Радикальные новые открытия превращают нейронауку вверх дном

Как иллюстрирует обложка его книги «Ткань Разума», мой отец (Ричард Берлланд, доктор медицины) всегда предпочитал сагиттальные поперечные сечения мозга, потому что эта лучшая точка лучше всего иллюстрирует разрыв между корковыми и подкорковыми структурами.

Источник: Викинг Пресс

Достижения в нейротехнологиях разрушают давние системы убеждений и превращают устоявшиеся взгляды на то, как мозг работает с ног на голову. Это захватывающие времена радикального нейрофизиологического открытия, которые помогают нам лучше понять, как работают наши умы и мозги.

В последние месяцы основная масса новых исследований подкорковых областей головного мозга, включая мозжечок, мозговой мозг и базальные ганглии, меняются так, как нейрофизиологи рассматривают функцию областей коры головного мозга, которые включают префронтальную кору. ( Кортикальное средство относится к внешнему слою головного мозга, которое известно как кору головного мозга. Подкорковое относится к любым областям мозга ниже коры головного мозга.)

Кортикальные области мозга мозга обычно считаются «мыслящей крышкой», которая охватывает все мозговые области мозга. С другой стороны, подкорковые области считаются «немыслимыми» областями мозга, которые управляются автоматическими или подсознательными силами.

Позже в этом блоге Psychology Today я собираюсь подвести итоги трех различных современных исследований по субкортикальным структурам мозга, которые были опубликованы в прошлом году. Но во-первых, я хочу дать вам личный опыт, объясняющий, почему у меня были антенны для этого типа исследований с начала XXI века. И почему я каждое утро просыпаюсь, надеясь на новые передовые исследования подкорковых областей мозга.

• Голосование за волшебную палочку или фаллическую победу Трампа
• Уважаемый господин Президент: Новая антология писем от подростков
• Поддельные новости, Echo Chambers & Filter Bubbles: Руководство по выживанию
• Голосовать за собственный персонаж
• Гражданская война продолжается в Шарлоттсвилле

«Независимо от того, что делает мозжечок, он делает много всего»

Источник: Предоставлено Ларри Вандервертом

Мой отец, Ричард Берлланд, был нейрохирургом, нейробиологом и автором The Fabric of Mind. Будучи провидцем-мыслителем, мой папа был первопроходцем и пионером, который опередил свое время. Как невролог, мой отец часто расстраивался технологическими ограничениями 20-го века.

Слишком часто для моего отца теоретически невозможно было эмпирически доказать одну из его гипотез о роли конкретного региона мозга, которую он получил, наблюдая за своими человеческими пациентами до и после проведения операции на головном мозге в операционной – используя животных, таких как мышей или овец в его лаборатории.

Например, инсульт или опухоль, которые в конечном итоге влияют на когнитивную, эмоциональную и психологическую функцию человека, могут возникать в кортикальных отделах головного мозга, которые включают лобные, теменные, височные и затылочные доли или подкорковые структуры, которые включают базальные ганглии, мозговой мозг и мозжечок ,

• Качание голоса: Является ли психология козыря вспышкой над веществом?
• False Является новой истинной частью 2
• Кто такой «демагог»?
• Трамп-психология: почему Дональд может просто получить ваш голос
• Как фантазировать: секс, религия, политика

Как нейрохирург, мой отец был свидетелем из первых рук очень специфических неврологических последствий, которые могут вызвать травматическое мозговое событие у одного из его пациентов. Мой папа знал анекдотически из-за десятилетий выполнения операций на головном мозге, что и кортикальный, и подкорковый ущерб имел драматические последствия для различных аспектов когнитивной и психологической функции. Но, опять же, он не мог доказать эти выводы эмпирически в своей лаборатории.

Из-за его анатомического знания о том, что мозжечок составлял всего 10 процентов объема мозга, но он содержал более 50 процентов общих нейронов мозга, мой отец регулярно поднимал вопрос о подкорковых влияниях, говоря: «Мы точно не знаем, что такое мозжечок делает. Но что бы это ни было, это многое делает ».

В конце двадцатого века моему отцу было трудно убедить любого из его научных сверстников, что «немыслимые» подкорковые области в мозге (такие как мозжечок) могут влиять на когнитивные процессы. Но, как я уже упоминал выше, ему не удалось доказать, что он наблюдал анекдотически с пациентами в эмпирическом исследовании на животных.

К сожалению, большинство коллег моего отца в медицинском учреждении в конце концов назвали его еретиком для неустанной попытки поставить когнитивные и эмоциональные влияния мозжечка и других подкорковых областей мозга в центр внимания.

Колоссальное разочарование моего отца в том, что он не смог получить самые радикальные идеи о том, как работает мозг, опубликованный в рецензируемых журналах, заставил меня чувствовать себя плохо для него. Я хотел помочь моему отцу найти скрытность вокруг того, что он назвал «привратниками башни из слоновой кости», придумав способ обойти медицинский истеблишмент и получить его революционные идеи о опубликованном мозге.

К счастью, в 2004 году, после того, как я нарушил мировой реестр Гиннеса, проведя 6 беговых марафонов (153,76 миль) за 24 часа на беговой дорожке, литературный агент в Нью-Йорке по имени Джайлс Андерсон подошел ко мне, чтобы посмотреть, интересуюсь ли я написав книгу. Несколькими неделями позже мы подписали соглашение с Дайан Ревернанд в St. Martin's Press. Я знал, что это прекрасная возможность и мой шанс на один раз в жизни принести идеи моего отца о подкорковых структурах мозга широкой аудитории.

В течение 2005 года мы с отцом говорили несколько раз в день и обменивались сотнями и сотнями писем о нейронауке. В течение этого периода мой отец и я создали «модель скелетных мозгов Бергленда», которая усадила корковые структуры в том, что мы назвали «мозгом» и подкорковыми структурами в том, что мы называем «вниз мозг».

Модель мозгового мозга «Бергленд» с разделением мозгов была прямым и убедительным ответом на вездесущую, но глубоко ошибочную модель « левого мозгового права ».

В начале 2007 года – всего за несколько недель до того, как мой отец внезапно умер от сердечного приступа, я опубликовал нашу революционную расколотую структуру в «Путь спортсмена: пот и биология блаженства» . (Я бесконечно благодарен, что мой отец умер, зная, что его радикальные идеи о подкорковых областях мозга были опубликованы издательством Св. Мартина).

Иллюстрация «Модели с раздельной головкой Бергленда» ниже приведена на стр. 81 « Путь спортсмена» . Эта диаграмма подчеркивает существенное различие между кортикальными и подкорковыми областями мозга в обтекаемой гипотетической структуре, которая опирается на инь-ян устойчивой функциональной связности между этими регионами для поддержания психологического гомеостаза.

Эта иллюстрация «Модели сплит-мозгов Бергленда» была создана в 2005 году Кристофером Берглэном совместно с его отцом Ричардом Бергландом, MD, и опубликована на с. 81 «Путь спортсмена» (пресса Св. Мартина).

Источник: Скриншот Кристофера Бергленда

«Мозг мозга» | Версия 2.0

Моя первоначальная версия «мозгового мозга», как видно выше, фокусировалась исключительно на головном мозге (латынь для «мозга») и мозжечке (латынь для «маленького мозга»). Однако, основываясь на всех новых новаторских исследованиях о сильном влиянии других подкорковых областей мозга в последние годы; Теперь я бы включил базальные ганглии и мозговой шок как часть «пух головного мозга» в обновленной версии модели с двумя мозгами Бергленда.

Десять лет назад, когда я опубликовал радикальные идеи моего отца о субкортикальных структурах мозга на пути спортсмена, большинство из этих идей по-прежнему были лишь образованным предположением, основанным на анекдотических доказательствах моего отца. С тех пор достижения в области технологий, основанных на нейробиологии, позволили исследователям углубить и выявить новые новые подсказки о таинственном взаимодействии между кортикальными и подкорковыми областями мозга в лабораториях по всему миру.

Последние эмпирические данные превращают общепринятую мудрость в отношении того, как «немыслимые» подкорковые области нашего мозга фактически влияют на мозговое «мышление» вверх дном.

Поскольку существует слишком много новых научных исследований по субкортикальным структурам мозга, которые можно представить в одном блоге, я решил, что вишня выбрала три новаторских исследования, которые были опубликованы в прошлом году. Каждое из этих исследований помогает нам понять, как мозжечок, мозговой мозг и базальные ганглии работают вместе с корковыми областями мозга.

В приведенном ниже разделе я включил один пример для каждого из этих трех областей мозга, а также художественное представление области мозга, краткое описание исследования и ссылку на более глубокое сообщение в журнале Psychology Today о исследовании ,

1. Мозжечок

Мозжечок.

Источник: CLIPAREA l Пользовательские носители / Shutterstock

В 1504 году Леонардо да Винчи изготовил восковые отливки человеческого мозга и придумал термин «мозжечок», чтобы описать два небольших полушария головного мозга, которые аккуратно заправлены под относительно гумусовые полушарии головного мозга. Cerebella r является сестринским словом к мозгу и означает «относящийся или расположенный в мозжечке».

Исторически, нейробиологи рассматривали мозжечок как место немыслительной деятельности, такой как координация и тонкая настройка мышечных движений. Однако в последние годы в широком спектре исследований впервые (впервые) показано, что мозжечок играет важную роль во многих наших когнитивных, эмоциональных и творческих процессах.

Например, неврологи и психологи в Стэнфордском университете проводят новаторские исследования нейронной основы оптимизации творческой емкости. Их результаты показывают, что мозжечок может быть главной движущей силой во многих наших творческих процессах. Исследование предполагает, что для того, чтобы творческое мышление бежало бесплатно, полезно «развязать» жесткие исполнительные функции префронтальной коры.

Исследователи из Стэнфорда обнаружили, что подавление центров исполнительного контроля головного мозга – и позволяет мозжечку быть «контролером» – увеличивает спонтанную творческую способность. Это революционная концепция, которая бросает вызов сомнительной конструкции «правого мозга», являющейся нашим творческим эпицентром.

Исследование, проведенное в июне 2016 года, «Изменения в активации мозга, связанные со спонтанной импровизацией и фигуральным творчеством после проектно-мыслящего обучения: продольное исследование FMRI», было опубликовано в журнале Cerebral Cortex . Я написал об этом исследовании в блоге « Психология сегодня» , «Усиленная емкость мозжечка повышает творческую способность».

2. Базальные ганглии

Базальные ганглии.

Источник: CLIPAREA l Пользовательские носители / Shutterstock

Базальные ганглии представляют собой подкорковую область головного мозга с нейронными проекциями и функциональной связностью, которые распространяются на кору головного мозга, мозг, мозжечок и несколько других областей мозга.

Полосатый ствол является специфическим подразделением базальных ганглиев, который содержит группу различных областей мозга и нейронов, которые связаны с формированием привычки, контролем произвольных движений, эмоций и наркомании.

По словам неврологов Массачусетского технологического института (MIT), нарушения базальных ганглиев были связаны с болезнями Паркинсона и Хантингтона, а также с расстройствами аутистического спектра (ASD), обсессивно-компульсивным расстройством (OCD) и синдромом Туретта.

Используя модель мыши, неврологи MIT во главе с Энн Грейбиэль недавно смогли определить, что конкретный кластер нейронов в базальных ганглиях участвует в принятии эмоциональных решений, требующих любого типа «анализа затрат-выгод», вызывающего беспокойство, что влечет за собой прагматическую одновременно слушая ваши инстинкты первичной кишки.

Исследователи Массачусетского технологического института определили, что путь нейронной коммуникации к стриатуму напрямую связан с другой сложной подсистемой, которая питается дофамином. Исследователи называют эту подсистему «букетом стриосом-дендрон».

Пожалуйста, уделите несколько минут, чтобы посмотреть, как Грейбиэль ясно суммирует, как субкортикальные области, такие как базальные ганглии, взаимодействуют с «мыслящей крышкой» коры головного мозга. У меня был Ага! после просмотра этого клипа YouTube. Видео действительно хорошо сделано и имеет потрясающие визуальные эффекты.

Последние исследования Массачусетского технологического института по стриатуму показывают, что механика мозга при принятии эмоциональных решений включает петлевую цепь, которая опирается на функцию дофамина, которая внедрена в базальные ганглии.

Исследование, проведенное в сентябре 2016 года, «Бутики Striosome-Dendron выделяют уникальный тракт стриатониграла, нацеленный на дофаминсодержащие нейроны», было опубликовано в Трудах Национальной академии наук . Я написал сообщение в блоге Psychology Today, основанное на этих выводах, «Study Pinpoints Brain Circuitry of Emotional Decision Making».

3. Мозговой штурм

Ствол мозга.

Источник: CLIPAREA l Пользовательские носители / Shutterstock

Ствол мозга – подкорковая область мозга, которая является ключевым для поддержания сознания, регулирующего автоматическую сердечную и респираторную функцию центральной нервной системы и многое, многое другое.

До недавнего времени нейробиологи не думали, что мозговой штурм играет определенную роль в социальном поведении млекопитающих. Но новые исследования показывают, что нейронные проекции из префронтальной коры в конкретную область ствола мозга напрямую связаны с контролем импульсивного поведения, а также с реакцией «сражаться или бежать».

В 2007 году Дин Моббс, профессор когнитивной нейронауки в Caltech и его команде, впервые выявил, что взаимодействие между префронтальной корой (PFC) и периакуэктальной серой (PAG) зоной ствола мозга связано с конкретными аспектами социального поведения Так как желание бежать в ответ на угрожающие стимулы, такие как хищник или хулиган.

Для этого исследования Mobbs et al. использовали fMRI для мониторинга активности мозга, в то время как участники исследования играли в Pac-Man-игру в нейровизуальном сканере. Исследователи обнаружили, что в моменты, когда кто-то из персонажей Pac-Man был поглощен, префронтальная кора колла была закрыта, так же как область мозга, называемая PAG, стала бы очень активной и загорелась в fMRI.

Префронтальная кору (PFC) соединяется непосредственно с областью ствола мозга – периакуодекулярным серым (PAG) – через специфические префронтальные кортикальные нейроны. Эти нейроны (в фиолетовом) выступают непосредственно из префронтальной коры в PAG и, по-видимому, контролируют инстинктивное поведение.

Источник: EMBL / Livia Marrone

Ранее на этой неделе нейробиотики из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) в Италии выявили специфические нейронные проекции от префронтальной коры до области PAG мозга, которые, как представляется, препятствуют тому, чтобы общительные существа, такие как люди и мыши, действовали по импульсивным инстинктам вызванный чувствами социального поражения.

Исследование, проведенное в январе 2017 года, «Префронтальный корковый контроль цепи социального поведения Brainstem», было опубликовано онлайн перед печатью в Nature Neuroscience . Я написал об этих выводах в блоге Psychology Today , «Social Defeat Wreaks Havoc on Brain Circuitry, Study Finds».

Это исследование EMBL освещает важность надежной функциональной связи между префронтальной корой и мозговым стволом для контроля импульсивности на основе страха, вызванной социальным поражением или запугиванием. Эти результаты могут иметь широкие последствия для лечения шизофрении наряду с широким спектром расстройств настроения, таких как депрессия, беспокойство и поведение, связанное с недоразумением, связанное с посттравматическим стрессовым расстройством (ПТСР).

Дональд Трамп – идеальный пример в реальном мире и изучение новых результатов EMBL, что импульсное управление требует надежной функциональной связи между PFC и PAG. Например, когда я смотрел, как Дональд Трамп вчера потерял свою прохладу на пресс-конференции и набросился на репортера CNN, потому что он чувствовал себя социально побежденным и издевался над обвинениями «поддельных новостей» от анонимных источников … Я задавался вопросом, были ли наши избранные президентом и его команда перехода может извлечь пользу из понимания нейронных коррелятов определенного социального поведения?

Пребывание даже в киле во время эмоциональных времен социального поражения – когда импульсивность или страх часто приводят к импульсивным колено-рывкам реакции выбора боя или полета, по-видимому, требуют надежной связи с префронтальной корой для поддержания самоконтроля и уравновешенности.

Хорошей новостью является то, что эти нейронные цепи никогда не фиксируются. Нейропластичность позволяет каждому из нас улучшить функциональную связность нашего мозга и научиться быть более сострадательным, чутким и избегать вспышек агрессии или ярости. (Чтобы узнать больше о том, как это сделать, ознакомьтесь с моим сообщением « Психология сегодня» , «5 способов, основанных на науке разбить цикл ярости»)

Хотелось бы надеяться, что последние результаты EMBL вместе с другими прорывами, представленными здесь, которые помогут нам понять мощное влияние подкорковых областей мозга на наше поведение, приведут к новым вмешательствам на основе нейробиологии, которые улучшают индивидуальную жизнь и социальную динамику между людьми из всех слоев общества.