Hjernens claustrum opfører sig mere som en højhastighedsinternetrouter, viser forskning

Hjernens claustrum opfører sig mere som en højhastighedsinternetrouter, viser forskning

Skjult under hjernens ydre, rynkede cortex er et dybt mystisk område kendt som claustrum. Det har længe været kendt, at denne region udveksler signaler med meget af cortex, som er ansvarlig for højere og kompleks ræsonnement. På grund af claustrums omfattende forbindelser postulerede den legendariske videnskabsmand Francis Crick, PhD, af DNA-opdagelsesberømmelse, første gang i 2005, at claustrum er sædet for bevidstheden. Med andre ord, det område af hjernen, der muliggør bevidsthed om verden og os selv.

Men forskere ved University of Maryland School of Medicine mener nu, at Crick kan have taget fejl: De udviklede en ny teori -; bygget på data -; at claustrum opfører sig mere som en højhastighedsinternetrouter, der tager executive-kommandoer fra "boss"-områder i hjernens cortex, som danner komplekse tanker for at skabe "netværk" i cortex. Som en router koordinerer claustrum disse netværk til at arbejde sammen for at udføre de mange forskellige kognitivt krævende opgaver, som vi udfører fra øjeblik til øjeblik i hverdagen.

Det er vigtigt at forstå, hvordan hjernen danner og koordinerer disse netværk i cortex gennem claustrum, da uorganiserede netværk er et typisk træk ved mange sygdomme som afhængighed, Alzheimers og skizofreni. Denne opdagelse kan føre til bedre terapier til at adressere kognitiv dysfunktion i disse sygdomme.

"Hjernen er det mest komplekse system i det kendte univers. Det er disse datadrevne teoretiske fremskridt, der fremmer vores viden til at udnytte denne kompleksitet til at forbedre menneskelivet." sagde Brian Mathur, PhD, lektor i farmakologi ved UMSOM. "Som den mest forbundne struktur i hjernen er claustrum et vindue ind i hjernens mysterium, sindet."

Deres nye resultater og hypoteser blev offentliggjort i Trends In Cognitive Sciences den 30. september 2022.

For at identificere den præcise rolle af claustrum, Dr. Mathur og hans kolleger udførte en række forsøg på dyr og mennesker. Et eksperiment brugte moderne neurovidenskabelige tilgange til at eliminere claustrum hos vågne mus. Disse mus mistede ikke bevidstheden og fortsatte med at løbe normalt. Et slag mod Cricks teori!

Neurovidenskab e-bog

Samling af de bedste interviews, artikler og nyheder fra det sidste år. Download en gratis kopi

Dernæst gav forskerne musene en kognitivt let eller svær opgave og sammenlignede, hvordan de reagerede, når claustrum blev slukket. Normalt kan en mus udføre både de lette og svære opgaver. Men da forskerne slukkede for claustrum, kunne musene ikke længere udføre den svære opgave.

Dr. Da han spekulerede på, om dette fund havde nogen relevans for mennesker, samarbejdede Mathur med kollegerne David Seminowicz, PhD, professor i neurale og smertevidenskaber ved UM School of Dentistry, og Fred Barrett, PhD, lektor i psykiatri og adfærdsvidenskab ved Johns Hopkins University School of Medicine. De tre organiserede et forskningsstudie, hvor de udførte funktionelle MR-hjernescanninger på raske frivillige, som var engageret i enten simple eller komplicerede mentale opgaver. Forskerne observerede, at hendes klaustrum kun "lyste op", når hun udførte den svære version af opgaven. Denne begivenhed faldt sammen med aktiveringen af ​​et netværk i cortex involveret i optimal kognitiv ydeevne. Slå to mod Cricks teori om bevidsthed!

Dr. Mathur sagde, at den tredje strejke vil være, når yderligere eksperimenter understøtter deres teori om claustrum-funktion. Derved ønsker Dr. Mathur og hans kolleger nu at forstå, hvordan claustrum lærer og tilpasser sig til at orkestrere netværk i cortex for at understøtte kognition.

Forstå hvordan hjernen fleksibelt danner og koordinerer disse netværk -; gennem claustrum -; er vigtig til behandling af det kognitive fald, der opstår i afhængighed, Alzheimers sygdom og skizofreni.

Mark T. Gladwin, MD, vicepræsident for medicinske anliggender ved University of Maryland, Baltimore, og John Z. og Akiko K. Bowers Distinguished Professor og dekan for UMSOM

Dr. Mathur tilføjede: "Vores hypotese giver os en tiltrængt begrebsramme til at udvikle nye terapeutiske strategier."

Kilde:

University of Maryland School of Medicine

Reference:

Madden, MB et al. (2022) En rolle for klaustrum i kognitiv kontrol. Tendenser i kognitiv videnskab. doi.org/10.1016/j.tics.2022.09.006.

.