Az agykérgi oszlop finomszerkezete: hogyan áramlik az információ az oszlopokon belül, az oszlopok és az agyterületek között?

Egy kérgi oszlop elsődleges előrecsatolt (a feldolgozási láncban korábbi helyről érkező) bemenet fogadó rétege a IV. réteg (és kisebb mértékben a VI.). Az érző kérgekben ide érkeznek a talamuszból a jelek (1), a magasabb feldolgozási szinten lévő agykérgek pedig ide kapják az alacsonyabb kérgek III. rétegéből érkező előrecsatolt jeleket (5). Az itt elhelyezkedő tüskés csillagsejteknek nincsenek csúcsi dendritjei, csak ebből a rétegből gyűjtenek bemeneteket, majd az egymás közötti kapcsolataik útján a jeleket feldolgozzák (2), majd a II/III. rétegek felé továbbítják (3). Innen további feldolgozás után (4, oszlopok és agyterületek közötti kölcsönhatások) az információt a II/III. réteg sejtjei tovább küldik közeli (II. réteg sejtjei) és magasabb kérgi területek IV. rétegébe (III. réteg sejtjei) (5), illetve a kérgi oszlopon belül leküldik az V/VI. réteg sejtjei felé (6). Ezek a sejtek aztán további feldolgozást végeznek egyrészt egymás között, egymással alkotott axonjaik útján (7), másrészt beolvasztják a felsőbb rétegekbe (elsősorban az I.) érkező információt (8). A feldolgozott információt egyrészt visszaküldik a II/III. rétegek felé (9), másrészt kéreg alatti területekre, magasabb rendű talamikus magokba és alacsonyabb kérgi területek I. és VI. rétegébe (10, V. rétegből), illetve a talamuszba (11, VI.rétegből).

A IV. rétegbe érkező viszonylag precíz, előrecsatolt bemenetek (1) mellett egy agykérgi oszlopba leszálló, visszacsatolt bemenetek is érkeznek az I. és VI. rétegekbe magasabb feldolgozási szinten álló kérgek V. rétegi sejtjeitől (10). Az I. rétegbe számos távoli területről érkeznek szétszórtan szaladó, információt szállító axonok, melyek a legtöbb réteg piramissejtjeinek csúcsi dendritjén végződnek. A VI. rétegbe a feldolgozási láncban közel álló magasabb rendű területek küldenek jelet, pontosan hatékonyan.
Egy agykérgi oszlopban az információ áramolhat tehát függőlegesen, a rétegek között: alacsonyabb szintű bemenet -> IV. -> II/III -> V/VI. -> II/III. irányba. De kölcsönös információáramlás figyelhető meg a IV., II/III. és V/VI. rétegekben is horizontális, azaz oldalirányba. A II. és VI. rétegben viszonylag közeli kölcsönhatások, a III. és V. rétegben távoli, más agyterületekkel is történő kölcsönhatások zajlanak. A legtávolabbi kölcsönhatások az I. rétegen keresztül közvetítődnek, ide érkeznek a magasabb területek V. rétegi piramissejtjeitől és a magasabb rendű talamikus magvaktól érkező messzire futó axonok.

A talamusz és a kéreg közötti kölcsönös kapcsolat két párhuzamos rendszerből áll. Az elsődleges talamusz magvakba vetítő VI. rétegi sejtek és a IV/VI. rétegbe érkező elsődleges talamusz bemenetek alkotják az egyik kört (erős szaggatott nyilak). A második kört a magasabb rendű talamusz magvak bezsinórozása alkotja. Ezek az V. réteg sejtjeitől kapnak bemenetet, cserébe a IV. réteg kivételével minden kérgi rétegbe küldenek bemenetet (halvány szaggatott nyilak). Az erős, kölcsönös talamusz -kéreg kapcsolat miatt a talamikus magvakat úgy is fel lehetne fogni, mint az agykéreg egyik rétegét. VII. rétegnek is szokták hívni, de a dolog abban hibádzik, hogy míg a kéreg rétegeiben a sejtek között vannak kapcsolatok, a talamikus serkentő sejtek nem kapcsolódnak egymáshoz.

Ígérem, most egyhamar nem lesz ilyen száraz, agyzsibbasztó leírás, de át kellett esni ezen, hogy mindenki méltányolni tudja mi is ketyeg a fejében. Ugye ehhez azt kell elképzelni, hogy az emberi agykéreg becslések szerint 200-250 kicsit eltérő modulból áll, mindegyikben sejtek . Azt hogy egy modulon belül hány oszlop van azt neház pontosan becsülni. Azt mondják egy oszlop átmérője 0,5 milliméter és 80-100 ezer sejtet tartalmaz. Ezek alapján a 2000 mm² méretű látókéregben 200-400 ezer kérgi oszlop lehet. Szóval agykérgünk kemény TPUval rendelkezik, lehet benne 200x300.000 = 60.000.000, aza 60 millió bonyolult információfeldolgozó egység.

Szerző: Gulyás Attila