10 ting, vi lærte om hjernen i 2018

Den fantastiske hjerne

Hjernen skulpterer ikke kun den vi er, men også den verden, vi oplever. Det fortæller os, hvad vi skal se, hvad vi skal høre og hvad vi skal sige. Det udvides til at rumme et nyt sprog eller en færdighed, som vi lærer. Det fortæller historier, når vi sover. Det sender alarmsignaler, og det ansporer kroppen til at løbe eller kæmpe, når den føler fare. Hjernen tilpasser sig miljøer, så vi ikke irriterer os over en konstant lugt i et gammelt hus eller den konstante brumme af klimaanlægget. Vores hjerner ser på solen og fortæller vores krop, hvad klokken er. Hjernen gemmer minder, både smertefulde og behagelige.

Men lige så vigtig som hjernen er for vores eksistens, er den stadig lige så mystisk for os som en planet fra en fjerntliggende galakse. Selv i 2018 opdager neurovidenskabsmænd stadig grundlæggende kendsgerninger om dette omtrent 3 lb. (1,4 kg) hovedparten af ​​væv. Nogle gange får forskere et glimt af en menneskelig hjerne eller ser hvad der sker med en person, når en stor hoveddel af hjernen mangler. Andre gange skal forskere studere mus for at lære mere om pattedyrshjerner og derefter gøre nogle gætterier om, hvordan disse fund relateres til vores egne hjerner.

Her er nogle fascinerende ting, vi lærte om hjernen i 2018.

En ny type neuron

Det er ikke hver dag, at forskere opdager en helt ny type celle i den menneskelige hjerne, især en, der ikke findes i neurovidenskernes foretrukne ikke-menneskelige subjekter, mus. Den "rosehip neuron", der er navngivet på grund af sin buske udseende, havde undgået forskere indtil i år, delvis fordi den er så sjælden.

Denne undvigende hjernecelle udgør kun ca. 10 procent af det første lag af neocortex, en af ​​de nyeste dele af hjernen med hensyn til udvikling (hvilket betyder, at de fjerne forfædre til moderne mennesker ikke havde denne struktur). Neocortex spiller roller i syn og hørelse. Forskere ved endnu ikke, hvad rosehip-neuronet gør, men de fandt, at det forbinder til andre neuroner kaldet pyramidale celler, en type exciterende neuron, og sætter bremserne på dem.

[Læs mere om rosehip neuron]

U.D., neurovidenskabelig patient

En dreng, der er kendt i den medicinske litteratur som "U.D." fik en tredjedel af den højre hjernehalvdel af hjernen fjernet for fire år siden for at reducere hans svækkende anfald. Den del af hjernen, der blev fjernet, omfattede højre side af hans occipital lob (hjernens visionbehandlingscenter) og det meste af hans højre temporale lob, hjernens lydbehandlingscenter. Nu alder 11, U.D. kan ikke se venstre side af sin verden, men han fungerer lige så godt som andre sin alder i kognition og synshåndtering, selv uden den centrale del af hjernen.

Det skyldes, at begge sider af hjernen behandler de fleste aspekter af synet. Men højre er dominerende i at opdage ansigter, mens venstre er dominerende i behandling af ord, ifølge en case study skrevet om U.D.

Denne undersøgelse viser hjernens plasticitet; i fravær af U.D.s højre visionbehandlingscenter trådte det venstre centrum ind for at kompensere. Faktisk fandt forskere, at venstre side af U.D.s hjerne opdagede ansigter lige så godt som den højre ville have.

[Læs mere om U.D.]

Hjernen kan indeholde bakterier

Vores hjerner vrimler måske af bakterier. Men rolig - det ser ikke ud som om de forårsager nogen skade.

Tidligere troede forskere, at hjernen var et bakteriefri miljø, og at tilstedeværelsen af ​​mikrober var et tegn på sygdom. Men de foreløbige konklusioner fra en undersøgelse, der blev præsenteret i år på det store årlige videnskabelige møde Society for Neuroscience, fandt, at vores hjerner faktisk kunne huse uskadelige bakterier.

Forskerne i denne undersøgelse havde undersøgt 34 ​​hjerner efter fødsel og ledt efter forskelle mellem dem med skizofreni og dem uden tilstanden. Imidlertid forekom forskerne ved stavformede genstande i deres billeder, og disse former viste sig at være bakterier.

Mikroorganismerne syntes at bo på nogle pletter i hjernen mere end i andre; disse områder inkluderede hippocampus, den prærontale cortex og substantia nigra. Mikroberne blev også fundet i hjerneceller kaldet astrocytter, der var nær blod-hjerne-barrieren, "grænsevæggen", der beskytter hjernen.

Resultaterne er endnu ikke blevet offentliggjort i en peer-reviewet tidsskrift, og der er behov for mere forskning for at bekræfte resultaterne, sagde forskerne.

[Læs mere om bakterier i hjernen]

Hjernen er magnetisk

Vores hjerner er magnetiske. Eller i det mindste hjerner indeholder partikler, der kan magnetiseres. Men forskere ved ikke rigtig, hvorfor disse partikler er i hjernen eller hvor de stammer fra. Nogle forskere mener, at disse magnetiserbare partikler tjener et biologisk formål, mens andre siger, at partiklerne kom ind i hjernen på grund af miljøforurening.

I år kortlagde forskere, hvor disse partikler er placeret i hjernen. Resultaterne af deres undersøgelse, sagde forskerne, giver bevis for, at partiklerne er der af en grund. Det skyldes, at i alle hjerner, som forskerne undersøgte - fra syv mennesker, der døde i de tidlige 1990'ere i alderen 54 til 87 år, var de magnetiske partikler altid koncentreret i de samme områder. Efterforskerne fandt også, at de fleste dele af hjernen indeholdt disse små magneter.

Mange dyrehjerner har også magnetiske partikler, og der er endda noget, der antyder, at dyr bruger disse partikler til at navigere. Hvad mere er, en type bakterier kaldet magnetotaktiske bakterier bruger partiklerne til at orientere sig i rummet.

[Læs mere om vores magnetiske hjerne]

Virus, der er ansvarlig for menneskelig bevidsthed?

En gammel virus inficeret mennesker for længe siden, og denne indtrængende efterlod sin genetiske kode i vores DNA. I år fandt forskere, at uddrag af det antikke virale DNA spiller en vigtig rolle i kommunikationen mellem hjerneceller, der kræves til tænkning af højere orden.

Det er ikke ualmindeligt, at mennesker bærer rundt om uddrag af viral genetisk kode; omkring 40 procent til 80 procent af det humane genom består af gener, der er efterladt af vira.

I undersøgelsen i år fandt forskerne, at et viralt gen kaldet Arc pakker anden genetisk information og sender det fra en nervecelle til den næste. Dette gen hjælper også celler med at reorganisere sig over tid. Hvad mere er, problemer med Arc-genet har tendens til at forekomme hos mennesker, der har autisme eller andre neurale lidelser.

Forskere håber nu at finde ud af den nøjagtige mekanisme, hvormed Arc-genet kom ind i vores genom, og hvad det præcist fortæller vores hjerneceller.

[Læs mere om denne gamle virus]

Unge celler i gamle hjerner eller nah?

Vores kroppe bortskaffer kontinuerligt gamle celler og fremstiller nye. Men i årtier troede forskere, at denne celleomsætning ikke skete i aldrende hjerner. I de senere år har undersøgelser, der er foretaget hos mus - og nogle tidlige studier, der er foretaget hos mennesker - imidlertid rejst spørgsmål om denne opfattelse.

I år leverede et papir, hvad der måske er den første stærke dokumentation for, at ældre hjerner gør nye celler. Forskerne studerede 28 postmortem, ikke-hjælpede hjerner fra mennesker i alderen 14 til 79 år, da de døde. Forskerne skar hver hjernes hippocampus, et område af hjernen, der er vigtigt for læring og hukommelse, og tællede derefter antallet af unge celler, der ikke var fuldt modne. Forskerne fandt, at ældre hjerner havde så mange nye celler, som yngre hjerner gjorde, men at de ældre hjerner lavede færre nye blodkar og forbindelser mellem hjerneceller.

For at komplicere sagerne fandt imidlertid en anden undersøgelse, der blev offentliggjort en måned før denne, det modsatte, og konkluderede, at voksne hjerner ikke fremstiller nye celler i hippocampus. Uenigheden kunne skyldes den måde, hjernerne blev bevaret i de to undersøgelser og de slags hjerner, der blev undersøgt. (Den tidligere undersøgelse kiggede på hjerner med forskellige sundhedsmæssige tilstande, mens den senere undersøgelse kun kiggede på hjerner, der ikke var syke. De kunne også have brugt forskellige konserveringsteknikker, der kunne påvirke cellerne.)

[Læs mere om unge celler i gamle hjerner]

Din hjerne med stress

Dårlige nyheder: Stress kan krympe hjernen. Det ifølge en undersøgelse, der blev offentliggjort i oktober i år.

I studien kiggede forskere på mere end 2.000 sunde mennesker i middelalderen og fandt, at de med højere niveauer af stresshormonet cortisol havde lidt mindre hjernevolumen end mennesker med normale mængder af hormonet. Mennesker med højere cortisolniveauer presterede også dårligere ved hukommelsestest end mennesker med normale hormonniveauer. Begge fund, det skal bemærkes, er sammenhænge mellem stress og hjerne og ikke årsag-og-virkning fund.

Stress er normalt for kroppen: I øjeblikke af stress stiger cortisolniveauer sammen med dem fra et andet hormon, adrenalin. Disse hormoner arbejder sammen for at kaste din krop i en kamp-eller-flyve respons. Men når den stressende del er forbi, bør cortisolniveauerne falde. De gør imidlertid ikke altid dette. Nogle mennesker, især i dette moderne liv, kan have forhøjede niveauer af cortisol i lange perioder. Reduktion af stress - såsom ved at få bedre søvn, få træning, deltage i afslapningsteknikker og tage kortisolreducerende medicin - kan have en række fordele, sagde forskerne.

[Læs mere om din hjerne om stress]

Lader din hjerne dig høre dine egne fodspor?

Klik, klik, klik: Du har måske din hjerne til at takke for at have sparet dig fra at høre hvert enkelt trin, du tager. En undersøgelse, der blev udført med mus i år, fandt, at musehjernen annullerede lyden af ​​kritikerens egne fodspor. Dette gjorde det muligt for skabningerne bedre at høre andre lyde i deres omgivelser, f.eks. Et rovdyrs lyde.

Forskerne fandt, at musehjernen byggede et støjfilter, da hjernen blev akklimatiseret til en bestemt lyd. Det gjorde dette ved at koble celler i den motoriske cortex, et område i hjernen, der er involveret i bevægelse, til den auditive cortex, et område, der er involveret i lyd. Kort sagt, signalerer hjerneceller i den motoriske cortex for at blokere hjerneceller i den auditive cortex fra at skyde deres egne signaler - i det væsentlige at dempe den auditive cortex.

Og selvom undersøgelsen blev udført på mus, tror forskerne, at resultaterne også kunne gælde for mennesker. Det er fordi vi allerede har lignende systemer. For eksempel lærer figurskatere 'hjerner, hvilke bevægelser de kan forvente, og hæmmende neuroner annullerer reflekser, der ville forhindre disse atleter i at spinde og udføre deres skøre snirkler.

[Læs mere om dette støjdæmpende filter]

Psykedeliske medikamenter kan ændre strukturen i hjerneceller

Psykedeliske medikamenter kan fysisk ændre strukturen i hjerneceller, ifølge en ny undersøgelse. Denne undersøgelse blev udført på hjerneceller i laboratorieskåle og i dyr, men hvis resultaterne gælder for mennesker, kunne resultaterne betyde, at disse medikamenter kan hjælpe mennesker, der har visse humørsygdomme.

Det skyldes, at hos personer med depression, angst eller andre humørforstyrrelser, har neuroner i den prærontale cortex, en del af hjernen, der er vigtig for at kontrollere følelser, en tendens til at blive mindre. Og deres grene - som neuroner bruger til at tale med andre neuroner - er tilbøjelige til at trække sig tilbage. Men da forskerne tilføjede psykedeliske medikamenter, herunder LSD og MDMA, til petriskåle med rotte-neuroner, fandt de, at antallet af forbindelser og grene i nervecellerne steg.

[Læs mere om, hvordan psykedelika ændrer hjernen]

En anden hjerne i tarmen?

Millioner af hjerneceller lever i tyktarmen, og fordi disse celler fungerer uden nogen instruktioner fra hjernen eller rygsøjlen, henviser forskere undertiden til massen af ​​dem som "den anden hjerne." Men denne masse har også et videnskabeligt navn: det enteriske nervesystem. Og en ny undersøgelse udført i mus viser, at systemet er ret smart; det kan affyre synkroniserede neuroner for at stimulere muskler og koordinere deres aktivitet, så det kan gøre ting som at flytte afføring ud af kroppen.

Den egentlige hjerne (den i dit hoved) kan også gøre dette - synkronisere affyringen af ​​neuroner - i de tidlige stadier af hjerneudvikling. Dette betyder, at neuronhandlingerne i tarmen kan være en "oprindelig egenskab" fra de første stadier af den anden hjernes udvikling. Nogle forskere antager endda, at den anden hjerne udviklede sig før den første, og at dette fyringsmønster kommer fra den tidligste fungerende hjerne i kroppen.

[Læs mere om denne smarte anden hjerne]