Jätte neuroner associerade med medvetande upptäcks

Vad är medvetandets natur? Detta är ett av de stora mysterierna inom psykologi, neurovetenskap och sinnesfilosofi, och konstigt nog, Forskning på djur, vars känsla av medvetenhet måste skilja sig något från vår, har hjälpt till klargöra det.

Faktum är att nyligen ett team av forskare från Allen Institute for Brain Sciences under ledning av Christof Koch har avslöjat upptäckten av tre jätte neuroner som förbinder mycket av hjärnan av möss; Sådana neuroner kan vara den fysiologiska grunden för medvetandet, men andra experter håller inte med.

• Relaterad artikel: "Typer av nervceller: egenskaper och funktioner"

De tre jätte neuronerna

Christof Koch och hans team gav en presentation för medlemmar i det neurovetenskapliga samhället där presenterade metodiken och resultaten av sin forskning om neuronal anslutning i hjärnorna i möss.

Den mest framstående aspekten av hans presentation var identifieringen av tre jätte neuroner som härrör från hjärnstrukturen som kallas "klostret" och förbinder den med en stor del av hjärnan.

Den största av de tre når hela hjärnan, medan de andra två också täcker en betydande del av halvklotet.

Som avslöjats av de tredimensionella bilder som erhållits från undersökningen, dessa tre celler upprätthåller starka synaptiska förbindelser med nervceller i många olika regioner hjärna. Detta antyder att de kan spela en relevant roll för att samordna de elektrokemiska impulserna i centrala nervsystemet.

Men för tillfället förekomsten av dessa tre nervceller har inte bekräftats i andra arter djur, inklusive människor, så stor försiktighet måste iakttas när man försöker generalisera påståenden från Kochs team.

• Relaterad artikel: "Delar av den mänskliga hjärnan (och funktioner)"

Vad är klostret?

Klostret är ett lager av nervceller fästa vid den nedre ytan av hjärnneokortexen, mycket nära insula och basala ganglier; det anses ibland vara en del av denna struktur. Dess amplitud är oregelbunden, mäter flera millimeter i vissa områden och mycket mindre än en millimeter i andra.

Denna region i hjärnan synapser med många kortikala och subkortikala strukturer, inklusive hippocampus, viktigt för långtidsminnet, och amygdala, involverad i emotionell inlärning.

Neuroner i klostret upprätthåller inte bara relevanta förbindelser med andra delar av hjärnan, men de är också mycket nära kopplade till varandra. Detta har associerats med en enhetlig bearbetning av stimulering som passerar genom klostret.

Kochs lagförslag

Med hjälp av hans senaste forskning och andra som han tidigare samarbetat om, Koch försvarar att medvetandet kan lokaliseras i klostret, som har varit huvudfokus i hans yrkeskarriär.

Enligt förslaget från detta team skulle de tre jätte neuronerna som de har hittat tillåta samordning av nervimpulser i klostret: associera mottagning och sändning av signaler från denna struktur med utseendet på medvetenhet, med hänsyn till globaliteten i denna överföring och de funktioner som har tilldelats till klostret.

En annan relevant forskning för denna hypotes är den som utfördes av Mohamad Koubeissis grupp (2014) med en kvinna som drabbats av epilepsi. Det här teamet fann det stimulering av klostret med elektroder som "avaktiverat" medvetandet av patienten, medan avbrottet av stimuleringen fick henne att återfå den.

Undersökningsmetodik

Allen Institute-forskargruppen utlöste produktionen av fluorescerande proteiner i enskilda nervceller som härstammar från klostret hos olika möss. För detta använde de ett ämne som, eftersom det var närvarande i kroppen, orsakade aktiveringen av vissa gener.

Genom att sprida sig genom målneuronerna gav dessa proteiner hela cellernas längd en distinkt färg. De tog sedan 10 000 bilder av hjärnans delar och använde programvara för att skapa tredimensionella kartor över aktiverade nervceller.

Kritik mot denna hypotes

Olika experter inom neurovetenskap har inte instämt i Kochs teams förslag. På ett allmänt sätt har lokaliseringen av hans hypotes kritiserats, vilket tilldelar klostret huvudrollen i det mänskliga medvetandet utan att stödjas av en gedigen forskningsbas.

För att studera riktigheten av dessa uttalanden genomförde Chau et al. (2015) en studie med 171 krigsveteraner som hade drabbats av huvudskador. De fann det skador i klostret var förknippade med en långsammare återhämtning av medvetandet efter skador, men inte med allvarligare långvariga följder.

För tillfället är bevisen till förmån för hypotesen att klostret är nyckeln till medvetenhet ofullständiga, särskilt inte när det gäller människor. Bevisen tyder dock på det denna struktur kan vara relevant för uppmärksamhetskontroll genom anslutning av olika regioner i båda hjärnhalvorna.

Bibliografiska referenser:

• Chau, A.; Salazar, A. M. Krueger, F.; Cristofori, jag & Grafman, J. (2015). Effekten av claustrum lesioner på mänskligt medvetande och återhämtning av funktion. Medvetande och kännedom, 36: 256-64.

• Crick, F. C. & Koch, C. (2005). Vilken funktion har claustrum? Filosofiska transaktioner från Real Society of London B: Biological Sciences, 360 (1458): 1271-79.

• Koubeissi, M. Z.; Bartolomei, F.; Beltagy, A. & Picard, F. (2014). Elektrisk stimulering av ett litet hjärnområde stör reversibelt medvetandet. Epilepsi och beteende, 37: 32-35.

• Torgerson, C. M. Irimia, A.; Goh, S. Y. M. & Van Horn, J. D. (2015). DTI-anslutningen för det mänskliga claustrumet. Human Brain Mapping, 36: 827-38.