Gigantische neuronen geassocieerd met bewustzijn ontdekt

Wat is de aard van bewustzijn? Dit is een van de grote mysteries van psychologie, neurowetenschappen en de filosofie van de geest, en vreemd genoeg, onderzoek bij dieren, waarvan het bewustzijn iets anders moet zijn dan het onze, heeft geholpen het verduidelijken.

Onlangs heeft een team van onderzoekers van het Allen Institute for Brain Sciences onder leiding van Christof Koch de ontdekking bekendgemaakt van drie gigantische neuronen die een groot deel van de hersenen verbinden van muizen; Dergelijke neuronen zouden de fysiologische basis van bewustzijn kunnen zijn, maar andere experts zijn het daar niet mee eens.

• Gerelateerd artikel: "Typen neuronen: kenmerken en functies"

De drie gigantische neuronen

Christof Koch en zijn team gaven een presentatie aan leden van de neurowetenschappelijke gemeenschap waarin: presenteerden de methodologie en resultaten van hun onderzoek naar neuronale connectiviteit in de hersenen van muizen.

Het meest opvallende aspect van zijn presentatie was de identificatie van drie gigantische neuronen die voortkomen uit de hersenstructuur die bekend staat als het "klooster" en deze verbinden met een groot deel van de hersenen.

De grootste van de drie bereikt het hele brein, terwijl de andere twee ook een aanzienlijk deel van de hemisferen beslaan.

Zoals blijkt uit de driedimensionale afbeeldingen die uit het onderzoek zijn verkregen, zijn deze drie cellen onderhouden sterke synaptische verbindingen met neuronen in veel verschillende regio's van de hersenen. Dit suggereert dat ze een relevante rol kunnen spelen bij het coördineren van de elektrochemische impulsen van het centrale zenuwstelsel.

Voorlopig echter het bestaan ​​van deze drie neuronen is niet bevestigd bij andere soorten dieren, inclusief mensen, dus grote voorzichtigheid is geboden bij pogingen om de beweringen van Koch's team te veralgemenen.

• Gerelateerd artikel: "Delen van het menselijk brein (en functies)"

Wat is het klooster?

Het klooster is een laag neuronen die is bevestigd aan het ondervlak van de cerebrale neocortex, zeer dicht bij de insula en de basale ganglia; het wordt soms beschouwd als een onderdeel van deze structuur. De amplitude is onregelmatig en meet in sommige gebieden enkele millimeters en in andere veel minder dan een millimeter.

Dit deel van de hersenen synapsen met veel corticale en subcorticale structuren, inclusief de zeepaardje, essentieel voor het langetermijngeheugen, en de amygdala, die betrokken is bij emotioneel leren.

Neuronen in het klooster onderhouden niet alleen relevante verbindingen met andere delen van de hersenen, maar zijn ook zeer nauw met elkaar verbonden. Dit is in verband gebracht met de uniforme verwerking van stimulatie die door het klooster gaat.

Het teamvoorstel van Koch

Op basis van zijn recente onderzoek en anderen waaraan hij eerder had meegewerkt, Koch verdedigt dat het bewustzijn zich in het klooster zou kunnen bevinden, dat de belangrijkste focus van zijn professionele carrière is geweest.

Volgens het voorstel van dit team zouden de drie gigantische neuronen die ze hebben gevonden de... coördinatie van zenuwimpulsen in het klooster: associëren de ontvangst en verzending van signalen van deze structuur met het uiterlijk van de bewustzijn, rekening houdend met de globaliteit van deze overdracht en de functies die zijn toegeschreven naar het klooster.

Een ander relevant onderzoek voor deze hypothese is dat van de groep van Mohamad Koubeissi (2014) met een vrouw met epilepsie. Dit team vond dat stimulatie van het klooster door elektroden "gedeactiveerd" bewustzijn van de patiënte, terwijl de onderbreking van de stimulatie haar deed herwinnen.

Onderzoeksmethodologie

Het onderzoeksteam van het Allen Institute zorgde voor de productie van fluorescerende eiwitten in individuele neuronen die afkomstig zijn uit het klooster van verschillende muizen. Hiervoor gebruikten ze een stof die, aanwezig in het lichaam, de activering van bepaalde genen veroorzaakte.

Door zich door de doelneuronen voort te planten, gaven deze eiwitten de gehele lengte van deze cellen een kenmerkende kleur. Vervolgens namen ze 10.000 foto's van delen van de hersenen en gebruikten ze computersoftware om driedimensionale kaarten van geactiveerde neuronen.

Kritiek op deze hypothese

Verschillende experts in de neurowetenschappen waren het niet eens met het voorstel van het team van Koch. In het algemeen is de lokalisatie van zijn hypothese bekritiseerd, die aan het klooster de hoofdrol toekent in het menselijk bewustzijn zonder te worden ondersteund door een solide onderzoeksbasis.

Om de juistheid van deze uitspraken te onderzoeken, deden Chau et al. (2015) een onderzoek onder 171 oorlogsveteranen die hoofdletsel hadden opgelopen. Ze vonden dat verwondingen in het klooster waren geassocieerd met een langzamer herstel van het bewustzijn na schade, maar niet met meer ernstige gevolgen op de lange termijn.

Op dit moment is er geen overtuigend bewijs voor de hypothese dat het klooster de sleutel tot bewustzijn is, vooral als het om mensen gaat. Het bewijs suggereert echter dat deze structuur kan relevant zijn voor aandachtscontrole door de verbinding van verschillende regio's van beide hersenhelften.

Bibliografische referenties:

• Chau, A.; Salazar, A. M.; Krueger, F.; Cristofori, ik. & Grafman, J. (2015). Het effect van claustrumlaesies op het menselijk bewustzijn en het herstel van de functie. Bewustzijn en cognitie, 36: 256-64.

• Krik, F. C. & Koch, C. (2005). Wat is de functie van de claustrum? Filosofische transacties van de Real Society of London B: Biological Sciences, 360 (1458): 1271-79.

• Koubeissi, M. Z.; Bartolomei, F.; Beltagy, A. & Picard, F. (2014). Elektrische stimulatie van een klein hersengebied verstoort het bewustzijn omkeerbaar. Epilepsie en gedrag, 37: 32-35.

• Torgerson, C. M.; Irimia, A.; Goh, S J. M. & Van Hoorn, J. D. (2015). De DTI-connectiviteit van de menselijke claustrum. Menselijk brein in kaart brengen, 36: 827-38.