सिग्नल मध्यवर्ती मज्जासंस्थेकडे जातात. मेंदू त्याच्या आज्ञा शरीराला कसे कळवतो? मेंदूच्या सिग्नलची प्रकट चिन्हे

थीमॅटिक चाचणीकलम अंतर्गत " मज्जासंस्थामानव"

चाचणी समावेश आहे भाग A, Bआणि C. त्याच्या अंमलबजावणीसाठी 26 मिनिटे दिलेली आहेत.

पर्याय १- 2 (पर्याय 2 ठळक मध्ये)

तुमच्या मते 1 योग्य उत्तर निवडा.

A1. न्यूरॉनच्या छोट्या प्रक्रियेचे नाव काय आहे?

अ) ऍक्सॉन ब) डेंड्राइट

c) मज्जातंतू ड) सायनॅप्स

परंतु 1 .न्यूरॉनच्या दीर्घ प्रक्रियेचे नाव काय आहे

अ) ऍक्सॉन ब) डेंड्राइट

c) मज्जातंतू ड) सायनॅप्स

A2. परिधीय मज्जासंस्थेचा समावेश होतो

A2.मध्यवर्ती मज्जासंस्था आहे

अ) मेंदू आणि नसा ब) पाठीचा कणा आणि ganglions

c) मज्जातंतू आणि ganglions d) पाठीचा कणा आणि मेंदू

A3. सिग्नल मज्जातंतूंच्या बाजूने मध्यवर्ती मज्जासंस्थेकडे जातात

A3.मेंदूपासून अवयवांपर्यंत सिग्नल मज्जातंतूंद्वारे प्रसारित केले जातात

अ) संवेदनशील ब) कार्यकारी

c) मिश्रित d) सर्व उत्तरे बरोबर आहेत

A4. मज्जातंतूंच्या किती जोड्या पाठीचा कणा सोडतात

A4.मेंदूमध्ये किती विभाग आहेत

A5. मेंदूतील राखाडी पदार्थ तयार होतो

A5.पांढरा पदार्थमेंदू शिक्षित

अ) डेंड्राइट्स ब) न्यूरॉन्सचे शरीर

c) axons d) डेंड्राइट्स आणि न्यूरॉन्सचे शरीर

A6. जिथे इंद्रियांची सर्व माहिती वाहते

अ) हायपोथालेमस ब) थॅलेमस

A6.मेंदूचा कोणता भाग हालचालींचा समन्वय प्रदान करतो

अ) हायपोथालेमस ब) थॅलेमस

c) सेरेब्रल गोलार्ध ड) सेरेबेलम

A7. मध्यवर्ती मज्जासंस्थेच्या आत आहेत

A7.मज्जातंतूचा आवेग स्नायू किंवा अंतर्गत अवयवाकडे जातो

अ) रिसेप्टर ब) इंटरकॅलरी न्यूरॉन

c) संवेदी न्यूरॉन d) मोटर न्यूरॉन

A8. तहान आणि भुकेचे केंद्र मध्ये स्थित आहे

c) ब्रिज ड) मिडब्रेन

A8.स्थायित्व अंतर्गत वातावरणशरीर नियंत्रित आहे

अ) सेरेब्रल कॉर्टेक्स ब) डायनेफेलॉन

c) ब्रिज ड) मिडब्रेन

A9. घाणेंद्रियाचा आणि फुशारकी झोन ​​... मध्ये स्थित आहेत. शेअर

अ) फ्रंटल ब) ऐहिक

c) occipital d) parietal

A9.दृश्य क्षेत्राचे न्यूरॉन्स ... लोब मध्ये स्थित आहेत

अ) फ्रंटल ब) ऐहिक

c) occipital d) parietal

A10. खालील विधाने बरोबर आहेत का?

A. रिफ्लेक्सची सुरुवात रिसेप्टर्सच्या चिडून होते.

B. रिफ्लेक्स आर्कमध्ये रिसेप्टर्स, मेंदू आणि कार्यरत अवयव समाविष्ट असतात

A10.खालील विधाने बरोबर आहेत का?

A. जीवनाच्या प्रक्रियेत प्राप्त झालेल्या प्रतिक्षिप्त क्रियांना बिनशर्त म्हणतात.

B. रिफ्लेक्स आर्क हा एक मार्ग आहे ज्याद्वारे रिसेप्टरचे सिग्नल कार्यकारी अवयवाकडे जातात.

a) फक्त A सत्य आहे b) फक्त B सत्य आहे

c) दोन्ही निर्णय खरे आहेत d) दोन्ही निर्णय चुकीचे आहेत

B1. तुमच्या मते, 6 मधून 3 बरोबर उत्तरे निवडा आणि ज्या क्रमांकाखाली ते सूचित केले आहेत ते लिहा.

स्वायत्त मज्जासंस्थेची वैशिष्ट्ये कोणती आहेत

4) हायपोथालेमसद्वारे नियंत्रित

1 मध्ये.तुमच्या मते, 6 मधून 3 बरोबर उत्तरे निवडा आणि ते ज्या क्रमांकाखाली सूचित केले आहेत ते लिहा.

सोमाटिक मज्जासंस्थेची वैशिष्ट्ये काय आहेत

1) अंतर्गत अवयव, गुळगुळीत स्नायू नियंत्रित करते

२) ऐच्छिक नियंत्रणाच्या अधीन

3) मनुष्याच्या इच्छेचे पालन करत नाही

4) हायपोथालेमसद्वारे नियंत्रित

5) त्याचे केंद्र सेरेब्रल कॉर्टेक्स आहे

6) स्ट्रायटेडच्या कामाचे नियमन करते स्नायू ऊतक कंकाल स्नायू

B2. मेंदूचे भाग आणि त्यांची कार्ये यांच्यात पत्रव्यवहार स्थापित करा

कार्ये विभाग

A. शरीराच्या डाव्या बाजूच्या अवयवांच्या कार्याचे नियमन करते 1. उजवा गोलार्ध

B. संगीत आणि ललित कलांच्या क्षमतेसाठी जबाबदार आहे 2. डावा गोलार्ध

B. बोलण्यावर, तसेच वाचन आणि लिहिण्याची क्षमता नियंत्रित करते

G. तर्कशास्त्र आणि विश्लेषणासाठी जबाबदार आहे

डी. सहचिन्हे आणि प्रतिमांमध्ये व्यक्त केलेल्या माहितीच्या प्रक्रियेत माहिर आहे

E. शरीराच्या उजव्या बाजूच्या अवयवांच्या कार्याचे नियमन करते

2 मध्ये.मेंदूचे भाग आणि त्यांची कार्ये यांच्यातील पत्रव्यवहार सेट करा

टेबलमध्ये निवडलेल्या उत्तरांची संख्या प्रविष्ट करा

कार्ये विभाग

A. स्नायूंच्या टोनचे नियमन 1. मिडब्रेन

B. लाळ आणि गिळण्याचे केंद्र 2. मेडुला ओब्लॉन्गाटा

V. इनहेलेशन आणि उच्छवास केंद्र

जी ओरिएंटिंग रिफ्लेक्ससाठी जबाबदार आहे

D. बाहुलीचा आकार आणि लेन्सची वक्रता नियंत्रित करते

E. संरक्षणात्मक प्रतिक्षेपांचे केंद्र आहे

टेबलमध्ये निवडलेल्या उत्तरांची संख्या प्रविष्ट करा

उपविभागांची कार्ये

A. मध्ये सक्रिय केले आहे अत्यंत परिस्थिती 1. सहानुभूतीशील

B. रक्तदाब कमी करते 2. पॅरासिम्पेथेटिक

B. कंकाल स्नायूंचा टोन वाढवते

G. रक्तातील साखर वाढते

D. पाचक अवयवांचे कार्य सक्रिय होते

E. त्वचेच्या रक्तवाहिन्या पसरतात

3 मध्ये. मज्जासंस्थेचे उपविभाग आणि त्यांची कार्ये यांच्यात पत्रव्यवहार स्थापित करा

टेबलमध्ये निवडलेल्या उत्तरांची संख्या प्रविष्ट करा

उपविभागांची कार्ये

A. जीवनाच्या शेवटच्या प्रणालीला म्हणतात 1. सहानुभूतीपूर्ण

B. रक्तदाब वाढवते 2. पॅरासिम्पेथेटिक

B. श्वास घेणे अधिक सम आणि खोल होते

G. रक्तातील साखर कमी होते

D. पाचक अवयव त्यांची क्रिया मंदावतात

E. त्वचेच्या वाहिन्या अरुंद होतात, त्वचा फिकट होते

C1. सेरेब्रल कॉर्टेक्सचा कोणता लोब क्रमांक 2 खाली स्थित आहे. त्यात कोणती केंद्रे आहेत?

C1सेरेब्रल कॉर्टेक्सचा कोणता लोब क्रमांक 1 च्या खाली आहे, त्यात कोणती केंद्रे आहेत?

C2. स्वायत्त मज्जासंस्थेच्या पॅरासिम्पेथेटिक उपविभागाला "रिट्रीट सिस्टम" का म्हणतात?

C2. स्वायत्त मज्जासंस्थेच्या सहानुभूतीपूर्ण उपविभागाला "आपत्कालीन प्रणाली" का म्हटले जाते?

"मानवी मज्जासंस्था" चाचणीची उत्तरे

टास्क ए

पर्याय क्रमांक

कार्य व्ही.

पर्याय क्रमांक

टास्क एस.

पर्याय क्रमांक

ओसीपीटल लोब, व्हिज्युअल केंद्र

कठोर परिश्रमानंतर ते चालू होते. हे हृदयाची क्रिया विश्रांतीच्या स्थितीत परत करते, दाब आणि रक्तातील साखर कमी करते. त्याच्या प्रभावाखाली, श्वास घेणे दुर्मिळ होते, त्वचेच्या वाहिन्या विस्तारतात आणि पाचक अवयव सक्रिय होतात.

पॅरिएटल लोब. मस्कुलोस्केलेटल संवेदनशीलता केंद्र

जेव्हा शरीर तणावात असते तेव्हा ते सक्रिय होते. हृदय त्याचे कार्य मजबूत करते, उगवते रक्तदाब, रक्तातील साखरेचे प्रमाण वाढते, त्वचेच्या रक्तवाहिन्या अरुंद होतात, व्यक्ती फिकट गुलाबी होते. पाचक अवयव, सहानुभूतीशील नसांच्या प्रभावाखाली, त्यांच्या क्रियाकलापांना प्रतिबंधित करतात.

मज्जासंस्थेची रचना

मध्यवर्ती आणि परिधीय मज्जासंस्था.मानवी मज्जासंस्थेमध्ये मध्यवर्ती आणि परिधीय भाग असतात. मध्यवर्ती भागात मेंदू आणि पाठीचा कणा समाविष्ट आहे, परिधीय भागात मज्जातंतू आणि गँगलियन्स समाविष्ट आहेत.

मज्जासंस्था ही न्यूरॉन्स आणि इतर पेशींनी बनलेली असते. चिंताग्रस्त ऊतक. संवेदी, कार्यकारी आणि मिश्रित मज्जातंतू आहेत.

संवेदी तंत्रिका मध्यवर्ती मज्जासंस्थेला सिग्नल पाठवतात. ते मेंदूला अंतर्गत वातावरणाची स्थिती आणि बाहेरील जगात घडणाऱ्या घटनांची माहिती देतात. कार्यकारी तंत्रिका मेंदूपासून अवयवांपर्यंत सिग्नल वाहून नेतात, त्यांची क्रिया नियंत्रित करतात. मिश्रित मज्जातंतूंमध्ये संवेदी आणि कार्यकारी मज्जातंतू तंतूंचा समावेश होतो.

मेंदू कवटीत स्थित आहे. मेंदूतील न्यूरॉन्सचे शरीर कॉर्टेक्स आणि न्यूक्लीच्या ग्रे मॅटरमध्ये स्थित असतात आणि मेंदूच्या पांढर्या पदार्थांमध्ये विखुरलेले असतात. पांढर्‍या पदार्थात मज्जातंतू तंतू असतात जे मेंदू आणि पाठीच्या कण्यातील विविध केंद्रांना जोडतात.

मेंदूचे सर्व भाग वहन आणि प्रतिक्षेप कार्य करतात. एटी फ्रंटल लोब्ससेरेब्रल कॉर्टेक्समध्ये क्रियाकलापांची उद्दिष्टे तयार केली जातात आणि कृतीचा एक कार्यक्रम विकसित केला जातो, मेंदूच्या खालच्या भागांद्वारे त्याचे "ऑर्डर" अवयवांना पाठवले जातात आणि अवयवांकडून अभिप्राय या "ऑर्डर" च्या पूर्ततेबद्दल सिग्नल पाठवतात आणि त्यांची प्रभावीता.

पाठीचा कणा पाठीच्या कालव्यामध्ये स्थित आहे. शीर्षस्थानी, रीढ़ की हड्डी मेंदूमध्ये जाते, तळाशी ते दुसऱ्या लंबर कशेरुकाच्या पातळीवर संपते, त्यातून पसरलेल्या मज्जातंतूंचा एक बंडल पोनीटेलसारखा दिसतो.

पाठीचा कणा मध्ये स्थित आहे मेंदू व मज्जारज्जू द्रवपदार्थ. हे ऊतक द्रवपदार्थ म्हणून कार्य करते, अंतर्गत वातावरणाची स्थिरता सुनिश्चित करते आणि पाठीच्या कण्याला धक्का आणि आघातांपासून संरक्षण करते.

पाठीच्या कण्यातील न्यूरॉन बॉडी राखाडी स्तंभांमध्ये केंद्रित असतात जे पाठीच्या कण्याच्या मध्यभागी व्यापतात आणि संपूर्ण मणक्याच्या बाजूने पसरतात.

चढत्या मज्जातंतू मार्ग आहेत ज्यातून मज्जातंतू आवेगमेंदूकडे जा, आणि उतरत्या मज्जातंतूचे मार्ग ज्यात उत्तेजना मेंदूपासून पाठीच्या कण्याच्या केंद्रापर्यंत जाते.

पाठीचा कणा प्रतिक्षेप आणि प्रवाहकीय कार्ये करते.

पाठीचा कणा आणि मेंदू यांच्यातील संबंध.पाठीच्या कण्यातील केंद्रे मेंदूच्या नियंत्रणाखाली काम करतात. त्यातून येणारे आवेग रीढ़ की हड्डीच्या केंद्रांच्या क्रियाकलापांना उत्तेजित करतात, त्यांचा स्वर राखतात. पाठीचा कणा आणि मेंदू यांच्यातील संबंध तुटल्यास, जे मणक्याचे नुकसान झाल्यावर होते, शॉक येतो. शॉकमध्ये, सर्व प्रतिक्षेप, ज्याची केंद्रे पाठीच्या कण्याला झालेल्या नुकसानाच्या खाली असतात, अदृश्य होतात आणि ऐच्छिक हालचाली अशक्य होतात.

सोमॅटिक आणि स्वायत्त (वनस्पति) विभाग.कार्यात्मकपणे, मज्जासंस्था दोन विभाग बनवते: सोमाटिक आणि स्वायत्त.

सोमाटिकविभाग मानवी वर्तन नियंत्रित करतो बाह्य वातावरण, हे कंकाल स्नायूंच्या कार्याशी संबंधित आहे, जे एखाद्या व्यक्तीच्या इच्छा आणि इच्छेद्वारे नियंत्रित केले जाते.

स्वायत्तविभाग गुळगुळीत स्नायूंचे नियमन करतो, अंतर्गत अवयव, रक्तवाहिन्या. तो दुर्बलपणे स्वैच्छिक नियंत्रणाचे पालन करतो आणि नैसर्गिक निवडीच्या परिणामी तयार केलेल्या आणि जीवाच्या आनुवंशिकतेने निश्चित केलेल्या कार्यक्रमानुसार कार्य करतो.

स्वायत्त विभागात दोन उप-विभाग असतात − सहानुभूतीआणि parasympathetic, जे पूरकतेच्या तत्त्वावर कार्य करतात. त्यांच्या संयुक्त कार्याबद्दल धन्यवाद, प्रत्येक विशिष्ट परिस्थितीसाठी अंतर्गत अवयवांच्या ऑपरेशनचा इष्टतम मोड स्थापित केला जातो.

तंत्रिका तंत्राची कार्ये आणि महत्त्व

मज्जासंस्था शरीराच्या अंतर्गत वातावरणाची सापेक्ष स्थिरता सुनिश्चित करते.

प्रत्येक जीवामध्ये चयापचय सतत चालते. काही पदार्थ शरीरातून सेवन आणि उत्सर्जित केले जातात, इतर बाहेरून येतात.

मेंदू आणि त्याच्यासह अंतःस्रावी ग्रंथी, पदार्थांचे सेवन आणि वापर यामध्ये आपोआप समतोल राखतात, ज्यामुळे जीवनावश्यक गोष्टींमध्ये चढ-उतार होतात. महत्वाचे संकेतकस्वीकार्य मर्यादेत.

मज्जासंस्थेबद्दल धन्यवाद, शरीरात होमिओस्टॅसिस राखले जाते, अंतर्गत वातावरणाची सापेक्ष स्थिरता: ऍसिड-बेस बॅलन्स, खनिज क्षारांचे प्रमाण, ऑक्सिजन आणि कार्बन डाय ऑक्साइड, क्षय उत्पादने आणि पोषक, रक्तातील - मूल्य रक्तदाबआणि शरीराचे तापमान.

मज्जासंस्था सर्व अवयवांचे कार्य समन्वयित करते.

मज्जासंस्था विविध अवयव आणि प्रणालींच्या समन्वित क्रियाकलापांसाठी तसेच शरीराच्या कार्यांचे नियमन करण्यासाठी जबाबदार आहे. हे स्नायूंच्या गटांच्या आकुंचनाचा क्रम, श्वासोच्छवासाची तीव्रता आणि ह्रदयाचा क्रियाकलाप निर्धारित करते, कृतीच्या परिणामांचे निरीक्षण करते आणि दुरुस्त करते. मज्जासंस्था संवेदनशीलतेसाठी जबाबदार आहे, मोटर क्रियाकलापआणि अंतःस्रावी आणि रोगप्रतिकारक प्रणालीचे कार्य.

उच्च चिंताग्रस्त क्रियाकलापबाह्य वातावरणात जीवाचे सर्वात परिपूर्ण अनुकूलन प्रदान करते. मानवांमध्ये, ते उच्च मानसिक कार्ये प्रदान करते: संज्ञानात्मक, भावनिक आणि स्वैच्छिक प्रक्रिया, भाषण, विचार, चेतना, क्षमता. कामगार क्रियाकलापआणि सर्जनशीलता.

थेट कनेक्शनद्वारे, मेंदूचे "ऑर्डर" अवयवांना संबोधित केले जातात आणि अभिप्राय - अवयवांकडून मेंदूला सिग्नल, हे "ऑर्डर" किती यशस्वीपणे पार पाडले जातात याची माहिती देतात. मागील क्रिया पूर्ण होईपर्यंत आणि सकारात्मक परिणाम प्राप्त होईपर्यंत पुढील कृती पास होणार नाही.

सर्व अवयव आणि ऊतींचे पॅरासिम्पेथेटिक इनर्वेशन (नसा पुरवठा) शाखांद्वारे केले जाते

मज्जासंस्था संपूर्ण जीवाचे अस्तित्व सुनिश्चित करते.

जगण्यासाठी, शरीराला बाह्य जगाच्या वस्तूंबद्दल माहिती प्राप्त करणे आवश्यक आहे. जीवनात प्रवेश करताना, एखादी व्यक्ती सतत विशिष्ट वस्तू, घटना, परिस्थितींचा सामना करते. त्यापैकी काही त्याच्यासाठी आवश्यक आहेत, काही धोकादायक आहेत, तर काही उदासीन आहेत.

ज्ञानेंद्रियांच्या मदतीने, मज्जासंस्था बाह्य जगाच्या वस्तू ओळखते, त्यांचे मूल्यांकन करते, प्राप्त माहिती लक्षात ठेवते आणि त्यावर प्रक्रिया करते, उदयोन्मुख गरजा पूर्ण करण्याच्या उद्देशाने.

आमची मज्जासंस्था जसे:

1. ताजी हवा.
2. हालचाल (लांब चालणे).
3. सकारात्मक भावना (आनंदाची भावना, छाप बदलणे).
4. दीर्घ झोप (9-10 तास).
5. शारीरिक आणि मानसिक श्रमांचे परिवर्तन.
6. पाणी प्रक्रिया.
7. साधे अन्न: भाकरी खडबडीत पीसणे, तृणधान्ये (बकव्हीट, ओटचे जाडे भरडे पीठ), शेंगा, मासे, मांस आणि ऑफल (यकृत, हृदय, मूत्रपिंड), वाळलेल्या पोर्सिनी मशरूम.
8. गट "बी" आणि निकोटिनिक ऍसिडचे जीवनसत्त्वे.

आमच्या मज्जासंस्थेला आवडत नाही:

1. ताण(दीर्घकाळापर्यंत नकारात्मक भावनांचा परिणाम, उपासमार, लांब मुक्कामकडक उन्हात).
2. आवाज- कोणताही त्रासदायक.
3. संक्रमण आणि यांत्रिक नुकसान (कान, दात, पिळणे पुरळ, कीटक चावणे - टिक्स, डोके दुखणे) चे रोग.

मेंदू, काही सेकंदात, शरीराच्या विविध अवयवांकडून सिग्नल प्राप्त करू शकतो, त्यावर प्रक्रिया करू शकतो आणि या अवयवांना एक किंवा दुसरी क्रिया करण्यासाठी आज्ञा पाठवू शकतो. मेंदूचे वेगवेगळे भाग यासाठी जबाबदार असतात विविध कार्येशरीर

मेडुला, मेरुदंडाचा वरचा भाग, अनेक स्नायू आणि अंतःस्रावी ग्रंथींशी निगडित नसांवर नियंत्रण ठेवते. हे हृदयाच्या आकुंचनासाठी जबाबदार असलेले एक अतिशय महत्त्वाचे केंद्र आहे, जे रक्त काढते, फुफ्फुसांचे कार्य, जे आपण श्वास घेतो त्यावर प्रक्रिया करते आणि पोटाचे कार्य, जे आपले अन्न पचवते.

सेरिबेलम शरीराची हालचाल आणि समन्वय नियंत्रित करते. मोठे गोलार्धमेंदू जबाबदार आहे विचार प्रक्रिया, नवीन आत्मसात करणे, आधीच ज्ञात लक्षात ठेवणे, घटनांची जाणीव, निर्णय घेणे. हे दृष्टी, श्रवण, गंध, चव आणि स्पर्श यांचे केंद्र आहे. भावनांचा एक झोन देखील आहे.

पण अजूनही अनेक रहस्ये आहेत

शास्त्रज्ञ अजूनही अ बद्दलच्या अनेक प्रश्नांची उत्तरे देऊ शकत नाहीत. परंतु त्यांना आढळले की मेंदूकडे जाणारे आणि त्यातून जाणारे सिग्नल हे कमकुवत विद्युत स्त्राव आहेत.

चेता बनलेल्या असतात मज्जातंतू पेशी. त्या प्रत्येकामध्ये शरीर आणि त्यातून निर्माण होणाऱ्या धाग्यासारख्या प्रक्रिया असतात. या प्रक्रियेसह सिग्नल सेल ते सेलमध्ये जातात.

पाठीच्या कण्याशी जोडलेल्या व्यक्तीमध्ये कोट्यवधी चेतापेशी एक विस्तृत नेटवर्क तयार करतात. मज्जातंतू तंतू त्यांच्या मार्गावर भेटतात पाठीचा कणाआणि बंडल मध्ये विणलेले. या प्रकारचा जाड बंडल मणक्यातून मेंदूकडे जातो. यातील काही मज्जातंतू ज्ञानेंद्रियांकडून संदेश मेंदूकडे पाठवतात, तर दुसरा भाग मेंदूकडून स्नायू आणि अंतःस्रावी ग्रंथींना संदेश पाठवतो. मेंदू त्याला मिळालेल्या सिग्नल्सची क्रमवारी लावतो आणि योग्य निष्कर्ष काढून सिग्नल योग्य दिशेने पाठवतो.

इव्हान ओझिगानोव्ह 20 ऑक्टोबर 2015

ज्यांनी हातपाय गमावले आहेत किंवा ज्यांनी हालचाल करण्याची क्षमता गमावली आहे अशा लोकांना हालचाल करण्याची क्षमता परत करणे हे जागतिक वैद्यकीय समुदायाचे एक तातडीचे काम आहे. तथापि, अर्धांगवायू झालेल्या रुग्णाचा हात किंवा कृत्रिम अवयव हलवण्याआधी, मेंदू-संगणक इंटरफेससाठी मेंदूच्या सिग्नलचे वर्गीकरण करणे आवश्यक आहे.

नंतरची एक प्रणाली आहे जी मोटर कौशल्ये नियंत्रित करण्यासाठी मेंदू आणि डिजिटल उपकरण यांच्यात माहितीची देवाणघेवाण करण्यासाठी डिझाइन केलेली आहे. हा मेंदू-संगणक इंटरफेस आहे जो रुग्णांना हालचाल करण्यास अनुमती देईल.

न्यूरोकॉम्प्युटर इंटरफेसच्या निर्मितीसाठी संशोधन आणि माहिती तयार करण्यासाठी, अॅझोफ्ट कंपनीचा आर अँड डी विभागकंपनीसह एकत्र एक्स्पासॉफ्टआणि सेर्गेई अल्यामकिनकागले येथील ग्रॅस्प-अँड-लिफ्ट ईईजी डिटेक्शन स्पर्धेत भाग घेतला. स्पर्धेच्या अटींनुसार, सहभागींना 2 महिन्यांत एक कार्य होते - त्रुटीच्या कमीतकमी संभाव्यतेसह - विविध हालचाली ओळखणे आणि व्यवस्थित करणे उजवा हातईईजी (इलेक्ट्रोएन्सेफॅलोग्राम) किंवा रेकॉर्डिंग वापरून विद्युत क्रियाकलापमेंदू

कार्य अंमलात आणण्यासाठी, आम्हाला एक मॉडेल तयार करणे आवश्यक आहे जे आम्हाला इलेक्ट्रोएन्सेफॅलोग्राम डेटानुसार उजव्या हाताच्या हालचालींचे वर्गीकरण करण्यास अनुमती देईल. मॉडेलवरील कामात अनेक टप्पे आहेत: अभ्यास जैविक पैलूकार्य, डेटा प्रीप्रोसेसिंग, सिग्नल वैशिष्ट्य काढणे आणि अल्गोरिदम निवड मशीन लर्निंग.

प्रकल्पाचे जैविक पैलू

आमच्या कार्यासाठी आवश्यक विद्यमान मेंदू डेटाचे परीक्षण करून, आम्हाला आढळले की:

डेटा प्रीप्रोसेसिंग

आमच्या टीमची पुढची पायरी म्हणजे डेटा तयार करणे, ज्या दरम्यान आम्ही डेटा फिल्टर आणि डिसीमेट केला. इलेक्ट्रोएन्सेफॅलोग्राम सिग्नलमधील अभ्यासाच्या मुख्य वस्तूंमध्ये डोळ्यांची हालचाल, इलेक्ट्रोडची हालचाल, डोके आणि हृदयाचे स्नायू आकुंचन आणि 50-60 Hz वर नेटवर्क हस्तक्षेप यांचा समावेश होतो. उपयुक्त सिग्नलच्या तुलनेत डोळे, इलेक्ट्रोड आणि स्नायूंच्या हालचालींमुळे होणारा व्यत्यय, अधिक क्षेत्रामध्ये स्थित आहे. कमी वारंवारता- 0.1 Hz ते 6 Hz पर्यंत. म्हणून, 7 ते 30 हर्ट्झच्या बँडविड्थसह बँड पास फिल्टर वापरण्याचा निर्णय घेण्यात आला. हे महत्त्वाचे आहे की डिजिटल फिल्टरिंग सिग्नलमध्ये कमीतकमी विकृती आणते, म्हणून मर्यादित आवेग प्रतिसाद असलेले फिल्टर निवडले गेले.

डेसीमेशनसाठी - डेटाचे सॅम्पलिंग रेट कमी करून, ते 500 वरून 62.5 हर्ट्झ पर्यंत कमी केले गेले. जास्तीत जास्त उपयुक्त वारंवारता 30 Hz असल्याने, Nyquist प्रमेय पाहता, नमुना वारंवारता 60 Hz पेक्षा जास्त असणे आवश्यक आहे.

मेंदूच्या सिग्नलची प्रकट चिन्हे

आम्ही अनेक वापरले आहेत विविध पद्धतीसिग्नलची वैशिष्ट्यपूर्ण वैशिष्ट्ये हायलाइट करणे. इनपुट डेटाचे प्रमाण कमी करण्यासाठी, अनावश्यक डेटा काढून टाकण्यासाठी आणि मेंदूच्या सिग्नल वर्गीकरणाची अचूकता सुधारण्यासाठी हे आवश्यक होते. वापरल्या गेलेल्या पद्धतींमध्ये हे होते: मुख्य घटक पद्धत, जैविक दृष्टिकोनातून इलेक्ट्रोडची निवड आणि वेव्हलेट ट्रान्सफॉर्म.

परिणामी, मुख्य घटकांची पद्धत सोडून द्यावी लागली, कारण SVD (एकवचन मूल्य विघटन) वापरून या पद्धतीमध्ये आवश्यक मॅट्रिक्सची गणना करताना, असे गृहीत धरले जाते की खोल मेंदूचे सिग्नल परस्पर ऑर्थोगोनल आहेत. आणि ते, प्रयोगांच्या निकालांनुसार, परस्पर ऑर्थोगोनल नाहीत. याव्यतिरिक्त, आमच्या प्रयोगातील सेन्सर्सची संख्या 32 पर्यंत कमी केली गेली, जी चांगल्या SVD साठी पुरेशी नाही. नॉन-ऑर्थोगोनल सिग्नलसाठी, आपल्याला आयसीए (स्वतंत्र घटक विश्लेषण) - स्वतंत्र घटकांची पद्धत वापरण्याची आवश्यकता आहे. ICA आमच्याकडे प्रयत्न करायला वेळ नव्हता.

इलेक्ट्रोड्स निवडताना, आम्ही त्यांच्या अवकाशीय व्यवस्थेवर अवलंबून होतो. ज्या इलेक्ट्रोड्समधून डेटा प्रदान केला गेला आहे ते खालील आकृतीमध्ये 1 ते 32 पर्यंत लेबल केलेले आहेत.

इच्छित इलेक्ट्रोड्स निवडल्यानंतर, आम्ही आवश्यक वैशिष्ट्यांचे निष्कर्षण म्हणून वेव्हलेट ट्रान्सफॉर्मवर लक्ष केंद्रित करण्याचा निर्णय घेतला. वेव्हलेट निवडण्यासाठी एक न बोललेले तत्व आहे: बेसिक वेव्हलेट फंक्शनचे स्वरूप प्रक्रिया केलेल्या वैशिष्ट्यपूर्ण सिग्नलसारखे असावे. ही पद्धत वारंवारता आणि वेळेत एकाचवेळी स्थानिकीकरणामुळे सिग्नलच्या "सुरेख" संरचनेचे विश्लेषण करणे शक्य करते.

मशीन लर्निंग अल्गोरिदम निवडणे

मशीन लर्निंग अल्गोरिदम निवडताना, आम्ही प्रथम convolutional वापरण्याचे ठरवले न्यूरल नेटवर्क, जे डीप लर्निंग अल्गोरिदममध्ये समाविष्ट आहेत. कॉन्व्होल्युशनल न्यूरल नेटवर्क्स हे न्यूरल नेटवर्क्सच्या सर्वात जास्त मागणी असलेल्या प्रकारांपैकी एक आहे आणि त्यांनी स्वतःला 2D सिग्नल (जसे प्रतिमा) सह सिद्ध केले आहे. तथापि, असे नेटवर्क एक-आयामी सिग्नलसह देखील कार्य करू शकतात.

कंव्होल्युशनल न्यूरल नेटवर्कच्या मदतीने, आम्हाला आढळले की 4096 नमुने (डेसीमेशनपूर्वी) अंतिम मॉडेलमध्ये त्रुटीची किमान संभाव्यता देतात. परिणामी मॉडेलने आम्हाला आरओसी वक्र अंतर्गत 0.91983 च्या बरोबरीचे क्षेत्र प्राप्त करण्यास अनुमती दिली.

परिणामी मॉडेल, जेथे CL एक कन्व्होल्युशनल लेयर आहे, MP हा नकाशा पूलिंग आहे, FC हा पूर्णपणे कनेक्ट केलेला स्तर आहे, FM हे मुखवट्यांची संख्या आहे वैशिष्ट्यपूर्ण वैशिष्ट्ये, kernel_x कर्नल आकार आहे, स्ट्राइड हा स्ट्राइड आकार आहे.

अभ्यास केलेला दुसरा अल्गोरिदम "यादृच्छिक झाडे" किंवा "यादृच्छिक जंगल" होता, कारण आज ही पद्धत वर्गीकरणाच्या क्षेत्रात सर्वात लोकप्रिय आहे. अल्गोरिदममध्ये निर्णयाच्या झाडांचा समावेश असतो, ज्यापैकी प्रत्येकासाठी त्याचा स्वतःचा नमुना एकूण नमुन्यातून तयार केला जातो. आमच्याकडे “वेव्हलेट ट्रान्सफॉर्म + रँडम फॉरेस्ट” रचनेची चाचणी घेण्यासाठी वेळ नव्हता, कारण आम्ही हे लक्षात घेतले नाही की वेव्हलेट ट्रान्सफॉर्म हे खूप वेळखाऊ काम आहे.

आम्ही आमच्या अभ्यासासाठी निवडलेला तिसरा मशीन लर्निंग अल्गोरिदम म्हणजे RNN किंवा रिकरंट न्यूरल नेटवर्क्स. हे न्यूरल नेटवर्क आहेत ज्यांना फीडबॅक आहे. जैविक न्यूरल नेटवर्क्स वारंवार असतात. त्यांच्याकडे मेमरी आहे, जी तुम्हाला नेटवर्कवर सिग्नल इतिहास सबमिट करू शकत नाही.

आम्‍ही आवर्ती तंत्रिका नेटवर्कसह बरेच प्रयोग केले, विविध आर्किटेक्चर आणि फीडबॅक विलंब वापरून पाहिले. नेटवर्क प्रशिक्षित नव्हते. मेमरीमध्ये समस्या होत्या - दोनपेक्षा जास्त स्तरांसह एक जटिल नेटवर्क तयार करणे शक्य नव्हते. मग आम्ही या निष्कर्षावर पोहोचलो की आम्हाला विशेष प्रकारचे LSTM (लाँग शॉर्ट टर्म मेमरी) न्यूरल नेटवर्क वापरण्याची गरज आहे. तथापि, LSTM अल्गोरिदमची जटिलता परवानगी दिलेल्या स्पर्धेच्या अटींपेक्षा अधिक सखोल अभ्यास सुचवते. या कारणांमुळे आम्ही स्थिरावलो हा टप्पा, पूर्ण LSTM निकाल न मिळवता.

निष्कर्ष

प्रयोगांच्या परिणामी, आमच्या टीमला मिळाले उच्च गुणवत्ताहाताच्या हालचाली दरम्यान मेंदूच्या सिग्नलचे वर्गीकरण. कंव्होल्युशनल न्यूरल नेटवर्क्सच्या वापरामुळे प्राप्त झालेल्या गुणवत्तेच्या मेट्रिक "आरओसी वक्र अंतर्गत क्षेत्र" बद्दल धन्यवाद, आम्हाला विविध प्रकारच्या सिग्नलचे वर्गीकरण करताना सखोल शिक्षण अल्गोरिदमच्या प्रभावीतेबद्दल खात्री पटली.

हे आम्हाला आत्मविश्वासाने निष्कर्ष काढण्यास अनुमती देते की ब्रेन-कॉम्प्युटर इंटरफेस तयार करण्यासाठी कन्व्होल्यूशनल न्यूरल नेटवर्क्स ही सध्या उपलब्ध असलेल्या सर्वोत्तम मशीन लर्निंग पद्धतींपैकी एक आहे. सोप्या भाषेत सांगायचे तर, तुमच्या मेंदूतील विद्युत सिग्नल आम्हाला द्या आणि तुम्ही काय करत आहात ते आम्ही तुम्हाला सांगू.

प्राधिकरण मानसिक क्रियाकलापएक व्यक्ती, शरीरातील विविध प्रक्रिया नियंत्रित करणारा अवयव. कोणतीही प्रक्रिया व्यवस्थापित करण्यासाठी, सर्व प्रथम, व्यवस्थापित ऑब्जेक्टची स्थिती (किंवा प्रक्रिया), व्यवस्थापनाच्या परिणामी ती कोणत्या स्थितीत आणली जावी, व्यवस्थापित ऑब्जेक्टवर प्रभाव टाकण्याचे साधन असणे आवश्यक आहे आणि "कार्यकारी संस्था" नियंत्रण प्रणालीची स्थिती जाणून घ्या. या माहितीच्या आधारे याबाबत निर्णय घेतला जातो आवश्यक क्रिया, आणि "कार्यकारी संस्था" यांना ते पूर्ण करण्याचे आदेश दिले आहेत. प्राप्त परिणामाची माहिती आवश्यक अंतिम परिणामाशी तुलना केली जाते, त्यानंतरच्या कृतींवर पुन्हा निर्णय घेतला जातो ... आणि असेच जोपर्यंत प्राप्त परिणामाची माहिती ("फीडबॅक") आवश्यक अंतिम निकालाशी जुळत नाही तोपर्यंत. या योजनेच्या अनुषंगाने, विविध प्रकारच्या प्रक्रिया नियंत्रित केल्या जातात.

उदाहरणासह स्पष्ट करू. शरीराच्या सामान्य कार्यासाठी, रक्तदाब स्थिर पातळीवर राखणे आवश्यक आहे. आणि सतत याचे निरीक्षण करते: पासून विशेष संस्था, दाब-संवेदनशील (ते कॅरोटीड धमन्यांमध्ये स्थित आहेत), सिग्नल रक्तदाब पातळीबद्दल माहिती घेऊन जातात. दबाव वाढल्याची माहिती प्राप्त करून, मध्यवर्ती मज्जासंस्था रक्तवाहिन्यांच्या स्नायूंना आवेग पाठवते: स्नायू शिथिल होतात, संवहनी पलंगाचे प्रमाण वाढते, त्यातील दाब कमी होतो ... हे मध्यवर्ती मज्जासंस्थेला कळवले जाते. दाब-संवेदनशील अंतांद्वारे (तथाकथित बॅरोसेप्टर्स). जर दबाव पुरेसा कमी झाला नाही, तर संवहनी स्नायूंना आणखी आराम करण्यास सांगितले जाते, जर दबाव जास्त प्रमाणात कमी झाला असेल तर त्यांना संकुचित होण्याचे आदेश दिले जातात. वर्णन केलेली यंत्रणा सतत कार्यरत असते, जरी तिचे कार्य आपल्या चेतनापर्यंत पोहोचत नाही.

त्याच साठी सामान्य योजनाशरीराच्या जाणीवपूर्वक क्रिया देखील केल्या जातात. जर एखाद्या व्यक्तीला घड्याळ चालू करायचे असेल योग्य वेळी, नंतर तो हातांकडे पाहतो आणि त्यांच्या स्थितीची अचूक घड्याळाच्या हातांच्या स्थितीशी तुलना करतो. या दोघांबद्दलची माहिती मेंदूपर्यंत पोहोचवली जाते. बाण कुठे आणि किती हलवायचे हे ठरवल्यानंतर, मेंदू बोटांच्या स्नायूंना ऑर्डर पाठवतो. डोळा बाण किती दूर गेला याचा मागोवा ठेवतो आणि ही माहिती मेंदूपर्यंत पोहोचवतो. आणि पुन्हा बोटांना ऑर्डर द्या - अधिक हलवा किंवा थोडे मागे परत या. आणि असेच जोपर्यंत डोळा मेंदूला सूचित करत नाही की बाणांनी इच्छित स्थान घेतले आहे.

अशा प्रकारे, मेंदूच्या कार्यातील मुख्य गोष्ट (जेव्हा ऑप जीवाची "अंतर्गत अर्थव्यवस्था" नियंत्रित करते किंवा ते) म्हणजे (टोही संस्था) कडून माहिती प्राप्त करणे, ती संग्रहित करणे आणि त्यावर प्रक्रिया करणे आणि नंतर कार्यरत संस्थांना आदेश पाठवणे ( अंमलात आणणारी संस्था).

ज्ञानेंद्रियांकडून माहिती वाहून नेणारे सिग्नल मज्जातंतूंच्या बाजूने प्रवास करतात आणि मेंदूमध्ये प्रवेश करतात. इंद्रियेंद्रियाची संपूर्णता (डोळा, कान इ.), त्यातून येणारी चेता आणि मज्जातंतू केंद्रे, ज्याकडे या इंद्रियातील सिग्नल जातात, आय.पी. पावलोव्ह यांनी विश्लेषक म्हणतात, म्हणजे, विशिष्ट (प्रकाश, प्रकाश) शोषून घेणारी प्रणाली. आवाज) शरीरावर परिणाम.

वेगवेगळ्या ज्ञानेंद्रियांकडून सिग्नल येतात विविध क्षेत्रेसेरेब्रल कॉर्टेक्स, जे तयार होते बाह्य पृष्ठभागत्याचा . मानवांमध्ये, सेरेब्रल कॉर्टेक्समध्ये 14-20 अब्ज तंत्रिका पेशी असतात - न्यूरॉन्स. झाडाची साल दुमडलेली असते, ज्यामुळे त्याचे क्षेत्रफळ मोठ्या पृष्ठभागापेक्षा खूप मोठे असते. फोल्ड्स फुगे (गायरस) बनवतात, एकमेकांपासून रेसेस (फरो) द्वारे विभक्त होतात. , मध्ये स्थित, असंख्य प्रक्रियांनी एकमेकांशी जोडलेले आहेत, सहशरीराचे विविध भाग आणि विविध संस्था. काहींना तंत्रिका तंतूंच्या बाजूने ज्ञानेंद्रियांकडून सिग्नल प्राप्त होतात. नंतरचे स्नायूंना आवेग पाठवतात, ज्यामुळे स्नायू आकुंचन पावतात. तरीही इतर परिघांशी थेट जोडलेले नाहीत, परंतु कॉर्टिकल न्यूरॉन्समध्ये संवाद साधतात.

मज्जातंतू पेशी आणि त्यांच्या प्रक्रिया सेरेब्रल कॉर्टेक्समध्ये अनेक स्तर तयार करतात. कॉर्टेक्सच्या वेगवेगळ्या विभागांची रचना (म्हणजे, पेशी आणि त्यांच्यातील प्रक्रियांची मांडणी) सारखी नसते, जी या विभागांच्या कार्यांमधील फरकाशी संबंधित असते. अशी क्षेत्रे आहेत जिथे ज्ञानेंद्रियांचे सिग्नल थेट परिघातून येतात; हे प्रोजेक्शन सेन्सिटिव्ह झोन आहेत. असे क्षेत्र आहेत जेथे मोटर सिग्नल थेट परिघावर जातात; हे प्रोजेक्शन मोटर झोन आहेत. कॉर्टेक्सच्या इतर भागांसह तंत्रिका तंतूंनी जोडलेले क्षेत्र आहेत आणि परिघांशी थेट जोडलेले नाहीत; हे असोसिएशन झोन आहेत.

सेरेब्रल कॉर्टेक्सच्या पेशींना पोषक तत्वांचा सतत आणि पुरेसा पुरवठा आवश्यक असतो. हे पदार्थ आणि ऑक्सिजन रक्ताद्वारे सेरेब्रल कॉर्टेक्समध्ये वितरित केले जातात. सेरेब्रल कॉर्टेक्समध्ये रक्तवाहिन्यांचे खूप दाट आणि फांद्या असलेले जाळे असते, ज्याद्वारे त्यांना आवश्यक असलेले पोषक आणि ऑक्सिजन त्याच्या पेशींमध्ये सतत वितरित केले जातात. कॉर्टिकल न्यूरॉन्स ऑक्सिजनच्या कमतरतेसाठी अत्यंत संवेदनशील असतात. त्यामुळे, भरलेल्या खोलीत तीव्र मानसिक कार्य विशेषतः थकवणारे आहे.

जर, एखाद्या रोगाच्या प्रक्रियेच्या परिणामी, कोणत्याही सेरेब्रल वाहिनीचे फाटणे (किंवा अडथळा) उद्भवते, तर कॉर्टेक्सच्या त्या भागाच्या न्यूरॉन्सचे कार्य करणे अशक्य होते ज्यांना या वाहिनीद्वारे ऑक्सिजन आणि पोषक द्रव्ये प्राप्त होतात. प्रोजेक्शन संवेदनशील क्षेत्रामध्ये अंतर असल्यास, शरीराच्या संबंधित भागामध्ये संवेदनशीलता विचलित होते. प्रोजेक्शन मोटर झोनमध्ये रक्तस्त्राव झाल्यास, अर्धांगवायू किंवा पॅरेसिस (अपूर्ण अर्धांगवायू) होतो. डाव्या गोलार्धात असे झोन आहेत, ज्याचे उल्लंघन केल्याने उजव्या हाताच्या लोकांमध्ये बोलण्याची, वाचण्याची किंवा ऐकण्यायोग्य भाषण समजण्याची क्षमता कमी होते. डाव्या हातासाठी, हे क्षेत्र उजव्या गोलार्धात आहेत. ज्या गोलार्धात भाषणाशी संबंधित झोन स्थित आहेत त्यांना प्रबळ किंवा प्रमुख म्हणतात.