10 saker vi lärde oss om hjärnan 2018

Den fantastiska hjärnan

Hjärnan formar inte bara vem vi är utan också den värld som vi upplever. Den talar om för oss vad vi ska se, vad vi ska höra och vad vi ska säga. Den expanderar för att rymma ett nytt språk eller en ny färdighet som vi lär oss. Den berättar historier när vi sover. Den sänder larmsignaler, och den sporrar kroppen att springa eller slåss när den känner fara. Hjärnan anpassar sig till miljöer så att vi inte blir irriterade av en konstant lukt i ett gammalt hus eller det ständiga surret från luftkonditioneringen. Våra hjärnor tittar på solen och talar om för kroppen vad klockan är. Hjärnan lagrar minnen, både smärtsamma och trevliga.

Men hur viktig hjärnan än är för vår existens är den fortfarande lika mystisk för oss som en planet från en avlägsen galax. Till och med 2018 upptäcker neurovetare fortfarande grundläggande fakta om denna cirka 1,4 kilo tunga vävnadsmassa. Ibland får forskarna en glimt av en mänsklig hjärna eller ser vad som händer med en person när en stor del av hjärnan saknas. Andra gånger måste forskarna studera möss för att lära sig mer om däggdjurshjärnor och sedan gissa sig fram till hur dessa upptäckter förhåller sig till våra egna hjärnor.

Här är några fascinerande saker som vi lärde oss om hjärnan under 2018.

En ny typ av neuron

Det är inte varje dag som forskare upptäcker en helt ny typ av cell i den mänskliga hjärnan, särskilt inte en som inte finns i neurovetenskapsmännens favoritobjekt som inte är mänskliga, möss. ”Nyponneuronet”, som fått sitt namn på grund av sitt buskiga utseende, hade undgått forskarna fram till i år, delvis på grund av att den är så sällsynt.

Denna svårfångade hjärncell utgör endast cirka 10 procent av det första lagret i neocortex, en av de nyaste delarna av hjärnan när det gäller evolutionen (vilket innebär att de moderna människornas avlägsna förfäder inte hade den här strukturen). Neocortex spelar en roll för synen och hörseln. Forskarna vet ännu inte vad nyponneuronet gör, men de fann att det ansluter sig till andra neuroner som kallas pyramidala celler, en typ av exciterande neuron, och bromsar dem.

U.D., den neurovetenskapliga patienten

En pojke, som i den medicinska litteraturen kallas ”U.D.”, fick en tredjedel av den högra hjärnhalvan bortopererad för fyra år sedan för att minska sina försvagande anfall. Den del av hjärnan som avlägsnades omfattade den högra sidan av hans occipitallob (hjärnans centrum för synbearbetning) och större delen av hans högra temporallob, hjärnans centrum för ljudbearbetning. När U.D. nu är 11 år gammal kan han inte se den vänstra sidan av sin värld, men han fungerar lika bra som andra i hans ålder när det gäller kognition och synbearbetning, även utan denna viktiga del av hjärnan.

Det beror på att båda sidorna av hjärnan bearbetar de flesta aspekter av synen. Men den högra är dominerande när det gäller att upptäcka ansikten, medan den vänstra är dominerande när det gäller att bearbeta ord, enligt en fallstudie som skrivits om U.D.

Denna studie visar på hjärnans plasticitet; i avsaknad av U.D:s högra centrum för synbearbetning trädde det vänstra centrumet in för att kompensera. Forskarna fann faktiskt att den vänstra sidan av U.D:s hjärna upptäckte ansikten lika bra som den högra skulle ha gjort.

Hjärnan kan innehålla bakterier

Våra hjärnor kan vara fulla av bakterier. Men oroa dig inte – det verkar inte som om de orsakar någon skada.

Förr trodde forskare att hjärnan var en bakteriefri miljö och att närvaron av mikrober var ett tecken på sjukdom. Men preliminära resultat från en studie som presenterades i år vid det stora årliga vetenskapliga mötet Society for Neuroscience visade att våra hjärnor faktiskt kan hysa ofarliga bakterier.

Forskarna i den studien hade undersökt 34 postmortala hjärnor och letat efter skillnader mellan dem med schizofreni och dem utan sjukdomen. Forskarna fortsatte dock att stöta på stavformade föremål i sina bilder, och dessa former visade sig vara bakterier.

Mikroorganismerna tycktes bo på vissa ställen i hjärnan mer än på andra; dessa områden var bland annat hippocampus, den prefrontala cortexen och substantia nigra. Mikroberna hittades också i hjärnceller som kallas astrocyter och som befann sig nära blod-hjärnbarriären, den ”gränsvägg” som skyddar hjärnan.

Fyndet har ännu inte publicerats i en fackgranskad tidskrift, och mer forskning behövs för att bekräfta fynden, säger forskarna.

Hjärnan är magnetisk

Våra hjärnor är magnetiska. Eller åtminstone innehåller hjärnor partiklar som kan magnetiseras. Men forskarna vet inte riktigt varför dessa partiklar finns i hjärnan eller var de har sitt ursprung. Vissa forskare tror att dessa magnetiserbara partiklar tjänar ett biologiskt syfte, medan andra säger att partiklarna hamnade i hjärnan på grund av miljöföroreningar.

I år har forskare kartlagt var dessa partiklar finns i hjärnan. Resultaten av deras studie ger enligt forskarna bevis för att partiklarna finns där av en anledning. Det beror på att i alla hjärnor som forskarna undersökte – från sju personer som dog i början av 1990-talet i åldrarna 54 till 87 år – var de magnetiska partiklarna alltid koncentrerade till samma områden. Forskarna fann också att de flesta delar av hjärnan innehöll dessa små magneter.

Många djurhjärnor har också magnetiska partiklar, och det finns till och med en antydan om att djur använder dessa partiklar för att navigera. Dessutom använder en typ av bakterier som kallas magnetotaktiska bakterier partiklarna för att orientera sig i rymden.

Virus som är ansvarigt för människans medvetande?

Ett uråldrigt virus smittade människor för länge sedan, och denna inkräktare lämnade kvar sin genetiska kod i vårt DNA. I år upptäckte forskare att fragment av detta urgamla virus-DNA spelar en viktig roll i den kommunikation mellan hjärnceller som krävs för högre ordningers tänkande.

Det är inte ovanligt att människor bär med sig fragment av virusens genetiska kod; cirka 40 till 80 procent av människans arvsmassa består av gener som virus lämnat efter sig.

I studien från i år upptäckte forskarna att en virusgen som kallas Arc paketerar annan genetisk information och skickar iväg den från en nervcell till en annan. Denna gen hjälper också cellerna att omorganiseras med tiden. Dessutom tenderar problem med Arc-genen att uppstå hos personer som har autism eller andra neurala störningar.

Forskarna hoppas nu kunna ta reda på den exakta mekanismen genom vilken Arc-genen hamnade i vår arvsmassa och vad exakt den säger till våra hjärnceller.

Unga celler i gamla hjärnor eller inte?

Våra kroppar gör sig kontinuerligt av med gamla celler och tillverkar nya. Men i årtionden trodde forskare att denna cellomsättning inte skedde i åldrande hjärnor. Under de senaste åren har dock studier på möss – och vissa tidiga studier på människor – väckt frågor om denna föreställning.

I år kom en artikel med vad som kan vara det första starka beviset för att äldre hjärnor faktiskt bildar nya celler. Forskarna studerade 28 obducerade, oskadade hjärnor från personer som var mellan 14 och 79 år gamla när de dog. Forskarna skar upp hippocampus i varje hjärna, ett område i hjärnan som är viktigt för inlärning och minne, och räknade sedan antalet unga celler som inte var helt mogna. Forskarna fann att äldre hjärnor hade lika många nya celler som yngre hjärnor, men att de äldre hjärnorna bildade färre nya blodkärl och förbindelser mellan hjärncellerna.

För att komplicera saken fann dock en annan studie, som publicerades en månad före den här studien, motsatsen och drog slutsatsen att vuxna hjärnor inte bildar nya celler i hippocampus. Oenigheten kan bero på hur hjärnorna bevarades i de två studierna och vilka typer av hjärnor som undersöktes. (I den tidigare studien undersöktes hjärnor med olika hälsotillstånd, medan den senare forskningen endast undersökte icke-sjuka hjärnor. De kan också ha använt olika konserveringstekniker som kan påverka cellerna.)

Din hjärna vid stress

Sämre nyheter: Stress kan krympa hjärnan. Det visar en studie som publicerades i oktober i år.

I studien tittade forskarna på mer än 2 000 friska personer i medelåldern och fann att de med högre nivåer av stresshormonet kortisol hade något mindre hjärnvolymer än personer med normala mängder av hormonet. Personer med högre kortisolnivåer presterade också sämre på minnestester än personer med normala nivåer av hormonet. Båda resultaten, det bör noteras, är associationer mellan stress och hjärnan och inte resultat av orsak och verkan.

Stress är normalt för kroppen: Under stunder av stress stiger kortisolnivåerna tillsammans med nivåerna av ett annat hormon, adrenalin. Dessa hormoner arbetar tillsammans för att kasta kroppen in i en kamp- eller flyktreaktion. Men när det stressiga momentet är över bör kortisolnivåerna sjunka. Det gör de dock inte alltid. Vissa människor, särskilt i detta moderna liv, kan ha förhöjda kortisolnivåer under långa perioder. Att minska stressen – till exempel genom att sova bättre, motionera, använda sig av avslappningstekniker och ta kortisolreducerande mediciner – kan ha en rad fördelar, säger forskarna.

Har din hjärna låtit dig höra dina egna fotsteg?

Klick, klick, klick: Du kan ha din hjärna att tacka för att du slipper höra varje steg du tar. En studie som genomfördes på möss i år visade att mushjärnan avbryter ljudet av djurets egna fotsteg. Detta gjorde att varelserna bättre kunde höra andra ljud i sin omgivning, till exempel ljudet från ett rovdjur.

Forskarna fann att mushjärnan byggde upp ett brusfilter när hjärnan acklimatiserade sig till ett visst ljud. Den gjorde detta genom att koppla ihop celler i den motoriska hjärnbarken, ett område i hjärnan som är involverat i rörelse, med den auditiva hjärnbarken, ett område som är involverat i ljud. Enkelt uttryckt avfyrar hjärncellerna i den motoriska hjärnbarken signaler för att blockera hjärncellerna i den auditiva hjärnbarken från att avfyra sina egna signaler – vilket i princip stänger av den auditiva hjärnbarken.

Och även om studien utfördes på möss, tror forskarna att resultaten även skulle kunna tillämpas på människor. Det beror på att vi redan har liknande system på plats. Till exempel lär sig konståkarnas hjärnor vilka rörelser de kan förvänta sig, och hämmande neuroner upphäver reflexer som skulle hindra dessa idrottare från att snurra och utföra sina galna snurror.

Psykedeliska droger kan förändra hjärncellernas struktur

Psykedeliska droger kan fysiskt förändra strukturen hos hjärncellerna, enligt en ny studie. Forskningen genomfördes på hjärnceller i labbskålar och på djur, men om resultaten gäller för människor skulle de kunna innebära att dessa droger kan hjälpa människor som har vissa humörstörningar.

Det beror på att hos människor med depression, ångest eller andra humörstörningar tenderar neuronerna i den prefrontala cortexen, en del av hjärnan som är viktig för att kontrollera känslor, att skrumpna ihop. Och deras grenar – som neuronerna använder för att prata med andra neuroner – tenderar att dras tillbaka. Men när forskarna tillsatte psykedeliska droger som LSD och MDMA i petriskålar med råttneuroner fann de att antalet förbindelser och grenar i nervcellerna ökade.

En andra hjärna i tarmen?

Miljoner hjärnceller lever i tjocktarmen, och eftersom dessa celler fungerar utan några instruktioner från hjärnan eller ryggraden kallar forskare ibland massan av dem för ”den andra hjärnan”. Men denna massa har också ett vetenskapligt namn: det enteriska nervsystemet. Och en ny studie, gjord på möss, visar att systemet är ganska smart; det kan avfyra synkroniserade neuroner för att stimulera musklerna och samordna deras aktivitet så att det kan göra saker som att flytta avföring ut ur kroppen.

Den egentliga hjärnan (den som finns i ditt huvud) kan också göra detta – synkronisera avfyrandet av neuroner – i de tidiga stadierna av hjärnans utveckling. Detta innebär att neuronernas åtgärder i tarmen kan vara en ”primordial egenskap” från de första stadierna av den andra hjärnans utveckling. Vissa forskare antar till och med att den andra hjärnan utvecklades före den första och att detta avfyrningsmönster kommer från den tidigast fungerande hjärnan i kroppen.

.