Self-organisation in neuronal systems and modular architectonics in brain.
Abstract
morphogenetic inhomogeneity of neutrons known to form structure-
functional units or modules. The mechanisms of self-organisation
are shown in the context of synergetic principles of stabilising
interneuronic connections based upon regulatory function
of signal messengers and spontaneous neuronal activity at early
stages of central nervous system development. The authors discuss
the leading role of these mechanisms in supporting neuroplasticity,
memory and cognitive encoding.
Keywords
[611-018.81/82:611.81].08
About the Authors
С. КалиниченкоRussian Federation
Н. Матвеева
Russian Federation
S. G. Kalinichenko
Russian Federation
N. Yu. Matveeva
Russian Federation
References
1. Исаева В.В., Каретин Ю.А., Чернышев А.В., Шкуратов Д.Ю. Фракталы и хаос в биологическом морфогенезе. Владивосток: Дальнаука, 2004. 162 с.
2. Калиниченко С.Г., Мотавкин П.А. Кора мозжечка. М.: Наука, 2005. 319 с.
3. Корочкин Л.И., Михайлов А.Г. Введение в нейрогенетику. М.: Наука, 2000. 274 с.
4. Матурана У. Биология познания // Язык и интеллект. М.: Прогресс, 1996. 95 с.
5. Маунткасл В. Организующий пинцип функции мозга - элементарный модуль и распределенная система // Маунткасл В.,Эдельман Дж. Разумный мозг. М.: Мир, 1981. С. 15-67.
6. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. М.: Прогресс, 1986. 431 с.
7. Сперри Р.У. Перспективы менталистической революции и возникновение нового научного мировоззрения // Мозг и разум. М.: Наука, 1994. С. 20-44.
8. Шейбел М., Шейбел А. Структурный субстрат интеграции ретикулярной сердцевины ствола мозга // Ретикулярная формация мозга / под. ред. Г.Г. Джаспера. М.: Госиздат, 1962. С. 38-59.
9. Эдельман Дж. Селекция групп и фазная повторная сигнализация. Теория высших функций головного мозга // Маунткасл В.,Эдельман Дж. Разумный мозг. М.: Мир, 1981. С. 15-67.
10. Barbour B. An evaluation of synapse independence // J. Neurosci. 2001. Vol. 21. P. 7969-7984.
11. Eccles J.C. An instruction-selection theory of learning in the cerebellar cortex // Brain Res. 1977. Vol. 127. P. 327-352.
12. Edelman G. M. Neural darwinism: selection and reentrant signaling in higher brain function // Neuron. 1993. Vol. 10. P. 115-125.
13. Hebb D.O. The organization of behaviour. A neuropsychological theory. New York: Wiley, 1949. 335 p.
14. Ito M. Historical review of the significance of the cerebellum and the role of Purkinje cells in motor learning // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2002. Vol. 978. P. 273-288.
15. Katz L.C., Shatz C.J. Synaptic activity and the construction of cortical circuits // Science. 1996. Vol. 274. P. 1133-1138.
16. Kiehn O., Tresch M.C. Gap junctions and motor behavior // Trends Neurosci. 2002. Vol. 25. P. 108-115.
17. Leise E.M. Modular construction of nervous system: a basic principle of design for invertebrates and vertebrates // Brain Res. Rev. 1990. Vol. 15. P. 1-23. 18.
18. Lorente de No R. Cerebral cortex: Architecture, intracortical connections, motor projections // Physiology of the Nervous System / J.F. Fulton, ed., 3rd ed. London: Oxford University Press, 1949. P. 288-313.
19. Mandelbrot B.B. The fractal geometry of nature. N.Y.: Freeman, 1983. 468p.
20. Mountcastle V. The columnar organization of the neocortex // Brain. 1997. Vol. 120. P. 701-722.
21. Oscarsson O. Functional units of the cerebellum - sagittal zones and microzones // Trends Neurosci. 1979. Vol. 2. P. 143-145.
22. Rakic P. A small step for the cell, a giant leap for mankind: a hypothesis of neocortical expansion during evolution // Trends. Neurosci. 1995. Vol. 18. P. 383-388.
23. Schiff S.J., Jerger K., Duong D.H. et al. Controlling chaos in the brain // Nature. 1994. Vol. 370. P. 615-620.
24. Smith T.G., Lange G.D. Fractal studies of neuronal and glial cellular morphology // Fractal Geometry in Biological Systems: an analytical approach / Iannaccone P.M., Khoha M. (Eds.). Boca Rathon CR Press, 1996. P. 173-186.
25. Szentagothai J. The neuron network of the cerebral cortex: A functional interpretation // The Ferrier Lecture. Proc. R. Soc. London. Ser. B. 1978. Vol. 201. P. 219-248.
26. Szentagothai J. Self-organization: the basic principle of neural functions // Theor. Med. 1993. Vol. 14. P. 101-116.
27. Vinogradova O.S. Hippocampus as comparator: role of the two input and two output systems of the hippocampus in selection and registration of information // Hippocampus. 2001. Vol. 11. P. 578-598.
28. Wilson H.R., Cowan J.D. Excitatory and inhibitory interaction in focalized populations of model neurons // Biophis. J. 1972. Vol. 12. P. 1-24.
29. Yuste R., Peinado A., Katz L.C. Neuronal domains in developing neocortex // Science. 1992. Vol. 257. P. 665-669.
30. Zaborszky L. The modular organization of brain systems. Basal forebrain: the last frontier. Prog. Brain. Res. 2002. Vol. 136. P. 359-372.
Review
For citations:
, , Kalinichenko S.G., Matveeva N.Yu. Self-organisation in neuronal systems and modular architectonics in brain. Pacific Medical Journal. 2010;(4):8-11. (In Russ.)