Το claustrum του εγκεφάλου συμπεριφέρεται περισσότερο σαν δρομολογητής Internet υψηλής ταχύτητας, δείχνει έρευνα

Το claustrum του εγκεφάλου συμπεριφέρεται περισσότερο σαν δρομολογητής Internet υψηλής ταχύτητας, δείχνει έρευνα

Κρυμμένη κάτω από τον εξωτερικό, ζαρωμένο φλοιό του εγκεφάλου είναι μια βαθιά μυστηριώδης περιοχή γνωστή ως claustrum. Είναι από καιρό γνωστό ότι αυτή η περιοχή ανταλλάσσει σήματα με μεγάλο μέρος του φλοιού, ο οποίος είναι υπεύθυνος για την υψηλότερη και πολύπλοκη λογική. Λόγω των εκτεταμένων συνδέσεων του claustrum, ο θρυλικός επιστήμονας Francis Crick, PhD, με φήμη ανακάλυψης DNA, υποστήριξε για πρώτη φορά το 2005 ότι το claustrum είναι η έδρα της συνείδησης. Με άλλα λόγια, η περιοχή του εγκεφάλου που επιτρέπει την επίγνωση του κόσμου και του εαυτού μας.

Ωστόσο, οι ερευνητές της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου του Μέριλαντ πιστεύουν τώρα ότι ο Κρικ μπορεί να έκανε λάθος: Ανέπτυξαν μια νέα θεωρία -? χτισμένο σε δεδομένα -? ότι το claustrum συμπεριφέρεται περισσότερο σαν δρομολογητής Διαδικτύου υψηλής ταχύτητας, λαμβάνοντας εκτελεστικές εντολές από περιοχές «αφεντικού» του φλοιού του εγκεφάλου, οι οποίες σχηματίζουν περίπλοκες σκέψεις για τη δημιουργία «δικτύων» στον φλοιό. Όπως ένας δρομολογητής, το claustrum συντονίζει αυτά τα δίκτυα για να συνεργαστούν για να ολοκληρώσουν τις πολλές διαφορετικές γνωστικά απαιτητικές εργασίες που εκτελούμε από στιγμή σε στιγμή στην καθημερινή ζωή.

Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε πώς ο εγκέφαλος σχηματίζει και συντονίζει αυτά τα δίκτυα στον φλοιό μέσω του κλειστού ιστού, καθώς τα αποδιοργανωμένα δίκτυα είναι τυπικό χαρακτηριστικό πολλών ασθενειών όπως ο εθισμός, το Αλτσχάιμερ και η σχιζοφρένεια. Αυτό το εύρημα μπορεί να οδηγήσει σε καλύτερες θεραπείες για την αντιμετώπιση της γνωστικής δυσλειτουργίας σε αυτές τις ασθένειες.

"Ο εγκέφαλος είναι το πιο περίπλοκο σύστημα στο γνωστό σύμπαν. Είναι αυτές οι θεωρητικές εξελίξεις που βασίζονται σε δεδομένα που προωθούν τις γνώσεις μας για να αξιοποιήσουμε αυτήν την πολυπλοκότητα για να βελτιώσουμε την ανθρώπινη ζωή." είπε ο Brian Mathur, PhD, αναπληρωτής καθηγητής φαρμακολογίας στο UMSOM. «Ως η πιο διασυνδεδεμένη δομή στον εγκέφαλο, το claustrum είναι ένα παράθυρο στο μυστήριο του εγκεφάλου, του νου».

Τα νέα τους ευρήματα και υποθέσεις δημοσιεύτηκαν στο Trends In Cognitive Sciences στις 30 Σεπτεμβρίου 2022.

Για να προσδιορίσει τον ακριβή ρόλο του claustrum, οι Drs. Ο Mathur και οι συνεργάτες του πραγματοποίησαν μια σειρά πειραμάτων σε ζώα και ανθρώπους. Ένα πείραμα χρησιμοποίησε σύγχρονες προσεγγίσεις της νευροεπιστήμης για να εξαλείψει το claustrum σε ξύπνια ποντίκια. Αυτά τα ποντίκια δεν έχασαν τις αισθήσεις τους και συνέχισαν να τρέχουν κανονικά. Ένα πλήγμα στη θεωρία του Κρικ!

Ηλεκτρονικό βιβλίο νευροεπιστήμης

Συγκέντρωση των κορυφαίων συνεντεύξεων, άρθρων και ειδήσεων του περασμένου έτους. Κατεβάστε ένα δωρεάν αντίγραφο

Στη συνέχεια, οι ερευνητές έδωσαν στα ποντίκια μια γνωστικά εύκολη ή δύσκολη εργασία και συνέκριναν τον τρόπο με τον οποίο απάντησαν όταν το claustrum ήταν απενεργοποιημένο. Κανονικά, ένα ποντίκι μπορεί να εκτελέσει τόσο τις εύκολες όσο και τις δύσκολες εργασίες. Αλλά όταν οι ερευνητές απενεργοποίησαν το claustrum, τα ποντίκια δεν μπορούσαν πλέον να εκτελέσουν το δύσκολο έργο.

Αναρωτιόταν εάν αυτό το εύρημα είχε κάποια σχέση με τους ανθρώπους, ο Mathur συνεργάστηκε με τους συναδέλφους David Seminowicz, PhD, καθηγητή νευρικών επιστημών και πόνου στο UM School of Dentistry, και Fred Barrett, PhD, αναπληρωτή καθηγητή ψυχιατρικής και συμπεριφορικών επιστημών στο Johns Hopkins University School of Medicine. Οι τρεις τους οργάνωσαν μια ερευνητική μελέτη στην οποία πραγματοποίησαν λειτουργικές μαγνητικές τομογραφίες εγκεφάλου σε υγιείς εθελοντές που ασχολούνταν είτε με απλές είτε με περίπλοκες διανοητικές εργασίες. Οι ερευνητές παρατήρησαν ότι το claustrum της «φώτιζε» μόνο όταν εκτελούσε τη δύσκολη έκδοση της εργασίας. Αυτό το γεγονός συνέπεσε με την ενεργοποίηση ενός δικτύου στον φλοιό που εμπλέκεται στη βέλτιστη γνωστική απόδοση. Χτυπήστε δύο ενάντια στη θεωρία της συνείδησης του Κρικ!

Ο Δρ Mathur είπε ότι το τρίτο χτύπημα θα είναι όταν πρόσθετα πειράματα υποστηρίξουν τη θεωρία τους για τη λειτουργία claustrum. Με αυτόν τον τρόπο, ο Δρ Mathur και οι συνεργάτες του θέλουν τώρα να καταλάβουν πώς το claustrum μαθαίνει και προσαρμόζεται για να ενορχηστρώσει δίκτυα στον φλοιό για να υποστηρίξει τη γνώση.

Κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ο εγκέφαλος σχηματίζει και συντονίζει ευέλικτα αυτά τα δίκτυα - μέσω του claustrum -? είναι σημαντικό για τη θεραπεία της γνωστικής έκπτωσης που εμφανίζεται στον εθισμό, τη νόσο του Αλτσχάιμερ και τη σχιζοφρένεια.

Mark T. Gladwin, MD, αντιπρόεδρος για ιατρικές υποθέσεις στο Πανεπιστήμιο του Maryland, στη Βαλτιμόρη, και John Z. και Akiko K. Bowers Διακεκριμένος Καθηγητής και Πρύτανης του UMSOM

Ο Δρ Mathur πρόσθεσε: «Η υπόθεσή μας μάς παρέχει ένα τόσο απαραίτητο εννοιολογικό πλαίσιο για την ανάπτυξη νέων θεραπευτικών στρατηγικών».

Πηγή:

Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου του Μέριλαντ

Αναφορά:

Madden, MB et al. (2022) Ένας ρόλος για το claustrum στον γνωστικό έλεγχο. Τάσεις στις Γνωστικές Επιστήμες. doi.org/10.1016/j.tics.2022.09.006.

.