Neokortex

Rozbalit box

Obsah boxu

Neokortex (z řeckého neos – nový a latinského cortex – kůra), v české anatomické terminologii také nová kůra, je evolučně nejmladší a u člověka nejmohutnější část mozkové kůry (cortex cerebri). Představuje vnější plášť koncového mozku a je sídlem nejvyšších kognitivních funkcí, které odlišují člověka od ostatních živočichů – řeči, abstraktního myšlení, plánování, představivosti a vědomého vnímání.

Anatomicky se neokortex vyznačuje specifickou architekturou: je tvořen šesti horizontálními vrstvami neuronů (proto se někdy nazývá izokortex, na rozdíl od evolučně staršího allocortexu, který má vrstvy jen tři nebo čtyři). U člověka tvoří neokortex přibližně 76 % objemu celého mozku a obsahuje zhruba 16 miliard neuronů (z celkových cca 86 miliard v mozku, přičemž většina ostatních je v mozečku).

Neokortex je "korunním klenotem" savčí evoluce. Zatímco u myší je hladký a malý, u kytovců, primátů a zejména lidí je silně zvrásněný (gyrifikovaný), což umožňuje dramatické zvětšení jeho plochy bez nutnosti zvětšovat lebku.

🧠 Neokortex pro laiky: Generální ředitelství hlavy

Pochopení funkce neokortexu je klíčem k pochopení toho, proč jsme schopni napsat báseň, ale zároveň dostaneme iracionální záchvat vzteku, když nám někdo vezme parkovací místo.

Triune Brain (Trojjediný mozek)

Představte si svůj mozek jako starý dům, který se postupně přistavoval:

Sklep (Plazí mozek): Nejstarší část (mozkový kmen). Stará se o to, abyste dýchali, tlouklo vám srdce a neupadli jste. Je to automat, který funguje i ve spánku.
Přízemí (Limbický systém): Část, kterou sdílíme se psy a kočkami. Je sídlem emocí (strach, radost), paměti a sociálních vazeb. Když vidíte roztomilé štěňátko, reaguje přízemí.
Podkroví/Penthouse (Neokortex): To je ta "nová kůra". Je to luxusní kancelář generálního ředitele. Zde se dělají strategie, počítají daně, píší romány a krotí emoce z přízemí.

Neokortex je to, co z vás dělá "vás" – vaši vědomou osobnost.

Proč je mozek "zmuchlaný"?

Lidský neokortex vypadá jako vlašský ořech. Proč není hladký jako pingpongový míček? Představte si, že máte noviny (plochu neokortexu cca 2 500 cm²) a musíte je nacpat do tenisáku (lebky). Jediný způsob, jak to udělat, je noviny zmuchlat.

Gyry (Závity): To jsou ty vrcholky zmuchlaného papíru.
Sulky (Brázdy): To jsou ty záhyby dovnitř.

Díky tomuto triku máme v hlavě 3× více "výpočetního výkonu", než kdybychom měli mozek hladký. Myši nebo králíci mají mozek hladký (lissencefalický), protože nepotřebují tolik neuronů. Kočky, psi a lidé ho mají zvrásněný (gyrencefalický).

Pomalé myšlení (Systém 2)

V kontextu psychologie (Daniel Kahneman) je neokortex sídlem Systému 2.

Když uskočíte před hadem, to udělal limbický systém (rychle, bez přemýšlení).
Když počítáte $17 \times 24$, to dělá neokortex. Je to pomalé, energeticky náročné a bolí to. Neokortex je "žrout energie" – i když váží jen 2 % těla, bere si 20 % kyslíku a glukózy.

🏛️ Anatomická struktura: Šest vrstev reality

To, co dělá neokortex unikátním, není jen počet neuronů, ale jejich organizace. Celá kůra, tlustá jen 2–4 milimetry, je uspořádána do šesti vrstev (lamina), z nichž každá má jinou funkci.

Laminární organizace (Horizontální dělení)

Vrstva I (Molekulární): Obsahuje málo buněk, hlavně dendrity a axony. Slouží jako propojovací "kabeláž" na povrchu.
Vrstva II (Zevní zrnitá): Obsahuje malé pyramidové a hvězdicovité buňky. Přijímá signály z jiných částí kůry (asociace).
Vrstva III (Zevní pyramidová): Obsahuje střední pyramidové buňky. Posílá signály do jiných oblastí kůry (kortiko-kortikální spoje) – například propojuje zrak s pamětí.
Vrstva IV (Vnitřní zrnitá): "Vstupní brána". Sem přicházejí veškeré informace ze smyslů (oči, uši, hmat) skrze thalamus. V senzorických oblastech je tato vrstva tlustá, v motorických tenká.
Vrstva V (Vnitřní pyramidová): "Výstupní brána". Obsahuje obří pyramidové buňky (např. Betzovy buňky), které posílají povely ven z kůry do míchy a svalů.
Vrstva VI (Multiformní): Posílá zpětnou vazbu do thalamu, čímž reguluje tok informací dovnitř.

Kortikální sloupce (Vertikální dělení)

Kromě vrstev je neokortex organizován vertikálně do tzv. kortikálních sloupců (cortical columns).

Objevitel: Vernon Mountcastle (1957).
Princip: Sloupec je váleček o průměru cca 0,5 mm, který obsahuje tisíce neuronů napříč všemi šesti vrstvami. Všechny neurony v jednom sloupci reagují na stejný podnět (např. na čáru pod určitým úhlem v zorném poli).
Metafora: Představte si neokortex jako plástev medu. Každá buňka plástve je jeden minipočítač, který zpracovává kousek reality. Lidský mozek má miliony těchto "procesorů" zapojených paralelně.

🌍 Funkční mapování: Brodmannovy oblasti

Na počátku 20. století německý anatom Korbinian Brodmann rozdělil neokortex na 52 oblastí podle toho, jak vypadají pod mikroskopem (cytoarchitektonika). Toto rozdělení se používá dodnes.

Senzorické oblasti (Vstupy)

Zpracovávají surová data ze smyslů.

Primární zraková kůra (V1, BA 17): V týlním laloku. Zde "vidíme" hrany, barvy a pohyb.
Primární sluchová kůra (A1, BA 41, 42): V spánkovém laloku. Zpracovává tóny a frekvence.
Somatosenzorická kůra (S1, BA 1, 2, 3): V temenním laloku. Zde cítíme dotek, bolest a teplotu. Tvoří tzv. senzorického homunkula (mapu těla).

Motorické oblasti (Výstupy)

Primární motorická kůra (M1, BA 4): V čelním laloku. Odtud jdou přímé povely svalům ("pohni prstem").

Asociační oblasti (To "lidské")

Zabírají většinu plochy lidského neokortexu (cca 75 %). Zde se spojují informace ze smyslů s pamětí a vzniká "pochopení".

Prefrontální kůra (PFC): Úplně vpředu. Sídlo osobnosti, rozhodování, morálky a pracovní paměti. Místo, kde bydlí "já".
Brocaova oblast (BA 44, 45): Tvorba řeči a gramatiky.
Wernickeova oblast (BA 22): Porozumění řeči.
Fusiformní závit (FFA): Specializovaná oblast pro rozpoznávání lidských tváří (souvisí s Dunbarovým číslem).

🦖 Evoluce: Příběh o nové kůře

Jak se stalo, že savci získali tuto superzbraň?

Plazi vs. Savci

Společný předek plazů a savců (před 300 miliony let) měl jednoduchý koncový mozek zvaný pallium.

U plazů a ptáků: Pallium se vyvinulo do struktur jako DVR (Dorsal Ventricular Ridge). Ptáci nemají neokortex (vrstevnatou kůru), ale mají shluky neuronů (nuclei), které plní podobnou funkci – proto jsou krkavcovití ptáci inteligentní, i když mají "jiný hardware".
U savců: Pallium se začalo vrstvit. Vznikl šestivrstvý isokortex.

První savci (podobní rejskům) měli neokortex malý, sloužil hlavně pro čich a hmat (v noci).

Exploze u primátů

S nástupem primátů došlo k dramatickému nárůstu zrakové kůry a prefrontální kůry.

Hypotéza sociálního mozku (Robin Dunbar): Hnací silou růstu neokortexu nebyla výroba nástrojů, ale nutnost orientovat se ve složitých sociálních vztazích tlupy. Neokortex je "sociální kalkulačka".
Genomika: Byly objeveny geny specifické pro člověka (např. ARHGAP11B), které způsobují, že kmenové buňky mozku se v embryu dělí déle, čímž vzniká více neuronů a dochází ke zvrásnění. Pokud tento gen vložíme do myšího embrya, myší mozek se začne zvětšovat a krabatit.

🧠 Neokortex a vědomí

Většina neurovědců (např. Christof Koch, Francis Crick) se shoduje, že neokortex je neurálním korelátem vědomí.

Thalamo-kortikální smyčka: Vědomí pravděpodobně vzniká neustálou rezonancí (výměnou signálů) mezi thalamem a neokortexem (40 Hz gama oscilace).
Důkaz: Poškození mozečku (který má více neuronů než kůra!) nezpůsobí ztrátu vědomí, jen nemotornost. Poškození neokortexu nebo thalamu vede k vegetativnímu stavu.

⚠️ Co se stane, když nefunguje?

Poruchy neokortexu vedou k specifickým a často bizardním výpadkům funkcí.

Agnosie: Člověk vidí, ale nepoznává. Například vidí tvář své ženy jako klobouk (viz Oliver Sacks), protože má poškozenou asociační zrakovou kůru, i když oči fungují.
Afázie: Ztráta řeči (Brocaova) nebo schopnosti rozumět (Wernickeova).
Frontální syndrom: Poškození prefrontální kůry (např. úraz Phinease Gage). Člověk se změní z milého a zodpovědného na impulzivního, vulgárního a nespolehlivého. Ztrácí "sociální brzdu".
Alzheimerova choroba: Neurodegenerace často začíná v entorhinální kůře a hipokampu, ale postupně ničí asociační oblasti neokortexu, což vede k rozpadu osobnosti a paměti.

🔮 Budoucnost a výzkum

Connectomics: Projekt mapování všech spojení v neokortexu.
Blue Brain Project: Pokus Henryho Markrama na superpočítači simulovat fungování kortikálního sloupce krysy neuron po neuronu.
Brain-Computer Interface (BCI): Snaha Elona Muska (Neuralink) napojit elektrody přímo do neokortexu ("Neural lace"), což by umožnilo rozšířit lidskou inteligenci o umělou inteligenci (AI) a překonat biologické limity.

Zdroje