braniinit harmaa ja valkoinen aine 4 7
 Aivojen hermoverkko, joka sisältää sekä harmaata että valkoista ainetta. Pasieka/Science Photo Library Getty Imagesin kautta

Kukapa ei olisi pohtinut, kuinka muisto muodostuu, lause syntyy, auringonlaskua arvostetaan, tehdään luova teko tai tehdään hirvittävä rikos?

Ihmisen aivot ovat kolmen kilon painoinen elin, joka on suurelta osin arvoitus. Mutta useimmat ihmiset ovat kuulleet aivoista harmaa aine, jota tarvitaan kognitiivisiin toimintoihin, kuten oppimiseen, muistamiseen ja päättelyyn.

Tarkemmin sanottuna harmaalla aineella tarkoitetaan kaikkialla aivoissa olevia alueita, joissa hermosolut tunnetaan neuroneina - ovat keskittyneet. Tunnelman kannalta tärkeimpänä pidetty alue on aivokuori, ohut kerros harmaata ainetta aivojen pinnalla.

Mutta toinen puoli aivoista - valkoista ainetta – jää usein huomiotta. Valkoinen aine sijaitsee aivokuoren alapuolella ja myös syvemmällä aivoissa. Missä tahansa sitä esiintyy, valkoinen aine yhdistää harmaassa aineessa olevat neuronit toisiinsa.


sisäinen tilausgrafiikka


Olen neurologian ja psykiatrian professori ja Coloradon yliopiston lääketieteellisen koulun käyttäytymisneurologian osaston johtaja. Työhöni kuuluu dementiaa sairastavien iäkkäiden aikuisten ja traumaattisesta aivovammasta kärsivien nuorten arviointia, hoitoa ja tutkimusta.

Niiden selvittäminen, kuinka nämä häiriöt vaikuttavat aivoihin, on motivoinut monia vuosia tutkimuksessani. Uskon, että valkoisen aineen ymmärtäminen on kenties avain näiden häiriöiden ymmärtämiseen. Mutta toistaiseksi tutkijat eivät ole yleensä kiinnittäneet valkoiseen aineeseen sen ansaitsemaa huomiota.

Ihmisaivojen noin 100 miljardia neuronia on kytketty toisiinsa aksoneilla, joista monet ovat myeliinivaipan ympäröimiä. Nämä aksonit yhdessä myeliininsä kanssa muodostavat valkoisen aineen, mikä helpottaa neuronien välistä kommunikaatiota koko aivoissa. 

Valkoisen aineen selvittäminen

Tämä tunnustamisen puute johtuu suurelta osin valkoisen aineen tutkimuksen vaikeuksista. Koska se sijaitsee aivojen pinnan alla, edes huipputekninen kuvantaminen ei pysty helposti ratkaisemaan sen yksityiskohtia. Mutta viimeaikaiset löydöt, jotka ovat mahdollisia aivojen kuvantamisen ja ruumiinavaustutkimusten edistymisen ansiosta, alkavat näyttää tutkijoille, kuinka kriittistä valko-aine on.

Valkoinen aine koostuu monista miljardeja aksoneja, jotka ovat kuin pitkiä kaapeleita, jotka kuljettavat sähköisiä signaaleja. Ajattele niitä pitkänomaisina hänninä, jotka toimivat neuronien jatkeina. Aksonit yhdistävät hermosoluja toisiinsa risteyksissä, joita kutsutaan synapseiksi. Siellä tapahtuu neuronien välinen kommunikaatio.

Aksonit kokoontuvat nipuiksi tai raiteiksi, jotka kulkevat läpi aivoissa. Päästä päähän niiden yhteenlaskettu pituus yhdessä ihmisaivossa on noin 85,000 XNUMX mailia. Monet aksonit ovat eristetty myeliinillä, enimmäkseen rasvakerros, joka nopeuttaa sähköistä signalointia eli viestintää hermosolujen välillä jopa 100 kertaa.

Tämä lisääntynyt nopeus on ratkaisevan tärkeää kaikki aivojen toiminnot ja osittain siksi Homo sapiensilla on ainutlaatuiset henkiset kyvyt. Vaikka ei ole epäilystäkään suuret aivomme Ne johtuvat evoluution aiheuttamasta hermosolujen lisäyksestä aionien aikana, on ollut vielä suurempi valkoisen aineen lisääntyminen evoluution ajan yli.

Tällä vähän tunnetulla tosiasialla on syvällisiä seurauksia. Valkoisen aineen lisääntynyt tilavuus – pääasiassa aksoneja ympäröivistä myeliinikuorista – tehostaa harmaassa aineessa olevien hermosolujen tehokkuutta aivojen toiminnan optimoimiseksi.

Kuvittele kaupunkien kansakunta, jotka kaikki toimivat itsenäisesti, mutta joita ei ole yhdistetty muihin kaupunkeihin teiden, johtojen, internetin tai muiden yhteyksien kautta. Tämä skenaario olisi analoginen aivoille ilman valkoista ainetta. Korkeammat toiminnot, kuten kieli ja muisti, on organisoitu verkoiksi, joissa harmaaainealueet on yhdistetty valkoisen aineen traktaatilla. Mitä laajemmat ja tehokkaammat yhteydet ovat, sitä paremmin aivot toimivat.

Valkoinen aine ja Alzheimer

Ottaen huomioon sen tärkeän roolin aivosolujen välisissä yhteyksissä, vaurioitunut valkoinen aine voi häiritä mitä tahansa kognitiivista tai emotionaalista toimintaa. Valkoisen aineen patologiaa esiintyy monissa aivosairauksissa ja se voi olla riittävän vakava aiheuttaa dementiaa. Myeliinivauriot ovat yleisiä näissä sairauksissa, ja kun sairaus tai vamma on vakavampi, myös aksonit voivat vaurioitua.

Yli 30 vuotta sitten kollegani ja minä kuvailimme tätä oireyhtymää nimellä valkoisen aineen dementia. Tässä tilassa häiriötön valkoinen aine ei enää toimi riittävästi liittimenä, mikä tarkoittaa, että harmaa aine ei voi toimia yhdessä saumattomalla ja synkronisella tavalla. Aivot on pohjimmiltaan irrotettu itsestään.

Yhtä tärkeä on mahdollisuus, että valkoisen aineen toimintahäiriöllä on rooli monissa sairauksissa, joiden tällä hetkellä uskotaan olevan peräisin harmaasta aineesta. Jotkut näistä sairauksista uhmaavat itsepintaisesti ymmärrystä. Epäilen esimerkiksi, että valkoisen aineen vauriot voivat olla kriittisiä Alzheimerin taudin ja traumaattisen aivovaurion alkuvaiheissa.

Alzheimer on yleisin dementia iäkkäillä ihmisillä. Se voi heikentää kognitiivisia toimintoja ja ryöstää ihmisiltä heidän identiteettinsä. Ei ole olemassa parannuskeinoa tai tehokasta hoitoa. Siitä lähtien Alois Alzheimerin havainnot vuodelta 1907 Harmaan aineen proteiineista – joita kutsutaan amyloidiksi ja tauiksi – neurotieteilijät ovat uskoneet näiden proteiinien kertymiseen on keskeinen ongelma Alzheimerin takana. Silti monet lääkkeet poistavat nämä proteiinit Älä lopeta potilaiden kognitiivinen heikkeneminen.

Viimeaikaiset havainnot viittaavat yhä enemmän että valkoisen aineen vaurio - ennen näiden proteiinien kertymistä - voi olla todellinen syyllinen. Aivojen ikääntyessä ne kokevat usein asteittaista verenvirtauksen menetystä sydämestä verta kuljettavien verisuonten kapenemisesta. Alhaisempi verenkierto vaikuttaa voimakkaasti valkoiseen aineeseen.

On huomattavaa, että on jopa todisteita siitä, että myös Alzheimerin taudin perinnöllisiä muotoja esiintyy varhaiset valkoisen aineen poikkeavuudet. Tämä tarkoittaa, että terapiat, joiden tarkoituksena on ylläpitää veren virtausta valkoiseen aineeseen, voivat osoittautua tehokkaammiksi kuin proteiinien poistaminen. Yksi yksinkertainen hoito todennäköisesti auttaa korkean verenpaineen hallintaan, koska tämä voi vähentää valkoisen aineen poikkeavuuksien vakavuutta.

Loma Linda University Health: Uusia löytöjä auttaa miljoonia traumaattisista aivovammoista.

Valkoinen aine ja traumaattinen aivovaurio

Potilaat, joilla on traumaattinen aivovamma, erityisesti niillä, joilla on kohtalaisia ​​tai vakavia vammoja, voivat olla elinikäisiä. Yksi TBI:n pahaenteisimmistä tuloksista on krooninen traumaattinen enkefalopatia, aivosairaus, jonka uskotaan aiheuttavan etenevää ja peruuttamatonta dementiaa. TBI-potilailla tau-proteiinin kertyminen harmaaseen aineeseen on ilmeistä.

Tutkijat ovat jo pitkään ymmärtäneet, että valkoisen aineen vauriot ovat yleisiä ihmisillä, joilla on TBI. Havainnot aivoista toistuvista traumaattisista aivovammoista kärsivistä – jalkapalloilijoita ja sotilasveteraaneja on tutkittu usein – ovat osoittaneet, että valkoisen aineen vauriot ovat huomattavat ja voivat edeltää proteiinien sotkeutumista harmaassa aineessa.

Tiedemiesten keskuudessa vallitsee lisääntyvä jännitys uutta kiinnostusta valkoiseen aineeseen. Tutkijat alkavat nyt tunnustaa, että perinteinen keskittyminen harmaan aineen tutkimukseen ei ole tuottanut toivottuja tuloksia. Valkoisena aineena tunnetusta puolikkaasta aivoista oppiminen voi auttaa meitä tulevina vuosina löytämään vastauksia miljoonien kärsimysten lievittämiseen.

Author

Christopher Filey, neurologian ja psykiatrian professori, Coloradon yliopiston Anschutzin lääketieteellinen kampus

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.

Liittyvät kirjat:

Keho pitää pisteet: Aivomieli ja keho trauman paranemisessa

esittäjä (t): Bessel van der Kolk

Tämä kirja tutkii trauman ja fyysisen ja henkisen terveyden välisiä yhteyksiä ja tarjoaa oivalluksia ja strategioita paranemiseen ja palautumiseen.

Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi

Breath: kadonneen taiteen uusi tiede

Kirjailija: James Nestor

Tämä kirja tutkii hengityksen tieteitä ja käytäntöjä ja tarjoaa oivalluksia ja tekniikoita fyysisen ja henkisen terveyden parantamiseksi.

Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi

Kasviparadoksi: "terveellisten" elintarvikkeiden piilotetut vaarat, jotka aiheuttavat sairauksia ja painonnousua

Kirjailija: Steven R. Gundry

Tämä kirja tutkii ruokavalion, terveyden ja sairauksien välisiä yhteyksiä ja tarjoaa oivalluksia ja strategioita yleisen terveyden ja hyvinvoinnin parantamiseksi.

Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi

Immunity Code: Uusi paradigma todelliselle terveydelle ja radikaalille ikääntymisen estämiselle

Kirjailija: Joel Greene

Tämä kirja tarjoaa uuden näkökulman terveyteen ja immuniteettiin, hyödyntäen epigenetiikan periaatteita ja tarjoaa oivalluksia ja strategioita terveyden ja ikääntymisen optimoimiseksi.

Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi

Täydellinen opas paastoon: paranna kehosi jaksoittaisella, vuorotellen ja pitkällä paastolla

Tohtori Jason Fung ja Jimmy Moore

Tämä kirja tutkii paastoamisen tiedettä ja käytäntöä ja tarjoaa oivalluksia ja strategioita yleisen terveyden ja hyvinvoinnin parantamiseksi.

Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi