مدل های محاسباتی عصبی از تاثیرات جانبی ناحیه آسیب دیده مغز روی نواحی دورتر از منطقه آسیب دیده

اختلال ناگهانی در منطقه ای از مغز، مثلاً در اثر سکته های مغزی، باعث نقصهای عصبی مستقیماً مطابق با منطقه آسیب دیده می شود و آسیب درست از این منطقه شروع میشود. به علاوه دیگر نقص های بالینی که به عنوان نقصها یا تاثیرات دوم یا Secondary remote نامیده می شوند. وی قسمتهای بی عیب باقیمانده از مغز تاثیر خود را می گذراند. (برای مثال به علت قطع شدن ارتباط آنها با ناحیه آسیب دیده) این پدیده به عنوان diaschisis نامیده شده است. diaschisis (نقص  الکتریکی و functional که بعلت آسیب در قشر مغز آغاز می شود و در منطقه ای دورتر از منطقه آسیب دیده نیز این آسیب را می توان فهمید منطقه ای که خود آسیب می بیند وی از لحاظ عصبی (ارتباط عصبی ) به آن اتصال دارد.

این پدیده باعث شده ، خصوصاً در مورد ارتباط بین نیمکره چپ و راست مغز، مساله ویژه ای که در ارتباط با هر یک از نیمکره ها وجود دارد باعث مشکل در فهم و درک پدیده شود. این مقاله بعضی از مدلهای Neurocomputation  اخیر را مورد مطالعه قرار داده (اثر و کیفیت diaschisis) مدل ارائه شده تنها یک مدلی است که همه خصوصیت دیگر بین نیمکره ها و همه اثر diaschisis را شرح می دهد. در انتها، نتایج تاثیرات زیر قشری نیمکره چپ و راست روی خصوصیت نیمکره ها مورد بررسی قرار می گیرد.

مقدمه

Stoke : یا (سکته مغزی) ، اختلال ناگهانی است که در جریان supply کردن خون برای مغز بوجود می آید. زمانی که یک سد ناگهانی در برابر جریان خون در سرخرگ های مغزی ایجاد می شود متعاقب آن باعث کمبود خون رسانی به آن ناحیه شده و ایسکمیک مغزی را به دنبال دارد. سکته مغزی یکی از بیماریهای شایع در نورولوژی است. برای مثال سومین عامل مرگ در کشور آمریکاست و اغلب موارد باعث نقص در بستر کرونیک (نقص در سیستم عصبی ، عضلانی قلبی ) اختلاف در زبان و صحبت کردن و مشکلات حافظه ای را به دنبال دارد. این باعث شده که توجه بسیار زیادی روی تحقیقات در مورد این مطلب در طی چند دهه اخیر صورت گیرد. اکثر این تحقیقات به دنبال اصلاح کردن یافته ها و دانسته ها درباره مکانیسم و پاتوفیزیولوژی این بیماری (strake) هستند. یافته ها این تحقیقات در اکثر موارد بسیار پیچیده و حتی بسیار مورد بحث و جدل بوده اند.

در حال حاضر یک تردید ذاتی درباره اینکه چه فاکتورها و عواملی باعث می شوند که ناحیه آسیب دیده اولیه به بافتهای مجاور مغز گسترش یابد، وجود دارد.

پیچیده بودن مغز در حین سکته مغزی باعث شده به این نتیجه برسیم که مدلهای Computational می توانند ابزار بسیار قدرتمندی برای درک عمیق ما درباره Stroke باشد. محدودیت درباره تکنولوژی مدلهای عصبی و علم نورد ساینتیفیک Neuroscientific باعث شده بوجود آوردن و ساختن جزئیات مدل غیر ممکن و غیر عملی باشد.

هر چند که ثابت شده که مطالعه روی بعضی قسمتهای بخصوص از سکته مغزی ممکن می باشد. (یا مثل دیگر اختلالات نورولوژیک ]2و1[ ) بوسیله مدلهای عصبی برای مثال یافته های بسیاری از مدلهای عصبی ]30007[ روی این متمرکز شده اند که قشر آسیب ایده چطور روی بافتهای مجاور، فعالیتهای  و حرکتی آن را مختل می کند.

این مدلها ، نتایجی که داده اند بیشتر مبتنی بر مشاهده های بعدی روی مطالعات حیوانی بوده ]9/8[ دیگر مدلهای Computational به عنوان متدهای مرتبط استفاده شده است برای آزمایش کردن: (به عنوان مثال : چطور تغییرات بیوشیمیایی / بیوفیزیکی که بافت آسیب دیده مغز اتفاق می افتد،‌می تواند اختلال اولیه را  و چطور آنها می توانند نامتقارن بودن چپ و راست فعالیت الکتریکی که از مغز ثبت می شود، توضیح دهند. ]12[

یکی از موضوعات مهمی که درباره Stroke وجود دارد و بعنوان یکی از  حل نشده، باقی مانده است مکانیسم هایی است که درباره اثر اختلال در ناحیه دورتر وجود دارند: مطابق با موضوع، سکته به دلیل نقص سیستم نورولوژیک مستقیماً قابل پخش به نواحی آسیب دیده است. بعضی دیگر از نقص های کلینیکی (clinical) مطابق با اختلال (secondary fictional) در فاصله دورتر از ناحیه آسیب دیده مغزی دیده می شوند. که حتی از لحاظ ارتباط عصبی دوم از یکدیگر جدا می باشند. (پدیده diaschisis ) مکانیزمهای تاثیرات cmote ، خصوصاً که مورد interaction بین  چپ و راست مغز باعث شده که فهم ها در درک تئوریهای ویژه femispheric با مشکل مواجه شود.

در بخش بعدی با تاثیرات remote از اختلالات موضعی مغز را مورد مطالعه قرار می دهیم و اینکه چرا در فهم مطالب با مشکل مواجه می شویم. در قسمت بعدی سپس بعضی از مدلهای عصبی که ارتباط بین ناحیه های چپ و راست نیمکره مغزی را شامل می شود مورد مطالعه قرار می دهیم.

مساله دشوار Callosal

متعاقب سکته مغزی در یک لوب از مغز، کاهش شدید فعالیت عصبی، کاهش متابولیسم و اکسیداسیون و کاهش جریان خون در مغز را در ناحیه مجاور (ناحیه بدون آسیب) خواهیم داشت (Contralaterally) (Oxidative Metabolism) ]14 و 3[

و نمیکره بوسیله مسیر بزرگی از فیبرهای عصبی به نام (Corpus callosum) به هم ارتباط دارند.

این نوع از بیماری diaschisis ، اغلب به عنوان transcallosal diaschisis معروف است.

شدت خارج شدن از حالت نرمال متناسب با حجم و شدت ناحیه آسیب دیده (intract) عنوان می شود. و تغییرات تا سه الی چهار هفته بعد از آسیب (سکته) روند پایداری از خود نشان می دهد. به علاوه ، اغلب پذیرفته شده که transcallosal diaschisis جوابگوی قسمتی از اختلالاتی که در سکته رخ می دهد،‌می باشد. ]14[ مثلا شامل یافته های مربوط به فعالیتهای حسی حرکتی (Sensorimotor) متعاقب آسیب ]15[ اگر چه که حتی در این مورد هم مورد بحث و challenge می باشد. ]16[.

به طور گسترده ای فرض می شوند اولین مکانیسم پاسخگو برای transcallosal dishes حذف ورودی های تحریک از نیمکره آسیب دیده به نقطه مقابل آن در نیمکره دیگر از طریق callosum corpus است.

مفهوم Diaschisis در ماجرای رقابت بین نیمکره ها

ما فرض کرده ایم که Lateralization قوی و همچنین رخ دادن آسیبهای معروف به Diaschisis می تواند در آب مدل با مفروض دانستن تاثیرات تحریکی Callosal و همچنین مکانیسم Subcortical برای رقابت بین دو نیمکره، ایجاد شود ]57و56[ .

دلیل این فرضیه در ابتدای امر مشهود به نظر نمی رسد. خصوصاً تاثیر Lateralization قوی در تئوری اثر تحریکی Callosal بسیار مهم می باشد که به همین دلیل باعث
شکل گیری فرضیه تقارن در الگوهای فعالیتی می گردد.

همچنین مدلی که در گذشته مطرح شد تنها تاثیر تحریکی Callosal در نظر گرفته شده بود ( بدون در نظر گرفتن مناطق زیر کورتکس). در ادامه مطلب به تولید سری حروف به وسیله مدل عصبی خواهیم پرداخت، در این مدل از دو راه ارتباطی جهت برقراری رابطه بین راست و چپ مغز استفاده شده همچنین که ناحیه های Subcortical بله این مسیرها اضافه شده اند.

نتیجه و بحث

توانایی ها در بکارگیری و مطالعه روشهای عصبی بر روی ناحیه آسیب دیده و اثرات Semote آن در حال حاضر محدود می باشد. مدلهای محاسباتی بسیاری برای ساده سازی و تقریب، مشاله های مختلط نورو بیولوژیکی مورد نیاز هستند. البته در چند سال اخیر فرضیات مبتنی بر مکانیسم پاتوفیزیولوژی کال بسیار مناسب بوده اند.

در این مقاله، ما به بررسی مدلی پرداختیم که بتواند، نواحی چپ و راست مغز که بوسیله مسیر تحریکی Cop Vs Callasom ارتباط دارند، بیان کند و همچنین بتواند مبحث Lateralization و تغییرات در اثر Diaschisis را شرح دهد. مدل هایی اولیه که این موضوع ها را آزمایش می کردند دریافتند که ناحیه های قشری چپ و راست در کنار اثر تحریکی Callosal، و این اثر بازدارنده باعث شد که نتوانیم اثرات تغییر در Diaschisis را مدل کنیم.

نتیجه ما از بین دوگانگی که اتفاق افتاد این بود که حتماً باید عامل دیگری ( فاکتورهای زیر کرتکس ) وجود داشته باشد که بوجود آورنده این پدیده باشد.