Den fantastiske hjernen
Hjernen skulpterer ikke bare den vi er, men også den verdenen vi opplever. Den forteller oss hva vi skal se, hva vi skal høre og hva vi skal si. Den utvides for å imøtekomme et nytt språk eller ferdighet som vi lærer. Den forteller historier når vi sover. Den sender alarmsignaler, og den ansporer kroppen til å løpe eller kjempe når den opplever fare. Hjernen tilpasser seg miljøer slik at vi ikke blir irritert av en konstant lukt i et gammelt hus eller den konstante brummen til klimaanlegget. Hjernen vår ser på solen og forteller kroppen vår hva klokken er. Hjernen lagrer minner, både smertefulle og hyggelige.
Men like viktig som hjernen for vår eksistens, er den fortsatt like mystisk for oss som en planet fra en fjerntliggende galakse. Selv i 2018 oppdager nevrovitere fortsatt grunnleggende fakta om dette omtrent 3-lb. (1,4 kilo) hovedvekt. Noen ganger får forskere et glimt av en menneskelig hjerne eller ser hva som skjer med en person når en stor del av hjernen mangler. Andre ganger må forskere studere mus for å lære mer om pattedyrhjerner og deretter gjøre noen gjetninger om hvordan disse funnene forholder seg til våre egne hjerner.
Her er noen fascinerende ting vi lærte om hjernen i 2018.
En ny type nevron
Det er ikke hver dag forskere oppdager en helt ny type celle i den menneskelige hjernen, spesielt en som ikke finnes i nevrovitenskapers favoritt ikke-menneskelige forsøkspersoner, mus. Den "rosehip neuron," så kalt på grunn av sin buskete utseende, hadde unnvik forskere til i år, delvis fordi det er så sjelden.
Denne unnvikende hjernecellen utgjør bare rundt 10 prosent av det første laget av neocortex, en av de nyeste delene av hjernen når det gjelder evolusjon (noe som betyr at de fjerne forfedrene til moderne mennesker ikke hadde denne strukturen). Neocortex spiller roller i syn og hørsel. Forskere vet ennå ikke hva rosehip-nevronet gjør, men de fant ut at det kobles til andre nevroner som kalles pyramidale celler, en type eksiterende nevron, og setter bremsene på dem.
U.D., nevrovitenskapelig pasient
En gutt, kjent i medisinsk litteratur som "U.D." fikk en tredel av den høyre hjernehalvdelen av hjernen fjernet for fire år siden for å redusere de svekkende anfallene hans. Den delen av hjernen som ble fjernet, inkluderte høyre side av hans occipital lobe (hjernens visjonsbehandlingssenter) og det meste av hans høyre temporale lobe, hjernens lydbehandlingssenter. Nå 11 år gammel, U.D. kan ikke se den venstre siden av sin verden, men han fungerer like bra som andre på sin alder i kognisjon og visjonsbehandling, selv uten den sentrale delen av hjernen.
Det er fordi begge sider av hjernen behandler de fleste aspekter av synet. Men høyre er dominerende når det gjelder å oppdage ansikter, mens venstre er dominerende når det gjelder å behandle ord, ifølge en casestudie skrevet om U.D.
Denne studien viser plastisiteten i hjernen; i mangel av U.D.s høyre visjonsbehandlingssenter, gikk venstre sentrum inn for å kompensere. Faktisk fant forskere at venstre side av U.D.s hjerne oppdaget ansikter like bra som høyre ville ha.
Hjernen kan inneholde bakterier
Hjernen vår vrimler av bakterier. Men ikke bekymre deg - det ser ikke ut som om de forårsaker noen skade.
Tidligere trodde forskere at hjernen var et bakteriefritt miljø og at tilstedeværelsen av mikrober var et tegn på sykdom. Men foreløpige funn fra en studie presentert i år på det store årlige Society for Neuroscience vitenskapelige møtet fant at hjernen vår faktisk kunne huse ufarlige bakterier.
Forskerne i den studien hadde undersøkt 34 postmortem-hjerner, og lette etter forskjeller mellom de med schizofreni og de uten tilstanden. Imidlertid skjedde forskerne på stangformede gjenstander i bildene sine, og disse formene viste seg å være bakterier.
Mikroorganismene så ut til å bo på noen flekker i hjernen mer enn i andre; disse områdene inkluderte hippocampus, prefrontale cortex og substantia nigra. Mikroberne ble også funnet i hjerneceller kalt astrocytter som var i nærheten av blod-hjerne-barrieren, "grenseveggen" som beskytter hjernen.
Funnene er ikke publisert i en fagfellevurdert tidsskrift ennå, og mer forskning er nødvendig for å bekrefte funnene, sa forskerne.
Hjernen er magnetisk
Hjernen vår er magnetisk. Eller, i det minste, hjerner inneholder partikler som kan magnetiseres. Men forskere vet egentlig ikke hvorfor disse partiklene er i hjernen eller hvor de oppsto. Noen forskere mener at disse magnetiserbare partiklene tjener et biologisk formål, mens andre sier at partiklene kom inn i hjernen på grunn av miljøforurensning.
I år kartla forskere hvor disse partiklene ligger i hjernen. Resultatene fra studien deres, sa forskerne, gir bevis på at partiklene er der av en grunn. Det skyldes at i alle hjerner som forskerne undersøkte - fra syv personer som døde på begynnelsen av 1990-tallet mellom 54 og 87 år - var alltid magnetiske partikler konsentrert i de samme områdene. Etterforskerne fant også at de fleste deler av hjernen inneholdt disse små magnetene.
Mange dyrehjerner har også magnetiske partikler, og det er til og med noen antydninger om at dyr bruker disse partiklene for å navigere. Dessuten bruker en type bakterier som kalles magnetotaktiske bakterier partiklene for å orientere seg i rommet.
Virus som er ansvarlig for menneskets bevissthet?
Et eldgammelt virusinfisert menneske for lenge siden, og denne inntrengeren etterlot sin genetiske kode i vårt DNA. I år fant forskere at utdrag av det gamle virale DNAet spiller en viktig rolle i kommunikasjonen mellom hjerneceller som er nødvendig for tenkning av høyere orden.
Det er ikke uvanlig at mennesker bærer rundt seg utdrag av viral genetisk kode; rundt 40 prosent til 80 prosent av det menneskelige genomet består av gener som etterlates av virus.
I studien i år fant forskerne at et viralt gen som heter Arc pakker opp annen genetisk informasjon og sender den fra en nervecelle til den neste. Dette genet hjelper også celler til å organisere seg over tid. Dessuten har problemer med Arc-genet en tendens til å oppstå hos personer som har autisme eller andre nevrale lidelser.
Forskere håper nå å finne ut den nøyaktige mekanismen som Arc-genet kom inn i genomet vårt og hva det nøyaktig forteller hjernecellene våre.
Unge celler i gamle hjerner eller nah?
Kroppene våre disponerer kontinuerlig gamle celler og lager nye. Men i flere tiår trodde forskere at denne celleomsetningen ikke skjedde i aldrende hjerner. De siste årene har imidlertid studier gjort på mus - og noen tidlige studier gjort på mennesker - reist spørsmål om denne oppfatningen.
I år ga en artikkel det som kan være det første sterke beviset på at eldre hjerner lager nye celler. Forskerne studerte 28 hjerner etter fødsel, som ikke var syke, fra mennesker i alderen 14 til 79 år da de døde. Forskerne skar opp hver hjernes hippocampus, et område i hjernen som er viktig for læring og hukommelse, og telte deretter antall unge celler som ikke var fullt modne. Forskerne fant ut at eldre hjerner hadde så mange nye celler som yngre hjerner, men at de eldre hjerne gjorde færre nye blodkar og forbindelser mellom hjerneceller.
For å komplisere forholdene, fant imidlertid en annen studie, publisert en måned før denne, det motsatte, og konkluderte med at voksne hjerner ikke lager nye celler i hippocampus. Uenigheten kan skyldes hvordan hjernen ble bevart i de to studiene og hvilke hjerner som ble undersøkt. (Den tidligere studien så på hjerner med forskjellige helsemessige forhold, mens den senere forskningen bare så på hjerner som ikke var syke. De kunne også ha brukt forskjellige bevaringsteknikker som kunne påvirke cellene.)
Hjernen din på stress
Dårlige nyheter: Stress kan krympe hjernen. Det er i følge en studie publisert i oktober i år.
I studien så forskere på mer enn 2000 friske mennesker i middelalderen og fant at de med høyere nivåer av stresshormonet kortisol hadde litt mindre hjernevolum enn mennesker med normale mengder av hormonet. Personer med høyere kortisolnivå presterte også dårligere på hukommelsestester enn mennesker med normale nivåer av hormonet. Begge funn, bør det bemerkes, er assosiasjoner mellom stress og hjerne og ikke årsak-og-virkningsfunn.
Stress er normalt for kroppen: I øyeblikk av stress øker kortisolnivået sammen med de av et annet hormon, adrenalin. Disse hormonene fungerer sammen for å kaste kroppen din i en kamp-eller-flukt-respons. Men når den stressende delen er over, bør kortisolnivået synke. De gjør imidlertid ikke alltid dette. Noen mennesker, spesielt i dette moderne livet, kan ha forhøyede nivåer av kortisol over lengre tid. Å redusere stress - for eksempel ved å få bedre søvn, få trening, delta i avslapningsteknikker og ta kortisolreduserende medisiner - kan ha en rekke fordeler, sier forskerne.
Lar hjernen din høre dine egne fotspor?
Klikk, klikk, klikk: Du kan ha hjernen din til å takke for at du sparer deg for å høre hvert eneste trinn du tar. En studie utført med mus i år fant at musehjernen kansellerte lyden fra kriteriets egne fotspor. Dette tillot skapningene å høre andre lyder i omgivelsene bedre, for eksempel lyden fra et rovdyr.
Forskerne fant at musehjernen bygde et støyfilter da hjernen ble akklimatisert til en spesifikk lyd. Det gjorde dette ved å koble celler i den motoriske cortex, et område av hjernen som er involvert med bevegelse, til den auditive cortex, et område som er involvert i lyd. Enkelt sagt signaliserer at hjerneceller i den motoriske cortex branner signaler for å blokkere hjerneceller i den auditive cortex fra å skyte sine egne signaler - i det vesentlige dempe den auditive cortex.
Og selv om studien ble gjort på mus, tror forskerne at resultatene også kunne gjelde for mennesker. Det er fordi vi allerede har lignende systemer. For eksempel lærer skøyternes hjerner hvilke bevegelser du kan forvente, og hemmende nevroner avbryter reflekser som vil forhindre at disse utøverne spinner og utfører sine sprø twirls.
Psykedeliske medisiner kan endre strukturen i hjerneceller
Psykedeliske medisiner kan fysisk endre strukturen i hjerneceller, ifølge en ny studie. Denne forskningen ble utført på hjerneceller i laboratorieretter og i dyr, men hvis funnene stemmer for mennesker, kan resultatene bety at disse stoffene kan hjelpe mennesker som har visse humørsykdommer.
Det er fordi hos personer med depresjon, angst eller andre humørsykdommer, har nevroner i den prefrontale cortex, en del av hjernen som er viktig for å kontrollere følelser, en tendens til å skrumpe opp. Og grenene deres - som nevroner bruker for å snakke med andre nevroner - har en tendens til å trekke seg tilbake. Men da forskerne la til psykedeliske medisiner inkludert LSD og MDMA til petriskåler med rotte-neuroner, fant de ut at antall forbindelser og grener i nervecellene økte.
En annen hjerne i tarmen?
Millioner av hjerneceller lever i tykktarmen, og fordi disse cellene fungerer uten noen instruksjoner fra hjernen eller ryggraden, omtaler forskere noen ganger massen til dem som "den andre hjernen." Men denne massen har også et vitenskapelig navn: det enteriske nervesystemet. Og en ny studie, gjort på mus, viser at systemet er ganske smart; det kan avfyre synkroniserte nevroner for å stimulere muskler og koordinere aktiviteten deres, slik at den kan gjøre ting som å flytte avføring ut av kroppen.
Selve hjernen (den i hodet) kan også gjøre dette - synkronisere avfyringen av nevroner - i de tidlige stadiene av hjerneutviklingen. Dette betyr at nevronhandlingene i tarmen kan være en "uregenskaper" fra de første stadiene av den andre hjernens evolusjon. Noen forskere antar til og med at den andre hjernen utviklet seg før den første, og at dette avfyringsmønsteret kommer fra den tidligste fungerende hjernen i kroppen.
