Apbrīnojamās smadzenes
Smadzenes skulpturē ne tikai to, kas mēs esam, bet arī pasauli, kuru piedzīvojam. Tas mums saka, ko redzēt, ko dzirdēt un ko teikt. Tas paplašinās, lai pielāgotos jaunai valodai vai prasmei, kuru mēs apgūstam. Tas stāsta stāstus, kad mēs guļam. Tas sūta trauksmes signālus, un tas liek ķermenim skriet vai cīnīties, sajūtot briesmas. Smadzenes pielāgojas videi, tāpēc mūs nekaitina nemitīga smaka vecā mājā vai pastāvīga gaisa kondicioniera duncis. Mūsu smadzenes skatās uz sauli un pasaka savam ķermenim, kāds ir laiks. Smadzenes glabā gan sāpīgas, gan patīkamas atmiņas.
Bet cik būtiskas smadzenes ir mūsu eksistencei, tās mums joprojām ir tikpat noslēpumainas kā planēta no tālas galaktikas. Pat 2018. gadā neirozinātnieki joprojām atklāj fundamentālus faktus par šo aptuveni 3 mārciņu. (1,4 kilogrami) lielais audu daudzums. Dažreiz pētnieki gūst ieskatu cilvēka smadzenēs vai redz, kas notiek ar cilvēku, ja trūkst lielas smadzeņu daļas. Citreiz zinātniekiem ir jāpēta peles, lai uzzinātu vairāk par zīdītāju smadzenēm, un pēc tam jāveic daži minējumi par to, kā šie atradumi attiecas uz mūsu pašu smadzenēm.
Šeit ir dažas aizraujošas lietas, kuras mēs uzzinājām par smadzenēm 2018. gadā.
Jauna veida neirons
Ne katru dienu zinātnieki atklāj pilnīgi jaunu šūnu veidu cilvēka smadzenēs, it īpaši tādu, kas nav atrodams neirozinātnieku iecienītajos nehumānajos subjektos - pelēs. "Mežrozīšu neirons", ko tā dēvēja par to kuplo izskatu, līdz šim gadam bija izvairījies no zinātniekiem, daļēji tāpēc, ka tas ir tik reti.
Šī nenotveramā smadzeņu šūna veido tikai apmēram 10 procentus no pirmā neokorteksa slāņa, kas ir viena no jaunākajām smadzeņu daļām evolūcijas ziņā (kas nozīmē, ka mūsdienu cilvēku tālajiem senčiem nebija šādas struktūras). Neokorteks spēlē redzes un dzirdes lomu. Pētnieki vēl nezina, ko dara mežrozīšu neirons, bet viņi atklāja, ka tas savienojas ar citiem neironiem, kurus sauc par piramīdām šūnām, kas ir uzbudinošā neirona tips, un liek tiem bremzes.
ASV, neirozinātnes pacients
Zēns, kurš medicīnas literatūrā pazīstams kā "U.D." Viņai pirms četriem gadiem tika noņemta viena trešdaļa smadzeņu labās puslodes, lai mazinātu viņa novājinošos krampjus. Smadzeņu daļa, kas tika noņemta, ietvēra viņa pakauša daivas labo pusi (smadzeņu redzes apstrādes centrs) un lielāko daļu viņa labās temporālās daivas, smadzeņu skaņas apstrādes centru. Tagad 11 gadu vecums, U.D. Nevar redzēt savas pasaules kreiso pusi, taču viņš tikpat labi kā citi sava vecuma cilvēki darbojas izziņā un redzes apstrādē, pat bez šīs smadzeņu galvenās daļas.
Tas ir tāpēc, ka abas smadzeņu puses apstrādā lielāko daļu redzes aspektu. Bet labajā pusē dominē seju noteikšanā, savukārt kreisajā pusē dominē vārdu apstrāde, liecina gadījuma pētījums, kas rakstīts par ASV.
Šis pētījums parāda smadzeņu plastiskumu; ja nav ASV labā redzes apstrādes centra, kreisais centrs iekāpa, lai kompensētu. Patiešām, pētnieki atklāja, ka ASV smadzeņu kreisā puse atklāj sejas tikpat labi, cik labās puses.
Smadzenēs var būt baktērijas
Iespējams, ka mūsu smadzenēs ir baktērijas. Bet neuztraucieties - neizskatās, ka tie nodarītu kaut ko ļaunu.
Iepriekš zinātnieki domāja, ka smadzenes ir vide, kurā nav baktēriju, un ka mikrobu klātbūtne ir slimības pazīme. Bet provizoriskie secinājumi no pētījuma, kas šogad tika prezentēts lielajā ikgadējā Neirozinātņu biedrības zinātniskajā sanāksmē, atklāja, ka mūsu smadzenes faktiski varētu izvietot nekaitīgas baktērijas.
Pētnieki šajā pētījumā bija pārbaudījuši 34 smadzenes pēcmortem, meklējot atšķirības starp tiem, kuriem ir šizofrēnija, un tiem, kuriem nav šī stāvokļa. Tomēr pētnieki turpināja notikt ar stieņu formas priekšmetiem savos attēlos, un šīs formas izrādījās baktērijas.
Likās, ka mikroorganismi dažos smadzeņu punktos mīt vairāk nekā citos; šajos apgabalos ietilpa hipokampuss, prefrontālā garozas un Essentiia nigra. Mikrobi tika atrasti arī smadzeņu šūnās, ko sauc par astrocītiem, kas atradās netālu no asins-smadzeņu barjeras, “robežas sienas”, kas apsargā smadzenes.
Rezultāti vēl nav publicēti recenzējamā žurnālā, un, lai apstiprinātu atradumus, ir jāveic vairāk pētījumu, sacīja zinātnieki.
Smadzenes ir magnētiskas
Mūsu smadzenes ir magnētiskas. Vai vismaz smadzenēs ir daļiņas, kuras var magnetizēt. Bet zinātnieki īsti nezina, kāpēc šīs daļiņas atrodas smadzenēs vai kur tās radušās. Daži pētnieki uzskata, ka šīs magnetizējamās daļiņas kalpo bioloģiskam mērķim, savukārt citi saka, ka daļiņas smadzenēs nokļuva vides piesārņojuma dēļ.
Šogad zinātnieki kartēja, kur šīs daļiņas atrodas smadzenēs. Pētnieki sacīja, ka viņu pētījuma rezultāti sniedz pierādījumus tam, ka daļiņas tur atrodas iemesla dēļ. Tas ir tāpēc, ka visās smadzenēs, ko pārbaudīja zinātnieki - no septiņiem cilvēkiem, kuri nomira 1990. gadu sākumā vecumā no 54 līdz 87 gadiem - magnētiskās daļiņas vienmēr bija koncentrētas tajās pašās zonās. Izmeklētāji arī atklāja, ka lielākajā daļā smadzeņu daļu bija šie mazie magnēti.
Daudzu dzīvnieku smadzenēs ir arī magnētiskas daļiņas, un ir pat daži ieteikumi, ka dzīvnieki izmanto šīs daļiņas, lai pārvietotos. Turklāt baktēriju tips, ko sauc par magnetotaktiskām baktērijām, izmanto daļiņas, lai orientētos telpā.
Vīruss, kas atbild par cilvēka apziņu?
Ar seno vīrusu inficēti cilvēki bija sen, un šis iebrucējs atstāja aiz tā ģenētisko kodu mūsu DNS. Šogad pētnieki atklāja, ka seno vīrusu DNS fragmentiem ir būtiska loma smadzeņu šūnu komunikācijā, kas nepieciešama augstākas pakāpes domāšanai.
Nav nekas neparasts, ka cilvēki nes vīrusa ģenētiskā koda fragmentus; aptuveni 40–80 procenti cilvēka genoma sastāv no gēniem, kurus atstājuši vīrusi.
Šā gada pētījumā pētnieki atklāja, ka vīrusu gēns, kuru sauc par Arc, iesaiņo citu ģenētisko informāciju un nosūta to no vienas nervu šūnas uz nākamo. Šis gēns arī palīdz šūnām laika gaitā reorganizēties. Vēl vairāk, problēmas ar Arc gēnu parasti rodas cilvēkiem, kuriem ir autisms vai citi neironu traucējumi.
Tagad pētnieki cer noskaidrot precīzu mehānismu, kā Arc gēns nokļuva mūsu genomā, un ko tieši tas stāsta mūsu smadzeņu šūnām.
Jaunas šūnas vecās smadzenēs, vai ne?
Mūsu ķermenis nepārtraukti iznīcina vecās šūnas un veido jaunas. Bet gadu desmitiem ilgi zinātnieki uzskatīja, ka šis šūnu apgrozījums nenotiek novecojošās smadzenēs. Tomēr pēdējos gados pētījumi, kas veikti ar pelēm, un daži agrīni pētījumi, kas veikti ar cilvēkiem, ir radījuši jautājumus par šo jēdzienu.
Šogad raksts sniedza pirmo pārliecinošo pierādījumu tam, ka vecākas smadzenes veido jaunas šūnas. Pētnieki pētīja 28 postmortem, nindiseased smadzenes cilvēkiem, kuri bija miruši no 14 līdz 79 gadiem. Zinātnieki sadalīja katra smadzeņu hipokampu, smadzeņu zonu, kas ir svarīga mācībai un atmiņai, pēc tam saskaitīja jauno šūnu skaitu, kuras nebija pilnībā nobriedušas. Pētnieki atklāja, ka vecākiem smadzenēm bija tikpat daudz jaunu šūnu kā jaunākiem smadzenēm, bet vecākiem smadzenēm bija mazāk jaunu asinsvadu un savienojumu starp smadzeņu šūnām.
Tomēr, lai sarežģītu jautājumus, citā pētījumā, kas tika publicēts mēnesi pirms šī, tika secināts, ka pieaugušo smadzenes neveido jaunas šūnas hipokampā. Domstarpības varēja izraisīt smadzeņu saglabāšanas veids abos pētījumos un smadzeņu veidi, kas tika pārbaudīti. (Iepriekšējā pētījumā tika apskatītas smadzenes ar atšķirīgiem veselības stāvokļiem, turpretī vēlākajos pētījumos tika aplūkotas tikai smadzenes, kuru izcelsme nav noteikta. Viņi varēja izmantot arī dažādas saglabāšanas metodes, kas varētu ietekmēt šūnas.)
Jūsu smadzenes uz stresu
Sliktas ziņas: Stress var saraut smadzenes. Tas ir saskaņā ar pētījumu, kas publicēts šā gada oktobrī.
Pētījumā pētnieki apskatīja vairāk nekā 2000 veselīgu, pusmūža cilvēku un atklāja, ka tiem, kuriem ir lielāks stresa hormona kortizola līmenis, smadzeņu tilpums ir nedaudz mazāks nekā cilvēkiem ar normālu hormona daudzumu. Cilvēki ar augstāku kortizola līmeni arī atmiņas testos bija sliktāki nekā cilvēki ar normālu hormona līmeni. Jāatzīmē, ka abi secinājumi ir asociācijas starp stresu un smadzenēm, nevis cēloņu un seku atklājumi.
Stress ķermenim ir normāls: stresa brīžos kortizola līmenis paaugstinās līdz ar cita hormona - adrenalīna - līmeni. Šie hormoni darbojas kopā, lai iedvesmotu jūsu ķermeni cīņā vai lidojumā. Kad stresa posms ir beidzies, kortizola līmenim vajadzētu samazināties. Viņi ne vienmēr to dara. Dažiem cilvēkiem, īpaši šajā mūsdienu dzīvē, ilgstoši var būt paaugstināts kortizola līmenis. Stresa samazināšanai - piemēram, labāk gulēt, iegūt fiziskus vingrinājumus, iesaistīties relaksācijas paņēmienos un lietot kortizolu samazinošus medikamentus - varētu būt virkne ieguvumu, sacīja pētnieki.
Vai jūsu smadzenes ļauj jums dzirdēt jūsu pašu pēdas?
Noklikšķiniet, noklikšķiniet, noklikšķiniet: Jums, iespējams, būs smadzenes, lai pateiktos par to, ka jūs aiztaupāt dzirdēt katru jūsu veikto darbību. Pētījumos, kas šogad tika veikti ar pelēm, tika noskaidrots, ka peles smadzenes izdzēsa paša kritiķa pēdu skaņu. Tas ļāva radījumiem labāk dzirdēt citas skaņas viņu apkārtnē, piemēram, plēsoņa trokšņus.
Pētnieki atklāja, ka peles smadzenes uzbūvēja trokšņa filtru, kad smadzenes pieradināja pie noteiktas skaņas. Tas tika izdarīts, savienojot šūnas motoriskajā garozā, smadzeņu apgabalā, kas saistīts ar kustību, ar dzirdes garozu - zonu, kas saistīta ar skaņu. Vienkārši sakot, smadzeņu šūnas motoriskajā garozā aizdegšanās signālus, lai bloķētu dzirdes garozas smadzeņu šūnas no viņu pašu signālu izšaušanas - būtībā dzirdes garozas klusēšana.
Un, kaut arī pētījums tika veikts ar pelēm, zinātnieki domā, ka rezultāti varētu attiekties arī uz cilvēkiem. Tas ir tāpēc, ka mums jau ir līdzīgas sistēmas. Piemēram, daiļslidotāju smadzenes iemācās gaidāmās kustības, un kavējošie neironi izsvītro refleksus, kas neļautu šiem sportistiem vērpties un veiktu viņu trakos virpuļus.
Psihodēliskās zāles var mainīt smadzeņu šūnu struktūru
Saskaņā ar jaunu pētījumu psychedelic zāles var fiziski mainīt smadzeņu šūnu struktūru. Šis pētījums tika veikts par smadzeņu šūnām laboratorijas traukos un dzīvniekiem, taču, ja atklājumi būs patiesi attiecībā uz cilvēkiem, rezultāti varētu nozīmēt, ka šīs zāles var palīdzēt cilvēkiem, kuriem ir noteikti garastāvokļa traucējumi.
Tas ir tāpēc, ka cilvēkiem ar depresiju, trauksmi vai citiem garastāvokļa traucējumiem prefrontālajā garozā esošie neironi, smadzeņu daļa, kas svarīga emociju kontrolei, mēdz sarauties. Un to zari - kurus neironi izmanto, lai sarunātos ar citiem neironiem - mēdz ievilkties. Bet, kad zinātnieki pievienoja psychedelic narkotikas, ieskaitot LSD un MDMA, Petri traukiem ar žurku neironiem, viņi atklāja, ka savienojumu un zaru skaits nervu šūnās palielinājās.
Otrās smadzenes zarnās?
Miljoniem smadzeņu šūnu dzīvo resnajā zarnā, un tāpēc, ka šīs šūnas darbojas bez smadzeņu vai mugurkaula norādījumiem, zinātnieki dažreiz to masu dēvē par “otrajām smadzenēm”. Bet šai masai ir arī zinātnisks nosaukums: zarnu nervu sistēma. Un jauns pētījums, kas veikts ar pelēm, parāda, ka sistēma ir diezgan gudra; tas var atlaist sinhronizētus neironus, lai stimulētu muskuļus un koordinētu viņu darbību, lai tas varētu veikt tādas lietas kā fekāliju pārvietošana no ķermeņa.
Faktiskās smadzenes (tās, kas atrodas jūsu galvā) arī var to izdarīt - sinhronizēt neironu atlaišanu - smadzeņu attīstības sākumposmā. Tas nozīmē, ka neironu darbības zarnās varētu būt "pirmatnējs īpašums" no otrās smadzeņu evolūcijas pirmajiem posmiem. Daži zinātnieki pat izvirza hipotēzi, ka otrās smadzenes attīstījās pirms pirmajām un ka šī izšaušanas shēma nāk no agrīnākajām smadzenēm, kas darbojas ķermenī.
