10 Things We Learned About the Brain in 2018

The amazing brain

Mózg rzeźbi nie tylko to, kim jesteśmy, ale także świat, którego doświadczamy. Mówi nam, co mamy widzieć, co słyszeć i co mówić. Rozszerza się, by pomieścić nowy język lub umiejętność, której się uczymy. Opowiada historie, kiedy śpimy. Wysyła sygnały alarmowe i pobudza ciało do ucieczki lub walki, gdy wyczuwa niebezpieczeństwo. Mózg dostosowuje się do otoczenia, dzięki czemu nie drażni nas ciągły zapach w starym domu czy ciągły szum klimatyzacji. Nasze mózgi patrzą na słońce i mówią naszemu ciału, która jest godzina. Mózg przechowuje wspomnienia, zarówno bolesne, jak i przyjemne.

Ale tak istotny, jak mózg jest dla naszego istnienia, wciąż jest dla nas tak tajemniczy, jak planeta z odległej galaktyki. Nawet w 2018 roku neuronaukowcy wciąż odkrywają podstawowe fakty na temat tej ważącej około 1,4 kilograma tkanki. Czasami badacze mają okazję rzucić okiem na ludzki mózg lub zobaczyć, co dzieje się z osobą, której brakuje dużej części mózgu. Innym razem naukowcy muszą badać myszy, aby dowiedzieć się więcej o mózgach ssaków, a następnie wykonać pewne zgadywanie, w jaki sposób te odkrycia odnoszą się do naszych własnych mózgów.

Oto kilka fascynujących rzeczy, których dowiedzieliśmy się o mózgu w 2018 roku.

Nowy rodzaj neuronu

Nie codziennie naukowcy odkrywają zupełnie nowy rodzaj komórki w ludzkim mózgu, zwłaszcza taki, który nie występuje w ulubionych obiektach nie-ludzkich neurobiologów, myszach. Neuron różany”, nazwany tak ze względu na swój krzaczasty wygląd, wymykał się naukowcom aż do tego roku, częściowo dlatego, że jest tak rzadki.

Ta nieuchwytna komórka mózgowa stanowi tylko około 10 procent pierwszej warstwy neocortex, jednej z najnowszych części mózgu pod względem ewolucji (co oznacza, że dalecy przodkowie współczesnych ludzi nie mieli tej struktury). Neocortex odgrywa rolę w widzeniu i słyszeniu. Naukowcy nie wiedzą jeszcze, co robi neuron różany, ale odkryli, że łączy się on z innymi neuronami zwanymi komórkami piramidowymi, rodzajem neuronu pobudzającego, i hamuje je.

U.D., pacjent neurobiologii

Chłopiec, znany w literaturze medycznej jako „U.D.”, miał usuniętą jedną trzecią prawej półkuli mózgu cztery lata temu w celu zmniejszenia wyniszczających go napadów. Usunięta część mózgu obejmowała prawą stronę płata potylicznego (mózgowe centrum przetwarzania wzroku) oraz większość prawego płata skroniowego, mózgowego centrum przetwarzania dźwięku. Obecnie, w wieku 11 lat, U.D. nie widzi lewej strony swojego świata, ale funkcjonuje tak samo dobrze jak inni w jego wieku w zakresie poznawania i przetwarzania wzroku, nawet bez tej kluczowej części mózgu.

To dlatego, że obie strony mózgu przetwarzają większość aspektów widzenia. Ale prawa dominuje w wykrywaniu twarzy, podczas gdy lewa dominuje w przetwarzaniu słów, według studium przypadku napisanego o U.D.

To studium pokazuje plastyczność mózgu; w przypadku braku prawego ośrodka przetwarzania wzroku U.D., lewy ośrodek wkroczył, aby to zrekompensować. Rzeczywiście, badacze odkryli, że lewa strona mózgu U.D. wykrywała twarze tak samo dobrze, jak prawa.

Mózg może zawierać bakterie

Nasze mózgi mogą być pełne bakterii. Ale nie martw się – nie wygląda na to, by powodowały one jakąkolwiek szkodę.

Poprzednio naukowcy uważali, że mózg jest środowiskiem wolnym od bakterii, a obecność mikrobów jest oznaką choroby. Ale wstępne ustalenia z badania przedstawionego w tym roku na dużym dorocznym spotkaniu naukowym Society for Neuroscience wykazały, że nasze mózgi mogą faktycznie pomieścić nieszkodliwe bakterie.

Badacze w tym badaniu badali 34 mózgi pośmiertne, szukając różnic między tymi ze schizofrenią a tymi bez tego stanu. Jednak badacze wciąż zdarzało się na obiekty w kształcie pręta w swoich obrazach, a te kształty okazały się być bakteriami.

Mikroorganizmy wydawały się mieszkać w niektórych miejscach w mózgu więcej niż w innych; obszary te obejmowały hipokamp, kora przedczołowa i substantia nigra. Mikroby zostały również znalezione w komórkach mózgu zwanych astrocytami, które znajdowały się w pobliżu bariery krew-mózg, „muru granicznego”, który strzeże mózgu.

Znaleziska nie zostały jeszcze opublikowane w recenzowanym czasopiśmie, a więcej badań jest potrzebnych do potwierdzenia ustaleń, naukowcy powiedzieli.

Mózg jest magnetyczny

Nasze mózgi są magnetyczne. A przynajmniej mózgi zawierają cząsteczki, które mogą być namagnesowane. Ale naukowcy tak naprawdę nie wiedzą, dlaczego te cząsteczki są w mózgu, ani skąd się wzięły. Niektórzy badacze uważają, że te magnetyzowalne cząsteczki służą celom biologicznym, podczas gdy inni twierdzą, że cząsteczki dostały się do mózgu z powodu zanieczyszczenia środowiska.

W tym roku naukowcy zmapowali, gdzie te cząsteczki znajdują się w mózgu. Wyniki ich badań, naukowcy powiedzieli, dostarczają dowodów, że cząstki są tam z jakiegoś powodu. To dlatego, że we wszystkich mózgach naukowców badanych – od siedmiu osób, które zmarły na początku lat 90-tych w wieku od 54 do 87 – cząstki magnetyczne były zawsze skoncentrowane w tych samych obszarach. Badacze stwierdzili również, że większość części mózgu zawierała te małe magnesy.

Mózgi wielu zwierząt również posiadają cząstki magnetyczne, a nawet istnieje pewna sugestia, że zwierzęta używają tych cząstek do nawigacji. Co więcej, pewien rodzaj bakterii zwany bakteriami magnetotaktycznymi używa tych cząstek do orientowania się w przestrzeni.

Wirus odpowiedzialny za ludzką świadomość?

Starożytny wirus zainfekował ludzi dawno temu, a ten najeźdźca pozostawił po sobie swój kod genetyczny w naszym DNA. W tym roku naukowcy odkryli, że fragmenty tego starożytnego wirusowego DNA odgrywają istotną rolę w komunikacji między komórkami mózgu, która jest wymagana dla myślenia wyższego rzędu.

Nie jest niczym niezwykłym dla ludzi, aby nosić wokół fragmenty wirusowego kodu genetycznego; około 40 procent do 80 procent ludzkiego genomu składa się z genów pozostawionych przez wirusy.

W badaniu w tym roku naukowcy odkryli, że gen wirusowy o nazwie Arc pakuje inne informacje genetyczne i wysyła je z jednej komórki nerwowej do następnej. Ten gen pomaga również komórkom reorganizować się w czasie. Co więcej, problemy z genem Arc mają tendencję do występowania u osób z autyzmem lub innymi zaburzeniami neuronowymi.

Badacze mają teraz nadzieję poznać dokładny mechanizm, dzięki któremu gen Arc dostał się do naszego genomu i co dokładnie mówi naszym komórkom mózgowym.

Młode komórki w starych mózgach czy nie?

Nasze ciała nieustannie pozbywają się starych komórek i tworzą nowe. Ale przez dziesięciolecia naukowcy uważali, że ten obrót komórkowy nie zachodzi w starzejących się mózgach. W ostatnich latach jednak, badania przeprowadzone na myszach – i niektóre wczesne badania przeprowadzone u ludzi – podniosły pytania dotyczące tego pojęcia.

W tym roku papier dostarczył to, co może być pierwszym mocnym dowodem, że starsze mózgi robią nowe komórki. Naukowcy zbadali 28 pośmiertnych, niechorobowych mózgów ludzi, którzy byli w wieku od 14 do 79 lat, kiedy zmarli. Naukowcy wycięli hipokamp każdego mózgu, obszar mózgu ważny dla uczenia się i zapamiętywania, a następnie policzyli liczbę młodych komórek, które nie były w pełni dojrzałe. Naukowcy odkryli, że starsze mózgi miały tyle samo nowych komórek co młodsze, ale starsze mózgi tworzyły mniej nowych naczyń krwionośnych i połączeń między komórkami mózgu.

Aby skomplikować sprawy, jednak inne badanie, opublikowane miesiąc przed tym, znalazło coś przeciwnego, stwierdzając, że dorosłe mózgi nie tworzą nowych komórek w hipokampie. Niezgoda może wynikać ze sposobu, w jaki mózgi zostały zachowane w tych dwóch badaniach i rodzajów mózgów, które zostały zbadane. (Wcześniejsze badanie dotyczyło mózgów z różnymi stanami chorobowymi, natomiast późniejsze badanie dotyczyło tylko mózgów nie dotkniętych chorobą. Mogły one również wykorzystywać różne techniki konserwacji, które mogą mieć wpływ na komórki.)

Twój mózg w stresie

Złe wieści: Stres może powodować kurczenie się mózgu. To według badań opublikowanych w październiku tego roku.

W badaniu, naukowcy spojrzał na ponad 2000 zdrowych, ludzi w średnim wieku i stwierdził, że te z wyższym poziomem hormonu stresu kortyzolu miał nieco mniejsze objętości mózgu niż ludzie z normalnej ilości hormonu. Osoby z wyższym poziomem kortyzolu wypadały również gorzej w testach pamięci niż osoby z normalnym poziomem tego hormonu. Oba ustalenia, należy zauważyć, są stowarzyszenia między stresem i mózgu, a nie przyczynowo-skutkowe ustalenia.

Stres jest normalny dla ciała: Podczas chwil stresu, poziom kortyzolu wzrasta wraz z tymi z innego hormonu, adrenaliny. Te hormony pracują razem, aby rzucić swoje ciało do walki lub ucieczki odpowiedzi. Ale kiedy stresująca część się skończy, poziom kortyzolu powinien się obniżyć. Nie zawsze jednak tak się dzieje. Niektórzy ludzie, zwłaszcza we współczesnym życiu, mogą mieć podwyższony poziom kortyzolu przez długie okresy czasu. Zmniejszenie stresu – np. poprzez lepszy sen, ćwiczenia fizyczne, techniki relaksacyjne i przyjmowanie leków obniżających poziom kortyzolu – może przynieść szereg korzyści, twierdzą naukowcy.

Czy twój mózg pozwala ci usłyszeć własne kroki?

Klik, klik, klik: Możesz mieć swój mózg, aby podziękować za oszczędzenie ci słyszenia każdego pojedynczego kroku, który robisz. Badanie przeprowadzone w tym roku na myszach wykazało, że mózg myszy usuwa dźwięk własnych kroków. To pozwoliło stworzeniom lepiej słyszeć inne dźwięki w swoim otoczeniu, takie jak odgłosy drapieżnika.

Badacze odkryli, że mózg myszy zbudował filtr hałasu, ponieważ mózg przyzwyczaił się do określonego dźwięku. Zrobił to poprzez sprzężenie komórek w korze ruchowej, obszar mózgu, który jest zaangażowany w ruch, do kory słuchowej, obszar zaangażowany z dźwiękiem. Po prostu, komórki mózgowe w korze ruchowej ogień sygnały do blokowania komórek mózgowych w korze słuchowej z odpaleniem ich własnych sygnałów – zasadniczo wyciszając kory słuchowej.

I choć badanie zostało przeprowadzone na myszach, naukowcy uważają, że wyniki mogą również mieć zastosowanie do ludzi. To dlatego, że mamy podobne systemy w miejscu już. Na przykład, mózgi łyżwiarzy figurowych uczą się, jakich ruchów należy się spodziewać, a neurony hamujące znoszą odruchy, które uniemożliwiłyby tym sportowcom kręcenie się i wykonywanie szalonych obrotów.

Leki psychodeliczne mogą zmieniać strukturę komórek mózgowych

Narkotyki psychodeliczne mogą fizycznie zmieniać strukturę komórek mózgowych, jak wynika z nowego badania. Badania te zostały przeprowadzone na komórkach mózgowych w naczyniach laboratoryjnych i u zwierząt, ale jeśli wyniki odnoszą się do ludzi, mogą oznaczać, że te leki mogą pomóc ludziom, którzy mają pewne zaburzenia nastroju.

To dlatego, że u osób z depresją, lękiem lub innymi zaburzeniami nastroju, neurony w korze przedczołowej, części mózgu ważnej dla kontrolowania emocji, mają tendencję do kurczenia się. A ich gałęzie – których neurony używają, by rozmawiać z innymi neuronami – mają tendencję do zwijania się. Ale kiedy naukowcy dodali leki psychodeliczne, w tym LSD i MDMA, do szalek Petriego z neuronami szczurów, odkryli, że liczba połączeń i gałęzi w komórkach nerwowych wzrosła.

Drugi mózg w jelitach?

Miliony komórek mózgowych żyją w jelicie grubym, a ponieważ komórki te funkcjonują bez żadnych instrukcji z mózgu lub kręgosłupa, naukowcy czasami odnoszą się do masy z nich jako „drugiego mózgu”. Ale ta masa ma również naukową nazwę: jelitowy układ nerwowy. A nowe badanie, przeprowadzone na myszach, pokazuje, że system ten jest całkiem sprytny; może odpalać zsynchronizowane neurony, aby stymulować mięśnie i koordynować ich aktywność, dzięki czemu może robić takie rzeczy, jak wyprowadzanie kału z ciała.

Rzeczywisty mózg (ten w twojej głowie) również może to robić – synchronizować odpalanie neuronów – we wczesnych stadiach rozwoju mózgu. Oznacza to, że działania neuronów w jelitach mogą być „pierwotną właściwością” z pierwszych etapów ewolucji drugiego mózgu. Niektórzy naukowcy stawiają nawet hipotezę, że drugi mózg wyewoluował przed pierwszym i że ten wzorzec odpalania pochodzi z najwcześniej funkcjonującego mózgu w organizmie.

.