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2018人類大腦的十大發現

圖片來源:Shutterstock

神奇的大腦

大腦不僅塑造我們是誰,也記憶我們所經歷的世界。它告訴我們要看什麼,聽到什麼以及說些什麼。它擴展到適應我們學習的新語言或技能。它講述了我們睡覺時的故事。它發出警報信號,當它感覺到危險時,它會刺激身體奔跑或戰鬥。

大腦適應環境,所以我們不會被老房子里不斷聞到的氣味或空調的不斷嗡嗡聲所困擾。我們的大腦看向太陽,告訴我們的身體現在是什麼時候。大腦存儲著痛苦和愉快的回憶。

但是,就像大腦對我們的存在一樣重要,對於我們來說,它仍然像來自遙遠星系的行星一樣神秘。即使在2018年,神經科學家仍在研究這個大約3磅(1.4千克)的大塊組織的內部結構和功能。有時,研究人員可以一瞥人類的大腦,或者看到當大量大腦組織缺失時,一個人會發生什麼。其他時候,科學家們必須研究老鼠以了解有關哺乳動物大腦的更多信息,然後對這些發現與我們自己的大腦的關係做一些猜測。以下是我們在2018年了解到的關於大腦的一些有趣的事情。

圖片來源:塞格德大學塔馬斯實驗室

一種新的神經元

科學家並不是每天都能在人腦中發現一種全新的細胞,尤其是神經科學家最喜歡的非人類受試者-老鼠。「玫瑰果神經元」因其濃密的外觀而得名,直到今年才讓科學家一窺尊容,部分原因在於它非常罕見。這種難以捉摸的腦細胞僅佔新皮層第一層的10%左右,是人類大腦最新進化的部分之一(意味著現代人的遠古祖先沒有這種結構)。這種新皮質在視覺和聽覺中起作用。研究人員還不知道玫瑰果神經元的詳細作用,但是他們發現它與一種稱為錐體細胞的興奮性神經元相連。

圖片來源:Shutterstock

UD,神經科學患者

一名男孩,在醫學文獻中被稱為「UD」,四年前他的大腦右半球的三分之一被移除,以減少他的衰弱性癲癇發作。被移除的大腦部分包括他的枕葉右側(大腦的視覺處理中心)和大部分右側顳葉,大腦的聲音處理中心。現在11歲,UD無法看到他的世界的左側,但他的認知和視力處理的年齡與其他人一樣,即使沒有大腦的關鍵部分。

這是因為大腦的兩側都處理了視覺的大部分方面。但根據一篇關於UD的案例研究,右側在檢測面部方面佔主導地位,而左側在處理單詞方面佔主導地位

這項研究展示了大腦的可塑性;在沒有UD正確的視覺處理中心的情況下,左中心介入進行補償。事實上,研究人員發現,UD大腦的左側檢測到的臉部與右側的臉部一樣好。

圖片來源:Shutterstock

大腦可能含有細菌

我們的大腦可能充滿了細菌。但不要擔心-至少目前看起來它們不會造成任何傷害。

以前,科學家認為大腦是一個無細菌的環境,微生物的存在是疾病的標誌。但今年在大型年度神經科學科學會議上發表的一項研究的初步結果發現,我們的大腦實際上可以容納無害的細菌。

該研究的研究人員一直在檢查34例屍檢大腦,尋找精神分裂症患者與無精神分裂症患者之間的差異。然而,研究人員在他們的圖像中不斷出現桿狀物體,這些桿狀物體是細菌。

微生物似乎比其他微生物更多地存在於大腦的某些部位;這些區域包括海馬,前額葉皮質和黑質。微生物也被發現在稱為星形膠質細胞的腦細胞中,這些細胞靠近血腦屏障,即保護大腦的「邊界牆」。

科學家表示,研究結果尚未在同行評審的期刊上發表,需要更多的研究來證實研究結果。

圖片來源:Shutterstock

大腦是磁性的

我們的大腦是磁性的。或者,至少,大腦含有可以被磁化的粒子。但是科學家並不真正知道為什麼這些粒子存在於大腦中,它們是怎麼來的。一些研究人員認為,這些可磁化顆粒具有生物學意義,而另一些人則認為這些磁性顆粒因環境污染而進入大腦。

今年,科學家們確定了這些粒子在大腦中的位置。研究人員表示,他們的研究結果證明粒子存在是有原因的。這是因為在科學家研究的所有大腦中-從20世紀90年代初期在54至87歲之間死亡的七個人-磁性粒子總是集中在同一區域。調查人員還發現大腦的大部分區域都含有這些小磁鐵。許多動物的大腦也有磁性粒子,甚至有人認為動物使用這些粒子進行導航。更重要的是,一種稱為趨磁細菌的細菌利用這些粒子在空間中定位自己。

圖片來源:Shutterstock

病毒導致人類產生意識?

很久以前,一種古老的病毒感染了人類,這個入侵者在我們的DNA中留下了遺傳密碼。今年,研究人員發現,這種古老的病毒DNA的片段在腦細胞之間的交流中發揮著至關重要的作用,這是高階思維所必需的。人類攜帶病毒遺傳密碼片段的情況並不少見;大約40%到80%的人類基因組是由病毒留下的基因組成。在今年的研究中,研究人員發現一種名為Arc的病毒基因將其他遺傳信息打包並將其從一個神經細胞發送到下一個神經細胞。該基因還可以幫助細胞隨時間重組。更重要的是,Arc基因的問題往往發生在患有自閉症或其他神經疾病的人身上。研究人員現在希望找出Arc基因進入我們基因組的確切機制,以及它對我們的腦細胞究竟做了什麼。

圖片來源:加州大學舊金山分校TorstenWittmann

老人的腦子會產生新生的腦細胞么?

我們的身體不斷處理舊細胞並製造新細胞。但幾十年來,科學家認為這種細胞更新不會發生在衰老的大腦中,老人的大腦腦細胞不停的死亡,而沒有新生的腦細胞補充。然而,近年來,在小鼠中進行的研究-以及在人類中進行的一些早期研究-引發了對這一概念的質疑。

今年,一篇論文提供了可能是老年人大腦製造新細胞的第一個有力證據。研究人員研究了死亡時年齡在14至79歲之間的28名死後非患病大腦。

科學家將每個大腦的海馬體切割下來,這是一個對學習和記憶很重要的大腦區域,然後計算出未完全成熟的年輕細胞數量。研究人員發現,年齡較大的大腦擁有與年輕大腦一樣多的新細胞,但老年大腦的新血管和腦細胞之間的連接較少。

然而,為了使問題複雜化,在此之前一個月發表的另一項研究發現了相反的結論,認為成年人的大腦不會在海馬體內產生新的細胞。分歧可能是由於兩項研究中大腦的保存方式以及所檢查的大腦種類。(早期的研究著眼於不同健康狀況的大腦,而後來的研究只研究了未患病的大腦。他們使用不同的保存技術來保存腦細胞,這也可能影響到腦細胞的保存完好程度。

圖片來源:科學圖片庫/蓋蒂圖片社

你的大腦壓力

壞消息:壓力可能使大腦縮小。這是根據今年10月發表的一項研究得出的。

在這項研究中,研究人員觀察了2000多名健康的中年人,並發現那些的應激激素皮質醇濃度較高患者的腦容量略低於激素量正常的人。皮質醇水平較高的人在記憶力測試中的表現也比激素水平正常的人表現得更差。應該指出的是,這兩項研究結果都是壓力與大腦之間的關聯,而不是因果關係的結果。

身體的壓力是正常時,人體對壓力的反應如下:在壓力瞬間,皮質醇水平與另一種激素,腎上腺素的水平一起上升。這些荷爾蒙共同作用,讓你的身體進入戰鬥或逃跑的反應。但是一旦壓力部分結束,皮質醇水平就會降低。

然而,有些人並不總是如此。有些人,尤其是現代生活中的人,由於壓力很大,會在體內長時間保持高水平的皮質醇。而高壓力,有可能讓你的腦子變小。

研究人員表示,減輕壓力-例如通過改善睡眠,鍛煉身體,進行放鬆技巧和服用降低皮質醇的藥物-可以帶來一系列好處。

圖片來源:Shutterstock

你的大腦讓你聽到自己的腳步聲嗎?

噗哧、噗哧、撲哧:您可能會感謝您的大腦,讓您不必聽到您踩下的每一步腳步聲。今年在老鼠身上進行的一項研究發現,小鼠的大腦取消了生物自身足跡的聲音。這使得生物能夠更好地聽到周圍環境中的其他聲音,例如捕食者發出的噪音。

研究人員發現,當大腦適應特定聲音時,小鼠大腦會建立一個雜訊濾波器。它通過將運動皮層中的細胞(與運動有關的一個區域)耦合到聽覺皮層(聲音涉及的區域)來實現這一點。簡單地說,運動皮層中的腦細胞發出信號,阻止聽覺皮層中的腦細胞發出自己的信號-基本上使聽覺皮層靜音。

雖然這項研究是在老鼠身上進行的,但科學家認為這些結果也適用於人類。那是因為我們已經有類似的系統了。例如,花樣滑冰運動員的大腦可以了解所期望的動作,而抑制性神經元可以抵消反射,從而阻止這些運動員不停旋轉一直到進行瘋狂的旋轉。

圖片來源:Calvin和JoanneLy

毒品迷幻藥物可能會改變腦細胞的結構

一項新研究表明,迷幻藥物可以改變腦細胞的結構。這項研究是針對實驗室培養皿和動物中的腦細胞進行的,但如果研究結果適用於人類,結果可能意味著這些藥物可以幫助患有某些情緒障礙的人。

這是因為在患有抑鬱症,焦慮症或其他情緒障礙的人中,前額葉皮質中的神經元,即控制情緒的重要部分,往往會萎縮。他們的分支-神經元用於與其他神經元交談-往往會收縮。但是,當科學家們將含有LSD和MDMA的迷幻藥物加入到具有大鼠神經元的培養皿中時,他們發現神經細胞中的連接和分支數量增加了。

這給研究人員利用迷幻藥物開發治療抑鬱症等精神疾病的藥品,提供了一個方向。

圖片來源:Shutterstock

腸道中的第二個大腦?

有數百萬個腦細胞神經元生活在大腸中,這些細胞在沒有大腦或脊椎指示的情況下獨立發揮作用,科學家們有時將它們稱為「第二腦」。但這個神經元集團也有一個學名:腸神經系統。用老鼠完成的一項新研究表明,該系統非常智能;它可以激發同步神經元來刺激肌肉並協調它們的活動,這樣它就可以做讓糞便排出體外之類的事情。

在大腦發育的早期階段,實際的大腦(頭腦中的大腦)也可以做到這一點-同步神經元的發射。這意味著腸道中的神經元行為可能是大腦第二次進化的第一階段的「原始階段」。一些科學家甚至假設第二腦在第一腦之前進化,並且二腦的反射模式來自身體中最早運作的大腦。

圖片來源:Shutterstock

2018年人體奧秘探索

人體非常複雜,這就是為什麼即使在這個信息爆發,科技相對發達的時代,我們仍在繼續學習研究自己本身。從新發現的器官到大腦中的細菌,這是我們在2018年了解到的關於我們的腦子的10大新發現。


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