Neuroscience: Science of the Brain in Swahili

Neuroscience: The Science of the Brian

This is the Swahili language translation of the public education booklet. This translation was

made for IBRO by:

Dr. Abubakar Badawy: (main translator) Ministry of Health, Kenya.

Agweyu and Obonyo Nchafatso: School of Medicine, University of Nairobi.

Nilesh Patel: Dept Medical Physiology, University of Nairobi.

The British Neuroscience Association (BNA) commissioned the booklet for the purposes of

teaching young people in the UK about their Brain and Neuroscience the science of the brain.

The booklet contains short explanatory chapters on different subjects written by experts in each topic. The original booklet was published in 2004.

In 2005 the International Brain Research Organisation (IBRO) purchased the copyright of the

booklet. We have commissioned members of our organisation to translate the booklet in

multiple languages. In addition to the Swahili version that you are now reading the booklet is

available in a further sixteen languages also contained on this CDROM.

We hope that you will use these translations for the purpose of improving public understanding

and awareness of the brain and the importance of brain research. IBRO and the BNA are happy

for you to make printed copies or clone theses PDFfiles. However this should not be done for

profit. For more information please read the additional information that is appended at the end of the booklet.

Contents

Pages 2-60: Neuroscience The Science of the Brain (Portuguese version)

Page 61-72: Additional information (English).

An introduction to IBRO and the CDROM:

Please contact to Foxit Software for the licensed copy.Web Site:www.FoxitSoftware.comSales and Information:[email protected] Support:[email protected]

ELIM YA BONGO

SAYANASI YA TALAUMA UBONGO

KITANGULIZE KWA WANANFUNZI WAPA

Chama cha watalama wa elimu ya ubongo wa uengereza

Muunuana wa uropa wa taaluma ya ubongo




Nakala hii imetayuarishwa kwa niaba ya British Neuroscience Association na European Dana Alliance for the Brain by Richard Morris(University of Edinburgh) na Marianne Fillenz (University of Oxford).Kazi ya uchoraji umefanywa na Jane Grainger (Grainger Dunsmore Design Studio, Edinburgh).

Chama cha [British Neuroscience Association] (BNA) ni cham,a cha wataalamu walio Uengerezai[U.K] kinacho akilisha wanascience wa taalumaya ubongo [neuroscientists] na wamejitolea muhanga kwa minajili ya kufahamu zaidi nidhamu ya bongo katika afya ya mwanadamu na magojwa Wanachama wake wanashirikisha wanasayansi walio na vyeo vikuu katika vyuo vikuu na vyuo vya utafiti vinavyo wahusisha wanafunzi wanao shughulika na utafiti. Mkutano wa BNA

nafanyika baada ya miezi mine, inayokusanya wahusika kutoa ripoti ya utafiti unao endelea sehemu

tofauti ambao inaleta natija ya kufanywa harakati tofauti kama vile warsha na mihadhara ya kuwaelimisha jamii na shule tofauti.Kwa maelezo zaidi unaweza tembelea http://www.bna.org.uk/.

Lengo la [European Dana Alliance for the Brain (EDAB) ni kuelimisha na wahusika wa uamuzi kuhusu umuhimu wa utafiti wa taaluma ya sayansi ya bongoi. Pia shabaha ya [EDAB]nikuendeleza taaluma hii kwa manufa ya jamii kuhusu afya ya bongo na madhara yake kwq njia

bora.Magonjwa ya bongo na pungufu za akili inaathiri mamilioni ya watu wa tabaka zote na

inayosababisha pengo kubwa ya uchumi wa nchi. Ili kuweza kukabiliana na tatizo hili,mwaka wa1997, 70 wanasayansi wakuu wa uengereza walikubaliana kupitisha mkataba wa kuzidisha utafiti na uhamasishaji wataaluma yabongo. Kuanzia hapo wanachama walichaguliwa waliowakilisha mataifa 24ya Uropa. [ EDAB] inayo zaidi ya 125. Temblea http://www.edab.net/ kwa maelezo zaidi.

Imechapishwa na British Neuroscience Association

The Sherrington Buildings

Ashton Street

Liverpool L69 3GE

UK

Haki ya nakala hii ni ya British Neuroscience Association 2003

Hairuhusiwi kuchapisha kwa aina yoyote bila ya

idhini ya British Neuroscience Association

First Published 2003

ISBN: 0 9545204 0 8

Taswira hizi ni za mishipas iliyo kwenye bongo inayoleta picha kutumia rangi tofautio inoyo lingana na chembe za mwili [sells]




Utaalamu wa bongo Ndani mwa vichwa vyetu, kuna kiungo muhimu kilicho na uzani wa 1.5 kg na kina mamilioni za chembe ndogo ndogo chombo hiki kinawezesha kuhisi vitu vyote vinavyo tuzunguka, kufikiri na kuzungumza. Bongo la mwanadamu ni kiu ngo muhimu sana na chenye ugumu kufahamika. Kijitabu hiki nikama utangulizi kwa wanafunziu wapya . Katika kijitabu hiki ,tutaeleza tunachojua kuhusu kazi ya ubongo na kiasi gani kilicho baki tunacho stahili tujue . Taaluma yake inawahusisha wanasayansi ,madaktari wa fani tofauti kuanzia wahusika wa biyologia,fani ya akili na wanao husika na ubainifu wa viungo vya mwili na hata wataalamu wa Madawa. Ushirikisho wao ndio umezalisha fani hii mpya ya neuroscience - the science of the brain. Yaani elimu ya ubongo. Maelezo ya ubongo tutavyo eleza yataweza kufanya kazi kubwa walakini si kila kitu. Bongo lina chembe za mishipa ilyo ungana kueneza mtandau. Mtandau huu una nguvu ya kuwasiliana kama umeme kwa harakati za kemikali.Ubongo huu una hisia ya kuona na kuhisi vitu. Inaweza kuhisi uchungu na kemikali zina saidia kupunguza baadhi ya hisia zisizo ridhisha. Inasehemu tofauti inayoshirikiana kiharakati na kudhibiti vitendo vyetu. Bongo linalofanya vitu vyote hivi haiji maramoja inakuja kwa mpangilio na tutawaleza jinsi ya nidhamu hizi za genes zinavyo tendeka. Wakati gene moja au nyengine inapokwenda makosa husababisha pungufu tofauti kama vile ukosefu wa kutabiri unacho soma [dyslexia]. Kuna kufanana kwa jinsi bongo linavyo kuwa na jukumu la mishipa inayolete mtandao kusababisha ulegevu .Ulegevu [Plasticity] ndio unaoleta kuelewa na kukumbuka mambo. Hazina hii ya ubongo kwa mfano inaweza kukumbuka nambari za simu na matendo uliyo fanya kirsmasi ilyopita. Yakusikitisha, bongo hili linalo kumbuka yote haya halipati chakula wala kinywaji kwa hivyo huwa lime banika. Lakini lina pata maudhiko kama tunavyopata sisi na tuna hisi baadhi za nyongo na kemikali zinazo leta kuzidiwa kwa hamu kama wengi wetu tunavyohisi tunapojitayarisha kufanya mtihani. Hapo ndio wakati usingizi unapokuwa na umuhimu kwahivyo tunaupa nafasi ya usingizi. Chakusikitisha nikuwa linaweza kuathirika na kupata magojwa . Teknologia mpya kama vile [electrodes] umeme ambao una gusa chembe za cells, taswira zinazo athiri mishipa na baadhi ya dawa inabadilisha taaluma ya sayansi ya ubongo. Tunakuelemisha na kugusia sheria na desturi ya elimu ya bongo na mambo yanayo athiri bongo katika tafiti mpya.

To order additional copies: Online ordering: www.bna.org.uk/publications Postal: The British Neuroscience Association, c/o: The Sherrington Buildings, Ashton Street, Liverpool L68 3GE

1 Nidhamu ya mishipa ya Ubongo P2

2 Mishipa na nguvu za kazi P4

3 Kemikali za usafirishaji P7

4 Dawa na ubongo P9

5 Hisia ya ugusaji na uchungu P11

6 Maono P14

7 Harakati P19

8 Ukuaji wa nidhamu ya mishipa ya bongo P22

9 Ukosefu wa kutabiri unachosoma [Dyslexia] P25

10 Ulegevu [Plasticity] P27

11 Kusoma na ukumbukaji P30

12 Maudhiko P35

13 Nidhamu ya kinga mwilini P37

14 Usingizi P39

15 Taswira katika ubongo P41

16 Ubongo wa bandia na utandao wa ubongo P44

17 Wakati mambo yanapo haribika P47

18 Sheria ya elimu ya bongo P52

19 Taaluma na kazi P54

20 Maelezo ya zaidi na pongezi P56




2

Nidhamu ya mishipa ya Ubongo

Neurons zina muundo unao shirikisha chembe za mwili na mishikamano miwili inyoitwa ‘processes’.Moja wa mshikamano huu unaitwa axons; kazi yake ni kupeleka habari kwa neuron ambayo inashikanishwa mblele na wenzake Muundo mwingine unaitwa dendrites – ambayo kazi yake nikupokea habari inayo letwa na axons zote hizi mbili zina shiriki katika kazi maalumu inayoitwa synapses (tizima sura ya 2 na 3] Neurons zimepangiliwa Katika musururu ambao unapeleka habari katika nidhamu yamishipa ya bongo.

Taswira ya ubongo na uti wa mgongo

Maumbile ya kimsingi ya nidhamu

ya mishipa ya bongo

Nidhamu ya mishipa ya bongo yana husisha bongo, uti wa mgongo na mishipa ya peripheral inayo undwa na chembe za mishipa zinazo itwa neurons zinazo unganishwa nakuitwa glial cells.

Kuna sampuli tatu za mishipa ya neurons. Sensory neurons zimeunganishwa kufanya kazi ya kutambua na kujibu harakati tofauti kwenye mwili na mazingara. Chembe hizi za mishipa ya hisia zina hisi tofauti za mwangaza, sauti, harakati na kemikali zinao safirsha hisia za uwonaji , usikiaji, ugusaji, harufu na utamu. Wakati harakati hizi ,za theluji au kemikali zinapozidi kwenye ngozi zinaleta hisia na kuharibu ngozi, hivyo chembe maalumu zinazoitwa nociceptors zinafanya kazi na kupeleka hisia kwa bongo ili uweze kujikinga na uchungu.[tizama sura ya 5 ya hisia ya uguzaji na uchungu] Motor neurons,hii inadhibiti harakati za misuli, na zina husika na tabia zote ikihusu mazungumzo. Kiunganishi baina ya mishipa ya hisia sensory na motor neurons inaitwa Interneurones ambayo ina nguvu zaidi katika bongo la mwanadamu. Interneurons inashughulika na harakati pia na kuwa ina jukumu la utendaji kazi wabongo.Glial cells,hizi zilikuwa zinasaidiana na neurons katika utendaji ambazo zina changamoto kubwa katika utendaji wa mtu mzima. Hata hivyo hazina nghuvu za kupeleka habari kuliko neurons.

Bongo na uti wa mgongo zimekutanishwa na mishipa ya hisia na misuli kupitia mishipa ya axons ambayo inaunganisha mishipa ya peripheral.Uti wa mgongo una kazi mbili: ni kituo cha harakati kama vile mshutuko wa goti ama kuondoa mguu unapo hisi kitu cha moto ama kugundua pamoja na harakti nyengine ambazo zina unganisha na kusafirisha baina ya mwili na bongo.

Maumbile ya kimsingi ya nidhamun ya mishiap ya bongo yako sawa katika viuinganishi vya uti wa mgongo. Kitu kinacho tafautisha kiungo cha bongo katika mwili na vingine ni uhusiano wake na mwili. Hii nikutokana na wingi wa mishipa tofgauti iliyo na majukumu tofgauti za harakati katika mazingira .

Bayana ya maumbile ya bongo Bongo limehusisha brain stem na cerebral hemispheres. Brain stem imegawanyika katikla sehemu 3: hind-brain, mid-brain na diencephalon. Hind-brain ni kiendelezi cha uti wa mgongo . Imekusanya mtandao wa mishipa ya neurons ambayo imekusanya makao yanayo dhibiti harakati kama vile kuvuta na presha kinachotoka juu ya hind-brain ni cerebellum, ambayo kazi yake ni kudhibiti harakati [tizama sura ya 7-9]

Midbrain inahusisha kundi la neuron ambalo kila moja wapo zinotumia kimikali za usafgirishaji ambazo zote zina kutana katika cerebral hemispheres.Inaaminika kwamba hizi kemikali zinaweza kusababisha harakati nyingi zaidi za neuron katika vituo cha




Tswira ya ubngo ukionekana kwa juu,chini na kwa upande. Mgawanyiko baina ya cerebral hemisphere na brain stem, inayo ungunisha cerebellum

Kwa minajili ya kazi kama kjulala , kuamuka,au kurudi nyuma .Diencephalon imegaqwanyikla katika nyaja mbiliu tofauti zinazo iutwa thalamus na hypothalamus: Thalamus inapeleka hisia kwa nidhamu zake katika cerebral cortex, am bayo iunarudisha tena kwa thalamus. Mwenendo huu wakuenda nyuma na mbele ndio unao unganisha msdururu wa habari.Hypothalamus ina dhibiuti kjazi kama vile kul;a na kunyua na kutoa kemikaliu zinazo husisha utendaji wa kujamiaana. Cerebral hemispheres inajumuisha basal ganglia, na baadhi za neuron zinazounda mada zenye rangi ya udongo katika cerebral cortex. Basal ganglia inajukumu ya kudhibitio harakati [tizama sura ya 7] ikiwa imejazwa katika nafasi maalumu katika kifufu cha kichwa cerebral cortex inaruhusiwa kutembea nje na dani kuipa nafasi vyema neuron. Misuli ya cortical ni sehemu kubwa kjatika bongo am,bayo ni mara 4 ya bongo la sokwe. Imegawanyika katika makundi makubwa yaloyo sehemu tofaut yasnayotambulikana kwa chembe chake na viunganmishi. Kazio za nyingi ya serhem,u hizi ziunajulikana kama kuona, kusikia na kunusa. Sehemu ya kuhisi I napata kupitia kwa ngo zi ambayo inaitwa sehemu ya somaesthetic na sehemu nyuingi za motor.Njia ya mishipa ya hjisia kuenda kwa cortex na kutoka kwa cortex kuenda kwa misuli zina ingiliasna . Kwa hiovyo harakati za upande wa kuliua wa mwili unadhibnitiwa na upande wakushoto wa cortex na hiuvyo hivyo kinyume chake. Vile vile upanmde wa kushoto wa m,wiuli unapeleka ishara za hisia katikla hemisphere za upande wa kulia kwa mfano sauti ionayuokuja kuitoka kushoto inafika upanbder wa kuluia wa cortex. Hatahivyo pande mbiliu za bvongo hazifanyi kazi tofauti kwa coertex ya kjushoto na kulia zinakusanyua na kufungu cha mizizi kinachoitwa corpus callosum.

Baba wa taalumu ya bongo, Ramon y Cajal, akiuwa na

microscope 1890.

Cerebral Hemisphere Cerebellum Brain Stem

Sehemu ya bongo ionayo onyesha thalamus na hypothalamus Thalamus

Hypothalamus

Sehemu ya bongo inayuoonysha basal ganglia na corpus callosum Cerebral Hemisphere

Corpus Callosum

Basal Ganglia

Cerebral cortex inaitajika kwa harakati za kujitoleais, lugha, uzungumzaji na kazi kubwa kama vile kufikirioa nba kukumbuka. Kazi nyingi kama hizi zinafanywa na pande zote za bongo, lakiuniu zaidio nikwa sehemu ya hemisphere. Sehemu zinazo husika na kazi kubwa kama kuzungumza ambayo inapatiklana kwa sehemu ya kushopto kwa watu wengi. Hata hiovyo kluna haja yakujua mengi zaidi. Hasa mada kama hizi kama kuwa na fahamu na taaluma ya kazi ya cerebral cortex niu nyanja muhimu inayo faa kufganyiowa utafityi zaiodi katika taaluma yua sayansi ubongo.

Taswira ya kwanza ya Cajal ya neurons dendrites. Michoro ya Cajal ya

neuron na cerebellum.

Sehemu zinazoa husina za mtandau: http://science.howstuffworks.com/brain.htm http://faculty.washington.edu/chudler/neurok.html http://psych.hanover.edu/Krantz/neurotut.html

3 3




Neuron na uwezo wake Aidha neuron zinashirikiana na sensory ama motor, kiukubwa au kiudogo, zote zina fananakikazi kiumeme au kikemikali neuron zinashirikiana na kushindana kupekesha na kudhibiti nidhamu ya mishipa ya bongo, kama ilivyo kwa watu Jamii au shirika kushirikiana katika uwamuzi.Ishara ya kemikali inayopokewa na dendrites kutoka kwa axons inapambana na kubadilisha klla ishara ya umeme ambayo inaongeza au kupunguza katika viotuo vingine nma kufanya uwamuzi kama itaweze kutoa iushara sehmu nyengine.Nguvu za umeme zina safiri kuenda kwa axons kupitia kwa dendrites ya neuron nyingine na hivyo hivyo ndivyo harakati hizi zionavyo jiruidia..

Spinal motor neuron Pyramidal cell Purkinje cell of cerebellum

Cell Body Cell Body

Cell Body Axon

Axon Axon

Mtindo wa neuron Kama jiunsi tuliuvyo waeleza katika sura iliyo pita neuron inahuisishwa na

Sampuli 3 za Neuron

dendrites, cell body, axon na synaptic terminals. Muundo huu unaleta mgawanyiko katika kazi zake, katika upokeajiu , uchanganyishaji na upelekaji. Kwamtiozamo wa haraka dendrites inaopokea, cell boby inmachanganyishga nayo axon inapeleka shuguli inayoiu twa polinizatyion kwasababu habiri inayo pelekwa inkusudiowa sehem,u m,oja.

Dendrites Cell Body Axon Synapse

kupoiklea kuchanganyisha kupeleka

Mwelekeo wa kazi ya neuron Kama miundo mingine, neuron pia inajikusanya kwa pamoja. Sehemu ya nje ya neuron iliyo undua kwa mafguta yanyo patiklana katika cytoskeleton ambayo yanaundwa na minyonyoro ya protini inayoshikanisha dendrites na axon pamoja. Muundo huu nikama plastiki inayo vutika kwenye mnyonyoro uliop kusudiwa. Saehemu tofauti za neuron zina mwendo ulio dhabiti, Inafgnya shughuli yake kuwa na mpangilio ikihusisha na za majirani.Dendrites inabadilisha muundo na kuleta mawasiliano mapya na kuondoa mengine, na axon inakuza upya ilhali neuron inajaribu kujikuza zaidi kawa wengine.

Ndaniu mwa neureon kuna saehemu tofautio. Hizi zionahusisha protini ambayuo iunaunmdsua zaidfi kwenye cellbody nakupele3kwa kwenye cytoskeleton. Cvhembe ndogondgo zinmazo klaa nje ya dendrites zinaitwa dendritic spines.Hapa ndfiup[o axons inap[ata mawasioliano yake. Protioni inayo safirioshwa kutoka kwa spiner ni muhimu kudumisha uungfaniushajiu wa neuron. Protini hizi zinabadilika nakupata badala yake kwa zile ambazo ziumefanya kazi. Kazi yote hii inahitaji mafuta na kuna viwanda vya nguvu ndani ya cell vinvyo toa mafuta haya inayoitywa mitochondria. Kiishio cha axon ambacho kiunapelekea molecvules inayoitwa growth factors. Mambo haya yanachukuliuwa ndani na kupelekwa katika chembe za mwili ambazo zinasababisha genes za neuron na mwishowe kuundua protini mpya. Hiui iunbawezezes\hasghja neriuu kukuza dendrites ndefu zaidi na kufanya mabadiliko katika muundo wake na kazi. Maalumati, lishe , na usafirishaji unakwenda na kurudi katika cell za mwili wakati wote.

Dendritic spines nichembe ndogo za kijani zinazo shika katikaa dendrites za neuron. Hivvi ndivyo zinavyo kutana

4




l

Uchukuzi na Uwamuzi Katika upande wa uchukuzi wa cells, dendreites ina uhusiano wa karibu na axons za cells nynigine, katika kila moja wapo zinatofautishwa kwa nafasi ndogo ya vibilioni 20 ya mita.Dendrites inapokea mawasiliano kutoka kwa neuron ya idadi tofauti. Sehemu ya makutano inaitwa synapses.

Makutano mingi ya cells cerebral cortex yanakuwa katika dendrites spineambampo zina ganda nje kama miccrophoni kutafuta ishara. Mawasiliano baina yua mishipa ya cells katika mkutano huu uniatwa kama synaptic transmission, na inahusisha shuguli za kemikali ambazo tutaeleza katika sura ifuatayo wakati dendrites inapo pokea kemikali za usafirishaji ambazo zime toka kwa axons ,nguvu za umeme zinatendeka kupokea dendritic spine. Nguvuhii ya Umeme inayotoka kwenye cells inaitwa excitation, ama nguvu za umeme zinazo toka kwenye cells zinazoitwa inhibition. Nguvu zote hizi zapositve nsnegative zinapatikana katika dendrites na kugawanyika kwenda kwa cell za mwili. Nakama hai[patikani harakati ya kisawa nguvu hizi hukfa na mwishowe hakuna kitu kinachopatikana . Hata hivyo ikiwa nguvu hizi za umeme zinaleta faida katika threshold,basi neuron itatuma ujumbe kwa wenzake wengine. Kw a hivyo neuron inafanya ya muhasibu inayoongeza na kupunguza .Inapunguza na kuzidisha ujumbe inayo pata kutoka kwa neuron nyengine, makutanio mengine yanatoa excitation na nyingine inhibition. Jinsi za ishara hii zinazotoa hisia , fikira , na harakati inategemea na mtandao na mashikano yanayoletwa na neuron.

Uwezo na nguvu za neuron

Ilikuwasiliana kutoka neuron moja na nyengine, ishara ya neuron ni lazima isafiri kwenye axons. Ni vi8pi neuron zinafanya hivyo? Jawabu nikuwa , nguvu iliyofungua na mada za mwili na kemikali zinapo,kutana pamoja vizuri. Axons ya neuron inapeleka umeme Inayoitwa action potentials.Hizi zinasafiri kwe minyororo ya mishipa kama zinavyo safiri umeme kwenye nyaya zake. Hii inafanya kazi kwa sababu ya muundo wa axons unabeba ion-channels, ambayo inafunguka na kufungika kuwezesha umeme kuwasilisha ions. Baadhi ya channel au njia hizi zinakwenda kupitia kwa sodiam ion s(Na+), nazo nyengine zinappitia katika potfassum (K+).Pindi njia hizi zinapo funguka Na+ ama K+ ions zinashuka kuzuia mada ya kemikali na umeme, nje na ndani mwa cell, kujibishana na electrical depolarisation katika mwil

Uwezo na nguvu za neuron

5

5




Nguvu ya kazi inapoanza katika Chemeb/Seli ya mwili, njia yakwanza inafunuka ni Na+ channels .Mshutuko wa sodium ions inakuja kwa flashes cell na wizani mpya unaletwa kwa muda wa secondi. Kwa mara tatu , transmembrane voltage inawashika kwa kwa muda wa 100 mV. Ikiwa upande wa ndani ni wa nkinyume ( 70 mV) kuliangana na mwengine wa mbele (+30 mV). Kidhibiti hiki kinafungua njia ya K+, kutoka mshutuko wa ions kuotoa to cell,kwa haraka kama Na+ ions ambayo inakuja kwa ndani , na hii inaleta athari katika membrane kuweza kutemebea tena katika hali yake ya kwanza . Nguvu ya kazi inamalizika Kwa wakati mdogo sana na kuweza kuzima taa kwa haraka. ions zinarudisha membrane ya seli kuwezesha kufanya hivyo tena . na kubakisha Na+ and K+ ions ndani ya cytoplasm kutobadilika wakati wa nguvu ya kazi. Hata hivyo, hizi ions zinasawizishwa na ion pumps amabyo kazi yake ni kutoa sodium ions ilio zidi .hii inatotokea kama vile mashua inavyovuja na hueza kutolewa maji kwa makarai,bila ya ya kuharibu mashua hiyo au kuweza kuzama.

Nguvu ya kazi ni harakati ya umeme ,ni ngumu sana . Mishoro ya mishipa inapelaka kama umeme ingawaje iana athirika zaidi na hivyo nguvu ya kazi kuleta voltage baina ya harakati na mapumziko ya membrane kwa namna hii nguvu ya kazi inatolewa na wimbi la depolarisation ambalo litaenenea katika mwisho wa mishororo ya mishipa Kwa mengine

Kitu kitachokusaidia kujua jinsi ya nguvu za kazi zinavyo fanya ni harakati ya nguvu katika spaki baada ya kwisha. Kwa mara ya kwanza inakua kwa haraka sana a,abyo ni sawa na ions zinazo kwenda ndani na nje mwa axon katika nguvu za kazi lakini kwa jumla kuendelea kwake ni ni kwa tararibu. Kitu kizuri cha mishororo ya mishipa ni kuwa ni kimya sana na inakuja kawa upole (wakati wa refractory ) membarane inayo patikanwa nguvu zake, kusoma axon kwa nguvu ya kazi kwa mara nyengine.

Mingi ya haya yamejulikana miaka 50 iliyo pita kulingana na majaribio yakiyakitumiwa neurons pamoja na axons ambazo zinatoka katika viumbe vya Bahari. Idadi kukbwa ya hii axons inawaezesha wataalamu kueka electrodes ndogo ndani mwa vipimo vya voltage. Siku hizi,vipimo ya umeme vya teknologia mpya vinaitwa patch-clamping amabayo inawezesha wataalamu kufsnys utafiti wa harakati za ions kutokana na njia za ion katika namna zote za neurons, na hivyo kuifanya iwe sambamba na umeme katika ubongo kama vyetu .

Kuizungusha axons

katika axons nyinig , kazi ya nguvu inatemebea pole pole. Kwa nyengine, nguvu ya kazi inapotea katika mishipa. Hii inatokea kwa sababu ya kuvitika sana kwa axon na kufinikwa na mafuta, kuifanya iwe kama mzungunguko wa shuka, kuunda glial cell membreni, inayo itwa a myelin sheath.

Utafit Mpya Mishoro ya Mishipa juu (kama rangui ya blu -axons) imezungushwa na cell kama mkate s (Nyekundu) amabyo inaingiza umemekatika mshipa kiuzunguka..Rangi inayoonyesha kemikali ni ya protini iliyovumbuliwa mpya . Kuharibika kwa protein hii kunasababisha maginjwa ya wirathi inayo sababisha udahifu wa misuli ..

Utafiti mpya untatuelezea kuhusu protein ambayo inaunda hii myelin sheath. Hili kama shuka linakinga umeme wa ion usiweze kuvuja uende mahala pengine makosa ,lakini mara nyengine glial cells zinatoa nafasi ndogo kusaidia . Hapa axon inashulikia njia za Na+ and K+ ion. Hizi njia za ionzinafanya kazi kama kipaza sauti amabayo inaipa nguvu na kueta nguvu za kazi katika nerve . Hii inaweza kuwa haraka sana. Na katika myelinated neurons,nguvu za kazi ianweza temebea kwa mita 100 kwa daikika !

Nguvu ya kazi ina mwenendo ya kuwepo au ktokuwepo: hizina mpangilio wa ukubwa, inategema inatokea mara ngapi.hivyo ,kitu muhimu kinachoengeza muda wa kuvutika ni kungizwa kwa cell moja amabyo inatofautiana katika utendaji wa kazi yenyewe . Axons yenye nguvu zaidi inaweza kupeleka nguvu za kazi kwa muda wa mara 1000 times kwa sekunde .

Alan Hodgkin na Andrew

Huxley won the walio jishidia

tuzo ya ulimwengu kwa

kuvumbua shughuli ya

kuharikisha mishipa .Walitumia

"giant axon" la bomu katika

bahari

5




Ushafirishaji wa kemikali

Uwezo wa nguvu unao pelekwa kwenye axons katika kituo maalumu, ambapo axon inakutana dendrites za neuron nyengine. Hii inahusisha mwisho wa mshipa wa presynaptic, unatofautishwa na pengo ndongo kutoka kwa post sy naptic ambayo inapatikana katika dendritic spine.nguvu za Umeme zinajukumu la kuharakisha uwezo wa nguvu katika axon huwezi kuunda nafasi ya synaptic.Upekeshaji katika pengo hili unfanywa na kemikali za usafirishaji zinazo itwa neurotransmitters.

Kemikali zinazo safirisha zimefungwa katika vifurusha

maalumu vilvyo tayari kutolewa katika sehemu ya

synaptic

Uwekaji na utoaji Neurotransmitters zina hifadhiwa katika vifurusha vidogo vinavyo itwa synaptic vesicles mwisho wa axon. Kuna vifaa vya kuifadhi na ziko karibu na mwisho wa mishipa ambavyo vikotayari kutoa. Kuwasili kwa uwezo wanguvu ku na pelekea kufunguka kwa njia inayo ipa nafasi calcium (Ca++).Inatia changa moto enzymes ambazo zina fanya kazi katika protini ya presynaptic inayoitwa na majina kama vile “snare”, “tagmin” na“brevin” –majina ynayo pendeza katik autafiti mpya. Wanasaysnsi wa taaluma ya bongo wamevumbua yakwam ba hii protini ya presynaptic zinashikana na nyengine kutoa chombo cha synaptic kugusana na membrane yake ipasuke kufunguka, na kutoa kemikali za usafirishaji katika mwisho wa mshipa. Ujumbe huu kisha unatembea katika pengo 20 za kipimo cha nanomita kinacho itwa synaptic cleft.Vyombo vya Synaptic vina fanya kazi wakati membrane zake zinapo mezwa mwishoni mwa mishipa zinazoingizwa tena na neurotransmitter,shugulihii inaendela kwakudumu hadi inapo shikana na nyengine , ambayo ianatokea kwa chini ya mili visekondi inaingiliana na muundo maalumu wa molecular unaoitwa receptors,katika membrane ya neuron nyengine. Cells za glial zina zunguka katika sehemu ya synaptic.

Baadhi ya hizi ziko na vifaa vya kusafisha vinvyo itwa transporters ambayo kazi yake ni kunyonya sehemu ya usafirishaji. Hii inaipa nafasi kemikali za usafirishaji kufanya kazi mara nyengine. Hata hivyo hakuna kitu kinacho potea, hizi cells za glial zinashugulika katika usafirishaji na kuzileta zihifadhiwe katika mwisho wa mishipa kwa utumiaji wa baadae.Hazina ya glial cell haimaani shi tu ya kusafisha njia bali mara nyengine cell za nerve zinatoa molecules katika mwisho wa mishipa, au kwa namna nyengine hii transmmiter inavunjwa na kemikali katika sehemu ya synaptic.

Usafirishaji unao fungua njia za ion Mtangamano wa neurotransmitters na receptors unaunganisha mfano wa kufuli na ufunguo. Kushikanishwa kwa transmitter( ufunguo) na receptors (kufuli) inasababisha ufunguaji wa njia ya ion: receptors hi zi zinaitwa ionotropic receptors (tizama taswira). Ikiwa njia ya ion inaruhusu ion positive (Na+ au Ca++) kuingia, uingiaji wa umeme wa poitive unapendezwa . Hii inatoa natija ya membrane zenye nguvu zinazo itwa excitatory post-synaptic potential (epsp). Mikutano mingi huwa kwenye neuron na kuna zinazo fanya kazi na zisizo fanya kazi. Ikiwa baadhi ya hizi (epsp) zinapofika katika mada ya threshold kwa kuharakisha mpigo, harakati mpya inazinduka na ishara kupita chini ya axons kupitia kwa neuron inayo pokwa. Kama ilivyo elezwa kwenye sura iliyopita.

Ionotropic receptors (kushoto) Inanjia am bayo ion inapita

(kama vile Na+ na K+) Njia hii inaundua na sehemu 5 iliyo

kwenye mzunguko mmoja . Metabotropic receptors (kulia)

haina njia lakini iomeshikana G-proteins ndani ya cell

membrane inayoweza kupitisha ujumbe.

7

Receptor

Receptor

Transmitter

(ligand) Transmitter

G-protein

Second

Messenger

Effector

Extracellular

Plasma Membrane

Intracellular




Miongoni mwa mshipa wenye hisia zaidi wa kupeleka ujumbe kwenye bongo ni glutamate.Kazi kubwa ya mishipa ya bongo inataka kuharaki shwa kwa neuron ikifwatiwa na kuzimishwa kwa harakati nyingine. Hii inaletwa kwa uzimaji. Katika muungano huu wa uzimaji , utendekazi wa receptors una[pelekea kwa ku fungua njia ya ion ambayo inaruhusu kuingia kwa ion ya negative I tayo leta mab adiliko ya nguvu katika membrane inayoitwa inhibitory synapses,(tizama taswira).Hii inapingana na membrane ya usawizishaji kwa hivyo kianzilishi cha uwezo wa nguvu katika cell ya mwilini unapokewa na neuron kupatikana. Kuna njia 2 za kuzimisha mishipa ya usafirishaji wa bongo – GABA and glycine.

Shuguli za synaptic zinaendeshwa ki haraka: mda unaochukuliwa kuwasili uwezo wa nguvu katika kituo chake katika (epsp) katika neuron nyengine ni kwa haraka - 1/1000 katika sekondi. Neuron tofauti zina bidi kutegea upokeaji wa glutamate katika nyengine kwa mda mchache kulingana na nafasi ikiwa epsp ziko katika kupokewa naneuron zita ongeza kuleta mushtuko mpya; na uzimishaji pia unafaa ufanye kazi kwa mda kama huo ili ifanye kazi kisawa.

Excitatory synaptic potential (epsp) nimbadiliko katika membrane iliyo na nguvu kutoka -70 mV hadi kwa idadi karibu na 0 mV. Inhibitory synaptic potential (epsp) ina hatari kwa upande mwingine.

.

Usafirishaji unao unda

Kitambulishi cha hisia za kuamusha na kufisha katika mishipa ya usafirishaji wa bongo pia una onyesha kuwa uwepo wa kemikali nyingi zinazo toka kwenye neurons.Nyingi za hizi zijna athari utendaji kazi wa neuron kwa kuingiliana na sa mpuli tofauti za protini katika mem brane za neuron zinazo itwa metabotropic receptors.Receptors hizi hazibebi njia za ion na hazi patikani daima kwenye mkutano yake na mujhimu zai di hazi anzinshi uwezo wa nguvu. Tunajua kuwa receptors hizi zina unda utendaji wa kemikali ulio kwenye neuron, na hivyo utendaji wa receptors wa metortropic unaitwa neuro modulation.

Metabotropic receptors kawaida inapatikana katika sehemu inayoungana na nje ya cell kuelekea kwenye enzyme inayo athiri shuguli za usagaji. Wakati hii neurotransmitter inapo tambulikana na kuu ngana na metabotropic receptor,inaungani sha molecule inayoitwa G-proteins,na membrane nyengine kadhalika kuwa na muungano na enzyme. Muungano huu wa metabotropic unaweza kulinganishwa (ignition key-?)

Kwa kawaida haifungui mlango ions katika membrane,kama vile ilivyo ya ionotropic receptors, walakini inaanzilisha usafirishaji katika cellular kufanya kazi,inasababisha matokeo tofauti ya bio-kemikali.(tizama taswira). Kazi ya usagaji wa neuron unarudi na kuendelea. Athari ya neuromodulation inahusisha mabadiliko katika njia za ion, receptors, transporters na hata genes zinazo husu tabia. Tofauti hizi zina chelewa kuanza na zina ishi zaidi kuliko zile zinazoletwa na transmitter ya excitatory na inhibitory na ahtari yake inaendelea zaidi ya kwenye makutano in gawaje hazianzishi uwezo wa nguvu, zina athari zaidi katika mpigo wa njia ulio katika mtandao wa neuron.

Utambuzi wa visafirishaji Kutokana na vi safirishaji vingi vinafanya kwenye G-protein zinaungana na receptors acetylcholine, dopamine na noradrenaline. Neuron zinazo toa transmitter sio tu zina adhari katika cell bali mpangilio wake wa kimaumbile kwasababu ziko chache kwa idadi lakini axon zina chomo za zaidi kutoka kwenye bongo. (tizama taswira).Kuna neuron 1600 noradrenaline katika bongo la mwanadamu, lakini zina tuma axons katika shemu zote za bongo na uti wa mgongo. Hivzi transmitter za neuromodulatory hazi peleki habari kamili lakini neuron zinakusanya nakusaidia matokeo yawe mazuri zaidi.

Noradrenaline inatolewa kusawizisha na namna yoyote ya uhodari na dhiki na kusaidia upangaji

unaomkabili.Mtandao mwingi unaopatikana inakupasa ujue unaleta maudhiko mengi kwenye ubongo.

Dopamine inaleta hali inayotoka kwa wanyama, kwa kufanya kazi kwnye bongo kituo kinacho husiana na

mwenendo mzuri.(tizama sura ya 4). Acetylcholine,inaweza kuwa na uhusino mara 2.

Inafanya kazi katika receptor ya by ionotropic na metabotropic . Neurotransmitter ya kwanza

kuvumbuliwa inatumia kazi ya ion kutoa ishara katika sehemu ya neuromuscular kutoka kwam neoron ya

motor kwenda kwa muscle fibres.Inaweza pia fanya kazi kama neuromodulator. Yaani mundo katika mshipa

wa bongo. Inafanya hivi kwa mfano unapotaka kufikiria kitu inabadilisha neuron kuchukua kazi hii na

kupeleka ujumbe unao stahili. Cells zaNoradrenaline zina patikana katika locus coeruleus (LC). Axons zinasambazwa kutoka kwa hizi cells kupitia kwa midbrain kama vile hypothalamus (Hyp), the cerebellum (C) na cerebral cortex.

Matandua bora kuhusu kituo ni: http://synapses.mcg.edu/index.asp 8




Dawa na ubongo Watu wengi wanatamani kuona hali ya kuamka wakitumia Madawa.Wanatumia dawa za uamshikaji kupoteza usingizi na kuwa fanya wabaki usku mzima wakicheza ngoma. Wengine wanatumia dawa za ulalishaji kupata utlivu. Au hata baadhi ya mada zinazo wafanya wapate kuendelea kuwa na fahamu na kusahau tabu za kila siku ya maisha. Dawa zote hizi zina ingiliana na neurotransmitter na nidhamu na kemikali za usafirishaji katika bongo. Katika hali tofauti, daa zinaingilia nidhamu ya maumbile asili ya bongo ambazo zina husika na starehe na kurudisha nyuma shuguli za kisaikologia ambazo ni muhimu katika kula, kunyua, kujamiana na hata kusoma na kukumbuka.

Njia ya kutegemea na upweke Dwa zinazo fanya kazi kwenye bongo ama usambazaji wa damu kwenye bongo zinaweza kuwa si muhimu kama vile dawa zinazo ondosha uchungu.Utumiaji wa dawa hizi unalengo tofauti, natatizo nikuwa inaweza sababisha utumiajiu mbaya. Mtumiaji, anaweza kwa kila usahilifu kwa upweke ama kuishi kwa kutegemea dawa hizi. Yeye ndie ataye sumbuka ki mwili na kiakili na kuona tofauti anapowacha dawa hizi. Hali hii ya utegemeaji unaweza kusababisha mtumiaji utumiaji wa dawa kwa lazima, hata ukijua inkuaribia kazi yako, afya yako na familia.Na hatari kubwa itayo mpelekea ni kufanya dhambi kubwa kwaminaajili ya kununua Madawa haya.bila dharura

Uzuri nikuwa si kila mtu anaye chukua dawa hizi huishia kuwa mtegemeaji wa dawa. Dawa zina tofauytiana katika utegemeaji wake inatokana nahatari ku bwa kama vile ya kokein, hiroin, na nikotini kwa hatri ndogo kama vile pombe, cannabis, ecstasy na amphetamines.Wakati wa ukuaji wa utegeaji wa dawa

Katika mwili na bongo kidogo unachukua kuzoea dawa hiyo, lakini kitu gani kinachobadilisha bongo inabaki ni kitu kisichop julikana. Ingawaje sehemu ya msingi ya kazi ya heroin, amphetamines, nicotine, cocaine na cannabis zina tofautiana, dawa hizi zinajenga utoaji wa kemikali za usafirishaji dopamine katika sehemu Fulani za bongo. Ingawa je hii si sababu inayo sababisha starehe, ina fikiriwa ku wa dawa inayotoa dopamine inaweza kuwa muhimu katika kusaidia kuleta raha kwenye bongo. Inatoa ishara ya kuwa mtu anaweza kuendelea kuchukua dawa hii.

Utendaji kazi wa dawa tofauti na madhara yake

Pombe Pombe linafanya kazi katika mi shipa ya nidhamu ya bongo , kujpunguza ujumbe wakuwa na fahamu na kuongeza ufishaji wa harakati wa mishipa ya bongo.Kazi ya pombe inaendelea katika hali ya upumzikaji na hali nzuri, baada ya kinyuaji kimoja mpaka ulale na kupotewa na fahamu. Hii ndio maana askari polisi wana himiza sana ktopeleka gari ukiwa umelewa , na ndio ikapatikana sauti ya kuungwa mkono kwa wingi. Baadhi ya watu wana kuwa na harakati nyingi na fujo lingi wakati wanapo kunyuwa,na takri ban mmoja katika wanywaji wa kawaida kumi wana ibuka kuwa mtegemeaji wa pombe. Utumiaji wa pombe kwa mda mrefu unavunja mwili, hasa maini,na inaweza kuleta madhara ya daima kwa bongo. Wamama wajawazito ambao wana kunywa pombe wanasababisha hatari kwa mabongo ya watoto wao.Zaidi ya watu30,000 wanafariki kila mwaka Uingereza kutokana na maradhi yanayo husiana na pombe.

92%

76% 46%

13% 16%

2%

Tobacco

Alcohol

Marijuana

Tranquilizers &

Prescription Drugs

Cocaine

Heroin

32% 15% 9% 9% 17% 23%

Idadi ya watu ambao hawajatumia dawa Idadi ya watumiaji ambao ni wategemeaji wa dawa

9




“Taswira ya kifufu kikivuta sigara” Na Vincent Van Gogh

1885.

Nicotine Nicotine ni mada kuu katika bidhaa ya tubako.Nicotine inafanya kazi katika receptors ya bongo ambayo kawaida

inatambua neurotransmitter acetylcholine;Inakusudia

kuharakisha shuguli za kuwa macho katika bongo.Si ajabu kwamba wavutaji wa sigara wanapo sema inawasaidia kuwa na

utulivu na umakinifu. Shida ni kwa nicotine ina utegemeaji wa

hali ya juu na wavutaji wingi wa sigara wanaendelea kufanya hivyo bila ya sababu nzuri ila tu ni kuepuka kuto furahishwa

wakati anapo wacha.Wakati ukionyesha hakuna hatari maalumu

kwenye bongo uvutaji wa sigara unaweza kusababisha uharibifu wa mapafu na kusababisha kansa ya mapafu na hata magojwa

ya moyo.Zaidi ya watu 100,000 wanakufa kila mwaka Uingereza

kwa magonjwa yanayo husiana na uvutaji wa sigara.

Cannabis Cannabis inatupa kigtendawili jinsi inavyo fanya kazi katika

nidhamu ya bongo ambayo inatumia neurotransmitters ambazo zina kemikali kama vile za cannabis.Nidhamu hii ina husika na

udhamini wa misuli na kudhamini hisia za uchungu. Matumi zi ya

zaidi katika utabibu cannabis inaweza kuwa ni dawa ya maana sana. Cannabis ni dawa ambayo inaweza leta raha na

mapumziko, na kuleta inaweza kuleta ndoto katika hali ya kuwa

mtu haisi sauti rangi wala wakati.Haijapatikana mtu kufa kutokana na utmiaji zaidi , ingawaje baadhi ya watumiaji

wanahisi mshtuko wa ghafla. Cannabis imetumika mara moja

kwa takriban nusu ya idadi ya wa Ingereza walio na umri chini ya 30. Baadhi ya watu wanahisi inafaa iruhusiwe kisheria –

ambako kutuondosha mawsiliano kati ya usambazaji wa Madawa

na mengine mengi ambayo ni hatari zaidi. Ni kwa bahati mbaya na nicotine,uvutaji wa sigara unanguvu zaidi wakuingia kwenye

mwili. Kuvuta kwa Cannabis kunakusa mkusanyiko huo huo ulio

kwenye sigara(inapovutwa na tumbako).

Uvutaji wa cannabis unaweza kuleta magojwa ya mapafu na

kuleta hatari zaidi ya kuleta kansa ya mapafu- ingawaje hii

haija dhibitika. Kati ya watumiaji kumi mmoja anaweza kuwa mtegemeaji wa dawa hii, ambao hata wauzaji wa dawa hii wanaelewa vyema. Utumiaji wa ziada pia unaweza kuathiri akili na upungufu wa mbinu za uwendeshaji. Majaribio yanaonyesha kuwa watumiaji wa cannabis, hawawezi kufanya

kazi nyingi za ubongo, ingawaje haija thibiti. Kujna ushahidi

mwingine unao onyehsa vijana wnao tumia kwa wingi wanaweza kupata magojwa ya akili (schizophrenia) (tizama ukurasa wa

51)Kwa watu wasiokuwa na uangalifu.

Amphetamines Amphetamines hizi ni kemikali zilizo undwa na mwanadamu

ambazo zina husisha “Dexedrine”, “Speed”, na mada ya

methamphetamine inayoitwa “Ecstasy”. Dawa hizi zina fanya kazi katika ubongo kwa kusababisha utoaji wa maumbile wa

neurotransmitters ya aina 2.Moja ni dopamine – ambayo

inaeleza uamkaji wa nguvu na athari za raha zinazom tokana na amphetamines.Nyingine ni serotonin – ambayo inajulikana kuwa

na uwezo wa kusababisha hisia ya kuona uzima na hali ya kuota

ambayo inahusisha kuona kizunguzungu. Dexedrine na speed zinazaidia kutoa dopamine, Ecstasy na zaidi serotonin.

Hallucinogen d-LSD zina fanya kazi kwenye serotonin ndani ya

ubongo. Amphetamines ni kiamshwa akili yenye nguvuvu zaidi na zaweza kuwa hatari hasa ikwa inatumiwa kiwango cha zaidi.

Tajiruba ya wanyama inaonyesha kuwa hiyo Ecstasy inaweza

kusababisha upungufu wa zaidi nahata daima wa cells za serotonin.Hii inaweza kuonyesha kuwa “mid-week blues” Inayo

athirika na watumiaji wa weekend ecstasy. Kila mwaka dazeni

ya vijana wanakufa baada ya kutumia.Kuogopa magonjwa ya akili kama schizophrenia- inaweza tokea baada ya Dexedrine na

Speed. Unaweza ku danganyika kuwa mada ya speed inaweza

kukusaidia katika mtihani- lakini hivyo sivyo.

Heroin Heroin ni kemikali iliyo tengezwa na mwanadamu inayo tokana na mada ya mti “morphine”.Kama cannabis, heroin inahujumu

nidhamu ya bongo ambayo inayotukia katika

neurotransmitter inayoitwa endorphins.Hizi ni muhimu katika kupunguza hisia za uchungu na kwa hivyo dawa

zinazoiga kazi hii, zina umuhimu. Heroin inatumiwa kwa

shindano au kuvuta kama vile sigara ambao inaleta hisia ya raha kwa sababu ya athari ya mada ya endorphins. Inanguvu

zaidi ya kuifanya uijtegemee, lakini utegemeaji unavyo

endelea hizi hisia za raha hupungua zinazo chukuliwa nafasi maalumu.Inahatari zaidi nainaweza kuuwa hata kwa kiwango

kichache cha uzidifu wa dawa(Inazuia harakati za pumzi).

Heroin imeharibu maisha mingi ya watu.

Cocaine Cocaine ni kemikali nyinngine zinazo tokana na mti amnmbazo

zinaweza kusababisha hjisia za raha nahata kufanya kazi kama kiamsha akili. Kama amphetamines, cocaine inatengeneza

dopamine zaidi na serotonin inayopatiklana kwenye bongo hata

hivyo , kama vile heroin, cocaine ni dawa ya hatari zaidi. Watu wame khadirika , hasa aina ya moshi unaoitwa moshi “crack”,

inaweza kuchafua na kwa haraka, na kuna hatari ya maisha

inapo zidishwa kiwango cha matumizi. Hali ya utegemeaji iko juu zaidi na gharama za kudmisha matumizi yake ina waingisha

watujmiaji wake wengi kufanya madhambi.

Sehemu zinazo husian na mtandau huu: www.knowthescore.info, www.nida.nih.gov/Infofax/ecstasy.html, www.nida.nih.gov/MarijBroch/Marijteens.html

10

10




Ugusaji na uchungu Kugusa ni hali maalumu – kupeana mkono, kubusu, kubatizwa. Inatupa uhusiano wetu wa kwanza na ulimwengu. Mishale ya receptors yaliyo miilini mwetu yana zungushwa katika nyanja tofauti ya hisia inayoitwa somatosensory world – kugusa, uharara na upande wa mwili ambapo nyengine zina hisia za uchungu. Nguvu za kutofautisha inatofautina katika mwili, ambapo kuna sehemu zinazo hisia zaidi kuliko nyengine kama vile ukingo wa vidole vyetu. Kuoneshwa kazi ya uwazi ni muhimu kama vile kuonesha umhimu wa kuingiliana na nidhamu ya motor. Uchungu unafanya kazi kutupa ujumbe na kutuhadharisha na punguani yeyote inayo toka katika miili yetu. Iko na mwenendo mugumu na unadhibitiwa na mwili na bongo. Meissner’s corpuscle Axons

Merkel’s disc

Sweat gland

Ruffini end organ Mishipa midogo ya hisia ya receptors yameungana Pacinian corpuscle na ukingo wa ngozi

Inaanzia kwenye ngozi Ikishikamana na tabaka za ngozi, chini ya ukingo, ni sampuli tofauti za mishipa midogo ya receptors. Yaliyo itwa baada ya wana sayansi aliye vumbua mwanzo kaw microscope Pacinian na Meissner corpuscles, Merkel’s disks na Ruffini kumaliza hisia tofauti za ugusaji. Receptors zote hizi zina njia ya ion ambayo infungua kutokamana na nguvu za uvunjaji, inayotoa uwezo wa nguvu ambayo inawweza kusajiliwa kwa majaribio kwa electrodes.Baadhi ya majaribio ya kiajabu yalifanyika miaka michache ilyo pita na mwana sayansi aliye fanya majaribio kwa wenyewe, kwa kuingiza electrodes katika ngozi kusajili mshipa wa hisia . kutokana na hii na majarabio kama haya ya luwafisha ganzi wanyama ,tunajua kua sampuli mbili za mwanzo za receptor

Zinachukua haraka na kujibu vizutri kutokana na mabadiliko (hisia ya Msukosuko na kuteleza), Merkel’s disk inajibisha vizuri kwenye ngozi (hisia ya shinikizo), ikiwa mwisho wa Ruffini inajibisha kwa upole kulingana na mabadiliko.

Maoni muhimu kuhusu somatosensory receptors ni kutokana na nyaja ya kukupokea . Hii ni sehemu ya ngozi ambayo kila mtu anajibisha . Pacinian corpuscles zina uwanja huu wa kupokea mkuliko Meissner’s corpuscles. Pamoja ,hii na receptors nyegine inahakikisha unaweza kuhisi kua mambo yako katika mwlili wako wote .Mara yakijua kiharakishaji ,receptors zinatuma mshutuko pamoja katika mihsipa ya hisia ambayo inaiingiza njia ya dorsal ya mti wamgongo. Axons inayounganisha receptors ya ugusaji ya mti wa mgongo ni myelinated kubwa ambayo inatoa ujumbe kutoka kwa periphery kuelekea kwa cerebral kwa haraka sana. Baridi,joto na uchungu zinatambulikana na axons nyembamba na “tupu ” mwisho wake ,ambazo zinapeleka kwa udogo sana. Receptor yenye uharara pia inaonyesha kukubaliana (Tizama majaribio kwenye taswira chini ).kuna sehemu za kutegemeka za kugusa katika medulla na the thalamus,kabla haijatoa katika sehemu ya hisia ya mwanzo ya cortex inayoitwa somatosensory cortex.Mishipa inapita kati ili upande wa kulia wa mwili unaakilishwa na ule wa kushoto na kushoto kwawa kulia.

Majribio jinsi Uharara unavyo patikana Jaribio hili ni rahsi sana . Utahitaji kipande cha chuma kwma urefu wa mita moja ,kama vile chuma cha kuokelea tauli , na mazela mawili ya maji.Zela moja iwe ina maji moto na jengine maji baridi . Wekele mkono wa kushoto katika zela moja na mkono wa kulia katika zela lengine na uekelee kwa muda wa dakika .Sasa yatoa mikono yote miwili nje,yakaushe haraka na ushikilie kipande cha chuma . Pande mbioli za chuma utahis kama ni tofauti kulingana na daraja ya uharara. Kwanini ?

Nguvu zinazo ingia kutoka kwa mwili inajipanga wenyewe ndani ya somatosensory cortex ili kuunda uakilishi sehemu ya mwili.Baadhi ya sehemu ya mwili .kama vile pembe ya kidole na mdomo , zina receptor kubwa na kujibiana kukubwa kwa hisia za mishipa .Sehemu kama vile mgongo una unareceptor ndogo sana na mishipa.hata hivyo katika somatosensory cortex, ukubwa wa kupakia

11

11




Hivyo hivyo ramani ya mwili ina haribika. Mara ingine mishipa ya hisia inayotwa homunculus, inaweza mwaribu mtu ikwa imesjhikana na shughuli ya ugusaji inayo sambaza sambamba katika mwili.

Unaweza kujaribu tofauti hizi katika mwili namna 2 ya majaribio. Jaribu uikunje karatasi katika shape ya u ikiwa kwa umbali wa centimita 2-3 au zaidi. Baadae endelea kuikunja, na upate rafiki iiguse sehemu tofauti kwaukingo wa karatasi. Sasa je utahisi ukingo mmoja au mbili? Je unaweza kuhisi mara ingine kuwa unagusa na pande mbili ?kwanini?

Homunculus.Taswira ya mtu ina chorwa katika ukumbi wa somatosensory cortex kulingamana na receptorfs tofauti kutoka kwa mwili. Zina taswira ya muundo m,baya zaidii.

Nguvu za kutofautihsa Uwezo wa kupata ujumbe safi kutoka sehemu kubwa katika sehemu tofauti ya mwili na zinazo tokana zaidi na ukingo wa vidole na midomo .Ngozi inahisia ya kutosha ya kupima nukta ilyo chini ya 1/100th za millimetre ikiwa inapelekwa kama katika mtu asiye ona akijtumia ala yao mahsusi. Katika sehemu nyeti za utafiti zinataka kujua jinsi receptors hizi zina changia kazi tofauti kuuweza kubagua baina ya uzuri wa kitu au kutambua muundo wa kitu Fulani.

Kugusa si hisia peke inyojibishakinacho kuja. Inahusika pia na kudhibiti harakati . Neurons katika motor cortex inadhibiti misuli ya miguu na mikono am bayo inaharakisha vidole kupata hisia ya ugusaji kutoka kwa ukingoni mwa vidole. Je? Unaweza kutambua kitu kinacho kuponyoka kwenye mkono wako kupitia kwa mawsiliono ya mishipa ya hisia na nidhamu ya moto vipi? Uchambuzi wa maelezo baina ya sensory na motor unaanza kwenye uti wa mgongo ,

Ikihusisha proprioceptive kutoa ujumbe kwa neuron za motor, na kuendelea katika nyanja tofauti za nidhamu ya somatosensory. Hisia za msingi wa sensory na motor cortices ziko katika upande wa kushoto zikishikana pamoja katika ubongo.

Ulipuji (active exploration) ni hatari zaidi katika hisia ya uusaji,fikiria kuwa unatofautisha baina uzuri wa kitu katika karatasi ama kitambara,je? Utaweza kutambua yafuatayo ipi zaidi:

Kuweka kidole chako katia timithali hiyo? • Kutembeza kidole juu yake? • Ama kuacha mshini itembee kwenye kidole cha hiyo

timithali? Matokeo ya mwenendo ya majaribio haya napelekea masuala kuhusu sehemu gani ya ubongo ina hisia ya kuchambua ujumbe. Kazi yataswira ya ubongo inapendekeza kuwa utambuaji wa kitu wa kugusa inahusisha sehemu tofauti zilizo kwenye cortex.Taswira ya ubongo pia inatoa mwangaza kuhusu cortical plasticity Kwa kuonesha kuwa ramani ya bongo katika sehemu ya somatosensory inatokana na ujuzi. Kwa mfano ala inayo tumiwa na wasio ona ina wakilishwa na cortical ilyo zidi katika kidolecha mwenye kusoma na mchezaji wa gita ana wakilisho wa cortical katika vidole vya mkono wa kushoto.

Uchungu Mara ingine unawekwa daraja moja na ugusaji kama hisia ya kwenye ngozi, uchungu ni nidhamu iliyo na kazi tofauuti kwa mpangilio tofauti . Kazi zaidi yake ni ile inayo leta hisia isiyo pendeza, ambapo inatofautiana na watu na lakushangaza zaidi, ujumbe unaoletwa wa uchungu unaleta ujumbe kidogo namna ya hisia (kuna tofauti ya uchungu unaoletwa na kukwaruzika au kudungwa ).Wagiriki wa zamani wana uchukua uchungu kama ni mwondoko wala si hisia.

Tarakilishi kutoka kwa mnyororo wa mshipa wa hisia moa wa mnyama unaonyesha kuwa jibu ya hisia ambalo lina sababisha kitisho katika kuvunjika kwa misuli kama vile uchungu, joto zaidi na kemikali. Lakini tajiriba kama hizi hazitupi mwelekeo wa kisawa.

Teknolojia ya ilmu ya uhai ya Molecular sasa inaonyesha kuwa muundo na tabia za idadi ya nociceptors. Zina husisha receptors ambazo zinajibisha kwa uharara zaidi ya 46˚C, katika mada za asizilizo kwenye misuli na pia ni ajabu kwa mada za pilipili. Genes za receptors zina jibu kwa shuguli kubwa ya usimuliaji ambazo hazija onekana lakini zinaaminika ziko. Tabaka 2 za minyonyoro ya peripheral zina kubaliana na noxious stimuli: myonyoro wa kwanza wa myelinated fibres,unaitwa Aδ fibres, naziko safi, polepole, na zisizo myelinated. Mikusanyiko 2 ya mishipa hii inangia kwenye uti wa mgongo, na kukutana na mishororo ya neuron ambayo inakwenda kwenye cerebral cortex. Zinapita hivi katika njia maalumu moja inayo husisiana na sehemu ya uchungu na nyengine mwenendo wa uchungu.

12




Morphine Met-enkephalin

Idadi za kemikali za usafirishaji zina husika ikwemo mada ya endogenous opioids kama vile met-enkephalin. Kizimisha uchungu morphine inafanya kazi katika receptors hizo hizo zinazo fanya kazi na mada ya endogenous opioids.

Njia za juu za uchungu kutoka kwa shemu ya uti wa mgongo wa chini hadi kwa sehemu tofauti katika msingi wa bongo na cortex ikihusisha ACC (anterior cingulate) na insular.

Njia hii ya 2 inapelekea sehemu tofauti ya somatosensory cortex,ikihusisha anterior cingulate cortex na insular cortex.Katika tajruba ya taswira ya bongo iktumia hyponosis,inawezekana kutofautisha uchungu wa kawida na uchungu usio pendeza.

Tajruba inayo onyesha kuingiza mkono katika maji moto yanayo choma kupitia kwa hypnotic inaonyesha kuzidi au kupungua kwa uchungu wa kawaida na uchungu usio pendeza. Utumiaji wa positron emission tomography (PET),ulionekana kuwa wakati ya tofauti ya hisia za uchungu kumekuwa na utendaji kazi wa somatosensory cortex,ambapo hisia za uchungu usio pendeza una fuatana na utendeji kazi wa anterior cingulate cortex.

Maisha bila uchungu ?

Kufuata matamanio yetu kuepuka na uchungu, kama vile wa daktari wa meno, waweza kuhisi kuwa maisha bila uchungu ni mazuri. Si hivyo. Miongoni mwa utendeji kazi mkubwa wa uchungu nikutuwezesha kujua jinsi tutavyo weza kuepukana na hali ambayo inaleta uchungu. Uwezo wa kazi katika mishipa ya nociceptive unayoingia katika uti wa mgongo unaanzisha kazi ya kuihami harakati mishipa ya harakati pia inatupa ujumbe jinsi ya kuepukana na vitu hatari au hali ya kutisha.

Kazi kubwa nyingine ya uchungu ni harakati ya uzimishaji ambayo inafanya uponaji wa misuli baada ya kuharibika ingawa mara ingine ni muhimu harakati hii na kuepuka ispatikane. Ili kusaidia kupambana na hali hizi utendaji wakiphysiologia hubidi hutendeke ili kuzima uchungu huu. Sampuli ya kwanza ya utendaji huu kuvumbuliwa nikutokana na kupatikana na mada ya endogenous analgesics.Katika hali ya maumivu kama vile wana jeshi katika vita hisia za uchungu zinazimishwa kwa daraja ya kiajabu hii nikutokana na mada hiyo. Tajruba ya wanyama inaonyesha kuwa

uwamshajiwa umeme katika sehemu za bongo kama vile aqueductal gray matter inayo sababisha uzidishaji wa uchungu na hivyo hii inaingilia kati kwa njia ya chini kutoka kwa midbrain kuenda kwa M Nidhamu inayo punguza uchungu ina itwa hyperalgesia. Kuna upunguaji wa uchungu, kujsidi kwa uchungu, na mara ingine kupatikana yote mawili hata inapokosekana mada ya uwamshaji wa mada ya noxious.Hii inaweza kuwa ni hatari kubwa ya ki afya. Hyperalgesia inahusisha hisia za receptors za peripheral kama vile utendaji tofauti wa njia za kupunguza uchungu. Hii inahusisha utangamano wa kemikali zinazo leta uhamasishaji na uzimishaji. Mingi ya haya ni kutokana na mabadiliko ya neurons zinazo peleka ujumbe wa hisia. Mabadiliko muhimmu yanayotoka katika molecule za receptors ndio zinaleta nguvu za neurotransmitters.Mbali ya kufahamu kwetu utendaji kazi wa cell za hyperalgesia, matibabu ya uchungu wa ziada bado hauja toshea.

Utafiti mpya Matibabu ya kiasili ya uchina yana nyanja inayo itwa "acupuncture" kwa kuondoa uchungu. Hii inahusisha shindano, zinazo ingizwa kwenye sehemu maalumu za ngozi katika mwili ambapo zina zungushwa. Kufanya hivyo kunaondosha uchungu,walakin hakuna anaye jua ni vipi.

Miaka 40 ilyo pita, maabara ya utafiti ilundua huko china kutizama jinsi inavyo fanya kazi. Natija yake ilonyesha kuwa uwamshaji wa umeme unatoa mada za endogenous opioids zinazo ijtwa endorphins, kama vile met-enkephalin, ikiwa uwamkishaji wa upande mwingine unaiharakisha nidhamu ya hisia kutoa mada ya dynorphins.Kazi hii inapelekea kwa ukuaji wa mashine kubwa ya umeme wa acupuncture ( kushoto) ambayo inaweza tumiwa badala ya dawa. Nyaya kadha za electrodes zinawekwa kwenye "Heku" sehemu ya mkono (kulia), na nyengine katika sehemu ya uchungu.

Unataka kusoma zaidi kuhusu acupuncture? Jaribu

mtandau huu .... http://acupuncture.com/Acup/AcuInd.htm 13




Maono Wanadamu ni viumbe wenye uwezo mkubwa wa kuona kwa kutumia macho yao kutoa uwamuzi kwa yanayo pita ulimwenguni. Ikiwa macho yameumbwa kuelekea mbele, tuna tumia hisia hii kuona mambo kadha yanayojiri kwenye mazingira yaliyo mbali na miili yetu. Mwangaza ni sampuli ya nguvu za umeme mambazo zinaingia kwenye macho yetu na kufanya kazi kama upokeaji wa picha( photoreceptors) katika mboni( retina) kazi hii inaendeshwa na mpigo wa neuron na kufanya isafirishe katika njia zake na utandao wa maono katika bongo. Inayo tofautisha njia za kuenda midbrain na cerebral cortex nguvu kadha za maono zinaingilia kati kutambua na kuwakilisha mwondoko, muundo, rangi namambo mengine yanayo onekana katika mazingira. Ni baadhi ala sio zote zinaweza kupatikana uwamkishaji. Katika cortex, neurons kwa idadei kubwa za ehemu za maono zina husika kufanya uwamuzi juu ya sampuli ya maono

Mwangaza katika jicho Mwangaza unaingia kwenye macho kupitia kwenye pupil na inaangaziwa na cornea pamoja na lens, katika retina mwisho wa macho. Pupil hii imezungukwa na iris ambayo inaweza kupanuka, na kufanya pupil iwe kubwa ama ndogo kulingana na mwangaza. Nikawaida kuweza kufikiria kuwa macho yanafanya kazi kama vile camera,inayotoa taswira ya mazingara, lakini hii inawapotosha ( metaphor ) taaluma hii ya maono katika nyanja tofauti. Mwanzo, hakuna kivuli kilichodhibiti kwa sababu macho saa zote yana tembea.

Pili, hata kama kivuli katika retina kupeleka kwenye

bongo,kivuli hiki itabidi mtu mwingine akione ndani ya bongo. Kuondosha taswisha hizi ambazo zina ugumu kueleza, tutaeleza kuwa tatizo kubwa ni kuwa maono katika bongo yanafaa kujisahihisha jinsi itatumia sampuli yake ya ujumbe kutoka kwenye macho kufahamisha na kufanya uwamuzi kuhusu kinacho onekana.

Wakati tu mwangaza unapopiga retina photoreceptors 125 million zina jipanga katika ujkumbi wa retina kujibizana na mwangaza unao piga ambao unatoa nguvu chache za umeme. Ishara hizi zina pita, kupitia kituo cha mtandao wacells katika retina, na kufanya cells za retinal ganglion ambazo axons zake zina jikusanya pamoja kuunda mimshipa ya macho yaani optic nerve. Hizi zina ingia katika bongo ambazo zinapeleka uweza wa nguvu kwa sehemu tofauti zi nazo fanya kazi ya maono.

Ganglion cell

Bipolar cell

Horizontal cell

Rods

Cones

Light

Iris Pupil

Lens

Cornea

Optic nerve

Retina Amacrine cell

Retina Retina. Mwangaza ujnapita katika minyonyoro ya mishipa ya macho na utandao wa cells (mfano cells za bipolar ) kushukia kwenye rods na cones nyuma ya retina.

Blind spot

Fovea

Optic nerve Jicho la mwanadamu. Mwangaza unaingia katika jicho ukiimulia lens katika retina inayopatikana nyuma yake. Mishipa ya receptors inatambua nguvu na kwa nidhamu ya transduction inaanzisha uwezo wa nguvu ambao itapeleka katika optic

Mengi yame jilikana kuhusu kituo cha kwanza ki9nacho peleka maono. Mishipa muhimu ya maono yaani photoreceptors,yanaitwa rods, yanahisia kwa mwangaza kwa mara 1000 kuliko nyinginezo, sampuli nyengine inaitwa cones. Kwa jummla unaona usiku ukitumia rods na mchana ukitumia cones. Kuna sampuli 3 za cones. Zinazo hisi miale tofauti ya mwangaza. Itatatiza ukimsema kuwa cones inatoa maono ya rangi pekee lakini yana shugulika zaidi na rangi. Ikiwa itafunikwa zaidi na rangi moja ya mwangaza, sehemu moja ya cone inazoea na kuifanya isiweze kutambua rangi nyengine kwa mda mchache (tijzama taswira ).

14




Zaidi ya miaka 25 ilyopita, uvumbuzi mpya ulifanywa kuhusu hii phototransduction ( yaani ubadilishaji wa mwangaza katika ishara za umeme za rods na cones),maumbile ya kutoona rangi ambayo husababishwa na baadhi ya mada za uonaji, mtandao wa utendaji kazi wa retina na kuwepo na cells tofauti ya ganglion cells. 90% za cells ni ndogo ambapo nyengine kubwa ni 5% zinajulikana kama M-type ama magnocellular cells. Tutaona baadea tofauti hizi katika M-Type (katika sura ya 9)

Majaribio wa kuingiliana kwa rangi

Tizama alama ndogo ya kati (+) baina ya madori mawili makubwa mkwa muda wa sekunde 30.Sasa badilisha kwa alama nyengine ilyoko chini. Madoro mawili madogo ya rangi ya manjano utayahisi kuwa ni rangi tofauti.Je unaweza kufikiri kwanini imetokea hivi?

Njia kutoka kwa macho kwenda kwa bongo.

Cortex ya maono inahusisha idadi za sehemu, ambazo zina husu nyanja tofauti za uonaji kama vile maumbile, rangi, harakati, um bali nk. Cells hizi zina mpangilio maalumu. Shuguli muhimu ya cells za uwonaji ni ile inayoitwa receptive field – (yaani sehemu ya upokeaji)- sehemu ya retina ambayo cell itajibisha kuonyesha sampuli ya kivuli. Katika V1,stage ya 1 ya shuguli za cortical, neurons hujimbisha kwa uzuri katika kingo ama mistari hasa ya tabaka moja, na ile ya jirani cells huchoma tofauti kidogo na tabaka hiyo, na pia katika sehemu ya V1. Hii inamaanisha kuwa cells za maono ya cortical kinampangilio zaidi wa kueleza kinacho unekana lakini si mpangilio unao dhibiti. Umbali ambapo cell inayoweza kupelekwa na harakati iliyo upande wakushoto wa jicho au kulia unatokana na majaribio.Kama ilvyo katika nidhamu zote za hisia cortex ya uonaji unaoleta tunachokiita plasticity.

Hatua nyengine ya harakati ya maono Optic nerve(mishipa ya maono) ya kila jicho hupeleka kwa bongo. Mishororo ya kila moja wapo ya mishipa hii hukutana katika maumbile yanayoitwa optic chiasm; nusu yake hupitia kwa upande mwingine ambapo inakutana na nusu nyengine ya mishipa ya bongo yaani optic nerve ambayo yametulia. Mishororo yote hii ikikusanyika pamoja inaunda mkusanyiko wa mishororo inayoitwa optic tracts,ambayo inakusanya mishororo ya pande zote za macho ambayo sasa, inaelekea kwa cerebral cortex kupitia kwa miumbile ya miale inayoitwa lateral geniculate nucleus. Ni hapa ambapo wakilishi wa maonaji ya ndani yanapo undwa. Hivi hivi ndivyo ilivyo katika ugusaji ( sura iliyopita), upande wa mkono wa kushoto wa hisia za uonaji uko katika hemisphere ya upande wa kulia na upande wa mkono wa kulia uko kwa upande wa kushoto wa hemisphere. Tarakilishi hizi za neujron zina utendaji kazi katika kila jicho na hivyo cells katika sehemu ya uonaji wa nyuma ya ubongo zinayoitwa sehemu ya ( V1, V2 nk.) zinaweza kuchoma kuondosha kivuli kilicho upande wowote wa jicho shuguli hii inaitwa binocularity.

David

Hubel

Torsten Wiesel

Usajili wa nishati ya umeme ulio fanywa na cell katika visual cortex (kushoto) na David Hubel pamoja na Torsten Wiesel (juu). Umeonyesha maajabu hii inahusisha mwenendo wa uchaguaji, uzuri wa upangaji wa cells (chini) na ulegevu wa nidhamu.Uchunguzi huu uliwapelekea kupata tuzo la ulimwengu.

15




Utafiti mpya

Je unaweza kuona ukiwa chongo? Ukweli huwezi. Hata hivyo uvumbuzi wa sehemu za kuona mara nyingi zilizo kwenye bongo zinaonesha kuwa uwezo wa kuona unatokea bila ya kujua. Watu wengine wameweza kuharikiwa na primary visual cortex (V1) inasemekana kuwa hawawezi kuona vitu lakini ukikwaambia wakifikie hicho kitu wanaweza. Kitu cha maajabu ni maumbile yanayoitwa “blindsight”. Hii bila shaka inaletwa na maunganijsho kutoka kwa macho kuenda kwa sehemu nyengine za cortex.

Kuwa na hali ya kutojua kitu unachokiona ni hali ya kawaida kwa kila mtu. Ikwa unazungumza na mtu ukipeleka gari, akili yako inaweza kuwa katika mazungumzo ukiwa hivyohivyo unapeleka gari kisawa, kusimama katika taa za ishara na kuweza kuepukana nahali ya hatari zaidi. Hii inaweza kutupa maana hasa ya kazi ya blindsight.

Njia ya misunguko wa visual cortex nikitu am bacho kinastaajabisha wanasayansi wengi wa taalamu ya bongo. Sampuli tofauti za neuron zimepangika katika sehemu ya cortical layers,zinazo unganisha pamoja kwa namna ya kipekee hii ndio njia pekee ya kufahamu. Baadhi ya mikutanisho hii ina kazi ya uwamshaji na ujzimishaji. Baadhi ya wataalamu wametoa maoni yakuwa kuna canonical cortical microcircuit – hizi nikama vikkadi vinavyo ingizwa kwenye computer. Sikila mtu anawweza kukubaliana na haya. Tanaweza fikiria sasa kuwa mizunguko ilyo katika sehemu ya uonaji ina kufanana na ile nyengine, lakini kuna tofauti kidogo na nyengine kwa namna ,yakuwa bongo la hisia ya uwonaji inafahamisha sehemu tofauti ya uonaji ya mazingira. Kuelewa kwa uwonaji wa vitu viso kuwepo inatupa taswira ya baadhi ya kazi ambayo inaendelea katika daraja tofauti ya uwonaji. Ukuta huu wa mawe wa mkahawa wa Bristol (kushoto una mduara wa thuluthi lakini huwezi kuona.Mpangilio wa mawe haya inaleta hisia ya kutotambua inayo sababisha maingiliano baina ya uwamshaji na uzimishaji na uzimishaji katika neurons inayotoa mistari na kingo.Mzunguko wa thuluthi ya Kanizsa(kulia)ukweli nikuwa haupatikani lakini hii haikuzui wewe kuona. Nidhamu yako ya uwonaji inakupa uwamzi kuwa mduara wa thuluthi ndio ulio juu wa kitu kingine kinacho onekana.

Hali ya uamzi na kutokuwa na

uamuzi Kazi kubwa ya cerebral cortex ni uwezo wake wakuunga na kuharakisha katika hisia za kupeleka habari inayo chukuliwa kutoka sehemu mbalimbali. Uchukuaji wa uamuzi ni sehemu ngumu ya kazi hii. Hii ni shujguli ya kufikiria, inatokana na elimu.Ushuhuda wa mishipa ya hisia inaweza kupimwa na kutoa uwamuzi (kama vile kufanya kazi ama kujisubirisha) katika ushuda bora utakao patikana wakati huo. Baadhi ya uwamuzi ni magumu na yanataka ufikiriaji wa zaidi ikiwa

Je ni madoadoa meusi meupe? Mwanzo ni vigumu kufahamu kati au pembezoni mwa sura hii. Lakini wakati tu utakapojua ngozi ya mbwa taswira inakujilia uwazi.Hisia ya maono kwenye bongo inatumia ujuzi wake ulio nyuma kutambua kinacho onekana.

nyingine ni rahisi na kawaida. Hata uwamuzi mdogo unataka uhusiano baina ya mishipa inayo ingisha hisia na fahamu zilizo tayari.

Njia moja ya kuelewa jinsi neuron inavyo chukuwa uwamuzi na kumwacha mtu afanye kazi zake za kawaida na kusajili nyakati zake za neuron ikiwa zinafanya kazi katika vitu tofauti. Tuinaweza fikiria vipi tuna uwezo wa kusajili, katika mda wa visekondi kazi ya kila neuron katika neuron 10 za ubongo.Hivyo hatuta kuwa tu na hisabu nyingi bali tutakuwa na shida katika utambuzi wake. Kufahamu kwa vipi, fikiria kidogo kuhusu vitu tofauti na sababu kwanini watu wanafanya hivyo. Unaweza kumwona mtu anaenda katika kituo cha gari moshi kiipata gari hiyo kuagana na mtu ama hata kuenda kituo hicho. Bila ya kujua nia yao hasa, inaweza kuwa tabu kuunganisha baina ya kinachojiri kwenye bongo na tabia yao.

Tajruba ya wanasayansi nikama kuzikusanyisha hali ya tabia katika precise experimental control. Hii inaweza patikana kwa kuweka mikakati maalumu ya kazi kuakikisha ya kuwa mwanadamu an fanya mambo kwa kadiri ya uwezo wake baada ya majaribio, baadae taamali matokeo. Kazi kubwa mzuri ni ile ambayo ina tabu, hivuyo ni sahali kutoa nafasi ya kutafakari kinacho endelea. mfano mzuri ni hali ya kufanya uwamuzi kuhusu majaribio ya kiamshaji. Kawaida si zaidi ya 2 kwa jukumu kuwa ni sahali (mfano taa gani ni kubwa au ina mwangaza zaidi) Ingawaje kazi hii ni rahisi lakini inashirikiana na mduara wa kufanya uwamuzi. Ujumbe wa hisia ujnapatikana na kupimwa; kutakuwepo majawabu ya sahihi na yasio ya sahihi kwa uwamuzi utakao tolewa. Nazawadi zinaweza pokewa kutokana na matokeo ima yalio sahihi ama makosa. Mfano huu wa utafiti ni sampuli ya “physics of vision”.

Uwamuzi kuhusu mwenendo na rangi Mada iliyo na umuhimu ni jinzi ya hizi neuron zilivyo husika kwa kufanya uwamuzi kuhusu maono ya mwenendo. Aidha kitu kinatgembea ama hakitembeana kinaenda upande mgani , ni uamzi muhimu kwa mwanadamu na wanyama wengine. Wsakati tofauti unaonyesha kuwa kitu flani kina tofauti na kingine. Sehemu ya ubongo ya uwonaji inahusisha kazi ya upelkaji ujumbe unaweza tofautishwa na ubainishaji na viungo vya mwili kwa kutaini namna ya ushikanaji baina ya sehemu za bongo, kwa kutumia teknolokgia ya kivuli katika bongo la mwanadamu (tizama sura ya 14), na kwa kusajili kazi hizi za neuron tofauti kwa wanyama.

16




A B

C D

Hisia ya matembezi. Picha ya A inaonyesha ubongo wa nyani ulio na hisia ya kuona ya msingi ya cortex (V1) kushoto ni sehemu inyoitwa MT(mara nyingine inaitwa V5) ambapo neuron za hisia za matembezi zina patikana. Picha ya B hisia ya neuron ya matembezi ambapo uwezo wa nguvu (vistari vyekundu) vinapatikana katika miale kujibisha upande wa magaribi ya kaskazini,lakini si aghalabu kupatikana upande wa kinyume chake. Sehemu tofauti za cells katika MT (ama V5) ziko kwa ajili ya kuenda sehemu tofauti.Picha ya C miduara ya TV inayotumika kufanya majaribio ya hisia za matembezi ambapo alama zinatembea katika pande tofauti (0% coherence) ama zote upande mmoja (100% coherence).Picha ya D inaonyesha katika nyani inaonyesha upande wa alama zinazidi katika matokeo yake (mstari wa manjano).Kiamshaji cha umeme katika sehemu tofauti zinazobadilika kwa sehemu maalumu(mstari wa rangi ya blue).

Neurons katika sehemu hii, ya MT ama V5, zilisajiliwa kutokana kwa nyani ,kwani ilikuwa ni sahali kufanya uwamuzi wa uwonaji kuhusu harakati ya kitu. Alama nyingi zinafanywa kutembea kwa mielekeo tofauti lakini chache zinatembea kwa mpangilio maalumu kuenda juu na chini, kulia na kushoto. Mtazamaji anahukumu kutokana na mwenendo wa sehemu zote. Kazi inaweza kufanywa kwa usahali kwa kupanga asilimia nyingi za alama hizi kutembea katika sehemu moja, kupinga kuchangamana, ama kuongeza kwa idadi za alama zinazo tembea sawasawa. Inazunguka kuwa harakati za cells katika V5 zinapuliza nguvu za ishara ya harakati. Neuron zina jibisha kwa kuchagua katika njia maalumu ya harakati, kuongeza kazi yake kwa nidhamu wakati alama zinapotembea katika sehemu zinazo toka na kuzidisha mwenendo wake.

Kitu cha kustaajabisha, baadhi za neuron zinafanya kazi za kutambua mwenendo wa alama, awe Nyani au Mwanadamu katika kufanya uwamuzi wa tabia Fulani. Mada ndogo zinzo harakisha neuron kuweza kusajili electrode zinaweza pia kutoa uwamuzi ambao nyani anaufanya. Hii ni kutoka na na idadi kubwa ya neurons zilizo na hisia kwa mwenendo wa uwonaji, hivyo uta tarajia uwamuzi unatokana na harakati za neuron nyingi kuliko kidogo. Uwamuzi kuhusu rangi unafanyika njia hiyo hiyo (tizama utafiti mpya juu).

Kibox hiki kinapokea kivuli vyema.Kivuli cha retina haki badiliki, lakini tunaona katika kijumba hiki ukumbi wa juu wa kushoto nikaribu zaidi kwetu sisi kisha tunahisi kama kinatembea. Aghalabu, inaonekana pia kama mkusanyiko wa mistari iliyo katika sehemu ya chini. Kuna sampuli nyingi za miundo kama hii , mingine ambayo imetumiwa kuonyesha jinsi ya ishara za neuron zinazo husika wakati hisia ya ubongo inapotoa uwamuzi kwa kitu gani kinacho mulika zaidi.

17 17




Utafiti mpya Hisia za cells za rangi.Baadhi za neuron zina onyesha mienendo tofauti ya haraka katika miale tofauti. Zengine zinajibisha uzuri katika miale mirefu, na mingine katika miale mifupi. Unaweza fikiria kuwa hii inatosha kutambua rangi lakini sivyo, linganisha na cells zinazo chomeka katika upande wa kushoto na zilizo katika upande wa kulia. Je waweza kutofautisha? Kushoto.Uhodari huu wa uchoraji unaitwa Mondrian (kutokana na jina la mchoraji Piet Mondrian). Hii inafafanua mkusanyiko wa kitafauti katika miale mirefu, wastani na mifupi. Ili ipeleke miangaza ya taswira hiyo hiyo, ingawa tunaona ni rangi tofauti kulingana na mapaku. Cell iliyo kushoto ina sajiliwa katika V1,ikichoma kwa namna hiyo hiyo katika hali zote. Haichukui rangi bali inajibisha kwa miale iliyo changanishwa kupelekwa katika kila mapaku.

Kuamini na kuona Sehemu ya V5 inafanya kazi nyingi kuliko kusajili matembezi ya uwamshaji wa maono, inasajili matembezi yanayo patikana. Ikiwa sampuli ya maonaji utatumika kama vile sehemu ya madoa yanapatikana yaki tembea katika njia moja ama nyengine kwa mienendo ya madoa yanayo zunguka, haraka ya maono, neurons inawasiliana na sehemu ya isiyo ona itachoma katika upande wa kulia ama kushoto wa harakati tofauti. Ikiwa harakati hizo hazina mpangilio kamili, neurons ambazo zaidi zina kwenda upande wa kulia zina choma kidogo kama majaribio wakati ikipata ujumbe kuwa ishara za matembezi zisizo na mpangilio inatembea upande wa kulia (ama kinyume chake). Tofauti baina ya maamuzi yanayotokana na neuron ya upande wa kushoto ama kulia inayotoa kinacho amuliwa katika harakati zinazo onekana wala si namna ya harakati ya uwamshaji yakawaida. Mifano mingine ya maamuzi ya uwonaji na kutoamua kunako husu tendo la kukubali ukweli wa harakati hizo, kama inavyoitwa Necker cube(Taswira).Pamoja na sampuli hii ya uwamshaji muonaji anakuwa katika hali ya kutoweza kuamua, Hivyo hivyo kupelekea kubadilisha uwamuzi kutoka kwa mwingine. Mfano huu huu unaonekana na jicho la kushoto unapo ona vistari vilivyo lala ikiwa upande wa kulia unaona vistari vilvyo amka, natija ya shuguli hii inaitwa binocular rivalry,kama anaeona hueleza mistari iliyo lala imezidi, baadae mistari iliyo simama kurudi tena kwa iliyo lala. Kwa mara ingine neuron katika sehemu tofauti ya maono ya cortex inapelekea anaye ona kubadilisha kutoka kwa mistari ilo amka kwa iliyo lala.

Upande wa kulia.Rangi ya uhakika ya cells za hisia

katika V4 ina choma katika sehemu ya Mondrian

ambayo tunaona kama wekundu, lakini kuonekana kwa

uchache katika sehemu nyingine. Tofauti hii inatokea

hata miale inapeana nguvu miongoni mwao. V4 ni sehemu

ya bongo inayotuwezesha kupokea rangi, hata hivyo

wataalamu wengine wana shuku si sehemu pekee inayo

husika.

Maono yetu katika mazingara ni ya kimaajabu. Mwangaza unaongia kwenye macho unatuwezezasha kufahamu yanayo jiri kutoka kwa vitu rahisi vinavyo fanya kazi na vinvyo tushugulisha.Mamilioni ya neuron yana husika, kazi zake kutoka kwa kazi ya retina ya upokeaji kupeleka mwangaza kwa neuron ilyo sehemu ya V5 ambayo inaamua kama kitu kinacho onekana kinatembea.Yote haya yanatokea bila shida ndani mwa bongo zetu. Hatuwezi elewa kwa kamili lakini wataalamu wanafanya juhudi kutuelimisha. Colin Blakemore.Amechangia katika kufahamu jinsi nidhamu hii ya uonaji inavyo kua. Hii inahusisha kuelewa kwa kutumia cell-culture kuingiliana na sehemu tofauti za maumbile ya bongo(kushoto).Upande wa kulia tunaona axons zilizo kijani zinazotoka chini kwa cortex kuungana na minyonyoro ya rangi ya machungwa inayoshikana kabla haijakwenda kwa cortex.

Sehemu zinazoa husina za mtandau: faculty.washington.edu/chudler/chvision.html

http://www.ncl.ac.uk/biol/research/psychology/nsg

18




Harakati Fikiria hali ya kushika Mpira . Niraisi? Unaaeza kuona hivo, lakini unaweza kufanya hivo kwa harakati rahisi , aikil yako inabidi ifanye kazi muhimu .twachukulia ni rahisi lakini ,ikiwa kuna haja ya kupaganga:jee mpira ni mwepesi au mzito ? itapitia kwa njia gani na takwnda kwa uharaka vipi ? kuna mawasiliano : vipi mtu naasiliana na mikono ili awez kushika mpira huo na vipi utalishik avizuri zaidi?na kuna mambo lazima uyachunge : jee mkono wako utaupata katika hali ya sawa na kidole utashika vizurina wakati ? Wataalamu sasa wanjua kuna nyanja nyingi katika bongo ambazo zinahusiana . harakati za Neuralkatika nyanja hii inhusisha kuunga nyoro – a motor hierarchy – kutoka kwa cerebral cortex na basal ganglia kuuenda kwa cerebellum na spinal cord.

Sehemu ya misili ya neurol Kukiwa chini ya motor hierarchy, katika spinal cord, mamia ya nerve cells zinazo itwa motor neurons izinazidi kuwaka . Axons ya neurons zinatoka nje ya mnyoyoro wa misiuli. Zinatoa tawi za The terminal axons katika kila motor neuron form inayounda neuromuscular junctions katika idadi mahsusi (Tizama taswira chini ).kila nguvu ya kazi katika motor neuron inasabaibsha kutolewa kwa causes neurotransmitter kutoka kwa mwisho nerve na kuleta maasiliano ya nguvu za kazi katika kila mshoro wa misuli . hii inasababisha Ca2+ ions kutolewa katika hazina ya intracellular ndani katika kila shoror wa misuli .hii inasababisha mkunjano wa msiuli na kutoa nguvu na harakati .

Kufanyamsiuli ya knjajane , nerves zinaunda maasilianao na msiuli katika sehemu ya nuromuscular .ikiwa inakua ,mishipa ya zaidi yanaenda katika mishororo ya misuli,lakini , kulinnga na mashindano baina ya neuron , si yote bali noja yao ndio inaharakishwa .Kufaulu kwa mwisho kwa nerve baadae kunafnya kutolewa kwa neurotransmitter acetylcholine katika molecular detectors maalumu katika “motor endplate” (stained red). Taswira hii ilipigwa kaw kutmia confocal microscope.

Recordings of the electrical activity associated with muscles (electro-myographic activity).

Matukio ya kiumeme katika misulli ya mikono yanaweza kusajiliwa na kipaza sauti ,hata ndani ya ngozi na hizi electro-myographic recordings (EMGs) zinaweza kutumiwa kupima daraja ya harakati katika kila misuli (Tizama taswira juu ).

Uti wa mgongo unafanya kazi kubwa katika kudhibit misuli katika sehemu tofauti za reflex pathways. Miongoni mwayo ni kupatikanwa kwa reflexes ambayo inakinga kutoka na kupatikana na maafa ya vitu moto , na stretch reflexes amabyo ina dori la kutengeneza msimamo .Mshutuko maarufu wa goti ni mfano wa stretch reflex ambao ni maalumu kwa sababu inahusisha sampuli mbili za nerve cell - sensory neurons amabo inatoa ishara katika urefu wa misuli,amabyo inaunganisha kituo katika motor neurons ambayo inasababisha harakati. Mishutuko hii inashirikiana na nyengine ngumu sana,kaitka mtiwa ngongo amabyo inapanga tabia tofauti , kama vile harakati kwa mpigo maalumu kwenye mikono na kufanya ikimbie .Hii inahusisha kiunganisho na kutoa motor neurons.

Motor neurons ni njia ya mwiso katika mssuli amabyo inaharakisha mifupa yako .Hata hivyo , bongo lina tatizo kubwa la kudhibti harakati za cells hizi . jee misuli yapi iharakishe kupata shugli maalumu , na vipi na sampili gani ?

Sehemu ya juu ya hierarchy-motor cortex Katika mwisho wa upande mwengine wa motor hierarchy, katika cerebral cortex,numbari maalmu a za uhasibu zinaletwa na maelfu kumi kadha ya cell ya kila sampuli ya harkati .Hesabu hizi zinahakikisha kua harakati zinachukuliwa kisawa na kwa uagalifu.Kati ya baina ya cerebral

19




Majaribio katka harakati

Ninani anaenipeleka? Jaribu majaribio haya na rafiki yako.Chukua kitabu kigumu katika mkono wako wa kulia. Sasa beba kitabu hiko katika mkono wa kushoto .kazi yako ni kubakisha mknono wa kulia !! waweza kuliona hili rahisi .Sasa jaribu tena ,weak mikono yako ikiwa rafiki anakubeba kitabu .Watu wachache wanaweza hilo .Usijali ; it takes very many trials to be able to get eveninchukua muda mrefu kua na ujuzi na kufanya hivyo kwa urahisi mwenyewe .

Sehemu tofauti za bongo zimehusisha katika kudhibit harakati

cortex na motor neurons za uti wa mgongo sehemu ya shina la bongo inachanganya ujumbe wa miguu\mikono pamoja na misuli kupeleka kwa uti wa mgongo ili kuleta ujumbe katika cerebral cortex.

Motor cortex ni chembe zilizo nyembamba za tissue zinazo tembea katika sehemu ya ubongo, kuenda mbele ya somatosensory cortex (tizama ukrasa wa 12).Hapa tutaeleza ramani kamili ya mwili;mishipa ya cells ambayo inasababisha harakati katika miguu na mikono (kupatia kwa ulinganishaji wa kutoka kwa motor neurons kuenda kwa uti wa mgongo) zinapangwa kimipangilio kimwili vyema: kwa kutumia usajili wa electrode neuron inawea kupatikana katika sehemu hii ya rumani pahali popote ambazo zinakua na nguvu kwa visekondi 100 kabla ya harakati kupatikana kwenye misuli.Kitu hasa kinacho kwenda sambamba na motor cortex ni mada inayotaka mjadala mrefu- je! Cells katika cortex zinafanya sambamba na kazi inayotakikanwa kufanyika na mtu ndio inajikumja kufanya? Jawabu la, suala hili lina kuja kinyume chake kua tofauti- Neuron moja haziwezi kufanya sambamba. Baada yake population code inatumiwa ambapo inapewa kwa kuchoma mkusanyiko wa neuron.

Mebele ya motor cortex kunapatikana sehemu kabla yake ambayo inapatikana upangaji wa harakati, kutayarisha nyaya za spinal kufanya kazi, na katika shuguli hii kunapatikanwa uhusiano baaina ya harakat ya kuona na jinsi ya kuahamu.Kuvumbuliwa kwa utafiti unaohusisha neuron zinazo fanya kazi kama kioo.(mirror neurons) katika nyan zinazo jibisha wakati nyani anapoona harakati za mkono wa mnyama mwingine akifanya harakati hiyo hiyo. Mishipa ya neuron ya kioo ni muhimu zaidi kudhibiti na kufahamu kitendo. Nyuma ya motor cortex,katika parietal cortex,idadi ya sehemu kadha za cortical zinahusika na uakilishaji wa mwili na hisia ya uonaji na tunachosikia kwenye mazingara, zinaonekana zikifuata ramani ambapo mikono na miguu, na zinapoleta hua na kwa makusidio ya kufuata nidhamu. Uharibifu katika sehemu hii, kwa mfano

Majribio haya yanatufahamisha kua sehemu ya mishipa ya hisia katika bongo lako yana ujuzi zaidi kuhusu uanyo tenda mwenyewe kuliko ukimtizama mtu .

Baada ya kupatwa na mshtuko wa moyo, inaweza kupelekea kutoweza kukipa kitu, au hata kupuuza kinacho endelea katika mazingara yanayokuzunguka.

Basal ganglia Basal ganglia ni sehemu ya viungunishi zianzo patikana chini ya cortex ndani mwa cerebral hemispheres. Zinafanya kazi kubwa ya kuanzisha harakati,

“…kioo cha neurons kinafanya kazi ya kiakilia kinachofanya kazi DNA kwa biologia: zitaleta ufungamano na kusaidia akili kufanya kazi bora . They are the Zainasaidia sana kueza kuleta kuleta mabdiliko kwa Bongo ”. V.S. Ramachandran

20




Ingawa haifahamiki kikamili jinsi inavyo tendeka. Basal ganglia inaonekana kufanya kazi kama kichujio, kuchagua ujumbe katika idadi za kazi inayo kuja inaichukua kutoka sehemu ya nusu ya mbele ya cortex(sensory, motor, prefrontal na limbic regions). Natija au kinachotolea katika basal ganglia inapeleka katika sehemu ya motor cortical.

Ugonjwa maarufu unaotokana na matatizo ya motor ni, Parkinson’s disease, ugonjwa huu unajulikana kufa kutetemeka viungo na shida kuanzisha harakati. Hii ni kana kwamba kazi ya usafirishaji kwenye basal ganglia imezibika. Tatizo kkubwa ni la kuzalisha upya neuron katika sehemu ya bongo inayeitwa substantia nigra (inaitwa hivyo kwa kuwa inaonekana kwa nyeusi), ambapo axon zilizo ndefu zinatoa neurotransmitter dopamine katika basal ganglia (tizama taswira ya utafiti mpya). Mpangilio wa dopamine wa axons katika neurons za basal ganglia ni wa (intricate),unaopendekeza umuhumu wa maingiliano baina ya neurotransmitters tofauti. Matibabu ya L-Dopa, ambayo inabadilisha kuifanya dopamine katika bongo inahazini dopamine katika daraja tofauti na kuhazini miondoko (tizama sura 16)

Basal ganglia pia zinajulikana kwa umuhimu wake wa kujifunza, zinazo ruhusu uchaguzi wa kazi inayoleta natija.

Cerebellum

mpangilio wa harakati za nguvu za mikono, na kujimudu kusimama vizuri. Katika sehemu zote, utatakiwa kuchangamsha hisia za ujumbe katika msafara wa ishara utao upeleka kwa misuli yako.

A Purkinje cell ya cerebellum unaoonyesha ueneaji ‘arborisation’ za dendritic tree.Hii inafanya kazi ya kupokea nguvu zinazo ingia kutakikanwa kwa kuelekea wakati harakati tunazojifunza.

Cerebellum ni muhimu kwa ujuzi wa harakati kwa uzuri.Ni mashine nzuri ya neuron ambayo mchoro wa cellular umepewa ramani kwa tafsili. Kama basal ganglia, imeshikanishwa kwa urefu na sehemu zinahusu udhabiti wa motor, pia na maumbile ya mizizi wa bongo (Brainstem). Kuharibika kwa cerebellum kunapelekea mawasiliano mabaya ya harakati kukosa mizani, ugumu wa mazungumzo na matatizo kadha. Jee! Waelewa?Pombe llina athari zaidi kwenye cerebellum.

Cerebellum pia ni chombo cha motor

kinachosaidia kujifunza na kukabidhi mambom. Harakati zote za kukusudiwa zinategemea kudhibitiwa na nyaya za motor, na cerebllum kufanya, kwa mfano kama kuheshimu wakati.Inamipangilio ya

Utafiti mpya Basal ganglia

cortical afferents

Caudate

Putamen

dopamine afferent

SN

Substantia Nigra (SN)

10,000 cortical terminals

1000 dopamine

synapses on dendritic spines

striatal neuron

cortical na inaonekana kuhusika kuleta mikusanyiko ya ujumbe kutoka kwa nidhamu ya hisia, sehemu ya cortical motor, uti wa mogongo na shina la ubongo (Brainstem). Kazi hii ya mpangilio wa harakati unategemea shuguli ya kujifunza ya cellular inayoitwa long-term depression (LTD), yaani mzimo wa wakati mrefu, ambao unapunguza nguvu za baadhi ya vituo vya mawasiliano (Tizama sura ya ulegevu- plasticity) kuna mitizamo kadha ya kazi za cerebellar wengi wamejihusisha na maoni kuwa inaleta muundo iktumia kituo cha ulegevu (plasticity) ambao unazunguka kwenye mtandao wake. Naam jaribu ushike mpira tena; na utaona kuwa sehemu zote za motor zinahusika na upangaji wa harakati kushirikiana na ile ya uonaji

Usimulizi kiajabu kuhusu dopamine

Ujuzi wa kemikali unaonyesha kazi na tabia inayohusu neurotransmitter dopamine ambayo inatoa basal ganglia katika neorons ambapo inafanya kazi kama metabotropic receptors (sura ya 3). Hapo inafanya kazi nakupeleka ishara vyema. Suala muhimu katika utafiti huu mpya ni kuwa kutolewa kwa mada ya dopamine ni kukubwa zaidi wakati majibu hayatarajiwi. Hivyo basi, neurons za dopamine zinachoma zaidi katika hali ya kutafuta ujuzi wakati inatoa nguvu kwenye nidhamu ya motor kwa hali ya kutua natija mzuri. Harakati zinaweza tena kukusanyika pamoja kwa nidhamu na kutoa mpasuko wa dopamine.Baadae hasa ikiwa harakati zinamazowea, nidhamu inakua sahali kufanyika bila ya kutarajia dopamine mda huu ikiwa harakati zinafanyika kwa wakati, basi cerebellum itaanza kucheza dori yake vyema.

Soma historia kidogo jinsi wanasayansi walovyo vumbua kuhusu kudhibit harakati:

http:/www.pbs.org/wgbh/aso/tryit/brain/ 21




A

B

C

DE F

Ukuaji wa nidhamu ya

mishipa ya bongo Mpangilio hasa wa bongo uanafanana kwa binadamu na hata kwa wanyama kama nyani. Unategemea maumbile, hata hivyo maelezo zaidi kuhusu mtandao wake unao letwa na harakati za umeme katika bongo, hasa wakati wa mwanzo wa maisha. Hata hivyo tuko mbali na kuweza kufahamu ugumu wa nidhamu hii ya bongo. Walakin tafiti mpya zinatupa taswira na mwelekeo mzuri wa kuweza kuelewa.

Chukua yai lenye mbegu kisha ufuate maagizo yafuatayo. Mwili wa mwanadamu na bongo zinakuwa katika cell moja-yai lenye mbegu, vipi? Jinsi linavyo kuwa ni vile ya genome is a set of instructions yaani genome ni mkusanyiko wa maagizo kuunda viungo vya mwili, sio uchapishaji wa blue , genomes ni genes 40,000 zinazo kuwa kwenye shuguli za kuchukuwa maagizo haya ni kama uhodari wa kichina kufinya karatasi- mkusanyiko maududi kama vile mkunjo wa karatasi, kunja na kukunjua muundo utaowezesha kuunda michoro mingi kueleza kama (blue print) kuanzia kwa embryo, kikundi kidogo cha genes kinacho fuata maagizo kuweza kutoa muundo w mkusanyiko wa cells uto kusanyisha ubongo wakati unapokua.

Kitu cha maajabu, genes zetu nyingi zinashirikiana na (fruit fly), Drosophila. Shukrani kwa utafiti wa (fruit fly), genes nyingi zinazo julikana wenye umuhimu katika nidhamu ya ubongokutambulika. Wataalamu wanaochunguza jinsi ukuaji huu unavyotendeka katika wanyamakama vile, - zebrafish, chura, chick na panya – wote walitahiniwa molecule maalum zinavyotendeka. Embryo ya zebrafish ilikuwa ina kiweza- unao ruhusu cell kuonekanwa na microscope. Panya inakua haraka na genome yake imetiwa ramani kimpangilio. Chick (kuku) na frog(chura) ni vigumu kuwajua, hata hivyo embryo zao ni kubwa ya kuweza kuleta mabadiliko kwa kufanyiwa upasuaji, kujua hasa kunakuaje wakati cell zinapozunguka kwenye muundo wake wa kisasa.

Hatua ya kwanza… Hatua ya mwanzo katika ukuaji wa ubongo ni sehemu ya cell. Hatua nyingine utafarikiano wa kila cel kuchukua kazi maalum- kama vile neuron ama glial cells. Mgawanyiko huo unafanya mambo yaende vizuri. Neuron tofauti zinasafiri katika sehemu tofauti kwa msafara unaosababisha kuundwa kwa sampuli maalum ya nidhamu inayoitwa pattern formation.

Tukio la kwanza la hili pattern formation linakuwa katika wiki ya tatu wa kuumbika mwanadamu ambapo mbili

The neural plate folds into the neural tube. A. A human embryo at 3 weeks after conception. B. The sahani za neural zinaunda sehemu ya (dorsal) ya embryo. C. Siku chache badae ,embryo inakua na kupanua mknjo wa kichwa mbele (anterior) mwishoni .Sahani ya neural inabakia wazi katika kichea na mkia lakini unafugwa baina yake. D, E, F. Daraja tofauti za axis kuotoka kwa kichwa hadi kwa mkia unaonyesha sehemu tofauti za mfungo wa tube .

22




Viunganishi katika cells . sehemu ndogo ya cells katika

upande wa juu ndio inayo uda bongo kwa upande wa

bilayer na uti wa mgongo .seheumu ndogo ya cells

upande wa juu .cells hizi zinaunda muundo kama wa mpira wa

tennis unaoitwa neural plate, mbele yake ambako ndipi makao

ya bongo, sikwaida kua mti wa ugongo .Ishara zainazo oenyesha

makao ya cells hizi zinatoka layer ya upande wa chini amabo

unakwenda kuunda mchoro wa kati wa biniadamu na misuli ya

kiumbe kidogo. Sehemu tofauti za nidhamu ya ubongo zinatoa

genes tofauti ,kueza kukabiilina na jambo la dharura la sehemu

za akili – forebrain(mbele), (kati) midbrain na

hindbrain(Nyuma)–Pamoja na muundo malumu na kazi.

Kuzunguka

Baada ya wiki ,neural plate zainazunguka , karibu na mpira na

kugaagaa katika kiumbe kipya , ambapo kinafungana na

epidermis. ya wili chache kuleta mabadiliko yakihushisha

including muundo wa cell , mgawanyiko na uhamiaji division na

na kuambatana kwa cell-cell .Kwa mfano , mshutuko wa neural

tube kama vile wa sehemu ya kichwa unapozungka kulia wa

miguu .hii shugli bora na is

neural groove

neural crest

B

D

E

F

A Siku 26

B Siku 28

C Siku 35

D Siku 49

Morphogenesis ya ubogo w mwanadamu (A) wiki 4 na (D)

wiki 7 baad ya manii kuungana. Sehemu tofauti zinapanuka

na kuna mishutuko katika kichwa .

23




Inayotambualisha neurons moja moja kwa zile ndogo.Mambo yanaweza kuenda vibaya, wakati tube inapokataa kufanya kusababisha spina bifida,ikiwa inaleta shida, na wala haitishi maisha kwa kukataa kufanya haraka katika ukingoni mwa kichwa inaweza kusababisha kutokuwepo na nidhamu dhabiti ya ubongo, hali inayojulikana kama anencephaly.

Jua hali yako katika maisha

Misingi kamili ya mpangilio hii kwa cell unapata kujua hali yake kutokuwa na nidhamu ya mishipa ya ubongo- mbele,kuenda nyuma na juu kushhika chini, hivyo cells zinakisia hali yake kutokana na mawasiliano ya kuweza kutambua vituo vinavyostahili kutembelewa , namna hii inafanya kazi katika sehemu ya molecular kuwa embryo inaunda idadi ya sehemu ya kupata umeme wa tube neural inayotoa ishara kwa molecules.Katika kila hali molecule huzimika ikawa gradient kwa mbali. Mfano wa hali hii ya kazi za hisia ni kutoka juu kuelekea chini katika uti wa mgongo, sehemu ya chini ya neural inatoa protein kwa jina-Sonic hedgehog. Sonic hedgehog inazimika kutoka chini mwa plate na kuathiri cells katika dorsoventral axis kulingana na umbali wa makao ya plate.Inapofungana, Sonic hedgehog inatoa genes ambazo zinatoa sampuli ya interneuron.Kwa umbali mkusanyiko wa Sonic hedgehog unatoa hisia kwa genes nyengine kuunda motor neurons.

Kukaa imara ama kujua unapokwenda Mara tu neuron inapopata kujuana miongoni mwao kusimama kugawanyana, inazidisha axon na kupanua pembe yake inayoitwa growth cone. Kidogo akma mwongozo wa mlima wa nimble, growth coneinahusika hasa na matembezi katika tissue, ikitumia ujuzi wake kuchagua inayoipenda. Ikiwa inafanya hivyo, inacheza nje nyuma ya axon, kama mbwa katika (extending leash). Pindi lengo lake linapotimia basi growth cone inapoteza nguvu zake za axonal una nguvu zaidi, unakuwa sawa katika umbali mrefu au mfupi.Pia huwa ni yenye mwelekeo mmoja si kwa cell zilizokusudiwa pekee bali hata kuwa bidii kufika, ambapo hii inabidi itembee katika sehemu tofauti. Katika njia, mwongozo ambao unapendeza (+) ama(-) wa growth cones unasaidia kupata njia, ingawaje kazi za molecular zilizo na jukumu za kupelekesha ishara zinabaki bali hazi fahamiki viziri.

Muunganisho unaoleta harakati za umeme. Ingawaje daraja kubwa za nidhamu ya neuron nakazi zake zina patikana kutoka nje, na sehemu nyingine ya nidhamu ya mishipa ya ubongo ambayo inaleta harakati za kipeke, kama vile kutoa kwa axon na kufa kwa neuron. Mabaki haya yanaweza kuonekana yasiyo na kazi lakini,kawaida sirahisi kuunda ubongo kwa muundo huu pekee. Mabadiliko yanaonyesha kuwa hii “a tinkerer” – lakini pia ni sculptor. Kwa mfano,alama-kwa-

Mifano kadha ya yanatulekeza kwa (blu) ikiwa zinapanuka na kukua (spikes at the front end). Zote upande wa karibu nawambali zinavutia ukuaji wa cone (+) or repulsive (-). Mifao mengine ni ya kutlekeza kwa molecular maalumu .

alama zinaotoa ramani baina ya neuron katika macho na ubongo, inayotakikana kwa maono ya haraka, inapatikana katika sehemu ikisaaidiwa na harakati za umeme katika retina. Pia mpangilio wa exuberant unatoa muunganisho wakati wa shida, baada ya mipangilio ya uonaji kumalizika, kwa muda wa wiki 8 katika nyani, na pengine kuchukuwa mwaka kwa mwanadamu. Suala la muhimu hapa ni jee! maendeleo ya mapema yanaweza kuletwa na kukosekana kwa neuron(kama vile ugonjwa wa Alzheimer na Parkinson’s) ama ile kuharibika kwa uti wa mgongo inayo sababisha ugonjwa wa kupoza. Baadae axons zaweza kukuzwa baada ya kuvunjika lakini kubaki na utendaji kai wake wa ukuunganisha ni suala linalo hitaji utafiti wa zaidi.

Mabadiliko ya maumbile Tunahitaji maudhui kamili ya genes inayotakikana kakatika kunda bongo.Shukrani kwa kifaa hiki cha prodigious power of molecular biological methods,tunaweza kujua kazi za genes kwa kuunda mwelekeo wakati wowote tunapotaka wakati wa inapokuwa. Shida kubwa sasa nikushugulikia jinsi genes zinavyo dhibitka ambazo zinabadilisha kufanya cells zifanye kazi kwenye bongo.Ni moja ya makabiliano makubwa yanayokabili ilimu ya ubongo.

Utafiti mpya

Cells za stem ni cells zilizo katika mwili zilizo na nguvu kubadilisha cellls nyingine tofauti. Cellls zingine zinaitwa embryonic stem, proliferate zinachangisha katika ukuaji wa mapema.Nyingine zinapatikana katika mifupa na nyingine katika kitofu kicho unganisha mtoto tumboni na mama. Wanasayansi wanajaribu kutafuta kama stem zinaweza kutmiwa kuunda neuron zilizo haribka katika bongo la mtu mzima. Kazi nyingi wakati huu zinafanywa na wanyama lakini tuna tarajia kuwa tutaweza kurekebisha sehemu za bongo zilizo haribika zinazo leta ugonjwa kama Parkinson’s.

Chembe/cells 250,000 zinaengezeka katika akili yako kila dakia kwa wa marhala malumu ya ukuaji .

Soma zaidi : http://faculty.washington.edu/chudler/dev.html 24




Dyslexia(Hali ya kutoweza kutabiri unachosoma)

Je! Wafahamu jinsi ya ugumu kujifunza kusoma? Ingawaje uvumbuzi asili ni wa zamamani, lakini kusoma na kuandika ni uvumbuzi wa kisasa. Ni miaka elfu iliyopita katika matabaka tofauti ya ulimwengu kujua kuwa maelfu ya maneno yanayo tamkwa yanaundwa na (phenemes 44 katika kingereza) na hizi zinaweza kuakilishwa hata hata idadi ndogo za ishara ya kuona. Kufaahamu ishara hizi zinajukuwa mda na watoto wengine wanapata shida mwanzoni. Hii sio kwa sababu ya ukosefu wowote wa busara, bali ni kwa sababu bongo zao zinapata mahitaji fulani ya kuweza kusoma ni shida. Kila mmoja katika 10 wetu tunapata shida hii, sasa inajulikana kama ukuaji wa hali wa kuweza kutabiri unachosoma.

Hali ya kutoweza kutabiri unachosoma ni hali ya kawaida kwa watoto walio na shida hii hawawezi kufahamu kwani wana sumbuka ilhali wana akili timamukama wenye wanaona sahali, inaleta taswishi kubwa. Watoto wengi wana kosa uaminifu na hii kusababsha huzuni na matatizo kadha ingawaje watoto kama hawa wanapata vipoa vyengine vya uhodari vya kiajabu ikiwa ukosefu huwo wa kutoweza kutabiri hautowaathiri kujua hasa jinsi ya hali hii inayokua si muhimu sana ingawaje ni lazima ijulikane ili ippate kutibiwa. Kujua hali ya kusoma na kufahamu kutatufanya sisi tuweze kufaulu katika kutibu suala hili.

Kujifunza namna ya kusoma Kusoma kunategemea jinsi unavyoweza kutambua herufi kwa usahihi. Fani ya lugha yote unayoisoma na jinsi maneno yanavyo tamkwa kinidhamu. Hii inahusisha kutoa umbile la sauti (phonemic structure), ili ile ishara iweza kutlewa kwa tamko lililo sawa. Bahati mbaya walio na ugumu wa kutabiri wanachosoma wanakuwa hawawezi kutabikisha ishara hizo na maneno na hata kutabiri wanayoyasoma.

Uwezo wa kuzipanga herufi na sauti kisawa unatokana na uwezo wa kusikia na kuona.Kwa maneno yasiyo ya kawaida, na yote yasio ya kawaida kuwa anaanza kusoma kila herufi inafaa itambulikane na kisha kuwekwa kwenye mpangilio wake sahihi. Kazi hii ingawa itaonekana ni ya sahihi lakini ina ugumu, kwa sababu macho yana harakati ndogo ndogo zenye kupoteza herufi moja na nyingine. Herufi inajulikana wakati kila jicho lipotulia lakini mpangilio unapatikana herufi inapoonekanwa kinapoona macho ni lazima kilinganishwe na ishara ya motor katika nidhamu ya harakati na ni hapa michanganyiko inapoharibika kusababisha ukosefu wa hali ya kutabiri unachoona. Mwenendo wa macho wakati wa kusoma. Usajili wa kalamu wa juu na chini unaenda sambamba na na kulia na kushoto.

Kudhibiti kwa nidhamu ya harakati kunafanywa na utandao wa neurons nyingi zinazoitwa kama magnocellular system. Imepata jina hilo kwa kuwa neuron (cells) ziko nyingi (magno). Utandao huu unaweza kuvuta kutoka kulia hadi kwa retina, ikipitia cerebral cortex na cerebellum,kwa neuron za motor za misuli ya macho inahusika hasa kujibisha uharakishaji hivyo ni muhimu kupeleka mahitajio kwa uzuri. Kazi muhimu ya nidhamu hii hasa ni kuharakisha ishara ya mwenendo wakati wa kusoma, wakatia maono yapofungika na kudhibitika baadae. Makosa haya ya ishara ya mwenendo yanaletwa na nidhamu ya harakati ya macho kurudisha tena macho katika ulengaji. Nidhamu ya magnocellular inaleta kazi kubwa ya kusaidia kulengesha macho katika kila herufi na kuzipanga kwenye nidhamu

parvocellular layers

magnocellular

layers

100 µm Control Dyslexic

Matone haya yana geniculate nucleus yanaonyesha namna inavyojipanga kwa parvo na magnocellular katika hali ya kawaida ya mtu na ukosefu wa nidhamu kwa watoto.

25




Wataalamu wa ilimu ya ubongo wameona kuona maono katika nidhamu ya magnocellular ina athiri kidogo katika walio na tatizo la kutabiri wanaposoma. Akili za tissue za ubongo moja kwa moja ndio njia ya kutambua hili (tizama taswira) lakini ziada ya hayo, hisia kwa mwenendo wa kuona kwa walio na shida ya kutabiri ni ya hali duni kuliko ya ile ya wa kawaida na mabongo yao yanapeleka hisia kuharakisha harakati ambayo sio ya kawaida. Taswira ya ubongo pia inaonyesha jinsi ya mpangilio ya kazi katika kupelekea harakati ya maono. (Tizama sura ya 15). Kudhibitika kwa macho kwa waliio na shida ya katabiri ni kugumu; na hata utasikia malalamishi kadha kuwa herufi zinaonekana zikitembea ambapo inaleta matulizo wanapo soma. Matatizo haya ni natija ya maono na nidhamu ya magnocellular kukosa kudhibiti macho kama inavyo fanya kwa wanao soma kwa uzuri.

Kupekesha sauti kwa mpangilio

bora

Wengi walio na shida ya kutabiri pia wana shida ya kuelewa sauti ya maneno katika nidhamu yake hivyo wana pata shida ya kutamka maneno vibaya (kama vile kutamka lollypop kama polly pop) na wana mkunjo mbaya wa ulimi wakitaka kusoma, wanakuwa wasiri na kutowea kusababisha herufi kwa sauti. Kama tatizo la kuona upungufu huwa unasababishwa na mbinu asili za kufanya.

Unapo tambua sauti za herufi, inayoitwa (pheneme) kwa kutambua tofauti ya tamshi za herufi. Utambuaji wa kazi hii unapatikana na nidhamu ya neuron ambazo zinaleta tofauti katika sauti. Kuna ushahidi kuwa neuron hizi zinakosa kukua katika walio na shida ya kkuweza kutabiri wanachosoma na kuweza kutofautisha baina ya ‘b’ na ’d’ na nivigumu kuwasikia.

Wengi wenye ugonjwa huo wanaonyesha ushahidi wa kuchelewa kukua kwa cells za bongo, unapelekea hata kuwa na tatizo la kuona na kusikia pamoja katika kusoma. Haya ni matatizo katika neurons ambayo inaleta mtandao katika bongo unaoleta tofauti katika nidhamu hii. Cells zote zina kipimo kimoja cha molecules ambazo zina haribu na kuleta mashikano, lakini zinaweza kufanya rahisi kuvunjika na kuharibu mwili

Nidhamu ya magnocellular inaipa mikadari zaidi kwa cerebellum (Tizama sura ya 7). Kitu cha kupendeza nikuwa

walio na shida ya kutabiri wamefungika na hata maandishi yao ni mabaya.Taswira ya mishipa ya ubongo(Tizama uk. 41) na jinsi utafiti wa nidhamu ya uasagaji unavyosema kuhusu cerebular unaonyesha kuwa kazi yake inaweza kuzimishwa kwa wale walio na tatizo la utabii wa kusoma ambao pia wana shida na uandishi. Baadhi ya wtaalamu wanaamini kuwa cerebellum inahusika zaidi katika kuleta harakati kama vile za kuandika na kuongea na hata kuhusisha nyanja ya kupanga ikiwa ni sawa, basi upungufu katika cerebellar kuzidi na kuleta matatizo ya kujifunza kusom, kuandika na kutamka herufi.

Jee kitu gani kifanywe? Kuna matibabu kadha ya tatizo hili la kutuwezesha kutabiri unachosoma kila utabibu unaeleza sababu tofauti zinazo sababisha tatizo hili. Wengine wana elekeza katika nidhamu ya magnocellular, lakini wengine wanatujulisha jinsi tatizo hilo linavyo patikanwa, inavyojulikanwa kama surface na deep dyslexia, ambayo inatakikanwa utabibu tofauti. Sampuli zote za utabibu zinatokana na utambuzi wa mapema wa ugonjwa huo.

Wanasayansi sio wote wanao afikiana katika namna ya kutibu tatizo hili na utibabu mzuri ni sehemu ya kutafautiana. Imependekezwa kuwa tatizo la sauti inayoleta natija ya ukosefu wa kutabiri inaenda kwenye mwelekeo mbaya kujua kuhusu sauti inayotumia kazi ya bongo kawaida ya ulegevu. Fikira ni kuwa mtoto anaweza kupata tena katika moja kwa moja au ukunjifu ikiwa watahimizwa kucheza michezo ya computer ambapo wanasikia sauti ambayo wanaweza kuelewa zaidi. Sauti hizo kisha zinazidishwa kwa haraka. Inasemekana kwamba namna hini inafanya kazi mzuri, lakini utafiti tofauti unafanywa kutambua hasa hali hii. Kitu kinacho pendeza zaidi kwa wanasayansi ni fikra kuwa bongo linafanya kazi na kuingiliana na genes za mwanzo kutoa athari yake. Ni mfano wa kiajabu jinsi genes zinaingiliana na mazingira.

Ni muhimu kuwa walio na tatizo hili mara nyingine huwa bora kuliko wanaoweza kusoma vizuri katika hali ya kutufundisha rangi na miduara kuliko umbo na tofauti ya kitu. Hi inatupa maelezo kuwa wenye tatizo hili zaidi, wanaona zaidi sehemu ya mbali. Kumbuka kuwa Leonardo da Vinci, Hans Christian Andersen, Edison na Einstein na walio umba mambo walikuwa na tatizo hili.

Sehemu za mtanda zinazo husiana na shida ya kuzaungumza na shida ya kusoma:

http://www.sfn.org/content/Publications/BrainBriefings/dyslexia.html http://www.learningdisabilities.com/programs.shtml 26




Ulegevu Katika maisha yetu ubongo unabadilika mara kwa mara. Uwezo huu wa bongo kubadilika unaitwa ulegevu(plasticity) wa kitu ambacho kinalegea kuvutwa na kurudi mahalii pake. Sio ubongo wote kwa jumla unafanya hali hiyo, lakini neuron kadha zinaundika na sababu tofauti. Wakati wa ukuaji wa motto, kutokana na kuharibika kwa bongo na wakati wa kusoma. Kuna utendaji kazi tofauti wa ulegevu, ambao kitu muhimu ni makutano ya ulegevu huu-Ni taalamu jinsi neuron zinatao uwezo wake katika kuwasiliana na nyengine.

Muundo wa mustakbali wetu Kama tulivyo sura iliyo pita, muungano baina ya neuron mwanzo wa maisha unahitaji urekebishaji mzuri. Jinsi tunavyo ingiliana na mazingara yetu mikutanisho inabadilika na nyingine mpya ambazo zinafanya ziwe na nguvu zaidi na ziunganishe ambazo ni kila mara zinakua dhaifu ama kupotea kabisa. Mikutanisho ambayo inafanya kazi zaidi ni ile inayo badilika na kuzaliwa nyengine. Hii ni sampuli ya tumia ma punguza hii ni misingi tuliyo bunia nayo mustakbali wa maisha ya mabongo yetu.

Kituo cha usambazaji kinahusisha kutolewa kwa kemikali za neurotransmitter ambazo baadae zinaharakisha protein maalumu zinazoitwa receptors. Uwajibikaji wa kawaida wa neurotransmitter unatoa kipimo cha nguvu kwenye makutano. Hii inaweza kubadilika kwa sekondi chache ama hata maisha yote. Wataalamu wa sayansi ya bongo wana hamu zaidi ya mabadiliko ya muda mrefu ambao utatoa utenda kazi wa neuron katika namna mbili zinazoitwa long-term potentiation (LTP),yaani nguvu ya muda mrefu ambao utavunja nyengine.

Utamu wa jinsi inavyofanya kazi Glutamate ni amino acid ya kawaida inayotumiwa katika miili yetu kuunda protein.Pengine umeona pahali kuwa kiegeza utamu kinachoitwa mono-sodium glutamate. Hii ni neurotransmitter ambayo inafanya kazzi katika sehemu nyeti ya ulegevu ya mabongo yetu- ambayo yaleta LTP na LTD. Glutamate receptors,ambazo zina kua katika sehemu ya upokeaji wa kituo, inakuja katika namna nne, tatu ni ionotropic receptors na zimepewa jina AMPA, NMDA na kainate. Sampuli ya nne ni metabotropicglumate inayoitwa mGluR. Ingawaje sampuli zote hizi za glutamate receptors zinatoa katika neurotransmitter,zinafanya kazi tofauti kabisa. Njia ya ion kuleta metabotropic glutamate receptors,kama vile kazi ya neuromodulatory tulio eleza mwanzoni (p.8). Unafanya kiwango- cha muundo na sampuli ya uajibikaji huu. Sampuli zote ni muhimu katika makutanio ya ulegevu, walakin receptors za AMPA na NMDA ambao tunaweza kujua kazi kubwa ya hazina ya kukumbuka inayojulikana kama memory molecules.Maulamati zaidi yametaja kazi ya kuunda dawa mpya ambazo zinafanya kazi katika hizi receptors kuunda harakati (tizama uk. 29).

Receptors za AMPA ni haraka zaidi kufanya kazi. Wakati glutamate inapo kutanishwa pamoja na receptors, inafungua kiharaka njia ya ion kutoa nguvu katika transient excitatory postsynaptic potential (epsps iliyo tajwa sura ya 3). Glutamate imeshika na receptor ya AMPA pekee kuwa kutoa mara ya pili na mara inapotoka na kuondolewa na synaptse. Njia ya ion inajifunga na nguvu ya umeme inarudi katika namna yake ya kupumzika. Hivi ndivyo inavyotokea wakati neuron katika ubngo inaleta ujumbe kiharaka miongoni mwao.

Glutamate inatoka kwenye kituo cha makutano, kupitia kituo cha cleft, na kuunganisha na receptors kama vile AMPA, NMDA na mGLUR. Baadhi ya vituo vya glutamate zina receptors za kainite.

27




Receptor ya NMDA (nyekundu) ni chembe cha mwelekeo wa kusoma . Transmitter inalolewa katika kabi mlaili ya msingi na kunyiza LTP (juu kushoto). Sehemu hizi ambazo Mg2+ (mzunguko mweusi, juu kulia) unafanya njia ya Ca2+ iko ndani ya cell na inaletwa na kzi ya umeme (Depolarization taswira nyingine). Hii inatokea wakati neuron inahitaji mabadiliko na neuron nyingine LTP inajileta kama receptor karibu ya AMPA (Receptor , chini kushoto) ama kufanya kazi zaidi ya receptor ya AMPA (chini kulia).

Receptors za NMDA: Molecular machine ya kunda ulegevu. Glutamate pia inaunyamisha receptors ya NMDA katika kituo cha mbele ya neuron. Hizi ni molecular ambazo zinaleta kituo cha ulegevu. Ikiwa kituo hiki kina harakisha upele, receptor ya NMDA inachoza dori dojo sana ama kukosa kazi kabisa. Hii ni kwa sababu muda tuu receptor ya NMDA inapofungua njia ya ion, njia hizi zina ziba ion nyingine katika kituo – magnesium (Mg2+). Walakini wakati kituo kinapo harakishwa na mseto wa neuron, Receptor ya NDMA inatoa hisia haraka. Kazi hii kubwa ya kituo inasababisha kutoa kutolewa kwa Mg2+ kutoka kwa njia ya ion ya NMDA kwa kuleta umeme. Receptor ya NMDA zina wa kuchukua kituo cha mawasiliano.

28




kidogoZinafanya hivi kwa namna hini: mwanzo na kama receptorts za AMPA, zinaleta Na+ na k+ ambazo zinazidsha utendaji nyuma wake. Pili zinaruhusu calcium (ca2+) kuingiza neuron tu kwa namna nyegine. Receptors za NMDA kuhisi harakati za neural na kutuma ishara kwa Ca2+. Muungano huu wa Ca2+ ni wa muda mchache, ambayo baadaye inaunda receptors yo NMDA. Hata hivyo Ca2+ ni mulocule ngumu ambayo pia matoa ishara kaliko neuron wwakati receptor ya NMDA inapo harakishwa. Kifaa kinachotumiwa kutizama voltage ndogo za umeme zinazopatikana katika kituo. Ca2+ inapokua ndani mwa neuron, inauganisha protein inayopatikana katika kituo ambapo receptors za NMDA inapatikana. Miongoni mwa protein nyingi zinaunganishwa na receptors ya NMDA inayotokana na machine ya molecular. Nyengine ni enzymes ambazo zinaharakishwa na Ca2+ na inayosababisha kuunda kwa chemikali za nyengine inayokua karibu na kituo cha makutano. Miundo hii ya chemikali ni sehemu ya kwanza ya muundo wa ukumbukaji.

Receptors ya AMPA mashini yetu ya kuhazini kumbusho. Ikiwa receptor ya NMDA inaharakisha plastic kuleta mabaliko katika uunganishi wa neuron, ni kitu gain kinacholeta nguvu hii? Inawezekana ni ile ya usafirishaji wa kemekali ndio inayo toa nguvu hizo. Ndiyo hii inaanza kutokea walakini zaidi mkusanyiko wa receptor ya AMPA ndio inafanya kazi zaidi mbele mwa kituo cha makutano. Kuna namna tofauti ya kufanya hivi moja wapo ni kuifanya receptor za AMPA kushughulika vyema, yaani kupeleka umeme zaidi kwenya neuron. Njia nyengine ni kuifanya receptor ya AMPA iingie kwenya kituo cha makutano. Njia zote mbili hizi zinasababisha epsp kwa wingi njia ya LTP. Mabadiliko ya kinyume chake, kupungua kazi yake au idadi ya receptors ya AMPA kunaweza kuleta LTD. Uzuri wa kazi hii ni kufunyuzakuleta LTP ama LTD vyema na inaweza kutokea katika dentritic moja na kutoa kituo chenya nguvu kwa hali nzuri. Hu ndivyo inayo sajili makumbusho, suale ambalo tutajadili sura nyingine.

Mazoezi ya ubongo Mabadiliko ya kazi ya receptor ya AMPA sio tafsiu ya kila kitu. Ukumbukaji unapostawi, nao maumbile katika ubongo yanastawi. Kuingiliana na receptor za AMPA zaidi kunatokana na kuingizwa kwa LTP ambapo kunabadilisha maumbile na kukua zaidi, ama makutano mapya yanaweza kutoka kwa dendutu ili kazi ya kituo kufanye kwa mara mbili. Hata hivyo kituo ambacho kina kosa receptor ya AMPA kutokana na kuingia LTD inaweza kupotea na kufa. Kemekali zinazolembea kuunya mabongo yetu ndiyo zinazoleta harakati ya bungo. Kufanya mazoezi ya akili ni kama kufanya mazoezi ya bongo. Kama vile misuli yetu yanavyo kua kwa nguvu tunayofanya mazoezi basi vivyo hivyo vituo vya ma kwenye bongo vinapata nguvu na kuungana kwa mpagilio zaidi tunapozitumia.

Akili juu ya ukumbukaji Hali ya Hisia inachanganisha kukubwa kuelewa jinsi tunavyo fahamu mambo. Tunaweza kukumbuka zaidi vitendo kama vile vinavyo husiana na Furaha, hasira ama maumivu. Pia tunaelewa zaidi mambo tunapokua na upelelezi. Hali hii ya akili ndiyo inayotoa Mada ya neuro modulators kama vile acebylcholine (wakati unapopeleleza )dopamine, noradrenaline na hormone nyengine mzito zaidi kama vile certisol (wakati wa mshangao, shadhaba na hamu). Modulators zina kazi tofauti katika neurons, nyengine ambazo zinafanya kutokana na utendaji kazi wa receptors za NMDA. Nyengine zinahusisha kuharakisha genes zinazohusiana na ulewaji. Protein ambazo zinasaidia kusawizishe LTP na kufanya kuishi zaidi.

Ufabi wa ndani Kituo cha ulegevu kina changisha kazi muhimu katika mabongo yetu. Kaweza kufanya bongo kupona kutokana na maumivu, kama vile ikiwa neuron inayodhibiti harakati maalum imeharibika, kama inayotokaa wakati wa mshutuko wa moyo au maumivi mengine makubwa. Sio lazima yote kua inapotea wakati mwingine neuron nyingine zinakuja kushakulia mahali palepale na kufanya kazi ile ile. Ni hatua ya kurudisha hali ya kulewa tena na kulipa nguvu tena bongo

Jeffery Watkins

Mtaalamu wa madawa ya Chemikali ambae amevumbua utaalumu wa uhamasishaji wa bongo kwa kuunda dawa kama AP5 (chini) ambayo inafanya kazi maalum kama receptor ya glutamate.

Sehemu zinazoa husina za mtandau: http://www.cf.ac.uk/plasticity/index.html

http://www.bris.ac.uk/synaptic/public/brainbasic.html

29




Learning & Memory

Makumbusho ni kitovu cha kitambulishi wa uutu wetu.

Kitu tunacho kumbuka kila moja wetu hua ni tofauti,

hata kama hali ya matukio ni mamoja, Lakini daraja

tofauti tulizonazo ya kukumbuka kwa muda mrefu na

wengine kwa muda mfupi. Bongo lina nidhamu kadha

zilizo na muondoko tofauti zinazo pekeshwa na

utandao wa neurons. Kuundwa kwa makumbusho mapya

kunafikiriwa zaidi sasa kuwa inasababishwa na kituo

cha makutano cha ulegovu.

Kama namna ilivyo elezwa katika sura iliyopita, hatu

hivyo bado hatujajua kikamilifu kuhusu kazi hasa ya

neural. Wakati wote tukilalamika kihusu makumbusho

yote yanakuja wakati wa uzo au panapo tokea hitilafu

katika nidhamu ya ubongo. Ni vizuri tujaribu

kukumbuka yaliyopita, kusababusha kukumbuka

mambo yanahitaji kusahaulika.

Upangaji wa makubusho

Hakuna sehemu maalumu katika bongo inayohazini

maalumati yote. Ukumbusho wa matukio zaidi

yanaweza kukumbukwa yakiwa ni ya vitendo. Hazina

kubwa ya makumbusho inaitwa long-term memory.

Inner Scribe

Visuo-Spatial Sketch Pad

Central Executive System

Auditory Short Term Store

cha maalunati kisawa tunakitumilia kukumbuka hotuba au

mazungumzo ya muda mrefu, kufanya shughuli nyingi za

ubongo na kukumbuka kama vile vile na wapi tumeacha

ufunguo au vitufulani kwa muda mchache. (fidelity) ni

kituo cha nidhamu. Hali inayokuja kwa uezo maalumu na

kuendelea. Inasemekana kua unaweza kukumbuka vitu 7 ±2

katika makumbusho ya kikazi; Hii ndio sababu numbari

nyingi za simu si zaidi ya 7 ama 8. lakini kukumbuka haya

kisawa ni lazima. Unaweza kajaribu ya makumbusho katika

majaribio muhimu unayoweza kufanya na rafiki yako.

Majaribio ya ukumbukaji wa muda mfupi

Letter span – ni majaribio yaliorahisi ya Makumbusho ya muda mfupi na makumbusho ya

kikazi.Unahitaji watu wawili ingawa bora kwa darasa

lote. Kisiri mmoja wenu anandika herufi zinazokua

mbili. Kutahadhari zisitamke neon kama vile (XT)

Mtu hivyo baadaye alete herufi moja ndefu baada

ya nyingine (kwa mfano herufi tano kama vile

QVHKZ) na na kuwa kama, DWCUKQBPS2).

Majaribio yanafanya baada kutayarisha makubusho

hayo. Mtu mwengine asikilize herufi moja moja na

awe akijibisha na baada ya dakika 5 ajaribu kuandika

kwa namna zake kulingana na anavyo kumbuka. Kwa

kuanza na helufi mbili mazoezi ya makumbusho ndio

yataanza kukua. Watu wengi wana fanya hivyo kwa

muda wa herufu 7 ama 8 na mbele ya hapo huaza

kukosea, wachache wanaweza hadi 10. Uwezo wa

kukumbuka kwa muda mchache umeelezwa kama uchawi

wa nambari 7 ziada au nuksani ya kituo kikuu cha nidhamu

kinachodhibiti ueneaji wa maalumati unasaidiwa na hazina

mbili za zaidi.

Silent Rehearsal Loop

The short-term working-memory system of the brain

Makubusho ya kazi

Kama kijitabu tunacho kieka kama meza kuandika

mambo muhimu au nambari za simu tunazozihitaji hivyo

hivyo bongo lina nidhamu ya kuhazini. Kiwanjo kichache

Kuna hazina inayoitwa phonological pamoja na silent

rehearsal loop. Mambo madogo ya ubongo unayojizumzia

na nafsi yako. Hata kama utasoma nambari au neon

unaloliona, maalumati hayo yatasambaa na kubakia kidogo

katika nidhamu hizo mbili. Pia kuna Sketchpad ambayo

inaweza kutoa kivuli cha taswira kwa muda ulo mrefu

kueza kushushulishi macho ya akili. Hazina ya kazi zaidi inapatikana kwenye frontal na

pariental lobes. Utafiti wa kivuli cha ubongo (tizama

ukurasa wa 4) ukitumia PET na FMRI kivuli cha ubongo

kinaonyesha kua sehemu inayokuwa ya kufanya kazi-

30




ya makumbusho ni zaidi katika upande wa kushoto na

mbele ambapo zina ingiliana na utandao wa henda

kuhusisha usemaji, upangaji na kutoa uamuzi. Haraki

hizi ni muhimu ambapo ukumbukaji wa dharura. Maono

ya sketch pad iko upande wa kulia wa hemisphere

(tazama kiboxi mwisho wa sura).Swala ni jee kazi ya

ukumbusho ulihusika vipi?Wanyama, hata nyani wengi

hawana uezo huu wa ukumbukaji wa muda mchache kama

sisi tulivyo nazo, na ni safi kua haikuhusisha kusaidia

kukumbuka kama vile nambari za simu.Utafiti wa watoto

wadogo unaonyesha kua ni kazi ngumu kwa ukumbukaji

wa kazi hasa katika kusoma lugha inaonyesha kua

nidhamu hizi inahusika na usemaji. Kazi kubwa

inatakikana kusawazishwa maneno yafanane na sentensi

kisawa.

Makumbusho wa muda mrefu Ukumbukaji wa mda mrefu pia umegawanyka katika

namna mbili tofauti zinazopatikana katika mtandao wa

bongo. Tukijadili kwa upana, maalumati yanaingia katika

nidhamu ya hisia baadae ikapitia chini katika njia ambayo

inatoa kazi maalumu. Kwa mfano maalumati yanayoingia

kwenye nidhamu ya maono na kapitia katika shughuli

inayoitwa vental pathway katika striale cortex kupitia

medial temperal lobe katika cascade ya utandao ambao unaenda

muondo, rangi na uzito wa kitu, ima kitu kinajulikana ama laa

mwishowe, baadhi ya makumbusho Na kua DNA inainacheza

maalumali ya urathi kulingana na utangamano wa watu wawili na

kadhalika. Thamani kubwa ni kua imepangiwa kwa vipimo. Hii ni

mzuri kwa kurudisha makumbusho ambayo kazi ya utafiti

inatendeka kupitia tarasimu ya mti katika nyimbo ya uhazini

kutafuta kinachotakikana. Hata hivyo kama makumbusho ya

semantic yanakua na nidhamu kwa kinamna hii ambayo watu wengi

wanapanga mpango yao. Basi tungekuwa na taabu kukumbuka kila

kitu. Bahati mzuri bongo linachukua maalumati yatakao ingiliana na

nyanja au mipangilio maalumu, na nyingine inamsaidia hata mwalimu

mwenye ujuzi zaidi kuweza kuratibu mpangilio mzuri shuleni na

ukweli ni kua walimu mahodari wanaunda mpangilio mzuri kwa

wanafunzi wake kwa bidii.

Objects

Inanimate Animate

Mammals Birds

Flying birds Flightless birds

Song birds Other birds

Yanaoundawa kulingana na kitu maalumu kilipoonekana. Kuna namna nyingi ya kufikiria kuhusu huu uchambuzi wa cascade.Mwanzo kuna sehemu za cortex ambayzo zinatoa uakilishaji wa perceptual ambaondio tunaoonea kwayo.

Canaries Penguins

Pia tunajifunza ujuzi na kuleta hisia kuhusu vitu Fulani. Kua na ujuzi

kwa mfano piano ni piano inayofanya kazi ya kucheza mziki. Kujua

jinsi ya kupeleka baisikeli ni muhim, lakini kujua hali itayotokea

njiani si muhimu. Ujuzi unapatikana baada ya mazoezi kwa muda wa

zaidi hua haraka hasa kwa vitu tunazopiogopa, hizi zote ni namna ya

taaluma inayoitwa conditioning. Sehemu maalumu ya bongo

zinahusisha basal gangalia na cerebellum ambazo ni muhimu kwa

ujuzi wa kujifunza, na amygdala kwa ujuzi wa hisia. Wanyama wengi

wanajifunza ujuzi ni muhimu kwa maisha yao. Sehemu za bongo amabpo maalumati yanaingia baadae yanapeleka ili iweze kuhazini makubusho

Hii inatumika kuhazini na baadaye kutambua vitu vinavyo tuzunguka Uezo wetu wa kutambua watu katika michovu kwenye mafezieti, kama vile wanasiasa inatokana na nidhamu hii. Nidhamu inayoitwa semantic memory pia inauhusiana nayo, zinahazini maalumati ambayo tumeyapata.Tunajua kuwa paris ni mji mkuu wa france

Ukweli tunao ujua kuhus wanyama umepangwa kwa mpangilia kam wa mti . hatujua kua mtandao wa bongo uafanya hivi .

(Nyani )Chimpanzees wamesoma ujuzi wa kuuva wakitumia vijiti . chimpanzees wadogo wanjufunza kwa kuwatizam wakubwa wao

31




Kutofaulu kwa ukumbukaji na sehemu ya makumbusho kwenye bongo.

Sehemu ya mwisho ya nidhamu ya bongo inaitwa

makumbusho ya episodia. Hii ndio unayoiona katika

kutambua kabila ya mtu. Tukio la kukumbuka ni tofauti

na kujifunza mambo yanatokea mara moja. Ikiwa

utasahau ulichokula leo asubuhi (si rahisi) ama kitugani

kilichotokea krismasi iliyo pita (inawezekana), ama

mambo yaliotokea siku ya kwaza uliokwenda shuleni

(pengine), huezi kufananisha haya yote na matukio

yaliotukia kwenye darasa la zaidi. Nidhamu hizi

zinatembea zaidi kwa kuwa zinafaa hivyo.

Tumejifunza vya kutosha kuhusu ukumbukaji wa mambo

(episodic) ni kwa kujifunza nidhamu ya mishipa ya

ubongo wa mgonjwa ambae ameathiriwa na mshituko wa

moyo, uvimbe katika bongo ama kuathirika kwa

magonjwa kama kuzidi kwa maji ubongoni. Mara ingine

hua na pungufu mkubwa katika ukumbukaji wa namna hii

kujifunza kutoka kwa wagonjwa kama hawa kuna leta

uvumbuzi wa jinsi ya nidhamu ya ubongo na ukumbukaji.

Kitu cha kustajaajabisha, watu wenye hali hii wanaweza

kujifunza mambo ambao kamwe hawawezi kukumbuka.

Wanaweza kufundishwa jinsi ya pupeleka garii aina

kusoma kinyume kwa haraka.

Kujifundisha kusoma kwa kinyume kunachukua wakati hii

ni kweli kwa wenye ugonjwa kama huu. Lakini watu wa

kawaida wanakumbuka lakini kwa wenye ugonjwa hawana

hisia hio kwa hivyo si sawa. Wenye ugonjwa wanahisia

hio na hamu kubwa wanapojifunza lakini hua na sahau

haraka sana.

Uvunjifu unaotokea ambao unaharibu hisia za kutokua na

raha unasabishwa na idadi kadha za makutano ya

ubongo.

Sehemu za (mid brain) kati ya ubongo zinaitwaMamillary

bodies nah ii thalamus inaonekana kua ngumu kwa

makumbuko ya kawaida. Kama kua ni mipangilio wa

medial temporal lobe unaoitwa hippocampus. Uvunjifu

katika sehemu hizi zaidi unaonekana kuharibu uundaji

wa makumbuko ya episodic na sematic.

“Ajali sio inayotuvutia tanabuhi zetu sana,kunapotokea ajali ama maradhi ndipo tunaposhughulika .”(Sir Henry Head - 20th C Neurologist).

Watu wanao athirika na hali inayoitwa amnesia hawawezi

kukumbuka hata walio kutana nao nusu saa iliyopita.

Hawawezi kukumbuka kama wamekula ama wana hamu ya

kula na wala kukumbuka tofauti yoyoye iliyotendeka

nyumbani.Kuonyeshwa mchoro uliochini aweza kuiga

lakini ha taweza kuuchora pekee baada ya dakika 30, zaidi

hawazi kukumbuka kilichotokea kabla hawajanjua,

hali hii inaitwa Amnisesia.

Maisha namna hizi yanakosa mpangilio wa wakati na sehemu

yameelezwa zaidi kwenye utafiti kwa mwenye hali hiikama,

kutembea ukiwa usingizini.

NC

Copy

A

Delayed Recall

Ingawaje mtu huyu anafahamu

maneno anayozungumza na

kufanya vitendo vya kawaida.

Ni baada tu ya muda mtu

anaweza kulanabali kua mtu wa

hali hii ana matitizo.

Amnesics (A) inaweza kuona na kunakili michoro kama hii kisawa .lakini haiwezi kukubuka kwa muda mrefu kulinganisha na mabo ya kudhibit ya kawaida.

Miundomiwili yana umuhimu katika shugli ya ukumbukaji – perirhinal cortex (PRH) ambayo inaleta hsia ya uhusiano kuhusu sasa na zamani familiarity about the past and the hippocampus (HIPPO) ambayo inahifadhi vitu na sehemu

32




Nidhamu nyengine za ukumbukaji

Uharibifu katika sehemu nyengine ya ubongo

inasababisha

athari katika sehemu nyingine ya ukumbukaji. Hali ya

ugonjwa kama vile Alzheimer’s disease, unaweza

kusabisha uharibifu katika nidhamu ya ukumbukaji wa

semantic. Mwanzo mgonjwa anapona picha kama utafiti

watasema ni ya paka ana jibwa ana gari au gari la moshi.

Baadaye wakiendelea na kosoro hiyo watakwambia ni ya

panya ama ni mbwa. Hii inatupa sura kuwa maalumati

yanajipanga kwa tabaka tofauti moja inayohazimiwa

pahali pengine kua mbali na nyenginezo.

Elimu ya bilogia ya msihipa ya bongo

ya ukumbukaji.

kufanyiwa utafiti kwa mgonjwa alie na pungufu katika

mishipa ya ubongo ya ukumbukaji kunaweza kutusaida

kutambua utendaji kazi wa ukumbukaji katika ubongo,

likini jinsi inavyo husisha mishipa na chemikali za

usafirishaji kunahitaji utafiti mkubwa utaohusisha

maabara ya wanyama. Wataalamu wa sayansi ya ubongo sasa wanaamini kua nyanja ya ubadilishaji katika kiunganishi cha neuron katika ukuaji wa ubongo unatumiwa katika ufundishaji wa siku za mwanzo. Uhusiano unao patikana wa mama na mtoto siku za kunyonyesha ni moja wa utafiti uliofanywa. Katika kaka wadogo shughuli inayoitwa impriting(kunakili). Tunajua kua

The Hippocampus Taswira hii iayonyesha mpangili wa shows kwa

weusi neurons

hii shughuli ya kujifunza katika akili ya vifaranga. Kemikali ya

usafirishaji inatoka kufanya kazi kama receptors kuhazini kama

taswira ya mama. Taswira hizi ni muhimu sana kuwa mtoto

anafuate mamake wala si mtu mwengine. Watoto pia wanapasa

kujua kua chakula kilicho sawa kula ni kwa kuonja kiasi kidogo kwa

wakati mmoja na kujua kile kilio kibaya.

Kazi hii nilazima wajifunze na wala haiji peke yake. Kuishughulisha

receptor iweze kulete hisia ya utamu inahusisha kemikali za

usafirishaji zitazotoa ishara kwa nucleus za cell ya ubongo ambapo

genes zinashughulishwa pia kutoa protein maalumu ambayo

itaangamisha ukumbukaji.

Place cells ni utafiti uliovumbuliwa muhimu hizi ni neurons katika hippocampus ambayo inachoma nguvu ya kazi wakati wanyama wanapo pajua pahari pafya. Jinsia tofauti za cell zinaungana na sehemu tofauti za mazingara zinazohusika na kiunganisha sehemu zote na cell nyinginezilizo karibu na jinsia ya sehemu ya bongo kuongoza myama inaendelea ndani. Sehemu mbili zinafanya kazi pamoja ramani ya anga na nyingine. Hisia ya kuonyesha njia – inayosaidia myana kutambua njia katika ulimwengu. Hii ni bila shaka ni muhimu sana kwa maisha yao. Nidhamu ya kusoma inahusiana na nidhamu ya ukumbukaji ya Sematic na episodic. Wanyama wanastawisha uakilishaji mwema wanapoishi kama vile tunavyojifunza mambo kuhusu ulimwengu wetu, wa hii ramani ya anga inatupa ukumbukaji kwa namna ya kukumbuka mtu fulani alionekana hivi. Place cell zinaweza kutoa utambuzi zaidi ya pahali pamoja – ambazo zitasaidia wanyama kukumbuka sehemu gani mambo fulani yalitokea.

Nyaya nne zinazo sajili karibu na cells katika hippocampus nerve zinapija mpigo katika mbili (1 na 2, na mara nyengine 4) hii inaakilisha neurons kuwasha sehemu maalumu (chmebe nyekundu ndani ya mduara).Ikipanua mdurarua mwekundu unaonyesha muundo wa umemme katika bongo.

Jee ramani hizi na ukumbukaji mwengine uliundwa vipi. Maoni yaliyoibuka ni kua kituo cha elegevu kinacho kua receptor ya NMDA kinahusishwa. Sura iliyopita tulieleza vipi namnaya kuamsha tena kituo cha ulegevu kunavyo badilisha nguvu za uuganishi wa mtandao na kua hii ni namna ya kuhazini maalumati. Kujifunza kuhusu sehemu kunaelekeana wakati dawa ambayo inafanya receptors ya NMDA.

33




Inafungamana na hippocampus. Kwa mfano panya na

sungura wanaweza kufundishwa kuogelea katika

dimbwi la maji kutafuta sehemu ya kukimbilia sehemu

chini ya maji.Wanatumia place cells na cells za head

direction kuwasaidia kutafuta njia na kutabikisha

sehemu maalumu wakitumia ukumbukaji wa mada ya

ulegovu inayotokana na receptor ya NMDA. Pia

wanyama waliotolewa na gene waneundwa na receptor

ya NMDA wamefutika katika hippocampus. Wanyama

hao wamekua wabaya katika kujifundisha na wana

pujafu ya place cells. Katika sura iliyopita tulieleza

kua mabadiliko katika kituo cha wizani kina tolewa

kulingana utoaji wa receptor ya AMPA. Hata hivyo

hatujui kama ni ukweli wa ukumbukaji. Ni mada ya

muhimu inaohitaji utafiti wakati huu. Panya katika dimbwi la maji akiwa amefichika aambpo amesimama .

Utafiti mpya Madereva wa London wanapaswa kujua mji kabla ya kupewa ruhus ya kufanya kazi .Wakati watafiti waleta maderva walio na ujuzi na kuwaliza wafikiri kiakili safari kutoka Marble Arch to Elephant and Castle, they saw wanaona katika oicha uharikishajikatika sehemu ya kulia ya parahippocampal cortex (sehemu nyekndu).Miundo ya MRI katika picha ya scans ya driver unaonyesha show ctofauti katika sehemu tofauti za hippocampus ambazo zitahusiana jinsi mji wanayo kumbuka na amabzo zitahusiana na mji wenyewe unaukumbuka ingawaje kuna mambo mengine kadha.

Jee tunawez ukumbukaji ?

kuboresha Fikira hii ni kuchukua nafasi kilichofundi shika kuhusu Sote twafikiri ni bora mtu kuongeza uwezo wa kukumbuka namna ya maalumati yanapo undwa, kuhaziniwa na

Watu wazima mara nyingi hulalamika kuhusu udhaifu wa kutolewa. Umakinifu, kutoa nafasi kwa nyakati za

Ukumbukaji .Hata hivyo kuboresha ukumbukaji si jambo la masomo na kupata makumbusho ya mara kwa mara

Urahisi .Hii ni kwa sababu ukumbukaji bora ni wizan baina kusaidia ukumbukaji ni mifano mzuri. Baathi ya wazee

Kukumbuka na kusahau .kamani kuboresha , basi itabidi tuwe walio na shida hiyo wanafata nidhamu maadumu

Na uzito kukumbuka mambo madogo au yasio kua na haja inayoitwa neuropage ambayo husaidia, ikawa

Kwa yote yaliotendeka kwa siku .Kitu muhimu ni kua mtu kikumbusho kinachowajibika kufanywa baadaye na

Ataweza kukumbuka na kufanya vitu bora katika bongo na kuunda nidhamu jinsi watavyofanya kazi zao bila ya

Na kusahau vitu ambayvo havina umuhimu . inaonekana si kusahau.Kuwa na mpangilio ina kazi na mambo tofauti

Sawa kutumia dawa ambayo pengine zitafanya uchawi za na ujuzi wa mambo ni muhimu zaidi, itakufanya

Kuboresha ukumbukaji , ingawaje kwa watu wakawaida kutosahau mtu yeyote anae jifunza kitu kipya akijaribu

Mabadiliko yanaonyesha kua nidhamu ina wizani . ndio atakuwa hodari zaidi kama mwanafunzi

Kusema haya yote , kusahau kabisa kunaweza kuhamasishwa anaejifunza mziki ni lazima akumbushwe ma mwalimu

Kwa dawa itayofanya receptor ya NMDA ama AMPA kufanya wake mara kwa mara.

kazi bora zaidi ama dawa kuhamasisha cascade ya ishara ya

usafirishaji ya pili ambayo inatoa mafunzo kwa wanyama wadogo Allan Baddeley amabae amevumbua

imeweza kujulikana.Ingekaa bora pia kujua hasa Fikra ya Shughli ya bongo , ambayo

chembe za ugonjwa kama Alzheimer’s ambayo inaathiri inahusisha idadi ya nidhamu zanazo

ukumbukaji mwanzoni. Moja ya uvumbuzi ya zanzoingiliana.

elimu hii siku hizi, ni kua watafiti katika vyuo tofauti

wanafanya kazi na kutilia maanani utafiti huu. Kutilia maanani kwa Hazina ya phonological , visuopatila ya mchoro na

watu waliozieka kuwapatia dawa itayoleta thamani kituo kikuu vinapatikana kwenye sehemu tofauti za

katika maisha yao.Hata hivyo baadhi ya wanasayansi wanaamini ubongo .

kua uhandisi maalumu utahitajika pamoja na dawa. Pengine

husikii zaidi katika magazeti swala hili la cognitive refining la dawa

mpya.

Untaka kujaribu mazoezi ya kukumbuka? Jaribu

http://www.exploratorium.edu/brain_explorer/memory.html

34




Dhiki Dhiki zinaathiri mambo mingi kwenye maisha yetu. Sote

tunahisi hili hasa wakati wa mtihani, mashindano katika

michezo ama ukiwa na matatizo na rafiki yako na adui

pamoja. Kitu gani kinachotokea na adui kinachosababisha

hali ya kutokua na raha?

Jee ni uzuri kwa kila kitu? Kunatokea nini kukiwepo hali

hii. Wanasayansi wanajaribu kufahamu jinsi bongo

linavyotoa chemikali zinazohusika kuleta hali ya dhiki.

Dhiki ni nini na kwa nini twahitaji ?

Dhiki ni nini na kwanini twahitaji? Dhiki ni shida kueleza

hasa. Sio kua katika hali kutopendeza pekee, lakini kiasi

Fulani ya kuenda sambamba baina ya mwili na bongo na

kushungulisha kinacho hisi. Shida nyingi tunazokabili ni

hali ya mabadiliko ya kiakili inayoleta shida kwa mtu

kutangamana na wengine ikiwa twafanya bidii katika

kufanikisha masomo, au kupata kazi. Dhiki nyengine ni ya

kimwili (physical) kama vile magonjwa madogo ama

kuvunjika nguu katika ajali ya barabarani. Wanaokua na

dhiki mara nyingi hua zimetangamana na dhiki za mwili

na akili.

Dhiki ni shughuli za kimaisha za kimsingi. Zinaathiri

viungo vyote, kutoka kwa bacteria na protozoa

kusababisha uharibifu (eukaryotes) kama vile na

molecals kutoa nidhamu itayokinga utendaji kazi wa cell

kuziwia maafa yeyote yatao toka nje. Kwa mfano

molecules maalumu inayoitwa heat-shock protein

inaongoza protein zilizo vunjika kueza kupata

kulengezwa, hivyo kukinga cell zisipate sumu ama

kutoweza kufanya kazi. Katika vidudu maalumu hasa

kama sisi, nidhamu ya dhiki zimehusisha shughuli

maalumu kutusaidia kueza kukabiliana madhara yeyote

yatakao tokea. Hii inatumia cellular kukinga shughuli

inayo jenga mawe kwa idadi kubwa ya kukinga dhiki

zisipatikane.

Dhiki na Ubongo Dhiki zinatokana na kuletwa na bongo. Hisia zetu za

kimaumbile zinaingiliana na ishara katika damu kama

vile, hormone, vyakula , an molecules na kwa maalumati

kutoka kwa nerves vinavyochunga viungo na hisia.

Kufahamu kwetu jinsi inavyofanya kazi itatokana na

ujuzi wa neuroendocrinology. upelekeshaji wa neuron

katika damu unachungwa na bongo kueza kuenda sawa na

dhiki.

Pigana ama Ruka ?

Kitu rahisi kujibisha na mwamko ambao ni hatari unaoitwa

sympathetic nervous system. Baada ya kupata matatizo mengi

yenye shida tele na kupeleka kilivyo, bongo linafanya kazi kupitia

kwa mishipa inayotoka kwenye kitovu cha ubongo.

Hii inasababisha kutoka kwa noradrenaline katika miundo tofauti

na kwa adrenaline kupitia kwa adrenal glands ambayo imekua

katika figo. Kutolewa kwao kunaleta msongamano utaosababisha

kupigana au kuruka.

Hii ni hisia ya haraka kueza kuepuka ajali. Sote tunajua kua hisia

ya mwanzo inayoleta jasho, kushituka. Kwenda mbio kwa moyo na

hisia ya kuogopa ambao tunahisi zaidi tunapata dhiki. Mabadiliko

haya yanatokea kwa sababu receiptors ambazo zinapatikana katika

damu, inasababisha kukunjana na kufanya kiwango chetu cha damu

kuruka juu, na katika moyo kusababisha hisia kwenye kifua ya

mshituka wa moyo. (kupiga kwa moyo) palpation.

Kuwa receptors kwenye ngozi inayosababisha nywele kusisimka

(goosebumps) na katika tukio kusababisha hisia ya kulete maumivu

na dhiki. Mabadiliko haya yapo kujitayarisha kupigana ama kuruka

na kucheza damu kupitia kwenye viungo , misuli na ubongo.

The hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis HPA Axis. Hypothalamus kati inadhibiti utoaji wa hormones kutoka kwa pituitary unaofanya kazi katika adrenal glands. Matokeao mabaya ya utoaji wa hormona yataletwa na tabaka tofauti za axis.

35




Kitu chengine kinacho leta dhiki kinasababishwa

na neuroendocrine ambayo inaunganisha mwili na bongo

inayoitwa HPA axis. Kiunganishi hiki kinaunganisha

hypothalamus, pituitary glad, adrenal cortex na

hippocampus kwa kupitia mnyonyoro wa damu

unaochukua hormones maalumu.

Hypothalamus ni ufunguo wa sehemu ya ubongo inaoleta

hormone zetu nyingi, ina mapitio magumu kutoka kwa

ubongo kupeleka maalumati ya hisia, ikihusisha

amygdale na kutoka kwa sehemu ya ubongo inayodhibiti

kituo cha makutano cha nihdamu ya ubongo. Inaingiliana

na zile zinazotoa hormone kupeleka sehemu nyengine

pituitarygland. Inaporudi, inatoa hormone inayoitwa

adreno corticotrophine (ACTH) katika damu.ACTH

baadae inasisimua sehemu ya adrenal gland kwenda kwa

Secrete cortisol.

Cortisol ni hormone ya sterriod ambayo ndio ufungua

wa kufahamu hatua nyengine za hisia ya dhiki.Inaongeza

sukari katika damu na baadhi ya mafuta kama fatty

acid. Hii mara nyingi inapatikana kutokana na protein

ambayo inavunjika kulingana na mahitaji ya mafuta kwa

misuli na ubongo.Cortisol pia inasadia kuzidisha shidikizo

la damu kupanda juu na kwa muda mchache kufanya uhisi

vizuri. Kukabili na tatizo la kuimba solo shule, kitu cha

mwisho ungependa ni kufanya vitu vinavyo kupa taabu.

Ungependa kufanya sawa na tahadhari iwezekanavyo.

Cortisol pia inarudisha nyuma ukuaji, usagaji wa vyakula

tumboni, ufuni na hata kupona kwa kidonda. Bila shaka

vitu vinaweza kutendeka kiubora na sawa baadaye. Pia

kapunguza hisia ya mapenzi. Hatua ya mwisho ya

muungano ni cortisol inayotoa maalumati kwa bongo.

Wizani mkubwa ya cortisol receptor iko katika

hippocampus ufunguo wa muundo wa mafundisho na

makumbusho lakini cortisol pia inafanya kazi katika

amygdale ambayo inapeleka vitisho na hamu. Athari

kubwa ni kuazisha amygdalia – kuruhusu kitisho na

maelezo yanayo husiana na kuzima hippocampus

kuhakikisha kua hazina yake haipotei bure katika mambo

yasio na dharura kuyasoma. Cortisol ni maji muhimu.

DHIKI HAIONEKANI KWA MACHO ,SOTE TUNAHISI ,IKIWA NI KIIAKILI AU KIMWILI AMA

YOTE PAMOJA

Maelezo ya cortisol mbili za receptor na hippocampus inavyokamuka

Hippocampus ina daraja kubwa ya receptors mbili kwa

cortisol.tuite, receptor MR ya chini na GR ya juu.

MR ya chini inapelekwa na mzunguko wa tabaka za

cortisol katika mshororo wa damu wa HPA axis. Hii

inaiweka msagiko wa yakula na bongo kuwa katika hali

mzuri, hata hivyo kama tabaka ya cortisol kuzidi hasa

asubuhi, GR ya juu inakuja kutandaa zaidi. Tunapokua na

dhiki, daraja ya cortisol kukaa juu zaidi. Kufanya kazi

kwa receptor hii inadhibitiiwa na hippocampus baadaye

nafungwa kwa mangilio wa gene. Kuziweka zote hizi

pamoja utakua unachokiita bell-shape curve. Hii ni

mchongo maalumu unahusiana na dhiki kwa utendaji kazi

wa bongo. Kidogo ni bora kwako, kidogo zaidi ni vyema,

likini zaidi sana ni vibaya.

Muundo huo ulo kujika ni kama maudhiko .maudhiko kidogo nisawa lakini maudhiko mengi yanaweza kuleta shida zaidi.

Maudhiko na nidhamu na utendaji kazi wa zida wa dhiki

Ziada ya cortisol katika damu inaonekana katika

magonjwa ya ubongo.Hasa kisa katika hali ya maudhiko

zaidi cortisol inazaa zaidi na utafiti mpya unaonyesha

hippocampus pia inakunjika hali hii. Utafiti huu

umewaongoza wanasayansi wa akili kufikiria maudhiko

ya muda mrefu unaleta dhiki za kudumu. Sio kuzidi

kwa cortisol pekee ni sababu ya ugonjwa huu matukio

ya kupatwa na shida na kufikiwa na dhiki zaidi ndio

hulete shida hizi. Hata hivyo wagonjwa wanaweza

kusaidia kwa kuziwia Uzaaji au kazi ya cortisol, hasa

kwa wale ambao hawathiriki na dawa za kupunguza

maudhiko. Dawa hizi zinasaidia kupunguza utendaji kazi

wa HPA axis. Moja ya maoni ni kua zinafanya hivyo

kama kusawazisha receptor, MR na GR katika bongo

hasa katika hippocampus.Wanasayansi wanafanya kazi

kutarajia kukuza dawa zenye athari zaidi kuondoa

maudhiko kwa kuondoka hormone ambazo

zinasababisha hali hizi.

Dhiki na (ageing) kukosha nishati

Kupoza (Ageing) kwa moyo kunafuatana na

kukosekanwa kwa utendaji kazi, hata hivyo kuanguka

huku kuna tofautiana baina ya watu. Wengine

wanabakisha uezo kuligana umri na wengine hua

hawafaulu. Jee tunaweza kufahamu hasa shunguli hii?

Kiwango cha cortisol kinapokua juu kwa kutoweza

kufaulisha ama kutofaulisha,Hii inapanda kwa uwezo wa

akili ambao inahusiana na kuanguka kwa ukubwa wa

hippocampus ,inaonekanwa kwenye taswira ubongo ya

scan.Tajruba kwa panya na sugura unaonyesha kua

kueka daraja ya hormone chini kuanzia inapozaa,hata

pia katika miaka ya wastani inakuja kuvunjika kwa

haraka kwa mishipa ya ukumbukaji ama si hivyo

inaonekana katika watu wasio pata matibabu.Kwa hivyo

inaonekana kwa watu waliona hormone wanapata dhiki

zaidi, si lazima kwa walio na dhiki zaidi, lakini wale

wanapata hisia zaidi za dhiki na walee wanao kosa

kukumbuka zaidi kulingana na wakati.Ikiwa hii ni kweli

katika binadamu pia basi tungeweza kupunguza mzigo

wa athari hii, pengine kwa kutumia dawa za kuondosha

hamu kutufanya tuwe na udhibiti mwema wa nidhamu

ya HPA. Dhiki ni jambo muhimu maishani na kuna mengi

ya kueleza, lakini kueleza haya itabidi tulete mada ya

nidhamu ya kinga mwilini

Sehemu zinazoa husina za mtandau: http://www.brainsource.com/stress_&_health.htm

36




Brain

CRP

ACTH

Pituitary

Adrenal

Sympathetic Nervous System

Glucocorticoids

Local efferents

Nidhamu ya kinga mwilini

Hadi miaka michache iliyopita, bongo lilikuwa linafikiriwa kinga inayotakana na cells zinazoitwa leucytes na macrophages na

ni kiungo kisicho athirika na chenye kinga, kimehifadhiwa sehemu ndongo ya protein ambayo intatembea kwa sehemu ya

kwa kiasi Fulani na matukio ya nje ma mchakuzi wa damu, uvamizi ,kuwatambua ,kuwaua kasha kuondoa vidudu vya uvamizi.

si machukizi wa damu pekee bali ni cell maalumu Ziada ya hayo mas-ala madogo yanaonyesha dalili ambazo sote

endothelial katika bongo linalo peleka damu na cell kadha tunazihisi ( kama homa ,uchungu , kupata usingizi , kukosa hamu ya

za kinga kwenye ubongo. Hata hivyo maoni haya yanabadilika kula na kuhisi uchofu ).Yote katika haya yanachangisha kuleta

miaka ikipita kutokana na utafiti mpya wa bongo na nidhamu nguvu na kusaidia kurekebisha , lakini ikishughulishwa zaidi

ya kinga mwili kuingiliana na nyanja mpya ya elimu hii sasa au kwa urefu zinaweza kuvunjika kwa hiyo inatakinanwa

inaitwa neuroimmunology. Uanglifu bora .

Kinga ya mwili

Nidhamu ya kinga ni jambo la kwanza linalotukinga na

maadui wavamizi. Maadui hawa kama virusi, bacteria na

wadudu wa yeast wanatofautiana kutoka kwa kawaida na

kiasi kama vile maradhi maarufu ya ukimwi, uvimbe wa

bongo na kifua kikuu.

Kinga zetu zinafanya kwa namna nyingi mwanzo ni juu ya ngozi inayoathiriwa kusababisha mfuro au uchungu. Mabadiliko katika mshororo wa damu na kutoka kwa molecules. Zaidi hasa kufanya kazi kwa nidhamu ya

The brain and defence responses Maoni ya utaalamu wa kinga ya bongo sasa yameenea kutokana na

nidhamu au kinga. Hii ni kwa sababu bongo linaweza na pia

kukubaliana na kutoa ishara kutoka kwa nidhamu ya kinga na

magonjwa yanaotokana na viduduna kwa hakika ndio udhibiti mzuri

wa nidhamu ya kinga na mas’ala madogo. Nyingi zao zinaonyesha

uzuri kwa magonjwa kama vile homa, usingizi na hamu ya chakula

na kuharikisha hypothalamus.

Bongo linapata ishara kutoka kwa tissue zilizo haribika ambazo

zinaweza kua na asili ya neural (kupitia kwa mishipa yenye hisia) or

hormone (kupitia kwa molecules zinazozunguka). Ishara za neural

zinaonekana kupitia c.fibres ambazo zinaasiliana na uchungu.

Tizama sura ya 5). Na pia kupitia mshipi wa vagus kutoka kwa ini.

Ufunguo muhimu unaotoa mazao wa muhula mdogo wa protein. Jinsi

ya mchanganyiko huo wa akili unavyofanya kazi haufahamiki vyema,

kakini inaaminika kuhusisha prostaglandins (ambayo inaletwe na

aspirin), ama kuengezwa na protein (mkusanyiko wa protein ni

muhimu kuuwa cells). Hata hivyo pengine kitu muhimu ni ishara ya

kundi la protein ambalo linatoka kutoa muangaza katika miaka 20

inayojulikana kama cytokines.

Cytokines as defence molecules Bongo linapata ishara kutoka kwa tissue zilizo haribika ambazo

zinaweza kua na asili ya neural (kupitia kwa mishipa yenye hisia) or

hormone (kupitia kwa molecules zinazozunguka). Ishara za neural

zinaonekana kupitia c.fibres ambazo zinaasiliana na uchungu.

Tizama sura ya 5). Na pia kupitia mshipi wa vagus kutoka kwa ini.

Ufunguo muhimu unaotoa mazao wa muhula mdogo wa protein. Jinsi

ya mchanganyiko huo wa akili unavyofanya kazi haufahamiki vyema,

kakini inaaminika kuhusisha prostaglandins (ambayo inaletwe na

aspirin), ama kuengezwa na protein (mkusanyiko wa protein ni

muhimu kuuwa cells). Hata hivyo pengine kitu muhimu ni ishara ya

kundi la protein ambalo linatoka kutoa muangaza katika miaka 20

inayojulikana kama cytokines.

Shughili nyingi za ubongo zinaungana pamoja na nishamu ya kinga.

37

STRESS, SOCIAL FACTORS

Infection Injury

Inflammation




Kiunganisho kwa mazao ya cytokine inahusisha bacteria

ama bidhaa za virusi, kuvunjika kwa cells ama tishio kwa

uhai wa cell kama vile toxins ama daraja ndogo ya

oxygen. Kipekeshi chengine cha mazao ya cytokine ni

bongo, ambalo hupitia kwa ishara ya nueral kutoka kwa

tissue (zaidi kupitia kwa nidhamu ya bongo) ama

harmone. (kama vile cortisol kutoka kwa adrenal gland)

zinaweza kuzima ama kuasha cytokines.

Cytokines ni molecules za protein zenye kazi kadha, hasa

katika nidhamu ya kinga mwilini. Nyingi zao zinahakikisha

nidhamu ya kinga na sehemu kubwa ya magonjwa kama

vile mfano, mabandiliko madogo kwenye mteremko wa

damu, na kutolewa kwa migale ya pili ya athari ya

molecules zinafanya kazi katika nidhamu zote za

kiphysiology kihusisha ini ambalo inahamasisha mashala

madogo.Hata hivyo, ingawaje cytokines inashirikisha

harakati kadha, zina badilika dara ya kuziwia wadudu na

nyingine zinaleta vidudu, nyingi zaidi zina fanya kazi

katika cell karibu na pale palipozaliwa, pamoja na

vyengine zinatoka kuzunguka kama hormones

Dhiki na nidhamu ya kinga

Sote tunasikia kwa dhiki na mafikira yaweza kupunguza

kinga mwilini mwetu na kutufanya tuwe wagonjwa.Sasa

tunaanza kufahamu kua si dhiki pekee zinazo athiri bongo

kwa kuleta HPA axis (kama ilivyoelezwa kwenye sura

iliyopita), lakini pia jinsi itavyo athiri nidhamu ya

kinga si kwa ajabu kwa njia ya moja kwa moja ambao pia

ni kwa kupitia kwa bongo. Dhiki zinaweza kuathiri

nidhamu ya kinga na kukufanya uwe mpesi kupata

magonjwa, lakini hata hivyo itategemea sampuli ya dhiki

na jinsi tunavyo ikabili. Baadhi ya watu wanaweza

kuishinda. Nisampuli za dhiki tusizoziwezi kustahamili

nazo ndiyo

zinazo leta udhaifu wa kinga ya mwili.

Kama vile kufanya kazi zaidi ama mambo makubwa, kazi

hasa inayofanyika kama kiunganishi baina ya dhiki na

kinga ya mwili hazijafanywa uchunguzi kisawa sawa,

lakini tunajua kua kitu muhimu ni kianzilishi cha

hypothalamic pituitary adrenal axis.

Moja ya kazi inayoletwa na dhiki katika bongo

nikuengeza mazao ya protein katika hypothalamus

inayoitwa corticotrophine releasing factor (CRF).

CRF inasafiri masafa madogo kutoka kwa hypothalamus

kwenda kwa pituitary gland kutoa hormone nyengine,

adrenocotrophine releasing factor (ACTH). Hormon hii

inasafiri kupitia mzunguko kwa adrenal gland kutoa

hormon ya steroid cortisol katika binadamu ambao ina

umuhimu kupunguza kazi ya kinga na magonjwa ya ufuni.

Lakini kazi hii inaonekana kawepo ina ugumu zaidi kwa

kuwa hormon nyengine na mada ya neural na pia tunajua

kua baadhi ya dhiki ndongo zinaweza kuongeza kazi yeyu

ya kinga.

Kingana ukuaji kwa maradhi ya ufunikatika ubongo Utafiti mpya umeonyesha kua molecules ya kinga zaidi

kama vile cytokines ni changa moto kubwa kwa maradhi

ya ubongo kama vile kufungika kwa mishipi, Mshituko wa

moyo na maradhi ya alzheimer’s. Inaonekana kwa mazao

ya zaidi ya kama vile molecules ndani mwa bongo

yanaweza kuvunja neurons hasa kama vile cytokines.

Mikakati kadha kuhusu matibabu ya magonjwa ya bongo

yanaundwa katika maoni ya kupa nguvu nidhamu ya kinga

na magonjwa ya ufuni ya molecules. Kwa hivyo nyanja

mpya ya elimu ya kinga katika bongo (neuroimmunology)

inaanza kutangulia kulete matarajio mazuri na uezekano

wa kutibu magonjwa makubwa ya bongo.

Sehemu zinazoa husina za mtandau : http://science.howstuffworks.com/immune-system.htm 38




Malazi

Z Z Z z

Kila usiku tunapumzika kwenye vyumba vyetu vya

malazi tukikimbilia kwenye kitanda na kukosa fahamu

katika hali ya kulala. Wengi wetu tunanalala takriban

masaa manane, ambayo inamaanisha tunatumia

takriban thuluthi ya maisha yetu tukiwa hatuna

fahamu baadhi yake kuola.Ukijaribu kuacha usingizi na

kutumia wakti huo kwa vituvengine , kama vile kulala

masiku sana ukiwa kwenye sherehe za usiku ama inight

kukesha ukiwa masomoni kwa ajili ya mtihani , mwili

wako utahisi kua hufai tena kufanya hivyo.Tunaweza

kukesha lakinisi kwa muda mrefu . Kuamka na kulala ni

mzunguko wa masiha ambo bongo.kwa nini intokea

hivyo, sehemu gain inahusika kwnye Bongo na inafanya

kazi vipi? Mshororo wa maisha Mzungungo wa maisha wa kulala na kuamka ni mshororo wa

kawaida unaifungamana na usiku na mchana hasa kwa miaka ya

mwanzo wa maisha. Hii ndio inayoitwa circadian rhythm.

Inaitwa hivyo kwa sababu “circla” ni tamshi la kelatini

linalomaanisha mzunguko na dies inayo maanisha siku.

Nimuhimu kwa maisha yetu. Watoto wachanga wanalala mda

mchache mchana na usiku, pia watoto wanapata usingizi kidogo

baada ya chakula cha mchana, ikiwa watu wakubwa wakilala kwa

kawaida usiku.

Kulala ni muhimu kwa maisha yako. Waziri mkuu – Winston

Churchill alikuwa na uzoefu wakati wa vita vya pili kulala kwa

muda wa dakika 5 au zaidi katika mkutano mchana.

Mshororo wa kawaida unaofunganisha usingizi na kuangaza kwa

usiku na mchana unadhibitiwa na kundi la cells ndogo katika

hypothalamus katika mkusanyiko wa optic unaoitwa

suprachiasmatic nucleus. Hapa neuron, ambazo si kawaida yake

kupata vituo vingi baina ya dendriles kwa synchronise zino

waka pamoja ni miongoni mwa mfungamano wa bongo.

Katika binadamu, inatia alama kidogo katika mchana, lakini

inasajili kinachoenekana na macho kuhisi kama huu ni usiku au

mchana. Tunajua haya kwa sababu ya tajruba iliyofanyika kwa

wanao lala katika pango kwa muda mrefu wanaweza kutabilisha

harakati zao kulingana na wakati wa masaa 25.

Tabaka za Malazi Malazi si msururu wa kuendelea kama mtu anaweza kujifanya na electrode

katika maabara ambayo ina kitanda. Bongo liliouganishwa na mashini ya

electroencephalogram (EEG) inayopita katika marhala tofauti.

Tunapoamka, mabongo yetu yanaonyesha harakati ndogo ya amplitude na

pia inapunguza katika miyale kutokana na tunavyo lala.

Marhala hizi zinaitwa slow-wave sleep(SWS). Sababu ya mabadiliko haya

ya umeme hazijajulikana kisawa. Hata hivyo inaaminika kua neurons katika

bongo zinakua haziwi na mkabala mzuri katika mwelekeo wa kawaida zina

shikani taratibu. Unaweza kukosa nguvu ya misuli kwa kua udhibiti wa

neuron katika mwili unapunguka, lakini uzuri ni kua zile zinazodhibiti pumzi

na moyo hua zinafanya kazi kwa kawaida.

Usiku mzima tunakua na mzunguko namna hiyo baina ya hizi marhala ya

usingizi moja katika hayo , EGG inakua katika hali ya uamkaji na macho

yetu yanarudi nyuma na kufungika.

Hii inaitwa rapid eye movement (REM) marhara ya malazi ambapo tunaweza

kuota. Ikiwa watu wanaamka katika hali hii ya (REM) wanaweza kukumbuka

walichoota hata kwa wale wanaosema kwa kawaida hawaoni ndoto.

(fanya majaribio haya katika mmoja wa familia yenu). Utaona wengi wenu

watahisi kwa muda wa mara 4 ama 6 kilausiku.

Watoto wanaweza kupata (REM) zaidi na hata wanyama.

Awake

REM

Stage 1

Stage 2

Stage 3

Stage 4

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Hours of Sleep

Malazi ya kawaida ni 8,inayohusisha darja tofauti pamoja na kuvunjika kidogo REM (Sehemu nyekundu ) inaotokea mara nne kila siku .

SCN active in daylight SCN quiescent at night

Suprachiasmatic nucleus ni kufuluya ubongo wa mtu.

Sleep Deprivation- kukosa kulala

Miaka michache iliyo pita, kijana wa kiamerika kwa jina Randy Hardner

aliamua kujaribu kuvunja recordi ulimwenguni kwa kusajiliwa kwenye kitabu

cha guiness kwa kueza kuangaza kwa muda mrefu zaidi. Tama yake iliweza

kumfanya agaze kwa masaa 264 bila ya kulala. Hii likuwa na majaribio

yalidhibitiwa kwa vizuri.

39




na madaktari wa jeshi la wanamaji wa Amerika.

Hatupendekezi uifanya lakini akiweza kuishi vizuri.

Shida kubwa aliyokumbana nao ni (mbali ya hisia ya

usingizi) ni shida ya kueza kuzungumza, kutoweza kua

na utulivu wa kiakili, kupoteza fahamu na kusikia ndoto

ya mchana au kizunguzungu. Lakini mwili wake ulibakia

katika hali mzuri ya kiafya na kukosa kutojua hali za

kawaida wala kukosa akili. Baada ya majaribio kuisha

aliweza kulala kwa masaa 15 kwa usiku wa kwanza na

muda mwingine machache kwa siku nyingine. Utafiti huu

umeonyesha kua bongo ndilo linalo faidika na usingizi wala

sio mwili. Utafiti kama huu ulionekana kwa wanyama.

Kanini twalala ? Masala kadha katika elimu ya ubongo yameibuka yenye

utata na usingizi ni moja la suala hili. Watu wengine

wameeleza kua usingizi ni namna tuu ya wanyama

kuwafanya wafumzike na kuepukana na hatari. Lakini

lazima kuwepo na zaidi ya hilo. Majaribio ya kuungaza

yametufanya tufikirie kua (REM) usingizi na marhala

nyengine (SWS) zinazoezesha ubongo kuleta iliyopotea.

Tunanamna hii ya usingizi wakati wa masaa manne katika

usiku. Pangine inatusaidia kupanga vitu katika mabongo

yetu na huu ni wakti mzuri wa kufanya kazi hiyo ni kama

kuigesha jahezi kwenye uti kavu wakati bongo

huishughulishwi na kitu.Utafiti pia unaonyesha kua

usingizi ni wakati ambapo tunakumbuka tuliyafanya

mchana na muhimu kurudi na makubusho aina hiyo.

Jee mshoroo huu unafanya kaziVipi?

Kitu kikubwa kinachopaswa kujulikana ni kuhusu jinsi

neural zinazofanya kazi kama vile usingizi kwa kusajili

harakati za sehemu za ubongo wakati wa muondoko

baina ya hali tofauti ya usingizi. Hii imeonyesha kua

shina la ubongo linalo harakishi nidhamu inayohusisha

neuromodulatory transmitters, ikahusisha maja

inayoitwa

adenosne katika namna ya harakati ya molecular

inavyofanya kazi kutuchakua katika marhala tofauti ya

usingizi. Kazi ya synchronisation inatuezesha

kuunganisha na hali ya usingizi kwa hali nyengine ya

usingizi.

Kazi kubwa iliyoibuka kutoka kwa neurogenetics, gene

maalumu zimechaguliwa kama mishale ya saa

inavyotembea ni molecular ya mishororo ya pacemetters.

Kazi nyingi ya hii imefanyika katika prosophila (fruit

flies) ambapo imeonekana kua genes mbili per na tim –

zinatoa protein ambazo zinaingiliana kuunda hali yake

yenyewe. mRNA na protein inachukua na kunganisha

pamoja ili kuipiga mazao yao wenyewe. Muangaza wa

mchana unazaidia kupunguza protein ambayo daraja yake

inapungua kwa daraja hata ile ambapo PER na TIM

zinakusanyika pamoja tena. Mzunguko huu unaendelea na

hata kuchukua neuron ziwe hai.

Saa katika wanyama kama sisi zinafanya kazi kama vile

za wadugu au Kama vile mtindo wa circadian katika sila

za kale, si majaba kua sampuli hiyo hiyo ya molecules

inapeleka saa katika organism tofauti. Utafiti Mpya

Light Dark Light Dark 10

20

30

40

Light Dark Light Dark

Normal Mice show "jet-lag" Mutant mice "clock-shift" immediately

hawaonyeshi jet-lag!

Ili kuza kufahamu kazi ya molecular ya circadian rhythms vizuri ,wanasayansi wamevumbua panya amabe engineered mice in genes zake zinalelzwa katika suprachiasmatic nucleus are “knocked out”. Hizi VIPR2 aina ya panya wanao ishi vyema na kuonesha tofauti katika harakati baina ya suiku na mchana kam vile panya wa kawaida.Alama nyeusi za miundo zinaonyesha wakati wa panya wanapofanya kazi –kila siku pamija na usku when the mice are active - a daily rhythm with activity at night (sehemu jivu ).hata hivyo , wakati wa muangaza unapoanshwa zinapelekwa mbele kwa masaa 8 hr (katika masaa 25), Pnay wa kawaida “jet-lag”kwa kuchukua siku chache kubadilisha mtinod wake wa kazi .Panya watakae kuwa nje wanawanarudi haraka . utafiti kwma huu unatusaidia kujua kuhusu kazi ya molecular kwa kuleta munagaza wa gens za circadian pacemaker .

Sehemu zinazoa husina za mtandau: http://www.hhmi.org/lectures/2000/ http://www.cbt.virginia.edu, http://science.howstuffworks.com/sleep.htm

Day

s

40




Tiswira ya Bongo

Wataalamu wanafikiri wangeweza kufahamu ubongo kwa

kutahini miundo na ukubwa wa ubongo. Ikiwa hii

imeonekana ni mbali na mtizamo wao. Matakwa yao ya

kufahamu bongo kwa kutazama kutoka nje

imechanganyisha maoni ya wengi. Kwa wakati mrefu.

Sasa tuna weza kufanya hivyo – kwa kupitia utaalamu

mpya wa technologia ya taswira ya bongo. Wapigaji

picha za scan wanatumia mbinu tofauti kutupa taswira

mzuri za ubongo na muundo wake wa mnyororo wa damu

na nguvu za kazi ya bongo na mabadiliko ya neural

yanavyotokea upa fishughulisha na vitu tofauti. Mwelkeo katika Teknologia mpya katika juhudi za kuhusisha muundo wa bongo kufanya

kazi, kazi kubwa imevumbuliwa na wanasayansi ambao

wanahusisha akili ama tabia pamoja na vipimo vya

ubongo baada ya upasuaji.Ilikua ni kwa njia hii kua

sehemu ya mazungumzo katika bongo ilitambulikana na

Broca.Utumiaji wa namna hii umepata ratija mzuri,

lakini pia unamipaka yake. Mtu hawezi kusema kua

kukosekana kwa kazi nikwa sababu ya kuvunjika kwa

sehemu ya ubongo ambayo inaakilisha utendaji kazi wa

kawaida wa sehemu hiyo ya bongo.Kwa mfano, upungufu

unaweza kutokea kwa sababu ya sehemu hiyo kukatwa

na sehemu nyengine ambazo zinaasiliana. Pia

inawezekana kua sehemu za bongo ambazo

hazikuvunjika zinaweza kuchukua kazi ya

sehemunyengine zitakazo letwa ns sehemu ambazo ziko

sawa.Hii inajulikana kama plasticity. Ulegevu. Mwisho ni

sehemu ndogo zitakazo fanya kazi vizuri. Na pia

kutakuwapo na kuchelewa baina ya kuhifahamu mgonjwa

ambapo ako hai na kueza kuchambua bongo zao.

Mpangilio wa sura ya bongo kwa technologi mpya

unaanza kukua karibu miaka 30 iliyopita. Maendeleo ya

hivi karibuni ya fani hii yamewapendekeza wengi. Hii

inatufanya sisi kujua ndani mwa kichwa na kuingia

kwenye bongo la mwanadamu likiwa linafikiria, kusoma

ama kuota.

Inafanya kazi vipi

Technologia ya ELECTROPHYSIOLOGICAL ya

kuchunguza harakati za neuron zinazotokana na

mabadiliko katika nguvu za membrane ya neuron

inapofanya kazi. Technologia ya picha ya ubongo inafanya

kazi kwa kuchuguza mabadiliko ya nguvu za usangaji

inayotakikanwa na neurons. Mchanganyiko wa electrochemical ambao unatembea kuipa nguvu

ions ndani na nje ya neuron (ambayo inatoa kituo na utendaji kazi)

ambao utahitajika kufanya shughuli zake kisawa.

Asili ya nguvu hizi zinatokana na glucose. Glucose na oxygen

zinapeleka kwa bongo kwa mzunguko wa mshipa ya bongo.

Kwa kupitia neurovascular link, kuna uengezeko wa utembeji wa

damu katika sehemu zilizo na kazi. Haya yanapatikana kuharaka sana

vipimo vya kisasa vya picha ya bongo, zinapima mabadiliko haya

katika utembeaji wa damu na kutumia kama kitambulishi cha

harakati za neuron.

Technologia ya kwanza kufanya kazi ni ya positron Emission

Tomography (PET). Shughuli hii inahusisha kishirikisha suala la

binadamu, ya radio katika biologia (kama vile dawa ambazo

zinahusisha usambazaji wa receptors za neuron.

(Ring) inayotambulisha katika kichwa inarecordi wakati na mahala y

agama inayoletwa na nuclear ikiwa inatembelea kwenye bongo.

PET inaweza kutumika kutoa ramani ya mabadiliko katika mtiririko

wa damu (CBF). Vipimo kama hivyo vimeweza kuidirikisha hisia ya

bongo la mwanadamu, motor na shughuli nyengine za bongo. Kuna

madhara kadha ya PET, moja yapo ni kua inahitaji kuingizwa kwa

tracers ya radioactive. Hii inamaanisha kua watu wengi hawawezi

kupiga picha ya scan ya PET, kama vile watoto na wanawake wanoelea

na mambo kadha yanatendeka ili kupatikane taswira hiyo ya scan.

Technologia tofauti inayoitwa Magnetic Resonance Imagiry (MRI)

iliundwa ambayo hainjui ndai ya mwili na wala

L

Kushoto : Faida iliyopatika na E.M.I.kutokana na mauzo kusaidia kuendeleza T aswiraya scan ya ubongo .Mashine hizi na nyengine zimeezesha wanasayansi kutizama nynja mpya ya ubongo.

Kulia:Mashine MRI scanner.Suala linategemea kwenye meza inayotembea mduara wa smaku inayochukua dakika 30 hadi saa 1

41




Haihitalji mada ya radioactive. Hii inaruhusu watu wa umri wote kufanya taswira ya scan. MRI inaweza kutumiwa kutoa sura za chembe ndogo katika muundo wa bongo na utafiti wa karibu diffusion tensor imaging (DTI) zinatoa maelezo mapya katika mada nyeupe inayounganisha na fibre hadi kwa sehemu ya bongo.

Images of blood vessels in the brain. Changes in blood flow can be detected and serve as an index of neural activity.

With computer technology, the images obtained by PET and MRI scanners show exactly where the changes in blood flow occur within the brain.

Omaja ya kazi ya technologia ya MRI ni kutoa taswira ya kazi ya bongo ambayo inaitwa functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI). Technologia hii inatokana na chembe tofauti za smaku za oxyhaemoglobin na deoxygenated haemoglobin kaitika damu (hivyo ishara ya fMRI inaitwa Blood-Oxygenation- Level-Dependent signal – BOLD). Kama harakati ya neuron inazidi, inapelekea harakati ya ions pia kuharakisha nguvu ya ion, hivyo kufanya ongezeko la nguvu ya usagaji na kutumika oxygen. Hii inapelekea kwa ongezeka katika deoxygenated haemoglobin na kupunguza ishara za smaku. Ongezeko la mtiririko wa damu unapita kiasi katika matumizi ya oxygen, hivyo uhusiano katika oxyhaemoglobin na pia kiwango cha ishara. Shughuli hasa ya mtiririko huu wa damu bado haijajulikana, lakini neurotransmitta ishara inayosemekna sana kua inahusika.

Kuiweka kwenye matumizi Bila shaka uko mzuri katika kufanya hesabu ya kutoa, lakini jee umejaribu kuto ubongo? Ndio maana motto kwenye kiboxi kuonekana amechanaganyikiwa. Kuto taswira kwenye bongo katika pande mbili au tatu inaonekana kua ni kazi iliyonashida kulichambua. Taaluma nyingi za fMRI zinahusisha kupima ishara ya BOLD. Ikiwa watu wengi wameshughulika kudhibiti shida. Wakati wa picha ya scan mada inabaki katika suala la smaka na labia tofauti za kudhibiti. Viharakishaji vingi vinaweza kuakilishwa na maono yanatoka kwenye screen kueza kuliza ausanti inayopitia kwa kipaza sauti kwenye kichwa. Inwezezakana kutahiri miondoko

42




Kama vile makubaliano, kusoma, kukumbuka, kafikiri ama

kupanga. Mara nyingi baada ya shughuli mbili zinapanga

nyengine ifuatilie. Fikra ni kua kazi ya kwanza ihusishe

kazi ya bongo kama majaribio ambapo nyengine isifanye.

Kupatikanwa kwa taswira za bongo kunatolewa katika

taswira ya pixellated 2D ambao ndio inayo badilisha

harakati ambayo inahusiana na kufanya kazi kubwa ya

bongo. Taswira hizi zinashikani sawa kwa computers

kufanya kazi bora ya kutoa taswira tatu za sehemu ya

ubongo (tizama taswira ya vinyago ukurasa uliopita).

Utafiti wa hive karibuni, unaonyesha kua harakati ndogo

ama fikira ya bongo inaweza kupimwa. Hii inajulikana

kama harakati inayohusiana na FMRI. Sampuli za hali ya

juu ya uchambuzi kupima kama kuna madadiliko katika

hisia za natya ya kazi zinategeneka.

Miogoni mwa kipimo mashuhuri cha kupima taswira hizo

ni Statistical Parametric Mapping(SPM).

Utendaji kazi wa V5 unaonyesha jinsi ya mwenendo . Hii sehemu inaleta nguvu kuotka V2 ya cortex na pulvinar (Pul) amabao uko ndani zaidi ya bongo .sehemu ya nyuma posterior parietal cortex (PPC) inayodhibiti kupatikana maalimati .Uunganisho unalwezesha kutoa mchango mkubwa wa kazi hii .

Mtu alie kwenye taswira scanner anaweza kuonekena kw taswira tofauti .Zote hizi inwakisha sehemu za msingi za visual cortex, V1 and V2. kutumia kuzir kwa kutoa kunaonyesha rangi ( kushoto) ni sehemu ya V4,ikiwa kutumika kwa (vitone kadha visivyo na mpango dots– Kulia ) inaharakisha V5.

SPM zina toa rangi na pamoja ya manjano ambayo

inatumiwa katika sehemu joto sana kupitia kwa sehemu

ya rangi ya blue na nyeusi.

Brain Wataalamu wa taswira wanazungumzia sehemu

zinazotoa muangaza wakati kazi fulani inapotendeka.

Ikiwa mtu anatizama kitu fulani kinachobadilika,

harakati kadha inaonekana katika maoni ya msingi ya

cortex.

Utumiaji wa miundo ya kutembea na rangi na viharakishi

vengine kufanyisha kazi nidhamu ya maono imetupa

maalumati kuhusu upangaji wa nidhamu ya muono ya

binadamu.Utafiti kama huo uliendeshwa katika

miondoko ya hisia. Sampuli ya kufikiri kama huku

imesaidia kutambua sehemu za bongo ambazo

zimehusika na upande wa kusoma kama vile kubadilisha

maneno baada ya kuona vitu, kuyakusanya maneno

pamoja na kadhalika.

Shughuli za kusoma pia imechunguzwa, ikihushisha

kukinga na kukabili uchungu

Hata hivyo, utafiti ukiwa unaendelea, maajabu mapya

yanaibuka. Moja ya mfano ni kufaili kusiko tarajiwa kwa

kuona temporal lobe ya kati kuangazisha kwa muda mrefu wa

ukumbukaji.Hata hivyo, majaribio mapya ya paradigms baadhi yake

ikihusishe -Kwa kuona temporal lobe ya kati kuargaziisha kwa muda

mrefu wa kumbakaji. Hata hinyo, majaribio mapya ya paradigsm

baadhi yake ikihusisha ukweli wa maono – sasa inatoa harakati zake

katika makumbusho mapya na sehem nyengine kama vile prefrontal

cortex na precuneous. Ikishirikiana na na neuropsycholgical mpya

na pia utafiti wa taswira ,ukubwa huu wa sehemu za ubongo

umesababisha kubadilisha mawazo yetu juu ya nidhamu ya ubongo

.Technologia mpya ya hesabu pia zingali zinabubuwa kutizama

jinsi ya haakati ya neural inavofanya kazi katika sehemu tofauti za

za ubongo ambazo zinaingiliana na na ugumu wa kazi hii-

inayojulikanwa kama effective connectivity ) kipima hiki

kinaturuhusu kukubali jinsi ya seehemu ya bongo zinzaofanya kazi

kama kundi moja na si kitu kilichojitenga peke yake . Matarajio

makubwa ni kua hii technologia mpya pamoja na smaku yenye nguvu

za kutoaq taswira , itatuambia kuhusu jinsi ya utandao wa neuron

inavyo zungumza na wenzake ikidhibiti kinachokuja , mafiria na

matendo .

Utafiti Mpya Nikos Logothet ni mwanasanysi mdogo anaechangisha pakubwa kuweza kuleta mafahmiani baina ya harakati za neurons katika bongo na ishara inayoonekana katika taswira ya bongo. Majaribio ya hivi karibuni yanaonyesha umeme inoasajili mkusanyiko wa fMRI unaonyesha usuuba baina ya kituo cha harakati na ishara ya BOLD inayotoa nguvu . Ishara ya BOLD ina kituo cha kutegemeka zaidi ndani ya ubongo .Hii ni muhimu kuelewa hali ya ishara hizi za BOLD kueza kujua kazi yake .

Sehemu zinazoa husina za mtandau: http://www.dcn.ed.ac.uk/bic/

http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/ 43




1

2

3

1

1

2

3

1

Utandau wa Neural na

Bongo la Bandia

Ubongo wa kihakika ni kitu cha maajabu .Ni neurons, mishipa ya damu na maji yaliojaa kwenye mishipa iliyoundwa na lipid membranes , protein na shughli kubwa ya maji unaweza kubofya bongo kwa kidole , kuikata katika vipande vidogo , kuingiza electrodes katika neuron na kutizama mpigo wa damu unavyoendelea .Uchunguzi wa bongo unaonekana ukihisisha sana na biologia na Utabibu . Hata hivyo , kuna namna ya kufikiria ambako kunavutia wahasibu , wenye ilimu ya physia , wahandisi na wataalamu wa computer. Wanafikiri kua ubongo kwa kuunda mahisabu , kufanya miundo ya computer na kuunda vifaa ambazo vinaharakisha neuron ndani mwa vichwa vyetu . Bongo la kawaida linaweza kukubali na hali zote.linaweza kufanya vitu , kama vile kusoma yalioandikwa ambayo hayajaonekanwa kabla na kufahamu sauti ya mgeni.Na inaweza kustahmili mambo yanavyokwenda makosa.Linafanya kazi kulingana na wakati na hata kama cell zaimekufa na hata kama ni za zamani , bongo linauwezo wa kujifunza mambo mapya . Leo Kinyago kama vile Robot kinafanya kazi zaidi ya vile vimeundiwa nayo , kama kuunda kidogo gari , lakini kidogo haikiwezi kustahamili ikiwa kitu kimekwenda majongo . Bongo lote limehusisha uunganisho mkubwa wa neuronal networks.Neuron zake zinahitaji nguvu na mtandau unahitaji sehemu .Mabongo yetu yana cells bilioni 100, 3.2 milioni za kilometer za wire; kiunganisho bilioni ,zote hizi zinaingia ndani mwa nafasi ya lita moja na nusu , lakini kuwa na wizani wa kilo moja na nusu na kutumia nguvu za umeme wa watts 10. ikiwa tutajaribu kuunda bongo kama hili kutumia wire ya silicon , itatumia karibu megawatts 10 , yaani ni umeme wa kutosha mji mzima . Na la ubaya zaidi ni kua umeme huo unaweza kuchomeka Kazi kubwa ni kufahamu jinsi ya bongo linavyo fanya kazi na kwa hali ya uchumi wa hali ya juu , na kutumia mtindo huo huo wa kuunda mashini kama bongs.

Bongo lako lina chembe seli 100,000,000,000

na waya wa urefu wa kilomita 3,200,000,

pamoja na viuonganishi vya vituo

1,000,000,000,000,000 zote zimo nadani ya

lita 1.5 wenye wizani wa kilo 1.5. Ikiwa

inatumia kiwango kimoja cha umeme kama za

umeme wa usiku!

Kuunda bongo katika mzunguko wa silicon Nguvu inayotumika ya ishara –kutoka kwa neuron kupitia kwa nyengine imekua ni uvumbuzi mkubwa wa Bongo .Takriban nguvu baina ya 50-80% inayo tumiwa na bongo inatumiwa katika kufanya kazi pamoja na mnyonyoro wa nerve na kituo cha upekeshaji.Nyengine inachukuliwa katika kuunda na kuibakisha iendelee. Hii ni kweli kama ilivyo kwa bogo la nyuki ni kama sisi .Hata hivyo , kulinganisha na mbio za computer na zile za nerve utaona ni ndongo sana – ni mita kidogo kwa kila dakika . Katika shughuli mfano wa computer, hii itafanya maisha yawe magumu . Mabongo ya biologia , hata hivyo ,yameundwa na mtandau ulo fanana.Nueron nyingi zinaungana moja kwa moja katika maelfu ya nyengine .kufanya hivi,bongo linafungua sehemu zake tatu kuhazini kila kitu ndani na kufunga cell katika sehemu moja na kuhushisha weaving katika fungu hilo pamoja .kwa kufanya uhusiano baina ya idadi ya neuron za silicon zinafungiwa kwa sehemu mbili na kituo chake .Hivyo si kama bongo ambalo linaasiliana moja kwa moja na neuron ya silicon na imefungika kiubaya.Hata hivyo , kwa kuonyesha utembeaji wa haraka wa electron , mpigo kutoka kwa silicon unaweza kuwa mara nyingi – shughuli itayobeba ujumbe tofauti katika wire huo huo . Njia hii ndio wahandisi wataweza kuanza kazi ya uunganishi wa utandau wa kibaiologia . Kupunguza nguvu lakini kengneza mbio , ndilo suala linanowashughulisah wahandisi ya kuunda mikakati ya kibiologia kwa kutumia analogue kuliko digital coding .Carver Mead , mooja wa viongozi wa milima ya silicon katika California , aliweza kuuganisha alichokiita kama ‘neuromorphic engineering’ kueza kueleza ilimu ya neurobiology katika technologia mpya .Badala ya kwenda sambamba na mzunguko wa O na 1 na mabadiliko ya Voltage ,kama jinsi neuron inavyo fanya kazi katika hali yake ya kawaida .(Sura ya Tatu ) Mahisabu baadae yanaweza kufanyika katika taratiba Kwa kua msingi wa elimu ya physic ya vipimo vya silicon vinaoredheshwa Utumiaji ya computa wa analogue unaweza kutoa usaidizai wa culus; ambao uawezesha kutoa, kuengeza na kua na uwezo na kuchanganisha , yote haya yanaugumu katika kufanisha kazi ya mashine. Wakati neuron – ikiwa ni kibiologia ama kutumia silicon –zinahazini na kutoa uamuzi , zinatoa usambazaji na kuota majibu kwa neuron . kwa sababu kutumika kwa umeme kunagharimu , hivyo kutumiwa vyema kwa idadi ya maalumati kunapunguza gharama hii na hii inaitwa redundancy .utosheleaji wa nguvu pia unazidi kwa kutumia idadi ndogo ya neuron kwa namna iwezekenavyo .hii inaitwa sparse coding na inatoa miundo mengine muhimu kwa wahandisi kuunda mtandao wa neuron.

44




Retina ya Silicon Moja ya mtandau wa kiologia wa bandia l ulionudwa una husisha retina ya silicon ambayothat inachukua mungaza na kuupeleka ili kubadilisha hali. Inaunganisha silicon mbili za nueorn ambazo, nikama neuron zanyewe, zaina kazi za kutoa maaluati kuhusu pembezoni na kufunga taswira ya retina katika mipaka.

Neuron katika prototype hii inaitwa integrate na fina

neurons na wahandusi wa neuromorphia wanawatumia

wao zaidi. Wanapata jina hili kwa sababu wana engeza

wizani kusawazisha na voltage ambazo zinaasili katika

kituo ma moto pekee wenye nguvu ikiwa voltage itafikia

kiwango cha juu. Neuron ya silicon inaundwa na

transistors, lakini badala ya voltage kukaa kwenye

nidhamu ya digital, transistors zinafanya kazi katika

sehemu maalumu. Katika hali hii zinafanya kazi zaidi

kama mentrane ya cell za neuron.Transistors za zaidi

zinatoa conductances kueneza nguvu ya voltage na

umeme unaotembea kulingana na wakati katika njia ya

ions. Hii nidhamu ndogo ya maono ni prototype ambayo

inatoa nidhamu ya bandia ya maono ambayo iko katika

kuendelezwa, lakini pia inaonyesha jinsi ya ulimwengu

ulipokua ni fujo unaweza kutoa uamuzi kwa haraka.

Inaweza kufanya kitu kilichokusidiwa kufanya – kueleza

jinsi msitari unavyo onekana – mtaalamu tayari

anatumia nidhamu ya mono ya silicon kupima vifaa na

kufundisha wafunzi. Kitu muhimu kuhusu mtandao wa

badia ni kua zinafanya kazi katika ulimwengu maalumu,

wakati ulio sawa na kutumia mwangaza kidogo. Kamera ya lens inapatikana mbele ya silicon katika retina.

Mtandau wa bandia wa neuron

Mtandao wa badia wa neural (ANNS) mara nyingi hutumiwa

kufanya uchunguzi wa kusoma na kukumbuka. Kawaida kuna kifaa

cha software katika computer, kina husisha idadi ya jinsi

inavyopeleka na pia zime unganishwa na mtandao. Mfano wa rahisi

wa ANN ni feedforward associator, ambayo ina layer

zinazounganisha kuingia na kutoa. Makumbusho yanayohusiana

yanaungana kwa kuunda nguvu za maunganisho baina ya layers ile,

iwapo sampuli za ndani zinapokuepo sampuli inayohazini iweze

kutoa (tizama machezo ya hisabu ukara mwengine). ANN ngumu

zaidi ni reccent neural net. Hii inahusisha layer moja ambapo

unaunganisha na sehemu nyengine ndani na nje. Hii inaonekana

kidogo kama maajabu lakini muundo huu unaweza kuhazini pattern

zilizo kubwa zaidi kuliko moja moja. Kulinganisha sampuli hii ya

auto associative network inapatikanwa tutafutwa hazina maalumu.

Imeonyesha kua kwa mtandao wa sehemu 1000, patern 150

zinaweza kupatikana kabla ya makosa makubwa kutokea.

Mfano wa ANNS katika bongo unategemea namna inavyohazini na

kupeleka malumati. Elimu ambayo inapelekesha inakaa katika

mtandao wenyewe. Hawana ukumbukaji uliotofauti kama vile wa

computer ambapo upelekeshaji wa kimahisabu na makubusho ni

tofauti. Badala yake yana hazina maalumu-addressable storage.

Katika ANN, maalumati yana haziniwa katika wizani ya makutano.

Mfano huo huo kituo kinacho badilika wakati wa kijifundisha. Kila

neuron ndani mwa dumb, zinaleta hatija kulingana na uezo wa idadi

ya wizani inayotoa, hata hivyo bado zinaweza kufundishwa kwa

namna iliyo mzuri zaidi.

Sharia za kusoma ambayo inatoa mafundisho ya mtandao kufanya

hivyo kwa kutilia nguvu baina ya neuron, moja kua ni sheria ambayo

inatoa mtandao na kurundisha kulingana patern yenyewe.

Makosa yeyote katika kulinganisha kisha yanatumiwa kulinganisha

wizani za kunganisha kuwepo karibu zaidi. Mtandao unaopigana

taratibu na makosa ya kua madogo.

Hii inafanya kazi lakini taratibu makosa yanabadilika kua ni muhimu

– kwani hakuna ataejifunza bila ya kufanya makosa.

Hili ni jambo muhimu katika kujifunza linalopaswa kutazamwa.

Wanaofunzwa zaidi mtandao ambao hawafanyi makosa wanaishia

kupelekea matokeo ya mara moja peke. Mtadao huu unaitwa

grandmothered. Hii inamaanisha mythical “grandmother cells”

katika bongo la mwanadamu ambao linaweza kufanya kazi na mzee

moja ambao haiwezi kufanya makosa.

Hii haitegemeki sana katika ulimwengu kwa kua kila kitu

tunachojifunza inataka mtandao tofauti. Upande mwengine, kazi

mzuri ya kuhusu ANNS inategemea katika uezo kufanya pamoja

kazi ambazo hazijafunzwa, wanatafuta uhusiano na kupata jinsi

inavyofanya kazi. Na zina upungufu kama vile ubongo zinaweza

kutoa mtindo ulio haziniwa ambapo kuna shida au fanyo kadha.

Hiizi ni mada maalumu kwa bongo la biologia na ANNS zinaweza

kufanya hipi pia.

45




Mtindo wateknologia wa kumputa za kisasa.

Mtindo wa kisasa wa ANNS ni kua unapelekeshwa

kihisabu na komputa. Hii inafanya matumizi yake

kiharaka kutabikisha na hali ya dunia, kwa sababu

viharakishi hivi vinachukua wakati kwa hivyo ANNS

haziwezi kutabiksha wakati wa kisawa.

ANNS wanaweza kuonekana kupeleka magari, ama

ndege kwa sabubu waweza kutabikisha na sehemu

penya fujo na kuendelea ikiwa sehemu moja ya

mtandao unafikia.Hata hivyo nidhamu bora zinatumiwa

katika majaribio ya kwanza ya atomatic ni komputsa za

digital ambao zimatayarishwa na software Fulani na

kwa usalama inahitaji uangalizi bora .ikiwa vitu vyaenda

ubaya na ndenge , nidhamu kama hizi hua haziwezi

kutabikishika .Rubani biniadamu itabidi aendeleshe

kazi hiyo .Siku hizi mafundisho ya algorithims kwa

ANNS yako taratibu sana kuabilinan na dharura kama

hizi za haraka .Kama neuron ya silicon inaweza

kujifunza amabapo hado sasa ni shida kufanya hivyo ,

basi shida nyingi kama hizi zingeanguka kila

tunapoendelea kupata ujuzi jinsi bongo linavyofnya

kazi ,tutaweza kujenga mtandao bora ambao utafanya

kazi mzuri kama bongo.

Mduara wa kitandawili cha hesabu

Kusanyiko unao kubalika kwenye mgawanyo wa ukumukaji Jaribu kufikiria mkusanyiko wa nyaya zinaotembea kwa

urefu , zenya kuungana na nyengine kwa upana kukiwa na

kidhibiti kati yake (Panel A) . Hesabu hii ni kam ukumusho

.maalumai yanaletwa kama wanacham wa binary , kam vile

0011 na 1010 na tunazipanga kulingana na kidhibiti kueza

kuakisha tutanpotaka a 1 kukutana na a 1 (B iliyoonyeshwa

ka rangi ya Blu).hazina hizi zinaunda nambari mbili

.Matrix inaweza kuhazini uambari nyengine mbele

zilzoshikana , kama vile 1010 na 0110. hali ya mwisho ya

matrix inakua na vidibiti 7 switches ilionyeshwa kwenye

C. ikiwas sasa utaleta nambari ya kwanza tena -1010 kwa

hali a mwisho ya matrix na kuzipanga kueza kuingiliana na

waya wa urefu kueza kuakisha (D) .Utaishiwa kuja nje ya

waya mrefu chini kwa nambari 2120 .Hii si nambari

ambayo 0011 iliyo linganisha . lakini , ukigawanya 2120

bna jumla ya kwanza (0+0+1+1 which equals 2) ukitumia

kigawanyo (Sampuli ambayo umesahau kuhusu

ukumbusho), utaishiwa na 1010. Hivyo matrix “kumbuka ”

ile 0011 amabyo inaenda na 1010 hat akama ujumbe

mwenginewa kwanza umehaziniwa . unaweza kutazama

kazi hii na nambari nyengine .

Nomad ni aina ya machine itayosadia shugili ya ufikiriaji

amabyo bado yatarajiwa kuja .Ina urefu wa futi mbilipamoja

na muundo wa mziguko , ina macho,masikio,na mikono nahisia

nyengine ,inayosaidia NOMAD iwe tofauti na nyengine kama

vile Robot ni kua kufanya kazi bila ya kufuata mipaka yake .

baadala yake inabongo la kumputa na cells zadi ya 10,000

zinazounganisha kufanya kazi kwenye mazingara . inaweza

kuchukua au kuhimili na kusoma kutokana na makosa yake

ikiwa inazunguka na kalamu pamoja na vitungi vya

rangi.baadhi ya vitungi hivi vimefungwa na viunganishi vya

umeme , kuzifanya venye ladha zaidi . Baadhi havileti umeme

hivyo kuvfanya visiwe na ladha. Kwa kuzitazama vidudu hivi

na hisia ya ladha ( Utamu ) pamoja na umeme , Nomad

inajifnza kupeleka vidudu na kurudia zile zenya ladha.

Ukumbukaji wa namna hi pamoja na sehemu maalumu

kama vile katika PC.Maalumati yanagawanywa katika

mtandau . hazina zinabadilika kwenye kituon cha wizani ,

na yanaweza kupatikanwa kwa kuangalia dibaja .Tatizo ni

kua ukumbukaji wa namna hii unaka haraka zaidi .hasa

kukiwa na nyaya nne peke yake .hata hivyo pamoja na

nyanya 1000 , matrix inawea kuhazini ujumbe mwigii bila

ya sida yeyote .

Sehemu zinazoa husina za mtandau: www.artificialbrains.com

http://www.ini.unizh.ch/

A B

C D

46




Wakati mabo yanapoharibika Ubongo ni kiungo cha thamani . Ajali zinaweza kusababisha madhara kwa kichwa na ubongo upate magonjwa usiweze fanye kazi vizuri. Magonjwa ya ubongo yanaweza kusababisha dalili na alama zisizoeleweka kwa urahisi. Uchunguzi wa magonjwa ya ubongo huhitaji daktari wa mshipa au daktari wa ubongo pamoja na mtandao ya teknologia wa kuchunguza akili. Utafiti wa magonjwa ya ubongo huhitaji ujuzi wa hali ya juu. Magonjwa mengine, kama vile kifafa na simanzi, hutukia sana hata katika watoto na vijana. Mengine hutukia kwa nadra kama schizophrenia, au hutulia uzeeni kama vile ugonjwa wa kusahau.Magonjwa mengine hurithiwa na kusababisha maswali magumu kama sisi sote tungependa kufahamu kama tuliona uwezekano wa urithi huo.

Kuashiria Bila Mpangilio – Kifafa Wakati wa kifafa, (an epileptic fit.) mtu hupoteza fahamu

na anaweza kuanguka chini, mwili kufa ganzi na

kutetemeka. Wakati wanapopata fahamu, watu hawa

hupata wamejiuma ulimi au wametabawali. wanaweza

kuchanganyikiwa au wahisi usingizi baadaye. Watoto wengi

huathiriwa, lakini huenda wakapata kifafa mara chache

katika maisha ya baadaye. Wengine, kwa kwa bahati

mbaya, hupata kifafa kila wiki au hata kila siku.

Ni nini kilichoharibika? Wakati wa kifafa, kuna uongezeko

wa matukio ostien potentials, katika mishipa neva kasha

hufuatilia wakati wa upungufu wa matukio. Mtindo huu wa

uongezeko na upungufu wa matulio husababishwa na

kemikali vizuizi (GABA) na kemikali sisimulizi (glutamate).

Wakati upungufu wa isisimulizi unapokamilika, kifafa

chaweza kusababishwa na kusisimuliwa kwa mishipa neva

zilizo karibu. Huu usisimulizi unaweza kuwa katika sehemu

chache (kifafa kinachoathiri sehemu ya ubongo), au

unaweza kuenea katika ubongo wote (kifafa kinachoadhiri

ubongo wote). Wakati wa kifafa kinachoadhiri ubongo

wote, mtindo wa kawaida wa alpha EEG hubadilika na kuwa

mtindo wa usisimulizi wenye mitandao mikubwa nay a

polepole katika pande yote mbili ya akili (tizama

backdrop).

Kifafa kinachoadhiri sehemu ya ubongo hutulia mara zaidi,

lakini kifafa kinachojirudia – hutukia mara chache na

huadhiri zaidi. Kinachozisababisha bado hakijulikani.

Katika watu wanaoadhiriwa na kifafa, matukio yanaweza

kusababishwa na uchovu, ukosefu wa chakula, upungufu wa

sukari kwa damu, mvinyo ya kulevya au kutazama runinga.

Wale walioathiriwa wanapaswa kuwa waangalifu. Backdrop inayoonyesha EEG wakati wa kifafa

Wanasanyansi wa neural wamechangia pakubwa kuimarisha maisha

ya watu ambao wako na kifafa kwa njia mbili. Kwanza, kupitia

huelewa matukio simulizi, tunaweza kutengeneza dawa zinazo

komesha matukio ya kifafa bila kuathiri kazi ya ubongo wa

kawaida.Madawa ya zamani husababisha usingizi, lakini madawa

mapya huwa bainifu zaidi. Pili, maendeleo katika mitandao ya

teknologia ya kuchunguza akili inamaanisha kuwa watu ambao wako

na kifafa kilichokithiri, kunauwezekano wa kupata mahali matulio

sisimulizi ya kifafa yanapotoka. Kwa uhakika wakati mwingine kuna

uwezekano wa dakitari wa upasuaji ubongo kuzikata sehemu za

ubongo zilizoathiriwa na kusababisha kupunguka kwa matukio ya

kifafa na pia huzuia kuenea kwenye sehemu za ubongo

zisizoathiriwa. Upasuaji wa ubongo kutibu kifafa hutumia mwisho

lakini huleta matokeo mazuri.

Kumwa na kichwa na Maumivu yake Maumivu ya kichwa na ugonjwa wa kuumwa na kichwa. Watu wengi hupata

maumivu ya kichwa wakati Fulani. Kwa kawaida, hii husababishwa

na mvuto wa misuli na hayasababishi madhara ya afya. Mara

nyingi, hasa maumivu ya kichwa yanapoanza kwa haraka au na

uhusiano wa ngozi na kutapika – kunaweza kuwa na ugonjwa

unaosababisha.

Katika hali hizi, uchugu unaohisiwa hautoki kwa akili, katika hali

hizi, uchugu unahohisiwa hautoki akili bali hutokana na adhari au

mvutano wa menenges – ngozi

inayofurisha akili.

Sababu zaidi ya maumivu ya kichwa

ni ugonjja wa kuumwa na kichwa

(migraine). Pamoja na kufura kwa

kichwa (mara nyingi upande mmoja),

mtu hujihisi mgongwa, huadhiriwa

na stima zizazowaka au sauti za juu

na wao huputa mwanzo wa ugonjwa

wa kuumwa na kichwa (migraine

aura) inayohuwa na stima zenye

mtindo wa kuzima na kuwaka au

mtindo usiokuwa wa kawaida.

Mwanzo wa huu ugonjwa hutulia

maumivu ya kichwa. Kuna uwezekano

ya kuwa ugonjwa wa kuumwa na

kichwa huanzia sehemu za ubongo

zinazohisi uchugu unaotoka kwa mishipi ya ubongo. Mitandao ya

teknologia ya kuchuguza akili inaonyesha uongezeko wa matukio

katika sehemu hizi wakati ugonjwa wa kuumwa na kichwa

unapoanza. Baadaye, kuna uongezeko wadamu katika sehemu hizi

(husababisha vimulumuli) na hufuatiliwa na upungufu wa damu

(hasababisha unyonge wa muda mfupi). Katika nwongo uliopita,

kumekuwa na mabadiliko katika matibabu ya ugonjwa wa kuumwa

na kichwa kufuatilia kueleweka kwa vibana vya

47




serotonin (5-HT) kurudi kipya cha madawa

kilizundiliwa kinachosababisha kusisimha kwa aina

meja ya vibura vya serotonin.

Maduni haya - triptans – hutuliza ugonjwa wa kuumwa

na kichwa kabla haijaenea. Hii ni mojawapo ya namna

ambazo utafiti wa sayansi neural imechangia pakubwa

kuboresha maisha ya mamilioni ya watu kote duniani.

Ikikokekana damu – kuzimia

Ukosefu wa damu wakati watu hupata unyonge wa upande

mmoja wa mwili kwa ghafla, hii husababishwa na ukosefu wa

damu kwa upande mwingine wa ubongo. Kujimudu, kuhisi au

lugha na kuzungumza pia zinaweza kuathiriwa. Wakati

mwingine athari hizi hupunguka kwa muda, hadi ambapo afya

inarejea, lakini ukosefu wa damu bado unasababisha vifo na

kutojimudu. Ukosefu wa damu huwa na aina na vipimo tofauti

na matokeo hutegemea sehemu ya ubongo iliyoadhiriwa.

Nini kilichoharibika kusababisha ukosefu wa afya

ambayo ubongo unahitaji kufanya kazi.

Mishipa na chembe/seli za ubongo zinahitaji afya

kuishi na kufanya kazi. Afya hii hutokana na damu

inayopitia mishipa mine mikubwa kuelekea kwa ubongo.

Afya muhimu zaidi huwa hewa ya oxygen, na vyakula na

kutupatia nguvu vikiwa glucose; pamoja hizi

hutengeneza ATP-Mfano wa nguvu wa chembe/seli.

Nguvu hii (tazama awamu ya 2 na 3) ni muhimu kwa

matukio sisimulizi ya mishipa neve. Thuluthi mbili za

nguvu ya mishipa neva hutumika kwa kipande cha

sodium / potassium ATPase ambacho hurejesha

sodium na potassium baada ya matukio sisimulizi.

Picha inayoonyesha ubongo ulioathiriwa na ukosefu wa damu

na seheme ya penumbral ambayo inaweza kuadhirika pia.

Katika athari ya ukosefu wa damu kwa muda mfupi (TIA), damu

haifiki katika sehemu ya akili na kukomesha kutengenezwa kwa

ATP. Mishipa haviwezi kufanya kazi yao ya kupitisha matukio

sisimulizi. Kwa mfano, damu inayoenda kwenye upande wa

kushoto wa ubongo ikizuiwa, mkono na mguu wa upande wa kulia

zitapoteza uwezo wa kuhisi na kusonga. Uzuizi ukiondolewa

haraka, mishipa neva zitaweza kutengenenza ATP na kazi zao

za kaiwaida zitarejea. Bahati nzuri, hakuna athari ya kudumu

kwa TIA.

Kuzimia ni hali Mbaya . Kama damu ikizuiwa kwa muda mrefu,

athari ya kudumu inaweza kutukia. Ukosefu wa ATP

husababisha chembe/seli kujaa maji na kulipuka. Mishipa neva

pia zaweza kuwa na matukio sisimulizi bila sababu, huku zikitoa

kemikali zenye athari kama vile glutamate. Seli/chembe zingine

za ubongo, ambazo huondoa glutamate zaidi kwa kupitia mbino

inayotegemea ATP, pia hususia kazi. Bila afya na nguvu, maisha

ya seli/chembe kwenye ubongo hayabainiki.

Kwa kupitia utafiti wa makini wa matukio wakati wa ukusefu wa

damu kwa ubongo, wanasayansi wa neural wanaweza

kutengeneza aina mpya za matibabu. Mengi ya matukio ya

ukosefu wa damu husababishwa na damu kuganda na huzuia

mishipa na matibabu ya kulipua damu iliyoganda kwa kutumia

dawa iitwayo Tissue Plasminegen Activator (TPA) yaweza

kuyeyusha damu iliyoganda na kurejesha mwendo wa damu

mishipani.Ikipatiwa kwa haraka ipasavyo, TPA yaweza

kusababisha matokeo kuwa mazuri. Bahati mbaya ni kwamba

kufikisha dawa kwenye akili siyo rahisi kwa sababu ni vigumu

kwa familia ya muathiriwa kubainisha kinachotendeka

Mwendo mpya wa matibabu ni kutumia madawa yanaozuia

kemikali kama glutamate ambazo hukusanyika na kusababisha

madhara wakati wa upungufu wa damu kwenye ubongo.

Madawa haya yanaweza kuzuia glutamate vyenyewe au huzuia

matukio ndani ya chembe/seli zinazosababishwa na glutamate.

Madawa mengi kama haya yanatengenezwa. Ubaya ni kwamba

hakuna yeyote ambayo inaweza kuzuia upungufu wa damu

kwenye ubongo.

Magonjwa ya Urithi

Madaktari kwa muda mrefu wametambua na kubainisha

magonjwa ya ubongo kulingana na sehemu zilizoathirika. Kwa

magonjwa mengi, jina huwa inaelezea kinachoonekana

kuharibika na sehemu ubongo iliyoathiriwa, mara nyingi kwa

lugha ya latino au ugiriki, kama vile “parietal apraxia”.

Kuzinduliwa kwa habari kuhusu urithi kwa miaka kumi zilizopita

imebadilisha mambo kabisa. Kwa mengi ya magonjwa ya urithi,

shida huwa mahali pengine.

Watu wengine hurithi shida ya kudhibiti mwili na hii

husababisha kutoweza kusimama wima miaka yanapozidi.

Ugonjwa huu unaoitwa Spinocerebellar ataxia – unajina ambayo

inayoonyesha mbinu halisi ya kupatia magonjwa majina, sasa

tunafahamu kasoro za urithi zinazozisababisha. Magonjwa

mengi sasa hupangwa kulingana na kinachozisababisha na

uchunguzi wa urithi sasa hufanywa kwa kila mgonjwa ambaye

anashukiwa kuwa na spinocerebellar ataxia au magonjwa

mengine ya urithi. Uchunguzi huu unaweza kufanywa kwa

haraka zaidi na kwa uhakika zaidi kuliko awali.

48

48




Learning Disability

Schizophrenia

Ufuni-damu kunganda kwenye mishipa mingi

Picha ya familia inayoonyesha watu katika familia wenye

uwezo mkubwa wa kupata matatizo ya kusoma na S

chizophrenia. Tazama namna magonjwa haya wakati mwingine

Ugonjwa wa Huntington (Huntington’s disease) ni ugonjwa wa

kufifia kwa mishipa neva inayouhusiano na kusonga kwa sehemu

za mwili kusiko kwa kawaida wala kutakikana – safari hii iliitwa

baada ya daktari ambaye alitambua ugonjwa kwa mara ya

kwanza. Ugonjwa husababishwa na hurudiwa kwa kasoro katika mojawapo ya sehemu kubwa zaidi katika urithi wa binadamu

iitwayo Huntingtin. Aina nyingine za ugonjwa wa Parkinson’s

zinazotukia mapema (ugonjwa unaosababisha unyonge, kufa

ganzi, kutetemeka na kutoimarika) husababishwa na shida

katika sehemu za urithi wa Parkin. Pamoja na kusaidia katika

uchunguzi, sehemu za urithi zinaweza husaidia katika

kuwapatia wosia watu katika familia hatari za kupata

magonjwa, au watoto wao kuyarithi magonjwa kutoka kwao.

However, much as the genetics revolution has changed great

chall Hata hivyo, ingawa kuzinduliwa kwa mbinu za urithi

kumebadilisha namna madaktari wanatibu magonjwa ya mishipa

neve, huu ni mwanzo tu safari ndefu ya kuzindua. Kasoro hiyo

katika urithi yaweza kusababisha magonjwa tofauti katika watu

tofauti na kasoro tofauti za urithi zinaweza kusabibisha magongwa sawa. Kuelewa kinachobainisha tofauti hizi, na jinsi

urithi unavyoathiriwa na mazingira ya dunia tunayoishi, ni

mojawapo ya mambo magumu yanayokabidhi enzi hizi za uridhi

tunayoishi

Mjadala Ukigunduliwa uko katika hatari ya kupata ugonjwa ya urithi,

ungependa kufahamu kwa uhakika? Inaweza kuwa sawa kubainisha sehemu hii ya urithi kabla ya kuzalisha na kutoa

mamba ya wale wanaoathiriwa na ugonjwa? Je, zile miaka za

umuhimu ambazo waathiriwa huishi kabla ya ugonjwa

kuonekana

Multiple sclerosis ni ugonjwa wa vijana. Hubainishwa na mbinu ya kujirudia

ya unyonge, kufa ganzi, shida ya kuona na kusimama wima, ambazo hukuwa

kwa muda wa wiki chache kabla ya kurejea afya njema – ile ya kawaida.

Ugonjwa huu huwa na mbinu ya kujirudia kati ya ugonjwa na afya njema.

Multiple sclerosis husababishwa na kuchimbuka(inflammation) katika

mishipa neva ambayo hutukia na baadaye kutulia.

Mwili wetu uko na namna za kujikinga athari zinazosababishwa na bacteria

na virusi. Wakati mwingine, inachanganyikiwa na kuanza kuathiri sehemu

zetu za mwili. Magonjwa ya aina hii huitwa Autoimmune na zina weza kuathiri mahali popote. Ikiwa namna hii ya kujikinga athari ikivamia myelin

inayozunguka mishipa neva, kutakuwa na sehemu iliyoathiriwa

inayosababisha kuondolewa kwa myelin (demyelination). Baada ya muda,

hukuchimbuka hutulia na myelin hurekebishwa.

Hurudisha kil akitu kuwa kawaida. Nini kinachosabisha inflammation

(kuchimbuka) ? hapo awali hakijabainishwa na watu wengi wenye

kuondolewa kwa myelin (demyelination) hupata kuathiriwa mara moja kwa

muda mfupi. Lakini, watu wengine huonekana kuwa na athari zinazojirudia

na kuathiri sehemu tofauti za ubongo.

Kwa sababu bado hatujabainisha kinachosababisha kuchibuka (inflammation) katika multiple sclerosis, hatuwezi kukomesha kabisa.

Lakini, sasa tunafahamu kwamba athari hizo zinaweza zikafupishwa na

dawa kama steroids ambazo hutuliza mbinu ya mwili ya kujikinga.kwa

kutumia madawa kama azathioprine au β-interferen zinaweza zikasadia.

Bado kuna kutoeleweka kwingi kuhusu matumizi yao.

Mbinu ya mwili ya kujikinga inaweza kuadhiri sehemu mishipa neva na

misuli zinapokutana, na kusababisha uginjwa unaoitwa Myasthenia gravis,

au mishipa neve zinapotoka kwa spinal cord, na kusababisha ugonjwa

unaoitwa Gullian Burre syndrome

Jacqueline du Pré Mwanamuziki anayejulikana

aliye athirika ugonjwa wa multiple sclerosis.

49




“baba yangu hanifahamu siku hizi. Yeye hanitambui tena.

Yeye hukasirishwa na kuogopa vitu vidogo.Sifikiri kwamba

anaelewa yale yanayotukia katika mazingira yake. Kwanza,

yeye alianza kwa kusahau, kila wakati alipoteza vitu. Kisha

akazidi kuharibika. Hakuweza kulala, hakufahamu wakati

wala mahali alipokuwa. Sasa hawezi kujitunza na anahitaji

usazaidizi wa kula na kuvaa nguo. Siwezi stahmili”

Vizazi vya Neuro ugonjwa

wa Alzheimer’s Ni mabongo yetu yanayotufanya kuwa jinsi tulivyo:

namna tunapo tazama mambo tofauti, nani

tunayependana, nini tunachoogopa, nini

tutakachokumbuka.Kazi hii ya ubongo huonekana wazi

wakati bongo lnapozoroteka katika ugonjwa wa

Alzheimer. Alzheimer ni ugonjwa wa kusahau mambo

ambayo huathiri karibu 5% watu wenye umri wa 65 na

25% ya watu wenye miaka 85 na zaidi.Huu ni ugonjwa

unaohuzunisha sana: kwa kawaida, ugonjwa huanza kwa

kusahau vitu kisha kuendelea kwa upotevu wa ubinadamu

na hatimaye kifo. Kuwatazama jamaa tunaowapenda

wakiugua ugonjwa huu ni vigumu sana. Hatimaye

wagonjwa hawatambui jamaa waliokaribu nao na huhitaji

usaidizi katika kazi za kila siku kama vile kuvaa nguo,

kula kuoga na kuenda msalani. Maisha ya watunzaji pia

hubadilika.

Nini kinachoharibika” Wakati ugonjwa wa Alzheimer

unapoanza, chembe/seli za ubongo hufa: ubongo hulika

na uwazi uliojaa maji ndani ya ubongo huongezeka.

Ugonjwa huu hutambuliwa maishaini kulingana na ishara

za mgonjwa inazoonekana hospitalini lakini kutambiliwa

haswa hufanywa baada ya kifo wakati uchunguzi wa

ubongo huonyesha chembe/seli za ubongo zimepunguka

na kuna utanda wa amyloid protein katika vipande

vidogo vya amyloid plaques na sehemu za kawaida za

chembe/ seli za ubongo ziitwazo fibrillary tangles.

Utafiti wa kisasa unajaribu kutumia namna mpya za

uchunguzi za Neuropsychology ili kubainisha mabadiliko

ya kiakili wakati ugonjwa wa Alzheimer’s unapoanza

kutokana na yale, kwa mfano ya simazi.

Staining of the brain shows amyloid plaques (e.g. in the rectangle) and the darkly stained tangles (arrow).

Tena elimu kuhusu urithi umesaidia katika kuelewa ugonjwa huu ikiashiria kuwa kasoro za urithi wa amyloid precursor protein (ambacho hutengeneza amyloid) na presenilins (ambazo husaidia katiak kutengeneza amyliod). Urithi wa kasoro katika apolipoprotein E (apoE) ambayo huitwa apoE-4 pia husabibisha huu ugonjwa.Lakini, urithi hauelezi hadithi yote: mazingira na vitu kama sumu na ajali zinazoumiza ubongo pia huchangia. Lakini urithi ni muhimu ya kutosha

katika wanyama wanaofanyiwa uchunguzi wa kisayansi baada ya kuonyesha ishara za ugonjwa huu. Utafiti wa haya lazima uelezwe kwa makini, siyo zaidi, lakini unaweza kutusaidia kuelewa ugonjwa huu. he Bado hakuna matibabu ya kuzuia ugonjwa wa

Alzheimer, lakini yanatafutwa, haswa katika utafiti

unaotumia wanyama.Inajukana kuwa mishipa zinazotumia

kemikali ya acetylcholine hupata ugonjwa huu

zaidi.Madawa yanayozuia kuvunjwa kwa acetylcholine

husaidia kidogo katika matibabu ya wanyama katika utafiti

na wagonjwa hospitalini. Lakini, madawa haya hayazuii

kuendelea kwa ugonjwa huu usiokuwa na tiba. Kukusanya

habari kuhusu urithi, kuelewa uhusiano kati ya kemikali za

ubongo na kazi zao, na kusoma zaidi kuhusu namna

ambazo chembe/ seli huathirika ndizo zitatuwezesha,

hatimaye, kuimaliza ugonjwa huu.

Ugonjwa wa simanzi

Inaweza hutisha kuelewa ya kwamba simanzi na upungufu

wa chembe/ seli za neural zinahusiana kikaribu – lakini

sasa tunafahamu kwamba wagonjwa wenye simanzi

wanaweza kupoteza chembe/seli za ubongo. Ugonjwa wa simanzi ni

tofauti na huzuri ya kawaida.

Simanzi ni ugonjwa muhimu

unaohithiri kwa wiki au miezi

baadaye simazi hubadilisha

mgonjwa hadi atake kufa au

ajaribu kujiua. Wagonjwa

huwa na dalili za kipekee:

kutolala vizuri, kutokula

vizuri kusahau na kutokwa nahamu maishani. Uzuri inaweza

ikatibiwa.Madawa ya hutibu simanzi (antidepressant

drugs) ambazo huongeza kemikali kama vile Serotonin na

Noradrenaline zinaweza kutibu ugonjwa haraka (kwa

muda wa wiki). Matibabu

mengine yenye ujuzi pia

husaidia pamoja na matibabu

ya kemikali na psychological.

Ugonjwa huu, si nadra, mtu 1

kati ya watu 5 aweza kupata

ugonjwa wa simanzi katika

maisha yao.

Kuwa katika hali ya simanzi

huzuia, kemikali za mwilini

Vincent Van Gogh – Mchoraji maarufu –alikua anaugua na simanzi impressionistpainter –

50




51

kama vile cortisol ambazo hutolewa kusaidia wakati wa

hofu. (chapter 12). Lakini, zinapotolewa kwa muda

mrefu, kemikali hizi huenda zikaharibu chembe/seli za

ubongo, haswa kwenye upande wa mbele, kulia na

kushoto.Imegunduliwa juzi kuwa madawa dhidhi ya

simazi husaidia katika kuimarisha chembe/seli za

ubongo na kuongeza idadi ya mishipa neva katika

hippocampus.Kwa njia hii, huenda zikakinga dhidhi ya na

pia kugeuza madhara ya hofu kwenye ubongo. Schizophrenia Ugonjwa mwingine wa shida za kemikali za ubongo na

mpangilio wa ubongo ni Schizophrenia. Ugonjwa huu

huzidi kuongezeka na huwaathiri mtu 1 kati ya 100.

Ugonjwa huu huanza mapema katika utu uzima na

husababisha vifo vingi kuliko ugonjwa wa sarateni.

Dalili muhimu za ugonjwa wa schizophrenia ni delusions

(imani zisizokuwa za kawaida, maoni ambayo yanahusu

kifo) na hallucinations (shida za kutazama ambapo

wagonjwa huhisi vitu kama vile sauti zisizozungumza

ijapokuwa hakuna mtu yeyote pale). Mara nyingi kuna

kuzorota kwa fikira, uhusiano za kijamii na uwezo wa

kufanya kazi.

Ugonjwa huu huwa haueleweki mara nyingi: haiuhusishi

na “split personality” ambayo mara nyingi huhusishwa

nayo, pia wagonjwa hawa hawapendi vita kama

inavyosemekana. Wagonjwa wengi wenye schizophrenia

ni waoga badala ya kuwa hatari. Kunayo urithi katika

chazo cha ugonjwa huu,lakini kama magonjwa mengine,

mazingira na hofu pia ni muhimu.Ingawaje, kwa yale

mabadiliko yote ya mwenedo, ugonjwa huu huathiri

haswa ubongo. Imejulikana kwa muda kuwa uwazi wa

ubongo huongezeka katika ugonjwa huu na upande wa

mbele wa ubongo huathirika.

“mara ya kwanza, hatukufahamu kilichokuwa kikifanyikia mtoto

wetu, sue. Alikuwa ameanza vyema chuo kikuu na kufunzu

virahisi katika mitihani wa mwaka wa kwanza, kisha akaanza

kubadilika – alikuwa mnyamavu wakati yupo nyumbani, tofauti

sana kuliko hapo awali. Aliwacha kuwatembelea marafiki –

baadaye tuligundua hakuwa akienda darasani bali akilala

kitandani siku zima. Kisha siku moja alituambia kuwa alipata

ujumbe maalum kutoka kwa runinga ikimweleza alikuwa na

uwezo wa kipekee na kuwa satellites zilimwamuru kifikira kwa

kupitia telepathy. Alicheka bila sababu, na baadaye kulia.

Bila shaka, kulikuwa na kitu kilichoharibika. Alisema alisikia

sauti zikimzingira na kuzumgumza mambo yote aliyotenda.

Ilipatikana kuwa alikuwa na ugonjwa wa schizophrenia.

Alilazwa hospitalini mara ya kwanza miezi miwili. Sasa anapata

matibabu kila mara. Ingawaje alikuwa amepata nafuu juzi –

hakuwa na fikira zinazoshangaza kuhusu satellites tena – bado

hakujishughulisha na vitu nyingi. Ilibidi akomeshe masomo yake

ya chuo kikuu na ingawa alifanya kazi katika duka la karibu,

ilibidi arudi hospitalini kwa mda wa wiki kadha na akapoteza

kazi yake. Yeye amebadilika na yuko tofauti kuliko hapo awali.

Madawa yanayozuia vibara vya dopamine. Husaidia katika

kupunguza idadi na uzito wa dalili, lakini hazitibu ngonjwa. Utafiti

ufya unaonyesha kuwa, kusisimuliwa kwa kutumia madawa kama

amphetamine, Kunauwezekano wa kugundua matatizo ya kemikali

ya dopamine kwa wagonjwa wa schizophenia.

Bado kuna mambo mengi hayajulikani kuhusu ugonjwa huu. Utafiti

baada ya kifo inaonyesha uwezekano wa kuwepo kasoro wa mishipa

neva wakati wa kukua, na pia kemikali zingine kama vile glutamate,

zaweza kuwa hazifanyi kazi vizuri.

Juhudi zetu za kuelewa shida za kiakili ni ishara ya “the last great

frontier” katika sayansi ya neural. Mashirika kama vile Medical

Research Council na Wellcome Trust zimepatia afya ya kiakili

kipaumbele katika utafiti kwa mwongo ujao.

Utafiti mmoja muhimu wa sasa ni huzitumia elimu kuhusu urithi

pamoja na mitandao ya uchunguzi wa akili kuchunguza ugonjwa huu

katika familia (tazama box). Shida moja ya utafiti ni kuringanisha

mapato ya maabara na wagonjwa hospitalini.

Utafiti Mpya

Matokeo

Watafiti

Matabibu wa

ubongo Matabibu wa

kawaida

Wagonjwa

Familia zinazoweza

kuathirika

Utafit wenye bishara mzuriwaSchizophrenia

Utafiti mwingi wa magonjwa ya neural na akili hufanywa kuwa

wagonjwa Watafiti nchini Scotland wanatumia ujuzi wa urithi

kusoma familia ambazo zinaweza kupata ugonjwa huu.

Uchunguzi wa ubongo na uchunguzi nyingine za kazi ya akili

na dalili zinazoonekana zinafanywa mara kwa mara ili

kutazama kama ishara za kupata ugonjwa huu zitapatikana.

Ujumbe huu unaweza kusaidia sana katika kutengeneza

matibabu mapya.

Sehemu zinazoa husina za mtandau: Brain and spine foundation: http://www.bbsf.org.uk

British epilepsy association: http://www.epilepsy.org.uk Stroke: http://www.strokecenter.org National Institute of Neurological disorders and stroke: http://www.ninds.nih.gov




Adabu ya Elimu ya

Sayansi ya Uboongo

Wakati mmoja, hapo zamani za kale (jinsi hadithi nyingi

zinavyoanza), kulikuwa na tofauti halisi kati ya sayansi na

teknologia.Wanasayansi walifuatilia njia ya kutafuta ukweli,

popote lipowapeleka, pasipokuwa na tuzo zaidi ya “furaha ya

Kufahamu”.Wahandisi na wanateknolojia walitumia uvumbuzi

wa sayansi kubadilisha dunia hii ambayo tonayoishi. Lakini

tofauti hii halisi, imekuwa hadithi tu. Siku hizi, wanasayansi

wanafahamu zaidi mazingira wanayofanyia kazi zao na jinsi

mazingira haya yana athiri yale wanayosoma Maswali yanayohusiana na matokeo ya sayansi za neural

katika jamii hujumuishwa chini ya mada ya – neuroethics

makutano ya sayansi za neural, philosophy na ethics. Hii

inajumuisha jinsi mapato mapya kuhusu akili yanaathiri sisi

wenyewe kujihisi kama binadamu (kama vile msingi halisi wa

neural kuhusu utu wema).

Inahusu matokeo ya sheria za jamii kama vile uwezo wa

kielimu wa motto) na jinsi utafiti wenyewe unavyofanywa

(kama vile ethics za utafiti katika wanyama au matumizi ya

udanganyifu na utafiti katika binadamu). Na ni namna gain

wanasansi wa neural wanaweza kuhusika bora zaidi na

wananchi wengine katika kupasha habari kuhusu

wanachofanya na kushauriana kuhusu kile wanacho takikana

kufanya.

“

“FIKIRUA KUHUSU UBONGO UNATUATHIRI SOTE ,

NI JAMBO INAYOHUSU KICHWA ”

Zach Hall, University of California

Suala la kijamii Ingawaje wanasayansi wa neural wengine huamini kuwa

mawazo yao hayahusiani na ukweli wa kijamii, wao huwa

wamekosea. Katika karne ya 17, Descartes alitumia

methali hueleza jinsi “humours” zilizoko ndani ya

ubongo husababisha kusonga kwa misuli – methali

iliyotoka kwenye uhandisi wa maji aliouona katika

bustani za kasri za kifaransa (French chateaux). Karne

ya 20 ilipoanza, tukiwazia enzi za uvumbuzi, madaktari

wa neural walielezea mitambo ya ubongo kuwa “an

enchanted loom” na baadaya kuwa “telephone exchange”

Kubwa. Sasa, karne ya 21 ilipoanza. Methali ziko nyingi

kama vile wazo kuwa “ubongo” kufanya kazi kama

mtandao binafsi wa teknologia za tarakilishi. Hivi huwa

vifupisho ambazo huelezea wawazo magumu na pia

mawazo zilizokita mizizi ndani ya fikira kuhusu ubongo.

Wanasansi wa neural wanaweza kufikiria kuwa maswali

ya kisayansi hayahusu maisha ya kila siku duniani. Mara

nyingi, upotevu katika dunia hii isiyobainika hukaribia

utafiti wa ukweli unaokuja. Ikiwa ni kubainisha jinsi

usisimulizi wa mitambo ndani ya akili, jinsi kemikali

hufanya kazi, au jinsi chembe/seli katika sehemu ya

ubongo inayohusiana na macho yanavyoona. Maswali

mengi ya sayansi ya neural zitazingatiwa kipekee au kwa

uhusiano.

Lakini, dunia ya ukweli ipo karibu. Tutakapojua jinsi

kemikali zinavyofanya kazi, tutafikiria kutengeneza

dawa bora (smart drugs) zitakazotusaidia kukumbuka

kwa urahasi. Wengine hufikiria kutengeneza kemikali za

neurotoxins za mishipa neva ambazo huzuia mawazo

kama vile kemikali vizuizi ambazo hutumika katika vita

(biological warfare).

Ikiwa dawa ingekuwepo ambayo ingekuwezesha kufuzu

mitihani, ungeitumia? Iko tofauti yoyote kati ya hii na

mwanariadha anayetumia madawa ya kujiboresha au mtu

anayetumia dawa za kutibu simanzi?

Mustakabali wa uchunguzi wa ubongo unakubwa na

shida. Zingine chache. Kwa mfano, mbinu za teknologia

za uchunguzi wa ubongo zitawezesha, kwa kutumia

mbinu zinazofaa, kubainisha kumbukumbu za kweli na

zisizo kweli, 52




Matokeo yasiyobainika ni mengi kwa sasa, lakini mahakama

zitaweza kupata teknologia ya kuchunguza ubongo – namna ya “cerebral fingerprinting” ambayo itawezesha, kubainisha ukweli wa mashahidi. Hii inazindua mawazo kuhusu ubinafsi wa akili (cognitive privacy). Uvumbuzi mpya kuhusu ubongo kila wakati unabadilisha jinsi tunavyojihisi. Mawazo mazito kuhusu kubadilika kwa akili kwa muda ni kama vile kuelewa jamii. Kunako kuelewa kuwa utu wema na fikira zinahusiana na ubongo wa hisia ambayo huwasilisha tuzo na mateso – mambo ambayo yanazingatiwa katika mada ya “evolutionary ethics” kusoma zaidi kuhusu mambo haya itachangia pakubwa katika kutusaidia kuelewa hisia za watu wengine. Mawazo haya yatakapokubalika katika mawazo yetu ya sasa kuhusu kumbukumbu na kusoma itachangia katika elimu bali na mahitaji ya sasa ambayo huzungumziwa sana. Nimuhimu pia kufahamu kuwa wanasayansi wa neural hawakubaliani kuhusu mustakabali wa hii sayansi. Kwa wanasayansi wanaoshughulikia cheme/seli (molecular neurobiologists) za neural, ukweli bainifu upo katika chembe/seli za neural – kukiwa na teknologia mpya ya DNA, kuna uwezekano wa kupata maelezo zaidi kuhusu ubongo yatakayotatua maswali ya wanasansi wa neural wengine. Hii mbinu ya ufungufu ambayo kukua kwake kiteknologia mara nyingi husheherekewa katika ripoti za magazeti na runinga na redio. Lakini uhakika wa upungufu huu unatakikana? Au kuna maelezo ya kiwango cha juu kuhusu ubongo na akili ambaya hayawezi kueleweka kwa namna hii? Kunayo maelezo zaidi kutokana na mpangilio wa akili? Wanasayansi wa neural wahusishaji (interactionist neuroscientists) huamini sana mbinu tofauti. Wao hupendekeza mbinu nyingine ya sayansi ya neural ya kisasa, mbinu inayozingatia uhusiano na sayansi za kijamii pia. Mambo haya hayazungumzwi kwa urahisi hadharani, lakini maswali kuhusu utafiti unaopasa hufanywa na hoja kuhusu jamii ipi izingatiwe. Hatimaye, ni kodi za watu itakayo saidia kuilipia.

Adabu ya Elimu ya sihipia ya bongo - Baadhi ya mifano

Mambo mengine katika neuroethics huchangia padogo katika fikira za kawaida. Kama vile uchunguzi wa ubongo wa mtu wakujitolea katika utafiti ingeonyesha ugonjwa kama vile sarafani ya ubongo usiyotarajiwa. Au kama mtu aliyejitolea katika utafiti wa urithi wa neural angepatikana kuwa na kasoro zitakazo sababisha agonjwa wa kupunguka/kulika kwa neural. Katika kesi sote hizi – mtu huyu anayejitolea, anapaswa kuambiwa? Fikira za kawaida ni kwamba mtu huyu wa kujitolea lazima apate maelezo halisi hapo awali ili aweze kupatia au kukataza kibali kuhusu maelezo muhimu yanayotokana na utafiti huo wa mwili. Lakini, kibali kinachoeleweka (informed consent) ni jambo la kuchekesha. Ikiwa mtafiti wa ubongo angekuwa akifanya majaribio ya matibabu mapya ya ukosefu wa

damu, ambayo dawa halisi au dawa duni itapatiwa baada ya masaa machache ya ukosefu wa damu.Kunazo sababu halisi za kisayansi kuhusu uchaguzi usiobainika. Lakin, hatuwezi kutarajia nani atakaye ugua ukosefu wa damu na kuna uwezekano kwa mgonjwa aliye na ukosefu wa damu hawezi kutoa kibali alichoelewa. Kama hii itazuia mgonjwa kushiriki katika utafiti, itachangia kuzidi kuugua kwao na kwa wagonjwa wajao. Jamaa pia hawawezi kutoa kibali walichoelewa katika muda huo. Tuwachane na kibali kilichoeleweka na kwanzisha kushurutisha, ili kuboresha mambo? Au hili ni jambo telezi? Jambo jingine muhimu la neuroethics linahusu utafiti wa wanyama. Wanyama hawawezi kutoa kibali walichoelewa kwa utafiti wa upasuaji wa ubongo zao. Kwa watu wengine, uwezekano wa utafiti huo unasumbua. Kwa wengine, inatoa fursa ya huendelesha kueleweka kwa mishipa neva mwilini na ugonjwa, hadi kutoifuatilia ni kukosa fikira bora. Haya si mambo rahisi kuzungumzia bila hisia, lakini ni muhimu tuyazungumzie billa hisia, lakini ni muhimu tuyazungumzie kwa heshima. Katika nchi nyingi za bara la Europa, utafiti wa wanyama huzingatiwa sana. Watafiti lazima wasome na wapite mitihani yanayohusu kuelewa kwa sheria na uwezo wao wa kuzuia mateso kwa wanyama. Kuna makubaliano kuhusu R tatu – Reductives(upungufu), Refinement (kuboresha) na Replacement (kubadilisha). – ni misingi mizuri kwa wanasayansi ya biomedical kuzingatia wao hufanya hivi bila kushurutishwa, wakizingatia sheria, na kwa hivyo kukubalika katika jamii. Uvumbuzi nyingi mpya za sayansi ya neural zinatokana na mbinu za kubadilisha kama vile tissue culture na computational modelling. Lakini hizi haziwezi kubadilisha utafiti wote wa ubongo unaoishi ambao umeleta uvumbuzi mingi mpya kuhusu matibabu ya ugonjwa ya ubongo. Kama vile, matumizi ya L-DOPA kutibu ugonjwa wa Parkinson’s ulitokana na utafiti kwenye ubongo wa panya uliotuzwa Nobel Prize. Na mbinu mpya zinawezesha kusaidia watu wagonjwa na wanyama wagonjwa.

Mawasilinao pekee…

Ni ukweli usiobainika kuwa nchi ambazo wanasayansi hupasha wananchi habari huwa ni nchi zile haziamini sana wanasayansi. Lakini uhusimo huu sio sawa na chazo na haiwezekani kuwa jidihada hizi za kuhusisha wananchi kujadili matokeo ya sayansi katika jamii – na kuwajibika kufanya hivyo – ni sababu ya kutoaminiana. Badala yake ni wannchi wanaerevuka na kushuku matibabu ya “miracle drugs”, na kuelewa zaidi maendeleo ya kisayansi huenda polepole na mara nyingi haibainiki. Kupunguza mashaka siyo sababu ya kurejelea kutojali kabisa. Sababu moja ya kuhusisha vijana na wananchi kuhusu sayansi za neural ni kuwa wanasayansi wa neural hawaelewani kuhusu baadhi ya mambo muhimu katika nyanja hii. Badala ya, wao huzingatia uvumbuzi wa kipekee, wanahabari wangefanya vyema kuzingatia sayansi kama utaratibu. Utaratibu ambao umejaa kutobainika na majadilioano. Neuroethics ni uwanja mpya. Kuna kejeli ya kuwa ni Richard Feynman, theoretical physicist, ambaye alielezea sababu yake ya kufanya sayansi kuwa ‘alipendelea kugundua’. Kejeli – kwa sababu ilikuwa Feynman aliyeshughulikia swala kuhusu mlipuko wa ndege ya marekani (American Space Shuttle) Challenger, punde tu baada ya kupaa angani. Matokeo ya sayansi katika jamii hutuhusu sisi sote.

Sehemu zinazoa husina za mtandau: http://www.stanford.edu/dept/news/report/news/may22/neuroethics.html

http://www.dana.org/books/press/neuroethics/ 53




Rosamund Langston, Neuroscience PhD Mwnafunzi- Edinburgh University

“Nilisoma masomo ya sayansi na kiingereza wakati nilipokuwa kidato cha sit, na kisha niliendelea na kusoma sayansi za biologia chuo kikuu cha Edinburgh. Nilisoma sayansi ya ubongo kama somo maalum mwaka wangu wa mwisho, na niliipenda sana. Nilikuwa na bahati nzuri ya kupewa mamlaka ya msaidizi wa utafiti kwenye idara ya ‘cognitive neuroscience’(sehemu ya ubongo inayohusikia na nguvu za kuelewa) chuo kikuu cha Edinburgh, na hiyo ilinifanya nipate shahada la tatu-PhD.”

Thomas Petty, Mwnafnzi Edinburgh University

“ Nimepata kuwa daktari kutoka nilipokuwa shuleni na niliomba kuingia chuo kikuu cha Edinburgh kwa sababu ya sifa zake nzuri. Kwenye mwaka wa tatu nilipewa nafasi ya kufanya shahada lingine katikati ya masomo, na nilichagua kusoma sayansi ya ubongo. Nilipata fursa ya kusoma utafiti unaohusika na udaktari na nilifaidika sana na nilifurahia sana.”

Mafunzo na Kazi

Wakati wanafunzi wengi wanafikiria kuhusu

kazi kwenye kiwanja cha sayansi, fikira zao huzingatia

koti nyeupe na maabara. Inatarajiwa kwamba kijitibu hiki

kinatuonyesha kuwa kuna vipengele vyingi tofauti vya sayansi

ya ubongo na utafiti juu ya ubongo utanufaisha maisha

ya watu kwenye njia nyingi. Kutoka maabara hadi hospitali

na kwa njia nyingi za maisha, kuna fursa nyingi mbalimbali

za kuvutia kwenye sayansi ya ubongo.

University Neuroscience Courses Somo la sayansi ya ubongo sasa linapatikana kwenye vyuo

vikuu vyingi kama somo linalopatia shahada la kwanza.

Somo hilo huchukuliwa kama somo maalum baada ya kumaliza

kusoma masomo kama biolojia, fiziolojia (elimu ya mwili) ,

farmakolojia (elimu ya madawa) na saikolojia

(elimu ya nafsi/roho). Elimu ya genetics na molecular biology

pia inaweza kuwa na faida nyingi.Lakini, si lazima eti uwe

unasoma tu masomo ya sayansi katika kidado cha sita ili kupata

kuingia katika masomo hayo. Pata kujua kuhusu somo la sayansi

ya ubongo na mahitaji yake yanayotakikana kupata nafasi

kulisoma katika chuo kikuu, kwa kutazama kwa mtandao kurasa

za UCAS. Unaweza kizitazama ukizingatia somo lenyewe ama kwa

kuzingatia vyuo vikuu ambavyo ungependelea kuomba kuingia.

Utabibu

Utabibu uingereza ni somo la shahada la kwanza. Vyuo vikuu

vyingi vina shule za udaktari na hivi juzi kumekuwa na ongezo

kwenye nambari ya nanafunzi ambao wanaelimishwa udaktari,

kwa njia ya kuazisha shule za udakdari nyingi mpya. Kuelimishwa

kwa masomo maalum kama ‘neurology’ (elimu ya ubongo),

‘neurosurgery’(upasuaji wa ubongo) ‘psychiatry’

(udaktari wa roho/ nafsi) na radiolojia

(elimu ya kupiga picha za mwili) kunafanyiwa baadaye,

lakini mara nyingi kuna fursa za kufanya kazi kwenye

maabara za utafiti ju ya sayansi ya ubongo wakati wa likizo

na katikati ya masomo. Iihali kuna mshindano mwingi kupata

kuingia vyuo vikuu kusoma udaktari, lakini marudio,

hasa mshahara pia ni sana.

“Uzuri wa kazi kwenye chuo kikuu nikua na uhuru

wa utaalamu. Kila siku ni tofauti, kila siku unapata

kujua mambo mapya”. Maria Fitzgerald, Professor - London University.

“Mwito ilikuwa , na bado ni madhari ya kupata kujua, kugutuka na mavumbo, na maarifa madogo yanayotokea.

Richard Ribchester, Neurophysiologist - University of Edinburgh

54




Viwanda vya madawa

Madawa mapya yanaendelea kupatikana na kutengenezewa, na

bongo ni lengo muhimu sana la mauguzi kutumia madawa. Makampuni

ya madawa, pamoja na taasisi za taaluma, zinafanya utafiti wao. Pia

zinaunganisha mikoni vyuo vikuu kuwapatia wanafunzi nafasi ya

kupata usanifu na maarifa ya miaka mingi katika kufanya kazi kwa

maabara.Wahitimu wa masomo mbalimbali ya sayansi (za udaktari

wa uhai), kwa mfano sayansi ya ubongo, wanakuwa waajiriwa

wanaotakikana sana, hasa wakiwa namaarifa katika kufanya kazi

kwa maabara.

Utafiti wa sayansi ya Ubongo Kuna aina nyingi tofauti za fursa kwenye utafiti. Utafiti huo una

sehemu nyingi, kutoka ‘kupiga picha ubongo na mafunzo kwa tabia

za ubongo hadi fiziolojia ya ubongo na utafiti kwa ‘molecular-

genetics’. Watafiti kwa vyuo vikuu huwa tayari kuwapa moyo

wanafunzi kutafuta somo ambalo litawafaa.

Kiwanda cha tarakilishi Wengi wa wale ambao wangetaka kufanya kazi kwenye kiwanja cha

tarakilishi ama upashanaji wa habari hawangezingatia sayansi ya

ubongo kama somo la kufanya kwenye chuo kikuu. Lakini, vile

tumeangalia katika kijitabu, kuna wengi ambao wamevutiwa na idadi

ya tarakilishi ambayo ni (brain –style), yaani inayofanana na ya

ubongo, na kuvutiwa huko kutaongezeka pamoja na maendeleo.

Kwenye mtandao. Kuvutiwa kwa kutaka kujua matumizi ya sayansi

ya ubongo mbali na yale kwa udaktari pia kunaendelea kuong

Chuo cha mafaundisho

. Iihali sayansi ya ubongo haifundishwi shuleni, wahitimu wenye

shahada katika sayansi ya ubongo wataweza kufundisha biologia na

watakuwa na usanifu. Kwa mfano, wa isadi, ambao utawasaidia sana

kwenye kufundisha.

Sayansi na vyombo vya

habari

Kutoka uandishi wa magazeti hadi redio na runinga, kazi kwenye

vyombo vya habari ina mshindano mwingi na ina mahitaji mengi.

Lakini nafasi nyingi zinapatikana za kuingia kwenye kiwanja cha

sayansi ya mawasiliano.Sayansi ina maendeleo mengi na kuna haja

ya mapato ya utafiti kuripotiwa ili kunufaisha jamii. Kuna shauku

nyingi kutoka kwa umma, inayojulikana na vyombo vya habari, na

mapato mapya yana uwezo wa kunufaisha sana jamii inakuwa rahisi

kuwasilisha mapato hayo bila makosa kwa jamii na wanasayansi

wengine ukiwa na maarifa mazuri ya sayansi na unaelewa utafiti

ambayo unapata ukiwa unasoma chuo kikuu.

Sayansi na Sanaa

Sayani na sanaa si tofauti sana. Sanaa ambayo inavutia akili ni

muhimu sana kwa kuwasilisha sayansi kwa umma. Nyumba za

makumbusho, nyumba za sanaa na vyombo za habari pamoja na

taasisi zengine wanatoa pesa ili wanasayansi na wasanii waungane

pamoja kwa kufanya majaribio za kubuni

Sehemu zinazoa husina za mtandau: http://www.abpi-careers.org.uk/ www.gsk.com www.sciart.org

55




56

Acknowledgements

We are indebted to many people who kindly contributed text and diagrams that are included in this booklet. We hope the list below is inclusive and apologise to anyone who has helped us but whose contribution has slipped through the net. Cartoons throughout the booklet: Maddelena Miele and Robert Filipkowski. Front cover illustrations: Peter Brophy, Beverley Clark, Michael Hausser, David Linden, Richard Ribchester. Inside front cover: Peter Somogyi, Elaine Snell, Lisa Cokayne-Naylor. Ch 1 (The nervous system): Marina Bentivoglio, Nobel Forum. Ch 2 (The action potential): Tobias Bonhoeffer, Peter Brophy, Eric Kandel, Nobel Forum. Ch 3 (Chemical messengers): Marianne Fillenz, Ch 4 (Drugs and the brain): Leslie Iversen. Ch 5 (Touch and pain): Susan Fleetwood-Walker, Han Jiesheng, Donald Price. Ch 6 (Vision): Colin Blakemore, Andy Doherty, Bill Newsome, Andrew Parker. Ch 7 (Movement): Beverley Clark, Tom Gillingwater, Michael Hausser, Chris Miall, Richard Ribchester, Wolfram Schultz. Ch 8 (The developing nervous system): Andrew Lumsden. Ch 9 (Dyslexia): John Stein. Ch 10 (Neuronal plasticity): Graham Collingridge, Andrew Doherty; Kathy Sykes. Ch 11 (Learning and Memory): Ted Berger, Livia de Hoz, Graham Hitch, Eleanor Maguire, Andrew Doherty, Leslie Ungerleider, Fareneh Vargha-Khadem. Ch 12 (Stress): Jonathan Seckl. Ch 13: (Brain and Immune System): Nancy Rothwell. Ch 14 (Sleep and Rhythms): Anthony Harmar. Ch 15 (Brain Imaging): Mark Bastin, Richard Frackowiak, Nikos Logothetis, Eleanor Maguire, Lindsay Murray, Elisabeth Rounis, Semir Zeki. Ch 16 (Neural Networks and Artificial Brains): Rodney Douglas, Gerry Edelman, Jeff Krichmar, Kevan Martin. Ch 17 (When things go wrong): Malcolm Macleod, Eve Johnstone, Walter Muir, David Porteous, Ian Reid. Ch 18 (Neuroethics): Colin Blakemore, Kenneth Boyd, Stephen Rose, William Saffire. Ch 19 (Careers) Yvonne Allen (BNA), Victoria Gill. Inside back cover illustration: Eric Kandel (for Hippocrates Quotation), Richard Morris. Back cover illustration and words: Jennifer Altman, David Concar; Spike Gerrell. The British Neuroscience Association is a non-profit making body and is registered as a charity No. 264450. International translation coordinator Dr Duncan Banks ([email protected]), The Open University, UK (BNA website manager). Further Reading

There are many fascinating books available for continued reading about science and neuroscience. Here is a list of a few of them:

V.S. Ramachandran, (Sandra Blakeslee) Phantoms in the Brain: Human Nature and the Architecture of the Mind

Fourth Dimension Publications (Paperback - 6 May, 1999) ISBN: 1857028953

A fascinating account of phantom-limb pain and related disorders of the nervous system.

Oliver Sacks, The Man Who Mistook His Wife for a Hat (Picador) Picador (Paperback - 7 November, 1986) ISBN: 0330294911 An amusing and well-written account of the effects of brain damage on the mind.

Jean-Dominique Bauby, The Diving-bell and the Butterfly Fourth Estate (Paperback - 7 May, 2002) ISBN: 0007139845 A very personal and moving account of the consequences of a stroke.

Richard P. Feynman, Surely You’re Joking, Mr Feynman: Adventures of a Curious Character Paperback 19 November, 1992 ISBN: 009917331X Physicist, bongo-drum man, and all round polymath. A hero for all young scientists.

Nancy Rothwell, Who Wants to Be a Scientist?: Choosing Science as a Career Smudge (Illustrator) Cambridge University Press (Paperback - 19 September, 2002) ISBN: 0521520924 Sound practical advice on choosing science as a career.

To order additional copies: Online ordering: www.bna.org.uk/publications Postal: The British Neuroscience Association, c/o: The Sherrington Buildings, Ashton Street, Liverpool L68 3GE

Telephone: 44 (0) 151 794 4943/5449 Fax: 44 (0) 794 5516/5517




“Wanaume wanajua yalio kwenye Bongo ,na ni kwenye bongo ndio inayotoka ladha,furaha,uteshi na jests na pia matungu ,uchungu , huzuni , na khofu .

Kutokana nalo ,hasa ndio , twafikiria ,twaona ,,kusikia na kutafautisha kizuiri na

kibaya , na kiliokua chema na kiovu ”

Hippocrates- 5th Century B.C.

Financial Support This project was supported by the British Neuroscience Association, Neurology & GI Centre of Excellence for Drug Discovery, GlaxoSmithKline and the Centre for Neuroscience of the University of Edinburgh. The authors are grateful for their generous support.




1

An introduction to IBRO and the CDROM “Neuroscience: Science of the Brain” IBRO: Who we are and what do we do?

IBRO, The International Brain Research Organization, is an international network of neuroscience organizations that promotes and supports neuroscience training and research around the world. Our

members have a common interest in the brain. Some are academic or industrial research scientists who are attempting to learn how the brain works. They also study the changes that occur when the brain goes wrong in the hope of discovering new cures and treatments. Other members are doctors and clinical practitioners who treat patients who suffer from psychiatric illnesses and brain disorders. Many of us are teachers and students.

IBRO is active all around the world. Our members are divided into six regional groups. Our primary purpose is to support young people who wish to enter careers in brain research or become clinicians treating psychiatric disorders. The six world regions are:

• Africa Regional Committee (ARC) • Asia-Pacific Regional Committee (APRC) • Central and Eastern Europe Regional Committee (CEERC) • Latin America Regional Committee (LARC) • US/Canada Regional Committee (NARC) • Western Europe Regional Committee (WERC)

Throughout the world IBRO runs Workshops and Schools, teaching young scientists about the brain (neuroscience) and giving them the opportunity to learn practical skills for research. We provide Studentships and Postdoctoral Fellowships so that aspiring neuroscientists from developing countries can travel and work in the world’s most prestigious laboratories. We help young people who have been tutored by world-renowned neuroscientists to return to their home countries and set up laboratories where they will study the brain disorders that are important to them and their own communities. We help these Returning Scientists to develop their careers in their own countries by giving them access to our equipment exchange program (IBRO-Equip) and knowledge database, IBRO-Edu. We also help young people travel to international conferences where they can present their own research findings for discussion and learn about the most recent advances in their field. The members of IBRO hope that these activities will encourage brilliant young people from all over the world to fulfil their potential as neuroscientists. This is a very important aspiration. The human brain is a fundamental part of our body as the nervous system controls everything that we perceive, think and do. Without a healthy brain, an individual cannot access reliable information about the world, and make appropriate physical and emotional responses. The brain remains one of the least understood parts of our body, yet illnesses relating to the brain affect almost every family. At least one in every four people will suffer a short- or long-term brain disorder at some point in their lives. Brain disorders affect the way we interact with each other and the manner in which our communities and families work. Often there is a progressive deterioration in mental faculties that eventually results in a need for long-term care and prevents the sufferer from making a social or economic contribution to their families. Our limited understanding of the brain means that many brain disorders are presently untreatable and often sufferers are stigmatized. Public Education about the Brain can assist individuals, their families and communities to cope with brain disorders and access help. By working with schoolchildren, we hope to inspire a few young people to become the future brain scientists we so badly need. The CDROM “Neuroscience: Science of the Brain” is part of IBRO’s public education effort. It contains a booklet consisting of short articles about aspects of the brain. The British Neuroscience


2

Association (BNA) and European Dana Alliance for the Brain (EDAB) originally commissioned the booklet and the articles are written by leading neuroscientists. IBRO has commissioned the translation of this booklet into over 20 languages. We want to enable you to promote better public understanding of the brain. You are welcome to download these files, print and distribute the material in part or in its entirety to be used as part of any Brain Awareness event. You may also make copies of this CDROM. You may not use this material for personal gain.

The project to translate material for the purpose of public education was initiated in 2005. As a pilot exercise, the booklet was translated into Mandarin and Spanish. Volunteer translators for the remaining versions were recruited to the project in 2006. The project has been managed and organized by K. Esther Binns, Chair of IBRO’s Public Education Committee). Esther would like to express her personal thanks to Duncan Banks of the BNA and Open University, UK for his considerable help and advice. Without Duncan these translations would not have been produced.


3

IBRO in your region: the work of the regional committees

Africa Regional Committee (ARC) The ARC is made up of neuroscientists and clinicians who work in Africa. Some of our members also work in Europe and America but are of African origin and hold this world region in very high regard. Africa is IBRO’s poorest region. Many citizens still do not receive any formal education, let alone have the opportunity to attend a university and learn about the brain. Yet there are many extremely talented young people in Africa. There are also several universities with good reputations in medical science and biology. When young Africans are given the opportunity to learn, they exploit this potential to the full. These students are best placed to advance neuroscience in this region by studying the brain disorders that affect people on this continent. In the 1970s, IBRO set out to develop neuroscience research and training in Africa. A series of workshops helped to identify the problems and chart a course of development. This initiative now continues under ARC. One of our major achievements has been the formation of the Society of Neuroscientists of Africa (SONA), which has organized an international neuroscience meeting biennially since 1993. The meetings have been held all over Africa: Nairobi, Kenya; Marrakech, Morocco; Cape Town, South Africa, Dakar, Senegal, and Abuja, Nigeria. The meeting provides a forum for African neuroscientists who rarely have the opportunity to attend international neuroscience conferences to present their work as well as interact with neuroscientists from outside Africa.

Since 2001, ARC has organized IBRO African Neuroscience Schools providing teaching and research training in neuroscience to junior faculty and graduate students. This programme has been highly successful. So far 14 schools have been held and nearly 250 students have participated. Students have gone on to obtain PhD in neuroscience in the USA, Canada and Sweden, as well as to visit laboratories in Italy, Australia and the UK. ARC also supports regional neuroscience meetings in Africa promoting the formation of regional neuroscience societies. To date there are six African neuroscience societies represented on the IBRO Governing Council (Moroccan Association of Neuroscience, Kenya Society for Neuroscience, Association pour la Promotion des Neurosciences (DR Congo), Southern African Neuroscience Society, Nigerian Society for Neuroscience, Society of Neuroscientists of Africa). In addition, a number of African neuroscientists are represented on IBRO committees.

ARC also provides travel support for African neuroscientists to present their work at international conferences. Through the initiative of Marina Bentivoglio, there is also the Levi-Montalcini Fellowship, which provides support for African women to pursue higher degrees in Africa or outside. Through the support of the US/Canada Regional Committee, African students have also attended summer courses at the Marine Biology Laboratory, Woods Hole and Cold Spring Harbor Laboratory. Raj Kalaria is Chair of the African Regional Committee. The booklet on this CDROM has been translated into Arabic, Farsi, French and Swahili at the request of some of our African members. Asia-Pacific Regional Committee (APRC) This Committee covers the most diverse region of IBRO, both geographically and culturally. Member societies cover a vast area, from Japan to Australia and New Zealand and from Jordan to the Philippines. It includes members from wealthy nations with substantial neuroscience research communities such as Japan and Australia, emerging economies such as China and India, much smaller communities such as Iran, Malaysia, Singapore, Thailand and United Arab Emirates, as well as poorer countries where the only chance to study neuroscience is in another, wealthier country.


4

Many languages are used in teaching in this region. This CDROM has translations of the teaching booklet in Arabic, Bengali, Farsi, Hindi, Japanese, Mandarin and Punjabi.

IBRO trains students from the region in the latest neuroscience knowledge and techniques through its

schools in Hong Kong, India and Thailand and associate schools in China, India, Thailand, Iran, and

Singapore. Two more were held in Karachi (mid-November 2006) and Dubai (mid-December 2006).

Local support provides matching funds for the schools programme, e.g the International Society for

Neurochemistry co-sponsored a school in Singapore. There are more than 400 alumni from the

educational programmes organized by APRC.

IBRO offers Exchange Fellowships to young neuroscientists to carry out research for six months in a

host laboratory within the APRC region. Offers are made only to applicants who can provide strong

justification that he/she would return to their home country after the exchange. IBRO supports travel

awards for young people to attend courses in other countries, to present papers in conferences, as

well as to participate in the congresses held by the Federation of Asian and Oceanian Neuroscience

Societies (FAONS) every four years. The 4th FAONS Congress was held in Hong Kong, China,

November 30–December 2, 2006 and included a mini-symposium for IBRO alumni.

New discoveries about the brain from laboratories in the Asia-Pacific region and the rest of the world

will take centre-stage at IBRO's 7th World Congress of Neuroscience in Melbourne, Australia in July

2007. World-class brain research in the Asia-Pacific Region is done in the larger universities (such as

in Tokyo, Osaka, Fukuoka, Beijing, Shanghai, Hong Kong, Seoul, Melbourne, Canberra and Sydney),

as well as in Research Centres dedicated to neuroscience such as the RIKEN Brain Research

Institute in Wako, Japan, the Institute of Neuroscience in Shanghai, the Institute of Biophysics in

Beijing, the National Brain Research Centre near Delhi, the National Institute of Mental Health and

Neurological Sciences in Bangalore, the Prince of Wales Medical Research Institute in Sydney, the

Howard Florey Institute in Melbourne, and the new National Neuroscience Institute in Singapore. Ying Shing Chan from Hong Kong has been the Chair of the Asia-Pacific Regional Committee since 2002. Elspeth McLachlan (Sydney) was the Founding Chair when the Committee was established in 1999. Central and Eastern Europe Regional Committee (CEERC) Historically, the CEERC supports brain researchers from all former socialist Eastern European countries and now independent countries that were part of the USSR. Thus, besides Central European countries and Russia, which extends to the Pacific Ocean, the CEERC supports Armenia, Georgia, Azerbaidjan, and Northern Asian countries, too (Kazakhstan, Uzbekistan, Turkmenia, Tadjikistan, Kirgizia). At the end of the twentieth century great political change occurred throughout our region. Many Central European countries have now joined the European Union and there has been a revolution in the politics of education, student mobility and science research. In many ways there is now little difference between Western and Eastern European countries in respect of brain research development and achievements. In recognition of the changes that have occurred, IBRO has recently brought together the neuroscience schools programmes of Western and Eastern Europe to create PENS (Programme of European Neuroscience Schools). The CEERC meets each year to discuss strategic issues and applications... In 2006 we awarded 19 stipends to representatives of 12 countries of the region to attend the FENS Forum. Research awards within the region were given to R. Averkin (Ukraine) for work in Russia (Moscow) in 2006, and to M. Balcerzyk (Poland) for a short-term visit to Ukraine (Kiev). A new CEERC initiative, ‘IBRO Lecturers’ Visits to the Region’ resulted in one award (up to 1,500Euros) for the visit of Prof. H. Atwood (Canada) to Kazan (Russia). Eight conferences are supported in 2006.

Thus IBRO is helping to train young Eastern Europeans to pioneer brain research in their home countries. Academics who have received training and support from IBRO include Natalia Lozovava (Ukraine), who is currently working on the effects of cannabis-like chemicals on the brain at the Center for Neurogenomics and Cognitive Research, Vrije Universiteit Amsterdam, Netherlands.


5

Pavel Balaban is Chair of the Central and Eastern European Regional Committee. There has been great interest in this translation project throughout Eastern Europe and we have been able to make the following translations: Armenian, Croatian, Greek, Polish, Romanian, Russian, Ukrainian. The translations into Farsi and Arabic may also be useful. Latin American Regional Committee (LARC) The LARC is active throughout Central America, the Caribbean and South America. It is made up of 14 neuroscience societies within the region. The most northerly is Mexico and the most southerly is Chilli. Many people in this region speak either Portuguese or Spanish and this booklet is available in both languages. The French version may be useful in some Caribbean areas. The IBRO schools have helped to train many of the region’s brightest young scientists. During 2006 alone there were five schools located in Argentina, Brazil, Chilli and Venezuela. A strong partnership between LARC and the Spanish Society for Neuroscience has resulted in a regular European School for Latin American students in Seville, Spain.

We are active in supporting the continued education and careers of the IBRO School Alumni through a range of travel and research fellowships. For example, Lucia Francini, Institute for Genetic Engineering and Molecular Biology (INGEBI), Buenos Aires, Argentina, is spending a year in Dr Bruce Lahn’s laboratory, in the Department of Human Genetics, University of Chicago, Chicago, IL, USA. Her research relates to determining the genes associated with cognitive skills such as language and learning and the genetic deficits that can lead to problems such as schizophrenia, dyslexia, autism and attention deficit/hyperactivity disorder (ADHD). We hope that after this period of training Lucia and others will return to work in their home countries.

Help to return home after training is made possible by the Return Home Programme, which has recently announced the award of fellowships to two young neuroscientists in the region. So after respective training periods in Italy and Canada, Elaine Gavioli, Universidade do Extremo Sul Catarinense, Criciuma, Brazil and Valeria Della-Maggiore, Dept. of Physiology of the School of Medicine, Universidad de Buenos Aires, Argentina, will return to work in their home countries.

Marta Hallak is Chair of the Latin American Regional Committee.

US/Canada Regional Committee (IAC-USNC/IBRO) and the& Western European Regional Committee (WERC) The Largest and most active communities of brain research are based in either North America or Western Europe where they are well supported by the American Society for Neuroscience (SfN) and the Federation of European Neuroscience Societies (FENS), IBRO works closely with these organizations but reserves much of its resources for the four regions where neuroscience is less well supported. The US/Canada RC and WERC organize schools that bring students from around the world to the premier research departments and locations so that they can experience first-rate research with the worlds leading brain researchers. We support studentships and fellowships for foreign students in North American and Western European laboratories and provide travel fellowships so that students can travel to the world’s most prestigious Brain Science conferences. Biology is widely taught in schools in these areas and neuroscience degrees are available in many universities. The booklet on this CDROM is useful for public education and high-school students (14-18 years) and is available in English and several other European languages (Portuguese, Spanish, French and Greek). Both North America and Western Europe have diverse multicultural populations in which some members of the community use the language of their country of origin rather than the first language of their nation. These individuals can be educationally disadvantaged in schools and communities where science is not taught in their first language. The non-European language translations of this booklet may be of great use for such groups. The full list of languages available can be found at the end of this document.


6

IBRO is committed to education and training Workshops and schools Each of the IBRO regions organises schools and workshops so that the regions most promising students can be given training on particular areas of brain research and practical techniques. Together the regional committees run around 20 schools each year. The IBRO schools board supports and links these schools by offering advice on the organisation of individual schools and teaching programmes: Arranging for teaching materials to be shared and disseminated amongst the schools. Working in partnership with other national and international organisations providing similar teaching and learning opportunities. Our aims are to strengthen and expand the programme by attracting sponsors and new partnerships, help to publicize and explain the Programme to the membership and public. All the attendees at IBRO schools are eligible to become IBRO School Alumini and thereby benefit from the mutual support of other students and tutors throughout their future careers in brain research. IBRO is committed to promoting the best practice in all areas of brain research and thus in addition to the above schools we run workshops devoted to the use and role of animals in research. The Visiting Lecture team IBRO is working to bring the best academic teaching on neuroscience to students all over the world. Our Visiting Lecture Team is composed of five internationally recognised researchers who are able to offer an experiment based lecture course in basic neuroscience at host institutions in developing countries. The course normally covers; mechanisms of impulse conduction and synaptic transmission; structure, function and pharmacology of membrane receptors and channels; information processing in sensory systems; regulation of behavioural patterns; and neurodevelopment. Teaching is given in 35 lecturers over nine days. Since 1994 the VLTP has given 31 courses in 20 countries. These are amazing opportunities, as students form developing countries can rarely expect to be taught by world leaders in their field.

Fellowships Students that have attended the courses run by the visiting lecture team or attended IBRO schools may decide to begin a career in brain research. IBRO wants to foster the careers of the most promising young neuroscientists from diverse geographical and scientific areas. We focus our support on the less well-developed countries where funding for research is very limited. Fellowships are offered so that young scientists can broaden the scope of their training in neuroscience by working abroad in good laboratories, or participating at international neuroscience meetings. Return home programme Students who have benefited from the best teaching opportunities through our VLT, Schools and Fellowships have the potential can become excellent neuroscientists. So it will not surprise you to know that they are sought after by academic and industrial institutions all over the world and often tempted to leave their home countries and take jobs in Western Europe and America. IBRO believes that this practice weakens the academic community in developing countries, so we try to encourage our students to make their careers in their country of origin. The return home programme provides grants, fellowships and travel assistance to support the careers of students who return to their countries of origin.


7

Alumni Success Stories

Oliver Mazodze an alumnus of IBRO’s African schools in Kenya and South Africa travelled to the UK to spend 6 weeks as a visiting scientist in the neurophysiology laboratory at GlaxoSmithKline"s Harlow research facility.

Oliver is tenured member of the Dept. of Biological Sciences at Bindura University of Science Education in Zimbabwe. Whist in the UK he has learned in vitro electrophysiological techniques for the study of neuronal activity. He intends to use these techniques to begin researching the potential neurophysiologic effects of extracts derived from a widely used African medicinal plant. The training at GSK was under the guidance of Dr Jon Spencer and Professor Andy Randall, two scientists he first met in their capacity as tutors at the IBRO African School held in November 2004 in Nairobi.

Wael Mohamed Yousef attended IBRO schools in Mali and Kenya and now works as an assistant lecturer of neuropharmacology at the Faculty of Medicine, University of Menoufiya, Egypt.

Weal was awarded a scholarship from the Egyptian Government to study fro a PhD in neuropharmacology with Professor Byron C. Jones, Biobehavioral Health and Pharmacology, at Penn State University, USA. During his 5 years in the USA Weal will learn advanced techniques in the neuroscience and work on the development of new drugs needed for many patients suffering from neurological diseases. Afterwards he hopes to return and work in Egypt.

Bin Liu from a small island in the Shandong Province of China is one of just three people who have obtained a doctoral degree from this region. She obtained her PhD in Physiology from Qingdao University in China in 2004 and has since become an Assistant Professor at the Center for New Drugs Evaluation, School of Pharmacy in Shandong University.

In 2005 she won an IBRO Research Fellowship to work in the Department of Anatomy at Northeastern Ohio Universities College of Medicine. Her studies in the USA focused on observing the effects of gonadal steroid hormones against neurotoxins, which target the nigrostriatal dopaminergic system of rodents.

This fellowship has meant that Bin has received training in an excellent laboratory and is now well placed to contribute to neuroscience research in China.

Oliver Mazodze (left) with Andy Randall (right)

Weal Yousef (left) with Byron Jones (right)

Bin Liu


8

Dimiter Prodanov from Bulgaria attended an IBRO VLTP course in 1998, in Sofia, Bulgaria. He has recently been awarded the John G. Nicholls Fellowship for 2006. He will spend a year Dr Jean Delbeke of the Department of Physiology & Pharmacology, the Neural Rehabilitation Engineering Laboratory at the Catholic University of Louvain, Brussels, Belgium.

The John G. Nicholls IBRO Fellowship was created in honour of John G. Nicholls who headed IBRO’s Visiting Lecture Team Programme (VLTP) from 1994 to 2002. The Fellowship aims to assist annually one promising young researcher who wishes to further his/her training in neuroscience at a distinguished foreign laboratory for one year. The successful candidate is expected to return to his/her home country after the training, bringing new knowledge and skills in the neurosciences.

Dimiter Prodanov


9

IBRO and Public Education on the brain

Given the impact that brain disorders can have on individuals, families and their communities and the high global prevalence of these illnesses, we believe that each person needs some understanding of the brain and how this part of our bodies can be kept healthy. So, together with other international organisations that support brain research we are working to improve the public’s general understanding of the central nervous system. The Brain Campaign is an initiative by many like organisation to encourage those involved in research to engage with public and share their knowledge and findings worldwide. While many of the organisations involved have focussed their effort on their own world region, IBRO is committed to public education in neuroscience in the developing world. We actively and financially support activities and events being organised by academics in developing countries and taking place in the most remote locations. We want all people in all corners of the globe to have access to public education about the brain. We want all governments and health programmes to take the brain and psychiatric illness seriously. Since 2003 IBRO has supported this aspiration by helping to finance around 25 public education events in approximately 15 countries. A wide variety of events have received support. Some activities have taken place in schools in remote villages while others attract a massive audience by occurring at agricultural shows or in train stations. Sometimes the event covers many aspects of brain function and disease but at other times the focus is on a single disease or problem (eg Drugs, head injury and epilepsy) that is relevant to the local community.

Many of the events that we have supported in the past have taken place during a single week in March. This week is designated Brain Awareness Week. The organisations supporting Brain Awareness Week, which include IBRO, want this to be a global celebration of the brain where those involved in research explain the latest advances in understanding brain function and treating brain disorders to people all over the world. During Brain Awareness Week 2006 there were several hundred events in over 62 countries.

Brain education events including those that are part of Brain Awareness Week are attempting to spread knowledge of the brain to a wide audience that speaks in many languages. It is often helpful to back up an event with some literature. Unfortunately, suitable written material is often unavailable in local languages. IBRO has recognised this problem and is seeking to address the issue by providing Multilingual teaching materials. The booklet on this CDROM is available in the following languages: Arabic, Armenian, Bengali, Croation, English, Farsi, French, Greek, Hindi, Japanese, Mandarin, Polish, Portuguese, Punjabi, Romanian, Russian, Serbian, Spanish, Swahili, and Ukrainian. We hope that some of these translations will be useful in your work to promote better public understanding of the brain. If you would like to access these materials in other languages or are willing to make translations for us in another language we would be delighted to make contact with you.


10

Neuroscience: Science of the Brain.

The original “English Language” version of this booklet was prepared and edited on behalf of The British Neuroscience Association and the European Dana Alliance for the Brain by Richard

Morris (University of Edinburgh) and Marianne Fillenz (University of Oxford). You are reading one

of the translations of the booklet that were commissioned by the public education committee of the International Brain Research Organisation. These translations have been made by members

of IBRO as part of their global effort to improve public understanding of the Brain. IBRO is grateful

to all the volunteers who have made these translations possible. See list

The graphic design of the original booklet was by Jane Grainger (Grainger Dunsmore Design

Studio, Edinburgh). We are grateful for contributions from our colleagues in the Division of

Neuroscience, particularly Victoria Gill, and others in the neuroscience community in Edinburgh.

We also thank members of the University Department of Physiology in Oxford, particularly Colin

Blakemore, and helpful colleagues in other institutions. Their names are listed below.

The British Neuroscience Association (BNA) is the professional body in the United Kingdom that represents neuroscientists and is dedicated towards a better understanding of the nervous system in health and disease. Its members range from established scientists holding positions in Universities and Research Institutes through to postgraduate students. The BNA’s annual meetings, generally held in the spring, provide a forum for the presentation of the latest research. Numerous local groups around the country hold frequent seminars and these groups often organise activities with the general public such as school visits and exhibitions in local museums. See http://www.bna.org.uk/ for further information.

The goal of The European Dana Alliance for the Brain (EDAB) is to inform the general public and decision makers about the importance of brain research. EDAB aims to advance knowledge about the personal and public benefits of neuroscience and to disseminate information on the brain, in health and disease, in an accessible and relevant way. Neurological and psychiatric disorders affect millions of people of all ages and make a severe impact on the national economy. To help overcome these problems, in 1997, 70 leading European neuroscientists signed a Declaration of Achievable Research Goals and made a commitment to increase awareness of brain disorders and of the importance of neuroscience. Since then, many others have been elected, representing 24 European countries. EDAB has more than 125 members. See http://www.edab.net/ for further information.

The International Brain Research Organisation Is an independent, international organization dedicated to the promotion of neuroscience and of communication between brain researchers in all countries of the World. A present we represent the interests of about 51,000 neuroscientists in 111 countries. Since our formation in 1960 we have set up a number of active programmes to stimulate international contacts in brain research. We sponsor Symposia and Workshops and Neuroscience schools, worldwide. We offer post-doctoral fellowships and travel grants to students from less favoured countries. We also publish the Journal “Neuroscience”. See http://www.ibro.info/ for further information.

The project to translate this booklet was initiated in 2005 by myself as chair of the IBRO Committee for Public Education. Special thanks are due to Duncan Banks of the British Neuroscience Association and Open University, Milton Keynes, UK who has made it technically possible to make so many translations and produced the CDROM.


11

Authors of the original chapters

Chapter Authors

1 Maria Bentivogelio, Nobel Forum 2 Tobias Bohoffer, Peter Brophy, Eric Kandel, Nobel Forum

3 Marianne Fillenz

4 Leslie Iversen

5 Susan Fleetwood-Walker, Han Jiesheng, Donald Price

6 Andrew Parker

7 Beveley Clark, Tom Gillingwater, Michael Hausser, Chris Miall, Richard Ribchester, Wolfram Schultz,

8 Andrew Lumsden

9 John Stein

10 Graham Collingridge, Andre Doherty, Kathy Sykes

11 Ted Berger, Livia dev Hoz, Graham Hitch, Eleanor Maguire, Andrew Doherty, Leslie Underleider, Fareneh Vargha-Khadem

12 Jonathan Seckl

13 Nancy Rothwell

14 Anthony Harmar

15 Mark Bastin, Richard Frackowiak, Nikos Logothetis, Elanor Maguire, Lindsay Murray, Elisabeth Rounis, Semir Zeki.

16 Rodney Douglas, Gerry Eldelman, Jeff Krichmar, Kevan Martin

17 Malcolm Macleod, Eva Johnstone, Walter Muir, David Porteous, Ian Reid.

18 Colin Blakemore, Kenneth Boyd, Stephen Rose, William Saffire

19 Yvonne Allen (BNA), LARC, ARC, APRC, CEERC


Neuroscience: Science of the Brain in Swahili

Documents

Transcript of Neuroscience: Science of the Brain in Swahili