De hersenen vertellen ons wat we moeten doen, hoe we moeten handelen, wat we moeten denken en wat we moeten zeggen. Het herinnert zich zelfs het gezicht van vreemden op straat en wikkelt ze in onze zorgen, ploft een feestmuts op hen en gooit een paar slechte kangoeroes in, wat een vreemd scenario creëert om ons te vermaken terwijl we slapen. We zijn afhankelijk van dit orgel om te leven en te leren, maar veel van dit orgel blijft ons nog steeds zo mysterieus als de binnenkant van een zwart gat. Elk jaar leren nieuwe ontdekkingen ons meer over dit wonderbaarlijke orgel. De ontdekkingen van dit jaar omvatten een vreemd vermogen van de hersenen om zichzelf te beschermen tegen het idee van de dood, hoe eenzame Antarctische expedities de hersenen kunnen verkleinen en hoe de hersenen nog steeds werken wanneer de helft ontbreekt. Dus duik erin om meer te weten te komen over enkele van de grootste hersenontdekkingen van 2019.
Boze dromen
Mensen kunnen tijdens het slapen veel emoties ervaren, zelfs woede. Onderzoekers ontdekten dat ze door hersenactiviteit te analyseren konden zien of een persoon boze dromen had of niet. Het team onderzocht hersengebieden die bekend staan als de 'frontale lobben', die de expressie van emoties helpen beheersen en problemen helpen oplossen. Asymmetrische activiteit in de frontale hersenkwabben tijdens en voor het slapen kan erop wijzen dat een persoon boze dromen had, aldus de bevindingen.
Wanneer we ontspannen, geven de hersenen alfa-hersengolven vrij die oscilleren tussen 8 hertz en 12 hertz. Als de alfa-activiteit niet overeenkomt - hoe meer alfa-hersengolven vrijkomen, hoe minder dat hersengebied werkt - tussen de twee frontale lobben, wat aangeeft dat die persoon zijn of haar woede probeert te beheersen. Na analyse van deze hersengolven bij 17 deelnemers die twee nachten (een week apart) in een slaaplaboratorium doorbrachten, ontdekte het team dat er iets soortgelijks in de hersenen gebeurt terwijl de persoon slaapt. Mensen met grotere frontale alfa-asymmetrie tijdens het slapen meldden dat ze meer boze dromen hadden.
Eenzame expedities naar Antarctica
Mensen - zelfs introverte mensen - zijn sociale wezens en eenzaamheid kan een tol eisen van de hersenen. Uit een onderzoek bleek dat negen ontdekkingsreizigers die meer dan een jaar in de leegte van Antarctica doorbrachten, met iets kleinere hersenen vertrokken. Een groep onderzoekers vergeleek hersenscans van de hersenen van de ontdekkingsreizigers die ze maakten voordat ze naar het levendige continent vertrokken en nadat ze terugkeerden naar de samenleving. Ze ontdekten dat delen van de hersenen, zoals de hippocampus - een hersengebied dat betrokken is bij leren en geheugen - minder volume hadden nadat de ontdekkingsreizigers waren teruggekeerd, meldde het team eerder deze maand.
Bovendien hadden de ontdekkingsreizigers verlaagde niveaus van een eiwit dat de hersen-afgeleide neurotrofe factor (BDNF) wordt genoemd, die de groei en overleving van nieuwe neuronen ondersteunt en nodig is om nieuwe verbindingen in de hersenen te creëren. Nu proberen onderzoekers manieren te vinden - zoals oefeningsroutines of virtual reality - om krimp van de hersenen te helpen voorkomen wanneer mensen zich in zulke eenzame, onstimulerende omgevingen bevinden.
Ontbrekende bollen
Het zou raadselachtig zijn als iemand een appel kon pakken zonder zijn hand te gebruiken. Evenzo ontdekte een groep onderzoekers een kleine subgroep van mensen die kunnen ruiken, ook al missen ze een kritisch hersengebied dat nodig is om te kunnen ruiken. De reukbollen zitten aan de voorkant van de hersenen en verwerken informatie over geuren uit de neus. Onderzoekers ontdekten dit bij toeval toen ze de hersenscans van een 29-jarige vrouw onderzochten die normaal kon ruiken en zag dat ze haar reukbollen miste. Later vonden ze een paar andere vrouwen die ook hun reukbollen misten maar beweerden te kunnen ruiken. Ze voerden hersenscans en geurtests uit bij deze vrouwen, en inderdaad, hun verhaal klopte.
De onderzoekers weten niet precies wat tot dit magische reukvermogen heeft geleid, maar ze denken dat een ander deel van de hersenen de rol van de reukbollen zou kunnen hebben aangenomen, wat het grote vermogen van de hersenen om zichzelf opnieuw te vormen aantoont. Een ander alternatief is dat we het helemaal verkeerd hebben en dat je geen reukbollen nodig hebt om geuren te kunnen onderscheiden en identificeren - wat betekent dat die structuren mogelijk verantwoordelijk zijn voor iets anders.
Magnetisch veld
Sommige dieren gebruiken het onzichtbare magnetische veld dat zich om onze planeet wikkelt als een natuurlijk navigatiesysteem. Het blijkt dat sommige mensen ook het magnetische veld van onze planeet kunnen waarnemen, hoewel het niet duidelijk is waarom. In een studie die in maart werd gepubliceerd, scande een groep onderzoekers de hersenen van 34 mensen die te horen kregen dat ze in een donkere testkamer moesten zitten met een kunstmatig magnetisch veld. Hersenanalyse toonde aan dat vier van de 34 deelnemers sterk reageerden op een verschuiving in het magnetische veld van noordoost naar noordwest, maar niet andersom.
Die vier individuen vertoonden een afname in een hersengolf die erop wees dat de hersenen een signaal oppikten, waarschijnlijk een magnetisch signaal. Het is niet duidelijk waarom sommige mensen een reactie op het magnetische veld vertoonden, terwijl anderen dat niet deden, en het is ook niet duidelijk hoe de hersenen dergelijke signalen detecteerden. Maar uit eerder onderzoek is gebleken dat het menselijk brein veel kleine magnetische deeltjes bevat, die er mogelijk iets mee te maken hebben, aldus de onderzoekers.
Het idee van de dood
De dood is een even natuurlijk fenomeen als leven en liefde. Maar onze hersenen beschermen ons tegen het idee van onze eigen ondergang, waardoor we niet in staat zijn het idee te bevatten dat we op een dag samen met anderen in de eeuwige slaap zullen gaan, volgens een recent onderzoek. Het brein gebruikt voortdurend oude informatie om te voorspellen wat er in vergelijkbare scenario's in de toekomst zal gebeuren - dus het brein moet kunnen voorspellen dat ook jij op een dag zult sterven.
Maar het blijkt dat iets over het idee van onze eigen dood dit mechanisme in de hersenen afbreekt. Een groep onderzoekers ontdekte dit door te observeren hoe de hersenen van 24 mensen reageerden wanneer hun gezichten werden getoond naast woorden die verband hielden met de dood. Metingen van hersenactiviteit lieten zien dat het voorspellingsmechanisme van de hersenen kapot ging als het ging om het idee van de eigen dood van de persoon. Het is onduidelijk waarom dit gebeurt, maar volgens theoretici zou een te scherp besef van de eigen sterfte de kans verkleinen dat de persoon zich zou willen voortplanten, omdat angst hen zou beletten de risico's te nemen die nodig zijn om een partner te vinden .
Spinale vloeistof wassen
Onderzoekers weten al lang dat de hersenactiviteit erg ritmisch is als we slapen en golvende golven van neuronale activiteit produceren. Maar voor het eerst dit jaar vonden onderzoekers iets anders dat deel uitmaakt van die ritmische cyclus: hersenvocht. Deze vloeistof omringt en beschermt de hersenen en het ruggenmerg te allen tijde, en uit eerder onderzoek is gebleken dat het ook de hersenen reinigt van giftige eiwitten terwijl we slapen.
Een groep onderzoekers scande de hersenen van 13 slapende deelnemers met behulp van een MRI-machine (Magnetic Resonance Imaging) en ontdekte dat hersenvocht inderdaad in een nogal ritmische stroom in de slapende hersenen stroomt; de hersenactiviteit neemt af en vervolgens stroomt het bloed uit de hersenen en stroomt het hersenvocht naar binnen. Deze stroom is zelfs zo voorspelbaar en constant dat het mogelijk is om te zien of iemand slaapt of wakker is, gewoon door naar zijn hersenvocht te kijken. De bevindingen kunnen inzicht geven in hersengerelateerde problemen van veroudering.
Hersenhelft ontbreekt
De hersenen hebben een opmerkelijk vermogen om te veranderen en zich aan te passen, zoals aangetoond bij een kleine groep mensen bij wie de helft van de hersenen als kind werd verwijderd om epileptische aanvallen te verminderen. Ondanks dat ze een hele helft van hun hersenen misten, functioneerden ze prima omdat de resterende helft sterker werd, volgens een nieuwe studie. Het team analyseerde de hersenen van zes volwassenen van in de twintig en dertig die de helft van hun hersenen hadden verwijderd toen ze tussen de 3 maanden en 11 jaar oud waren, en vergeleek ze met anderen van wie de hersenen intact waren.
Hersenscans lieten zien dat bij patiënten met slechts één hersenhelft hersengebieden die bij hetzelfde netwerk betrokken waren (zoals gezichtsvermogen) net zo goed samenwerkten als bij degenen bij wie de hersenen intact waren. Ze ontdekten ook dat de connectiviteit tussen delen van verschillende hersennetwerken sterker was bij patiënten bij wie een halfrond was verwijderd, wat suggereert dat de hersenen het verlies van een groot deel van zichzelf kunnen compenseren.
Taal leren
Je hersenen hebben opslag nodig die overeenkomt met wat op een diskette wordt bewaard om je moedertaal onder de knie te krijgen, volgens een studie die in maart is gepubliceerd. Een gemiddelde Engelssprekende volwassene zal waarschijnlijk ongeveer 12,5 miljoen bits aan informatie over de taal of 1,5 megabyte aan opslagruimte moeten leren. (De auteurs gebruikten het idee van "bits" als voorbeeld; de hersenen slaan geen informatie op in bits of nullen en enen.) Maar veel van deze miljoenen stukjes taalinformatie hebben minder te maken met grammatica en syntaxis dan met woordbetekenis . In het beste geval zal een volwassene op één dag 1000 tot 2000 bits van hun moedertaal onthouden en in het ergste geval ongeveer 120 bits per dag.
Dode hersenen doen herleven
Wetenschappers herstelden de hersencirculatie en cellulaire activiteit in de hersenen van varkens, uren nadat ze stierven. Dit radicale experiment daagde het prominente idee uit dat de hersenen na de dood plotselinge en onomkeerbare schade oplopen. Maar een groep onderzoekers toonde aan dat celdood over een langere periode optreedt, en in sommige gevallen zelfs kan worden uitgesteld of teruggedraaid. De onderzoekers ontwikkelden een systeem voor het bestuderen van postmortale hersenen genaamd "BrainEx", waarbij ze een synthetische bloedvervanger in de bloedvaten van de hersenen pompten. Ze pompten deze oplossing 4 uur nadat de dieren stierven in 32 varkenshersenen en lieten de oplossing 6 uur in de hersenen blijven. Ze ontdekten dat het systeem de hersencelstructuur in stand hield, de celdood verminderde en enige cellulaire activiteit herstelde.
Hoewel de onderzoekers benadrukten dat ze geen enkele activiteit waarnamen die erop wees dat de hersenen zich bewust of bewust waren, vroegen sommige wetenschappers zich af wat het betekent om in leven te zijn. Bovendien is deze studie uitgevoerd bij varkens en niet bij mensen. (Varkenshersenen lijken echter meer op menselijke hersenen dan knaagdierhersenen.)
Verborgen bewustzijn
Sommige patiënten die in coma of vegetatieve toestand verkeren, vertonen tekenen van 'verborgen bewustzijn', volgens een studie die in juni is gepubliceerd. De onderzoekers analyseerden de hersengolven van meer dan 100 patiënten die niet reageerden na hersenletsel. Ze ontdekten dat binnen een paar dagen na de verwonding 1 op de 7 patiënten reageerde met een duidelijk patroon van hersenactiviteit, of 'verborgen bewustzijn', wanneer hen werd verteld hun handen te bewegen. Dat suggereert dat de patiënten de commando's begrepen, maar niet konden bewegen. Een jaar later kon 44% van de patiënten met deze eerste tekenen van verborgen bewustzijn minstens 8 uur per dag zelfstandig functioneren, terwijl slechts 14% van de patiënten die geen eerste tekenen van verborgen bewustzijn vertoonden dat wel konden. Met andere woorden, patiënten met deze tekenen van "verborgen bewustzijn" herstelden eerder dan patiënten zonder deze tekenen, aldus de onderzoekers.
