Das menschliche Gehirn ist die wahre Krone der Evolution. Dieses mehrere Kilogramm schwere Organ erschafft jede Sekunde Ihre Persönlichkeit. Milliarden winziger Neuronen entzünden Elektrizität, und unsere Psyche ist nichts anderes als ein Produkt des Gehirns. Es ist unnötig zu erwähnen, dass das Gehirn das am wenigsten erforschte Organ des menschlichen Körpers ist und Wissenschaftler regelmäßig ratlos zurücklässt. Tatsächlich ist das Gehirn ein starker Motor, dank dem wir auch in den extremsten Situationen über Wasser bleiben. Wir sind in der Lage, uns an die härtesten Bedingungen anzupassen – unser Gehirn ist neuroplastisch. Wissenschaftler definieren Neuroplastizität (oder Gehirnplastizität) als die Fähigkeit des Nervensystems, seine Aktivität als Reaktion auf innere oder äußere Reize durch Reorganisation seiner Struktur zu ändern. Forschungen des letzten Jahrhunderts haben gezeigt, dass die neuronale Plastizität eine grundlegende Eigenschaft des Nervensystems aller Arten ist, von Insekten bis hin zum Menschen. Trotz intensiver Erforschung der Mechanismen, die die Plastizität steuern, ist jedoch immer noch nicht klar, wie genau Plastizität die Morphologie und Physiologie des Gehirns prägt. Und die Ergebnisse einer kürzlich durchgeführten Studie ließen Wissenschaftler völlig entmutigt und unfähig zu verstehen, wie das Gehirn funktioniert.
Zu lernen, wie das Gehirn funktioniert, lässt Wissenschaftler oft ratlos zurück
Was ist Neuroplastizität?
Unser Gehirn ist bekannt für seine Flexibilität oder „Plastizität“, da Neuronen neue oder stärkere Verbindungen untereinander aufbauen können. Werden jedoch einige Verbindungen stärker, müssen Neuronen dies kompensieren, um nicht mit Eingangsdaten überladen zu werden. In einer Studie aus dem Jahr 2019 zeigten Forscher erstmals, wie dieses Gleichgewicht erreicht wird: Wenn eine Verbindung, Synapse genannt, gestärkt wird, werden benachbarte Synapsen sofort durch die Wirkung eines kritischen Proteins namens Arc geschwächt.
Dabei entdeckte das Team eine einfache Grundregel, die einem komplexen System wie dem Gehirn zugrunde liegt, in dem 100 Milliarden Neuronen jeweils Tausende von sich ständig ändernden Synapsen haben. Diese Entdeckung, so die Autoren, liefert eine Erklärung dafür, wie synaptische Verstärkung und Dämpfung in Neuronen kombiniert werden, um Plastizität zu erzeugen.
Unsere Fähigkeit, einzelne Neuronen in einem intakten Gehirn umzuprogrammieren und in lebendem Gewebe eine Vielzahl von molekularen Mechanismen zu beobachten, die es diesen Zellen ermöglichen, durch synaptische Plastizität neue Funktionen zu integrieren, ist erstaunlich, schreiben die Studienautoren.
Der Hippocampus beispielsweise hilft Tieren übrigens, sich in ihrer Umgebung zurechtzufinden.
Nachdem die Forscher die neue Regel in Aktion gesehen hatten, versuchten sie immer noch zu verstehen, wie Neuronen ihr gehorchen. Die in Sur Labs durchgeführten Arbeiten kombinieren fortschrittliche bildgebende Verfahren und genetische Werkzeuge, um die Funktion einzelner Synapsen im Gehirn perfekt zu überwachen. Die von den Forschern gewonnenen Informationen ermöglichen es uns daher zu verstehen, wie sich neuronale Verbindungen entwickeln und rekonstruieren.
Lesen Sie noch mehr faszinierende Artikel auf unserem Kanal in Yandex Zen. Es gibt regelmäßige Beiträge, die nicht auf der Website sind
Neurowissenschaftler in Verwirrung
Wenn wir also endlich verstehen wollen, wie das Gehirn funktioniert, müssen wir uns auf das Studium der synaptischen Plastizität konzentrieren. Interessanterweise wurde das Gehirn bis zum 19. Jahrhundert hauptsächlich von Philosophen betrachtet, und daher wurden erst Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts die Grundlagen der modernen Neurowissenschaften gelegt. Im letzten Jahrzehnt dieses Jahrhunderts haben mehrere Wissenschaftler wichtige Beiträge zu unserem aktuellen Verständnis der synaptischen Plastizität geleistet.
Aber leider gibt es nicht weniger Fragen. Der Punkt ist, dass das Gehirn flexibel sein muss, aber nicht zu flexibel. Es wird durch neue Erfahrungen ständig neu aufgebaut, aber wie? Eine relativ einfache Erklärung erhalten Sie beispielsweise von Neurologen. In einem Artikel für The Atlantic heißt es beispielsweise, dass bestimmte Neuronengruppen zuverlässig gefeuert werden, wenn ihr Besitzer eine Rose riecht, einen Sonnenuntergang sieht oder einen Ruf hört.
Wissenschaftler haben eine sehr entmutigende Aufgabe, was immer man auch sagen mag
Diese Muster neuronaler Reaktionsmuster bleiben angeblich von einem Moment zum anderen gleich. Aber wie die Autoren der neuen Studie und andere herausgefunden haben, ist dies manchmal nicht der Fall.
Im Zuge der Arbeit ließ ein Forscherteam der Columbia University Mäuse mehrere Tage und Wochen lang die gleichen Gerüche schnuppern und zeichnete die Aktivität von Neuronen im piriformen Kortex des Gehirns der Nagetiere auf, einem betroffenen Bereich des Gehirns bei der Geruchserkennung. Jeder Geruch löste zu einem bestimmten Zeitpunkt eine bestimmte Gruppe von Neuronen in diesem Bereich aus.
Sie werden interessiert sein: Im Gehirn eines gesunden Menschen können parasitäre Würmer leben und Anfälle verursachen
Mysteriöse Neuronen
Im Laufe der Zeit geschah jedoch etwas Seltsames – einige Neuronen reagierten nicht mehr auf Gerüche, während andere anfingen. Die Neuronen, die den Geruch eines Apfels im Mai repräsentierten, und die Neuronen, die im Juni denselben Geruch verströmten, waren genauso unterschiedlich wie diejenigen, die den Geruch von Äpfeln und Gras zu jeder Zeit repräsentieren.
It Es sei darauf hingewiesen, dass dies eine neue und einzige Studie in diesem Bereich ist. Andere Wissenschaftler haben jedoch zuvor gezeigt, dass das gleiche Phänomen, das als repräsentative Drift bezeichnet wird, neben dem piriformen Kortex in anderen Bereichen des Gehirns auftritt. Seine Existenz ist klar; alles andere ist ein Rätsel.
Folgendes sagten die Autoren der Studie zu Reportern: Wissenschaftler müssen wissen, was passiert, aber in diesem speziellen Fall sind wir zutiefst verwirrt. Wir gehen davon aus, dass es viele Jahre dauern wird, dies zu klären.
Das Gehirn kann sich im Laufe unseres Lebens verändern
Nicht verpassen: Wie das Herz das Gehirn ausschaltet und uns dümmer macht
Wenn die Neuronen in der Piriformis-Rinde auf einen bestimmten Geruch reagieren, dann ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie darauf reagiert und nach einem Monat nur noch 1 von 15 ! Zu jedem beliebigen Zeitpunkt feuert die gleiche Anzahl von Neuronen als Reaktion auf jeden Geruch, aber ihre Identität ändert sich. Aber woher weiß das Gehirn, was die Nase fühlt oder was die Augen sehen, wenn sich die neuralen Reaktionen auf Geruch und Sehvermögen ständig ändern?
Letztendlich kann es sich bei der Drift, von der Experten sprechen, nur um einen Fehler des Nervensystems handeln – ein Problem, das angegangen werden muss. “Verbindungen in vielen Teilen des Gehirns werden ständig auf- und abgebaut und jedes Neuron selbst verarbeitet ständig Zellmaterial” – Wissenschaftler erklären. Und doch bezeichnen einige ihre Arbeit als fehlerhaft – die Mainstream-Neurowissenschaften verlassen sich auf sehr spezifische Methoden und Ergebnisse und verwandeln sie in eine Wolke aus vagen Konzepten.
Was wäre die moderne Wissenschaft ohne diese Nagetiere?
In vielen Bereichen der Neurowissenschaften bleiben die Hintergründe unerforscht, aber alles andere ist tadellos – erklären Wissenschaftler. Auf diesem Gebiet besteht ein echter Bedarf an neuen Ideen, sagen die Forscher.
Und das aus gutem Grund, denn wir brauchen neue Theorien und Ideen. Die Neurowissenschaft ist heute so unausgereift und konzeptionell, dass Wissenschaftler tatsächlich gerade dabei sind, Informationen und Fakten zu sammeln. Ich denke jedoch, dass wir auch in den nächsten Jahrzehnten noch endgültig sagen können: “Wir verstehen, wie das Gehirn funktioniert, Ehre sei der Wissenschaft”.
Letztlich die neuesten Forschungsergebnisse in im Bereich der Gehirnentwicklung mit zunehmendem Alter, sie wecken Optimismus und machen unser Leben besser. Aber darüber, wie sich das Gehirn von Jugendlichen vom Gehirn eines Erwachsenen unterscheidet, habe ich in diesem Artikel gesprochen, ich empfehle ihn zu lesen!