Giant neurons assosiert med bevissthet oppdaget

Hva er bevissthetens natur? Dette er et av de store mysteriene innen psykologi, nevrovitenskap og sinnsfilosofi, og merkelig nok, forskning på dyr, hvis bevissthetssans må være noe forskjellig fra vår, har hjulpet avklare det.

Faktisk har nylig et team av forskere fra Allen Institute for Brain Sciences ledet av Christof Koch avslørt oppdagelsen av tre gigantiske nevroner som forbinder mye av hjernen av mus; Slike nevroner kan være det fysiologiske grunnlaget for bevissthet, men andre eksperter er uenige.

• Relatert artikkel: "Typer nevroner: egenskaper og funksjoner"

De tre gigantiske nevronene

Christof Koch og teamet hans holdt en presentasjon for medlemmer av det nevrovitenskapelige samfunnet der presenterte metodikken og resultatene av deres forskning på nevronale forbindelser i hjernen til mus.

Det mest fremragende aspektet ved presentasjonen hans var identifiseringen av tre gigantiske nevroner som oppstår fra hjernestrukturen kjent som "klosteret" og forbinder den med en stor del av hjernen.

Den største av de tre når hele hjernen, mens de to andre også dekker en betydelig del av halvkulene.

Som avslørt av de tredimensjonale bildene hentet fra etterforskningen, disse tre celler opprettholder sterke synaptiske forbindelser med nevroner i mange forskjellige regioner i hjerne. Dette antyder at de kan spille en relevant rolle i å koordinere de elektrokjemiske impulsene til sentralnervesystemet.

Imidlertid for øyeblikket eksistensen av disse tre nevronene er ikke bekreftet hos andre arter dyr, inkludert mennesker, så stor forsiktighet må utvises når man prøver å generalisere påstandene fra Kochs team.

• Relatert artikkel: "Deler av den menneskelige hjerne (og funksjoner)"

Hva er klosteret?

Klosteret er et lag av nevroner festet til undersiden av hjernekortexen, veldig nært insula og basalganglier; det regnes noen ganger som en del av denne strukturen. Amplituden er uregelmessig, måler flere millimeter i noen områder og mye mindre enn en millimeter i andre.

Denne regionen av hjernen synapser med mange kortikale og subkortikale strukturer, inkludert hippocampus, viktig for langsiktig hukommelse, og amygdala, involvert i emosjonell læring.

Ikke bare opprettholder nevroner i klosteret relevante forbindelser med andre deler av hjernen, men de er også veldig nært knyttet til hverandre. Dette har vært assosiert med en jevn prosessering av stimulering som passerer gjennom klosteret.

Kochs teamforslag

Med bakgrunn i hans nylige forskning og andre han tidligere hadde samarbeidet om, Koch forsvarer at bevissthet kan være plassert i klosteret, som har vært hovedfokuset i hans profesjonelle karriere.

I henhold til forslaget fra dette teamet, ville de tre gigantiske nevronene som de har funnet, tillate koordinering av nerveimpulser i klosteret: knytte mottak og sending av signaler fra denne strukturen med utseendet til bevissthet, med tanke på globaliteten til denne overføringen og funksjonene som er tilskrevet til klosteret.

En annen relevant forskning for denne hypotesen er den som ble utført av Mohamad Koubeissis gruppe (2014) med en kvinne rammet av epilepsi. Dette teamet fant det stimulering av klosteret med elektroder "deaktivert" bevissthet av pasienten, mens avbruddet av stimuleringen fikk henne til å gjenvinne den.

Undersøkelsesmetodikk

Allen Institute-forskerteamet utløste produksjonen av fluorescerende proteiner i individuelle nevroner som stammer fra klosteret til flere mus. For dette brukte de et stoff som, da det var tilstede i kroppen, forårsaket aktivering av visse gener.

Ved å forplante seg gjennom målneuronene ga disse proteinene hele lengden av disse cellene en særegen farge. De tok senere 10.000 bilder av deler av hjernen og brukte programvare for å lage tredimensjonale kart over aktiverte nevroner.

Kritikk av denne hypotesen

Ulike eksperter innen nevrovitenskap er uenige i Kochs teams forslag. Generelt er lokaliseringen av hypotesen hans blitt kritisert, noe som tillegger klosteret hovedrollen i menneskets bevissthet uten å bli støttet av en solid forskningsbase.

For å studere sannheten i disse uttalelsene, utførte Chau et al. (2015) en studie med 171 krigsveteraner som hadde fått hodeskader. De fant det skader i klosteret var forbundet med en langsommere bevissthetsgjenoppretting etter skade, men ikke med mer alvorlige langsiktige følgevirkninger.

For øyeblikket er bevisene til fordel for hypotesen om at klosteret er nøkkelen til bevissthet ikke avgjørende, spesielt når det gjelder mennesker. Imidlertid antyder bevisene det denne strukturen kan være relevant for oppmerksomhetskontroll gjennom tilkobling av forskjellige regioner i begge hjernehalvdelene.

Bibliografiske referanser:

• Chau, A.; Salazar, A. M.; Krueger, F.; Cristofori, jeg & Grafman, J. (2015). Effekten av claustrum lesjoner på menneskelig bevissthet og gjenoppretting av funksjon. Bevissthet og kognisjon, 36: 256-64.

• Crick, F. C. & Koch, C. (2005). Hva er funksjonen til claustrum? Philosophical Transactions of the Real Society of London B: Biological Sciences, 360 (1458): 1271-79.

• Koubeissi, M. Z.; Bartolomei, F.; Beltagy, A. & Picard, F. (2014). Elektrisk stimulering av et lite hjerneområde forstyrrer reversibelt bevisstheten. Epilepsi og atferd, 37: 32-35.

• Torgerson, C. M.; Irimia, A.; Goh, S. Y. M. & Van Horn, J. D. (2015). DTI-tilkoblingen til det menneskelige claustrum. Human Brain Mapping, 36: 827-38.