Hjärnans claustrum beter sig mer som en höghastighetsinternetrouter, visar forskning

Hjärnans claustrum beter sig mer som en höghastighetsinternetrouter, visar forskning

Gömt under hjärnans yttre, skrynkliga cortex är ett djupt mystiskt område känt som claustrum. Det har länge varit känt att denna region utbyter signaler med mycket av cortex, som är ansvarig för högre och komplexa resonemang. På grund av claustrums omfattande kopplingar, postulerade den legendariske vetenskapsmannen Francis Crick, PhD, av DNA-upptäcktsberömmelse, först 2005 att claustrum är sätet för medvetandet. Med andra ord, det område av hjärnan som möjliggör medvetenhet om världen och oss själva.

Men forskare vid University of Maryland School of Medicine tror nu att Crick kan ha haft fel: De utvecklade en ny teori -; byggd på data -; att claustrum beter sig mer som en höghastighetsinternetrouter, som tar exekutiva kommandon från "chef"-områden i hjärnans cortex, som bildar komplexa tankar för att skapa "nätverk" i cortex. Som en router koordinerar claustrum dessa nätverk för att arbeta tillsammans för att utföra de många olika kognitivt krävande uppgifter som vi utför ögonblick till ögonblick i vardagen.

Det är viktigt att förstå hur hjärnan bildar och koordinerar dessa nätverk i cortex genom claustrum, eftersom oorganiserade nätverk är ett typiskt kännetecken för många sjukdomar som missbruk, Alzheimers och schizofreni. Detta fynd kan leda till bättre terapier för att hantera kognitiv dysfunktion vid dessa sjukdomar.

"Hjärnan är det mest komplexa systemet i det kända universum. Det är dessa datadrivna teoretiska framsteg som främjar vår kunskap för att utnyttja denna komplexitet för att förbättra mänskligt liv." sa Brian Mathur, PhD, docent i farmakologi vid UMSOM. "Som den mest sammanlänkade strukturen i hjärnan är claustrum ett fönster in i hjärnans mysterium, sinnet."

Deras nya rön och hypoteser publicerades i Trends In Cognitive Sciences den 30 september 2022.

För att identifiera den exakta rollen av claustrum, Drs. Mathur och hans kollegor genomförde en serie experiment på djur och människor. Ett experiment använde moderna neurovetenskapliga metoder för att eliminera claustrum hos vakna möss. Dessa möss förlorade inte medvetandet och fortsatte att springa normalt. Ett slag mot Cricks teori!

Neurovetenskap e-bok

Sammanställning av de bästa intervjuerna, artiklarna och nyheterna från det senaste året. Ladda ner en gratis kopia

Därefter gav forskarna möss en kognitivt lätt eller svår uppgift och jämförde hur de reagerade när claustrum stängdes av. Normalt kan en mus utföra både de enkla och svåra uppgifterna. Men när forskarna stängde av claustrum kunde mössen inte längre utföra den svåra uppgiften.

Dr. Undrar om detta fynd hade någon relevans för människor, och Mathur samarbetade med kollegor David Seminowicz, PhD, professor i neural- och smärtvetenskap vid UM School of Dentistry, och Fred Barrett, PhD, docent i psykiatri och beteendevetenskap vid Johns Hopkins University School of Medicine. De tre organiserade en forskningsstudie där de utförde funktionella MR-hjärnskanningar på friska frivilliga som var engagerade i antingen enkla eller komplicerade mentala uppgifter. Forskarna observerade att hennes claustrum bara "tändes upp" när hon utförde den svåra versionen av uppgiften. Denna händelse sammanföll med aktiveringen av ett nätverk i cortex involverat i optimal kognitiv prestation. Slå två mot Cricks teori om medvetande!

Dr Mathur sa att den tredje strejken kommer att vara när ytterligare experiment stödjer deras teori om claustrumfunktion. Genom att göra det vill Dr Mathur och hans kollegor nu förstå hur claustrum lär sig och anpassar sig för att orkestrera nätverk i cortex för att stödja kognition.

Förstå hur hjärnan flexibelt formar och koordinerar dessa nätverk -; genom claustrum -; är viktigt för att behandla den kognitiva försämring som uppstår vid missbruk, Alzheimers sjukdom och schizofreni.

Mark T. Gladwin, MD, vicepresident för medicinska frågor vid University of Maryland, Baltimore, och John Z. och Akiko K. Bowers framstående professor och dekanus vid UMSOM

Dr Mathur tillade: "Vår hypotes ger oss ett välbehövligt konceptuellt ramverk för att utveckla nya terapeutiska strategier."

Källa:

University of Maryland School of Medicine

Hänvisning:

Madden, MB et al. (2022) En roll för claustrum i kognitiv kontroll. Trender inom kognitionsvetenskap. doi.org/10.1016/j.tics.2022.09.006.

.