that arrives at your ear as a complex series of waves.
    00:01:4410 These are diagrammed here.
    00:01:4606 We can see a series of vibrations, this is human that we're looking at,
    00:01:5205 and a series of changes in intensity over time
    00:01:5503 and when they arrive at the ear, they enter through the outer ear canal
    00:02:0217 and they cause this very thin membrane,
    00:02:0502 it's really like the drum, head of an acoustic drum,
    00:02:0909 to vibrate back and forth. That vibration is transmitted to a series of bones,
    00:02:1423 there are three little bones. In the middle ear, a central cavity,
    00:02:1923 and the third of the bones connects to yet a smaller drum,
    00:02:2419 which is at the base of this snail shell looking object
    00:02:2900 called the cochlea.
    00:02:3002 Let's just look at the last of those bones just for fun
    00:02:3513 in a little more detail. This one is called the stapes.
    00:02:3726 It and the other two bones are the three smallest bones in the body.
    00:02:4307 You can see if's just a few millimeters in size.
    00:02:4513 It's sitting next to a coin here.
    00:02:4717 And that base of the stapes, the flat part,
    00:02:5126 is what is pressing back and forth against that inner membrane
    00:02:5511 at the base of the cochlea.
    00:02:5725 Now, the cochlea, as we saw, is a snail shell shaped object,
    00:03:0302 it twists around and around and it's actually a hollow cavity
    00:03:0910 that is twisting around and around. That cavity, shown in cross section here
    00:03:1414 we see is divided actually into three chambers.
    00:03:1722 There's an upper chamber, there's a middle chamber, and there's a lower chamber.
    00:03:2116 All the chambers are filled with fluid.
    00:03:2424 The drum head, the one that's vibrating back and forth,
    00:03:2901 is connected to the upper chamber, it's at the base of the upper chamber,
    00:03:3229 and as it pushes into the chamber, it pushes on the fluid,
    00:03:3718 and that fluid pushes downward on these connecting dividers
    00:03:4027 between the other chambers.
    00:03:4222 And those are flexible and they vibrate up and down in synchrony
    00:03:4626 with the vibration from that external drum head.
    00:03:5022 How do you detect the sound waves?
    00:03:5416 That is, those vibrations, now fluid vibrations.
    00:03:5629 There's a very sensitive detector apparatus that is mounted in this central chamber,
    00:04:0300 it's called the organ of Corti. It has a series of delicate sensory cells
    00:04:0813 and if we look on the next slide at the organ of Corti at high power,
    00:04:1204 we see a series of cells, this is cut in cross section,
    00:04:1611 it's taken through a microscope, these are the cells at high magnification,
    00:04:2004 they're sitting underneath this tectorial membrane,
    00:04:2317 this lid, essentially, on top of the cells,
    00:04:2716 and as the membrane fluctuates up and down,
    00:04:3116 the lid, which is connected to the top surface of the cells,
    00:04:3604 moves back and forth just a little bit, a back and forth motion,
    00:04:3923 coupled to the up and down motion of the entire apparatus.
    00:04:4207 That back and forth motion is the thing that is detected by the sensory cells.
    00:04:4805 Here we see the V-shaped sensory apparatus of each of these hair cells.
    00:04:5702 The tips of the little cilia that constitute the V-shapes
    00:05:0128 touch this roof, the tectorial membrane, which lies on top of this sheet of cells.
    00:05:0725 And as that membrane vibrates back and forth, it pulls these little v-shaped objects
    00:05:1308 back and forth with it.
    00:05:1503 Let's look at even higher power at one of these sensory cells.
    00:05:2003 This is actually from a different part of the inner ear,
    00:05:2127 the part that detects motion of the head, rather than sound,
    00:05:2612 but the operating principles are the same,
    00:05:2814 and here we see that the bundle is consisting of a series of individual cilia,
    00:05:3707 these delicate rods that stick up. They can pivot at their bases,
    00:05:4111 and the tip, when it's pulled back and forth causes the entire bundle to swivel
    00:05:4707 back and forth. How is that swiveling motion detected by the individual cell underneath?
    00:05:5606 This is a very beautiful mechanism, we have to look at even higher power
    00:05:5920 to see what its origin is. If we look at the individual elements
    00:06:0419 of that bundle, and here they are at extremely high magnification,
    00:06:0728 this is an electron micrograph,
    00:06:0924 taken with an electron microscope. It uses electrons, rather than light,
    00:06:1414 to amplify the image and it can see extraordinary detail.
    00:06:2105 We see that there are these very thin connectors, the so-called tip lengths
    00:06:2525 that connect one rod to the one adjacent to it.
    00:06:2909 And the rods, as they pivot at their bases, my two arms now are those two rods,
    00:06:3416 they swivel back and forth such that the motion of one rod
    00:06:3901 and the rod next to it creates a shear force.
    00:06:4215 You can see that the alignment of my hands changes as they pivot back and forth,
    00:06:4722 as my elbows, being the pivot points and the result is
    00:06:5125 that those tip links, those little rubber bands that are connecting one rod
    00:06:5608 to its neighbor are stretched as the rod tilts to one direction
    00:07:0202 and they're relaxed as it tilts to the other direction.
    00:07:0413 And that stretching motion, as the rods tilt in this diagram,
    00:07:1100 to the right side, is connected to the opening of a channel in the membrane,
    00:07:1717 the surface membrane, of these cells.
    00:07:1916 So, let's just look at this in detail.
    00:07:2020 At the bottom are pictures of a pair of these cilia
    00:07:2613 in which they are either relaxed, in the sense that they are tilted
    00:07:3215 towards the direction that relaxes that spring.
    00:07:3515 In the middle, they have been tilted a little bit to the right
    00:07:3825 and so they're stretching that spring,
    00:07:4021 and as a result of the stretching, the channel door, the gate of the channel,
    00:07:4709 is opened. That is, the spring is connected to the door.
    00:07:5005 We see this at higher magnification in the upper part of this image.
    00:07:5404 Here's the channel on the left, with the spring connected to the door,
    00:07:5825 the spring is not being pulled.
    00:08:0119 But when we pull on the spring, in the middle panel, that tends to open the door,
    00:08:0527 as shown on the right panel.
    00:08:0711 So, this is a way in which mechanical motion,
    00:08:1029 a back and forth motion, can in one direction favor channel closure
    00:08:1625 and then the cell remains inactive, or in the other direction,
    00:08:2121 it favors opening of the channel and the cell becomes active.
    00:08:2513 A very beautiful mechanism.
    00:08:2703 And these cells are exquisitely sensitive to motion.
    00:08:3203 So, for example, the tip of these cilia can move a distance about the diameter of an atom,
    00:08:3928 that is about 5 or so angstroms,
    00:08:4225 5 times 10 to the -10 meters,
    00:08:4624 about half a billionth of a meter,
    00:08:4917 and that is sufficient to detectably open the channel of the hair cells.
    00:08:5511 That's a movement that is equivalent to say a one hundred story building
    00:09:0308 moving at its tip about half a meter.
    00:09:0603 A very tiny motion.
    00:09:0813 And yet detectably sensed by these cells.
    00:09:1210 Now, in any system as complex as this,
    00:09:1515 as you might imagine, things can go wrong
    00:09:1814 and they do, unfortunately, for a number of people,
    00:09:2106 and for those individuals who are profoundly deaf,
    00:09:2416 as a result of any of a variety of defects in the inner ear,
    00:09:2918 there is a beautiful bioengineering solution.
    00:09:3300 It's called the cochlear implant,
    00:09:3425 which for many individuals can restore substantial hearing
    00:09:3808 and just as an aside, I just want to tell how this works.
    00:09:4108 The cochlear implant takes advantage of the fact
    00:09:4602 that different regions within the cochlea
    00:09:4913 vibrate preferentially to different pitches of sound.
    00:09:5315 That is, if we look along the length of the cochlea,
    00:09:5625 of course, it's coiled up like a snail shell,
    00:09:5819 but if we were to stretch it out,
    00:09:5925 and look along the length of the cochlea,
    00:10:0124 we would find that vibrations of low frequency, that is low pitch sounds,
    00:10:0622 deep sounds, cause the membranes to vibrate up and down
    00:10:1216 at one location, near one end of the cochlea,
    00:10:1528 and high pitched sounds, high frequency sounds,
    00:10:1826 cause the membrane to vibrate at the far end of the cochlea,
    00:10:2220 with intermediate pitches laid out along the length of the cochlea
    00:10:2624 in between.
    00:10:2729 So, the cochlea, in a sense, is like a piano.
    00:10:3017 The keys of a piano are laid out in space from one end of the keyboard
    00:10:3503 to the other and the location of a key is an indication of the frequency of sound
    00:10:4105 that will be activated when you hit that key.
    00:10:4314 In the same sense, the positions along the cochlea
    00:10:4723 of the vibrations of those membranes, and then of the organ of Corti,
    00:10:5227 are correlated with the frequency of the sounds.
    00:10:5527 So, the sound waves are divided up into their various frequencies
    00:10:5911 along the length of the cochlea
    00:11:0206 and the pattern that the brain is then required to see
    00:11:0620 is the pattern of hair cells at different locations, which are activated by a given sound.
    00:11:1308 Now, the engineers have taken advantage of that design feature,
    00:11:1926 if you will, of the cochlea, and in building the cochlear implant,
    00:11:2328 they have done the following. They have set it up with two separate components.
    00:11:2801 There is a microphone on the outside, this is worn outside of the head,
    00:11:3225 which senses the sounds and converts those sounds
    00:11:3619 into a radio frequency signal
    00:11:3823 which is sent to a little receiver that is implanted inside the head,
    00:11:4308 within the bone, this is the surgical part,
    00:11:4517 and from that receiver, comes out a bundle of wires
    00:11:5018 which are threaded through the cochlea
    00:11:5309 around the snail shell of the cochlea
    00:11:5502 such that each wire ends at a different location within the cochlea.
    00:12:0026 The wire that transmits the low frequency sounds
    00:12:0514 touches the part of the cochlea that normally responds to low frequency sounds.
    00:12:1008 The ones that transmit the medium frequency are in the central part
    00:12:1401 and the high frequency wire touches the high frequency part of the cochlea.
    00:12:1800 So, in this way, the stimulation of the cochlear cells is very much in line
    00:12:2521 with the natural analysis of sound frequencies
    00:12:2904 that would be performed in the normally functioning ear.
    00:12:3200 And now at this point, about 200,000 people world wide
    00:12:3727 have a cochlear implant.
    00:12:3911 And I'll just show you what that looks like
    00:12:4101 from the outside.
    00:12:4220 Here's a young lady wearing one of these implants.
    00:12:4519 This is the part that has the microphone and the radiofrequency transmitter.
    00:12:5028 Of course, you can't see the internal part here.
    00:12:5313 Now, back to our task.
    00:12:5609 So, how is the information transmitted from the cochlea inward to the brain?
    00:13:0219 Nerve cells, or neurons, transmit information by a mixture
    00:13:0703 of electrical signaling and chemical signaling.
    00:13:1004 For long-range transmission, along wires that we call axons,
    00:13:1405 the signaling is basically an electrical wave that propagates down the axon.
    00:13:2002 We won't go into the details of that
    00:13:2200 but we will mention something about how signals are transmitted from one neuron to another.
    00:13:2721 Let's look at the transmission of information at synapses.
    00:13:3115 This is a synapse shown in cartoon form.
    00:13:3515 It's the connection between two neurons.
    00:13:3800 There's a presynaptic side, that is the side for the sending cell,
    00:13:4403 and there's a post-synaptic side, the side of the receiving cell.
    00:13:4729 At the synapse, neurotransmitter molecules are released from the sending cell
    00:13:5304 onto the receiving cell and they are detected by the receiving cell
    00:13:5710 at specific receptor sites. These are protein molecules in the membrane of the receiving cell
    00:14:0315 that bind the neurotransmitter with high specificity
    00:14:0620 and high affinity.
    00:14:0807 Now, if we look in a transmission electron micrograph
    00:14:1211 at the appearance of a typical synapse,
    00:14:1614 we're impressed with how amazingly small the space is
    00:14:2022 between the presynaptic and postsynaptic cells.
    00:14:2413 So, this pair of lines, this pair of black lines,
    00:14:2802 indicates the adjacent membranes of those two cells.
    00:14:3114 You can see the space in between is extremely tiny,
    00:14:3508 it's on the order of tens of billionths of a meter in size.
    00:14:3923 And so synaptic transmission is, partly because of this small size, extremely rapid.
    00:14:4518 It takes a very short time for that neurotransmitter to go from one cell to the other.
    00:14:5007 About a millisecond or less.
    00:14:5218 But synapses are more amazing than just this still image would indicate.
    00:14:5812 And one of the most remarkable things about synapses
    00:15:0101 is their ability to change over time.
    00:15:0319 This is what we call synaptic plasticity.
    00:15:0625 And that plasticity appears to be a central mechanism and most likely the central mechanism
    00:15:1227 for learning and memory.
    00:15:1411 This was first worked out using this beautiful little organism,
    00:15:1912 a sea slug, about 40 years ago.
    00:15:2314 Sea slugs, Aplysia is the official name,
    00:15:2604 have a very simple nervous system.
    00:15:2821 They don't have very many neurons.
    00:15:3007 But they can learn things, they can remember things, and they can forget things.
    00:15:3329 And the activity of those neurons, the electrical activity of those neurons,
    00:15:3902 can be monitored during those processes,
    00:15:4115 while the animal is learning,
    00:15:4316 while it's remembering and while it's forgetting.
    00:15:4518 And what one sees when that analysis is performed
    00:15:4920 is that the strength of the synapse changes
    00:15:5302 and it changes in a way that underlies those various learning and memory processes.
    00:15:5819 There are two particular kinds of changes
    00:16:0204 that I want to discuss and these appear to be universal.
    00:16:0503 They're true of sea slugs, they're true of us.
    00:16:0707 One is a change in the strength of pre-existing synapses.
    00:16:1320 So, here we see an example of some experimental data
    00:16:1724 in which a series of stimuli, that is pre-synaptic cell activity
    00:16:2412 which is sensed by the post-synaptic cell,
    00:16:2622 is diagrammed in the upper panel, and we see a series of 7 individual stimuli
    00:16:3525 that have arrived at the post-synaptic cell.
    00:16:3806 And if there was no plasticity, we would expect the response of the post-synaptic cell
    00:16:4508 to be identical to each of these stimuli.
    00:16:4725 But, it is not. You can see on the bottom, as we monitor the post-synaptic response,
    00:16:5219 that with each successive stimulus,
    00:16:5512 the response is getting stronger and stronger.
    00:16:5803 That is, the cell has somehow remembered what has come before.
    00:17:0126 A very simple form of plasticity.
    00:17:0409 But in a number of cases, a number of neurons,
    00:17:0715 this memory can last for an extended period of time,
    00:17:1126 for hours or days.
    00:17:1319 There's a second phenomenon which is of relevance here,
    00:17:1719 and that is the change in the number and location of synapses.
    00:17:2309 Now, this is a longer-term phenomenon.
    00:17:2511 We see it here in this pair of photographs of the same neuronal process,
    00:17:3124 it's in the brain of a mouse.
    00:17:3319 In panel A, we see an image of this process at one time,
    00:17:3902 and in panel B, it's a couple of months later.
    00:17:4201 And we can see that some of these little projections,
    00:17:4707 these are the places where the synapses are located,
    00:17:4919 have newly appeared, for example, this arrow down here indicates a couple of new ones,
    00:17:5623 and others have disappeared over time, you can see the open arrows on the panel A,
    00:18:0114 are at places where in panel B, the synapses have been withdrawn.
    00:18:0629 So, this is a kind of plasticity which almost certainly mediates memories
    00:18:1205 on a timescale of weeks or months or even years
    00:18:1506 and as I mentioned, this is a universal phenomenon.
    00:18:1827 It's seen throughout the animal kingdom.
    00:18:2109 Now, we humans generally believe that our brains being larger than those of most other animals
    00:18:2821 have powers that other animals do not have.
    00:18:3213 Certainly that's true in various realms, but I'd like to just cast a little bit of doubt
    00:18:3611 on that assumption in the realm of memory
    00:18:3825 with a video of a chimpanzee performing a task that I think you will agree
    00:18:4400 is most remarkable.
    00:18:4508 This chimp, we're going to see this in a second,
    00:18:4722 has learned two rather difficult things.
    00:18:5103 First, she has learned to distinguish the numbers
    00:18:5501 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.
    00:18:5802 And second, she's learned to play a little video game
    00:19:0025 which involves remembering the locations of those numbers
    00:19:0429 when they appear simultaneously on a computer screen
    00:19:0821 and then to point to the locations where the numbers were
    00:19:1216 after they have disappeared.
    00:19:1328 The part that is most remarkable about this little video game
    00:19:1829 is that the chimp can do this task even if the numbers have appeared on the screen
    00:19:2303 for a very brief time, a fraction of a second.
    00:19:2627 And so let's just look at this.
    00:19:2902 Initially, we'll see it in a freeze frame. Here she is,
    00:19:3319 looking at the numbers on the computer screen.
    00:19:3621 You can see that they're all there.
    00:19:3802 And she is going to point to them and there she is,
    00:19:4108 pointing to the correct locations in the correct order,
    00:19:4400 and getting her reward.
    00:19:4523 Now, let's look at this in slow motion.
    00:19:4716 So, she has remembered where each of the numbers is
    00:19:5112 and she's pointing to them in order,
    00:19:5321 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.
    00:19:5621 And if she gets it right, which she has, she gets a little snack as a reward.
    00:20:0126 We'll now look at this in real time.
    00:20:0409 Have you been able to memorize the locations of those numbers?
    00:20:0707 It's not so easy.
    00:20:0901 And in fact, this chimp performs better at this task than almost any human.
    00:20:1404 And if you think about that, that's a most remarkable accomplishment
    00:20:1810 because not only has she learned the task,
    00:20:2304 learned the numbers, learned to play the video game,
    00:20:2512 but she's learned it without any linguistic communication, without any explanation
    00:20:3126 of what she's supposed to do, except that if she gets it right, she gets a snack,
    00:20:3608 and if she gets it wrong, she doesn't get the snack.
    00:20:3816 And I would invite you just to see how difficult that sort of process is
    00:20:4315 to try with one of your friends teaching some sort of complex task
    00:20:4824 without using language at all,
    00:20:5004 just use a reward or no reward and see how long it takes to learn that task.
    00:20:5429 Now, at this point, let's return to our task, we're about halfway through.
    00:21:0024 The numbers 2 plus 3 have entered our heads,
    00:21:0419 they're on their way to regions of the brain that are involved in language processing
    00:21:0923 and here, the details get a little murky.
    00:21:1129 We don't know nearly so much about how language is processed
    00:21:1528 as we do about how the basics of sounds are registered.
    00:21:2018 But we know something about where the processing takes place.
    00:21:2403 And we've learned about that using techniques like the one shown here,
    00:21:2804 magnetic resonance imaging.
    00:21:2916 This requires a very big magnet. The subject lies down on the bed,
    00:21:3400 they put their head in the plastic head-holder,
    00:21:3521 they're pushed in the magnet, and the kind of image we see
    00:21:4010 is shown here, for example.
    00:21:4207 So, this is a cross-sectional image of the human head,
    00:21:4427 you can see the extraordinary detail that can be obtained with magnetic resonance imaging.
    00:21:4921 As you might guess, this has revolutionized neurosurgery,
    00:21:5229 nowadays, the neurosurgeon very rarely is left wondering what he or she will see
    00:21:5802 after she enters the brain.
    00:21:5927 At this point, I want to introduce a variation on magnetic resonance imaging technology.
    00:22:0522 It's called functional magnetic resonance imaging
    00:22:0812 and it's a way of monitoring blood flow to different regions of the brain.
    00:22:1209 In the same way that muscles get an increase in blood flow if they work hard,
    00:22:1712 for example, if you're running, your legs will experience an increase in blood flow,
    00:22:2116 so those regions of the brain which are working harder get more blood flow.
    00:22:2709 And that can be monitored in a living person who's doing a task.
    00:22:3023 So, here, for example, we see a series of different regions of the brain
    00:22:3505 that are involved in language.
    00:22:3710 For example, if you're hearing words, if you're seeing words,
    00:22:4027 if you're speaking words,
    00:22:4218 or if you're thinking about words,
    00:22:4328 each of those tasks ends up calling on different regions of the brain
    00:22:5003 to perform it. We can see that by looking at the amount of blood that is flowing
    00:22:5426 to one region or another in the brain.
    00:22:5723 And that's shown by the colors here.
    00:22:5913 The bright colors show where most increases in blood flow have taken place.
    00:23:0419 Now, that tells us something about where language processing events occur.
    00:23:1113 It doesn't really tell us what is happening at the level of individual neurons
    00:23:1521 and I would say at this point, that's still not well understood.
    00:23:1822 But, by following the locations of events, we can learn some things,
    00:23:2423 and let's just follow that, especially in respect to two important regions of the brain,
    00:23:3104 these are called Broca's area and Wernicke's area.
    00:23:3406 Wernicke's area is a region towards the back, it's involved in hearing words
    00:23:3916 and in understanding the meanings of those words,
    00:23:4209 and in formulating the meanings of words as part of our speech.
    00:23:4725 Someone with damage to Wernicke's area speaks in what appears to be fluent sentences
    00:23:5309 but the words don't come out in the right order, or their meaning is inappropriate.
    00:23:5815 A person with damage to Broca's area, by contrast,
    00:24:0227 has good understanding of language,
    00:24:0511 but their ability to express themselves is compromised.
    00:24:0819 They have difficulty speaking, they have difficulty coming up with the word,
    00:24:1223 and articulating it.
    00:24:1403 Now, the location of Broca's area, this output region for language,
    00:24:1905 is not haphazard. It turns out to be right next to the principle motor area of the brain,
    00:24:2507 the part that controls muscle movements
    00:24:2707 and if we look at that region and this is shown schematically on this brain up here,
    00:24:3305 it's a long strip of the cerebral cortex,
    00:24:3710 which controls at different points along its length, different parts of the body,
    00:24:4308 different motor systems,
    00:24:4428 we see that the region of Broca's area, which is just in front here,
    00:24:5109 and is immediately adjacent to that part of the motor area
    00:24:5420 that controls the mouth, the lips, the tongue and the vocal chords,
    00:24:5824 is perfectly situated to send its message downstream to that motor region.
    00:25:0404 Just as an aside, the map of different motor groups
    00:25:0909 onto the motor area in the cerebral cortex
    00:25:1218 has an interesting history. This mapping was determined by a surgeon
    00:25:1722 named Penfield about 60 years ago
    00:25:1927 and it was through a series of surgical operations
    00:25:2505 in which he was able to stimulate very locally different regions of the brain
    00:25:2917 that he could map out which regions controlled which muscle groups
    00:25:3301 and the map that he obtained is shown in cartoon form
    00:25:3723 at the bottom here.
    00:25:3819 You can see it's a very much distorted map of the human body.
    00:25:4221 The hand, for example, is very large,
    00:25:4502 the mouth and the tongue are large,
    00:25:4801 but other parts are quite small.
    00:25:5003 And this makes sense, if you think about it, because there are certain parts of the body,
    00:25:5417 for example, the fingers, the lips, the tongue, which have very fine motor control.
    00:26:0005 They require many neurons in the brain to effect that fine control
    00:26:0509 and therefore, they map to large regions of the cortex.
    00:26:0820 Other muscle groups, for example, the muscles of the legs,
    00:26:1203 the feet, and so on, are much less finely controlled, they are far fewer neurons
    00:26:1625 required to control those muscle groups, and therefore, a much smaller territory on the brain is used,
    00:26:2226 hence this distorted map.
    00:26:2514 If it weren't for this enlargement of the region controlling the hands and the fingers,
    00:26:3023 we wouldn't be able to type, play a violin, do surgery and so on.
    00:26:3508 All of those fine motor tasks that we can do with our fingers.
    00:26:3728 Now what happens to the signal from the motor cortex?
    00:26:4204 Well, a complex program, for speech in the present case,
    00:26:4703 the act of speaking the word 5 that you did,
    00:26:5025 is put together and that information is sent to the appropriate motor groups
    00:26:5629 in the vocal cords, the lips, the tongue and so on.
    00:27:0019 It's transmitted along axons from the motor neurons
    00:27:0511 and is transmitted to the muscles in very much the same way
    00:27:0817 that information is transmitted from one neuron to another.
    00:27:1121 That is, there's a synapse, in this case from a nerve onto a muscle fiber
    00:27:1612 and at that synapse, a neurotransmitter is released, it's acetylcholine in this case,
    00:27:2206 and it binds its receptor, again very much like the signaling between nerve cells,
    00:27:2726 and the acetylcholine receptor, it turns out, is a membrane embedded ion channel.
    00:27:3308 It is normally closed, but if acetylcholine binds to it,
    00:27:3801 it changes its shape and it opens up, allowing the sodium ions
    00:27:4308 outside of the cell to flow into the cell.
    00:27:4609 And it's that flow of ions, positively charged ions,
    00:27:5010 from out to in which signals the muscle that it should contract.
    00:27:5512 How does that signal cause muscle contraction?
    00:27:5818 It's a series of steps of which that's just the first.
    00:28:0305 The next is the opening of a second set of channels,
    00:28:0719 which admit calcium ions.
    00:28:0929 That second set of channels is sensitive to the voltage change
    00:28:1309 that was induced by the first set of channels. The calcium ions admitted by the second set
    00:28:1824 act on a series of calcium binding proteins, which regulate the contractile apparatus,
    00:28:2421 and then the muscle twitches.
    00:28:2609 And so, we've come to the end of the task.
    00:28:2910 So, we've gone from hearing the sounds, processing it internally,
    00:28:3409 where, admittedly we don't know much about the mechanistic details,
    00:28:3821 but we know a little bit about where the processes happen,
    00:28:4100 we've formulated a linguistic response,
    00:28:4318 we've activated the muscles for speech, and out has come the word '5'.
    00:28:4728 So, let's just step back and look at the big picture.
    00:28:5122 The human brain, taken as a whole,
    00:28:5514 and ask ourselves a few very simple questions.
    00:28:5815 First, how complicated is the brain? How complex is it as a machine?
    00:29:0409 This is a question an engineer might ask.
    00:29:0615 From the outside, perhaps, it doesn't look that complex.
    00:29:0922 But as soon as we take a look inside, and here is, for example, a slice through the brain,
    00:29:1402 we're struck by its enormous complexity.
    00:29:1714 So, this is an image from yet another kind of magnetic resonance imaging technology
    00:29:2213 called diffusion tensor imaging which shows the long-range connections between different brain regions.
    00:29:2806 We're looking at just a single slice,
    00:29:3006 and we're looking at connections, each of which represents thousands of individual axons
    00:29:3609 and I think you can appreciate that the wiring is very complicated.
    00:29:4011 In fact, if we look at just some basic numbers
    00:29:4528 regarding the complexity of the brain, we can't help but be impressed
    00:29:5011 as an engineer might perhaps, in looking at how sophisticated this machine is.
    00:29:5523 So, let's just ask, for example, how many neurons there are in a brain?
    00:29:5824 Well, in a human brain, there are about 100 billion neurons.
    00:30:0311 The average neuron, in the cerebral cortex, for example,
    00:30:0714 has about 10,000 connections
    00:30:1006 to other neurons. So, that is two hundred trillion connections total
    00:30:1810 in the cerebral cortex.
    00:30:1921 If we ask, for example, what the total length is, of all the axons,
    00:30:2503 the long distance wires that connect one cell to another,
    00:30:2824 one brain region to another, the answer is for a single human brain,
    00:30:3306 it's about one and half times ten to the five kilometers.
    00:30:3820 That is, about 5 times the circumference of the earth.
    00:30:4307 That's a lot of wires to pack into one brain.
    00:30:4620 But that in fact doesn't tell the whole story.
    00:30:4915 These numbers, impressive as they are.
    00:30:5117 If we look at even a single neuron, we see that it is enormously complex.
    00:30:5718 So, here is one neuron that has been made fluorescent
    00:31:0023 with a special dye that's been injected into it
    00:31:0301 and we see this enormously complex branching pattern
    00:31:0712 with hundreds and hundreds of branches. This sort of pattern
    00:31:1120 is stereotypical for a given kind of neuron.
    00:31:1324 Other neurons will have different branching patterns.
    00:31:1600 And furthermore, if we look at the packing of neurons,
    00:31:2016 it's extraordinarily precise.
    00:31:2208 So, there's very little wasted space. Here's a picture from a mouse brain,
    00:31:2614 a genetically engineered mouse, I should say,
    00:31:2900 in which different neurons have been labeled with different colors.
    00:31:3217 You can see they're very tightly packed.
    00:31:3417 Their branches, which are coming out to the right side, are also very tightly packed.
    00:31:4021 They're packed in with other branches that are not fluorescently labeled here.
    00:31:4324 There's virtually no wasted space.
    00:31:4616 If we were to compare the brain to devices that we humans have made,
    00:31:5220 and this might be the sort of comparison an engineer would like to make,
    00:31:5619 we can ask how does the complexity of the brain compare to the complexity of our manmade objects.
    00:32:0402 So, let's take the most complex thing that we humans have made:
    00:32:0629 a computer chip.
    00:32:0809 This is a typical computer chip. There are perhaps a billion different elements
    00:32:1223 that have been manufactured on its surface, it's very tiny,
    00:32:1615 it's smaller than a coin, and if we look at high power,
    00:32:2027 this is now an electron micrograph of the surface of the chip,
    00:32:2404 we see that the elements, the individual elements on the chip,
    00:32:2808 are about 50 billionths of a meter in diameter.
    00:32:3203 So, that's about the size of a synapse. So, we humans have done pretty well,
    00:32:3510 we've got the miniaturization of our devices down to roughly the size scale
    00:32:4012 of the brain's devices. But I want to remind you
    00:32:4312 that computer chips can only be manufactured in two dimensions.
    00:32:4620 They're on flat surfaces.
    00:32:4804 Whereas, the brain packs all of the machinery into a 3-dimensional space
    00:32:5221 and very efficiently at that.
    00:32:5418 So, the brain can pack a lot more circuitry into a little volume
    00:32:5906 than a computer can by many, many orders of magnitude.
    00:33:0314 An engineer might also ask a question about how
    00:33:0722 the brain is built, compared, for example, to the building of our man-made devices.
    00:33:1307 Now, when we build something, we typically design it and draw out a blueprint,
    00:33:1821 so that we can have an image of the thing we want to build.
    00:33:2110 Here's a piece of metal that's been machined,
    00:33:2418 we can see that this is certainly a logical way
    00:33:2626 to encode the information for the object that we're going to build,
    00:33:3105 encode it essentially as a picture, with commentary written on it,
    00:33:3413 and if we have something that's very complex, like a brain,
    00:33:3811 we might imagine that having blueprints, wiring diagrams, essentially, would be very helpful
    00:33:4302 but in fact nature does not use images to encode the information
    00:33:4806 for building anything. The information is encoded, it turns out,
    00:33:5223 in a long, one-dimensional string of letters.
    00:33:5707 It's along the DNA, our genetic material.
    00:33:5923 So, this is much more like text, where, here, in this case,
    00:34:0328 the alphabet of DNA has four letters, four chemical groups,
    00:34:0718 which we abbreviate A, C, G and T.
    00:34:1000 And it's the order of those groups along the DNA chain which is the information.
    00:34:1516 How information that is encoded in this one-dimensional form,
    00:34:1924 along a strand of DNA, is used to produce objects as complex as synapses
    00:34:2515 or whole neurons, or whole brains,
    00:34:2805 is very much an area of active research.
    00:34:3202 There are a number of advances that have been made,
    00:34:3409 but I think it's fair to say that most of the story still lies ahead of us.
    00:34:3910 And I therefore want to close with three open questions,
    00:34:4400 questions that we neuroscientists are intrigued by,
    00:34:4704 questions that are still largely unanswered, but, in principle, are answerable.
    00:34:5302 And let's look at those one at a time.
    00:34:5505 Question one: how is brain structure and plasticity encoded in the DNA?
    00:35:0101 It is encoded in the DNA, in the sense that each organism,
    00:35:0510 whether it's a person, or a sea slug, has a particular kind of nervous system,
    00:35:0924 and that nervous system is largely a product of their genetic inheritance.
    00:35:1520 It is also a product of their environment
    00:35:1820 in the sense that changes to the nervous system change the nervous system itself,
    00:35:2429 and that, of course, brings us to the second question,
    00:35:2900 which is, what those changes are?
    00:35:3112 What are the cellular and molecular representations of memories and thoughts?
    00:35:3529 What happens inside your head when you hear a new phone number,
    00:35:3913 or a new name, or see a new face.
    00:35:4119 These are still largely unknown.
    00:35:4425 And finally, how do genetics and experience interact to make each brain structurally and functionally unique?
    00:35:5311 And this really gets at the heart of our own sense of ourselves
    00:35:5718 as unique individuals and I think the answer to each of these three questions,
    00:36:0206 and especially this last question, is going to shape our view of ourselves,
    00:36:0603 both as individuals and as a species.
    00:36:0907 Thank you.

    • General Public
    • Educators of H. School / Intro Undergrad
    • طالب
    • Educators of Adv. Undergrad / Grad
    • الباحث
    • Educators


    شاهد الفيديو: قله النوم و الأرق. الأسباب و الحلول حسن الحسني أستاذ المخ والأعصاب (قد 2022).


تعليقات:

  1. Everhart

    أعمر لك هرابة رأس السنة الجديدة! تهنئ زملائك المدونين!

  2. Tesfaye

    مع الماضي القديم الجديد والقادم NG. دع الثور يعقب منافسيك

  3. Whitelaw

    موضوع مثير للاهتمام ، بفضل المؤلف سعيد ، أخبرني ، أين رأيت شيئًا مشابهًا هنا؟ مرة أخرى HOA إلى poyuzat.

  4. Wadi

    أنا آسف ، لكن في رأيي ، أنت مخطئ. أنا متأكد. أنا قادر على إثبات ذلك.

  5. Hardouin

    بيننا يتحدث ، في رأيي ، واضح. لا أرغب في تطوير هذا الموضوع.

  6. Ash

    وماذا بعد؟

  7. Herlebeorht

    أنا محدود ، أعتذر ، لكنه لا يقترب مني. هل هناك متغيرات أخرى؟



اكتب رسالة