Hjernens klaustrum oppfører seg mer som en høyhastighets Internett-ruter, viser forskning

Hjernens klaustrum oppfører seg mer som en høyhastighets Internett-ruter, viser forskning

Skjult under den ytre, rynkete hjernebarken er et dypt mystisk område kjent som claustrum. Det har lenge vært kjent at denne regionen utveksler signaler med mye av cortex, som er ansvarlig for høyere og kompleks resonnement. På grunn av claustrums omfattende forbindelser, postulerte den legendariske vitenskapsmannen Francis Crick, PhD, av berømmelse om DNA-oppdagelse, først i 2005 at claustrum er setet for bevisstheten. Med andre ord, området av hjernen som muliggjør bevissthet om verden og oss selv.

Imidlertid mener forskere ved University of Maryland School of Medicine nå at Crick kan ha tatt feil: De utviklet en ny teori -; bygget på data -; at claustrum oppfører seg mer som en høyhastighets Internett-ruter, som tar utøvende kommandoer fra "sjefs"-områder i hjernens cortex, som danner komplekse tanker for å skape "nettverk" i cortex. Som en ruter koordinerer claustrum disse nettverkene for å jobbe sammen for å utføre de mange forskjellige kognitivt krevende oppgavene vi utfører fra øyeblikk til øyeblikk i hverdagen.

Det er viktig å forstå hvordan hjernen danner og koordinerer disse nettverkene i cortex gjennom claustrum, da uorganiserte nettverk er et typisk trekk ved mange sykdommer som avhengighet, Alzheimers og schizofreni. Dette funnet kan føre til bedre terapier for å adressere kognitiv dysfunksjon ved disse sykdommene.

"Hjernen er det mest komplekse systemet i det kjente universet. Det er disse datadrevne teoretiske fremskrittene som fremmer vår kunnskap for å utnytte denne kompleksiteten for å forbedre menneskelivet." sa Brian Mathur, PhD, førsteamanuensis i farmakologi ved UMSOM. "Som den mest sammenkoblede strukturen i hjernen, er claustrum et vindu inn i hjernens mysterium, sinnet."

Deres nye funn og hypoteser ble publisert i Trends In Cognitive Sciences 30. september 2022.

For å identifisere den nøyaktige rollen til claustrum, Drs. Mathur og hans kolleger gjennomførte en rekke eksperimenter på dyr og mennesker. Ett eksperiment brukte moderne nevrovitenskapelige tilnærminger for å eliminere klaustrum hos våkne mus. Disse musene mistet ikke bevisstheten og fortsatte å løpe normalt. Et slag for Cricks teori!

Nevrovitenskap eBok

Sammenstilling av de beste intervjuene, artikler og nyheter fra det siste året. Last ned en gratis kopi

Deretter ga forskerne mus en kognitivt enkel eller vanskelig oppgave og sammenlignet hvordan de reagerte når claustrum ble slått av. Normalt kan en mus utføre både de enkle og vanskelige oppgavene. Men da forskerne skrudde av claustrum, klarte ikke musene lenger å utføre den vanskelige oppgaven.

Dr. Lurte på om dette funnet hadde noen relevans for mennesker, og Mathur samarbeidet med kollegene David Seminowicz, PhD, professor i nevrale og smertevitenskap ved UM School of Dentistry, og Fred Barrett, PhD, førsteamanuensis i psykiatri og atferdsvitenskap ved Johns Hopkins University School of Medicine. De tre organiserte en forskningsstudie der de utførte funksjonelle MR-hjerneskanninger på friske frivillige som var engasjert i enten enkle eller kompliserte mentale oppgaver. Forskerne observerte at klaustrumet hennes bare "lyst opp" når de utførte den vanskelige versjonen av oppgaven. Denne hendelsen falt sammen med aktiveringen av et nettverk i cortex involvert i optimal kognitiv ytelse. Slå to mot Cricks teori om bevissthet!

Dr. Mathur sa at den tredje streiken vil være når ytterligere eksperimenter støtter deres teori om claustrum-funksjon. Ved å gjøre dette ønsker Dr. Mathur og hans kolleger nå å forstå hvordan klaustrum lærer og tilpasser seg til å orkestrere nettverk i cortex for å støtte kognisjon.

Forstå hvordan hjernen fleksibelt former og koordinerer disse nettverkene -; gjennom claustrum -; er viktig for å behandle den kognitive nedgangen som oppstår ved avhengighet, Alzheimers sykdom og schizofreni.

Mark T. Gladwin, MD, visepresident for medisinske anliggender ved University of Maryland, Baltimore, og John Z. og Akiko K. Bowers utmerkede professor og dekan ved UMSOM

Dr. Mathur la til: "Hypotesen vår gir oss et sårt tiltrengt konseptuelt rammeverk for å utvikle nye terapeutiske strategier."

Kilde:

University of Maryland School of Medicine

Referanse:

Madden, MB et al. (2022) En rolle for klaustrum i kognitiv kontroll. Trender i kognitiv vitenskap. doi.org/10.1016/j.tics.2022.09.006.

.