Hjernens nevrale nettverk, som inkluderer både grå og hvit substans. Pasieka/Science Photo Library via Getty Images
Hvem har ikke tenkt på hvordan et minne blir dannet, en dom generert, en solnedgang verdsatt, en kreativ handling utført eller en avskyelig forbrytelse begått?
Den menneskelige hjernen er et organ på tre pund som stort sett forblir en gåte. Men de fleste har hørt om hjernens grå materie, som er nødvendig for kognitive funksjoner som å lære, huske og resonnere.
Mer spesifikt refererer grå materie til områder i hele hjernen hvor nerveceller - kjent som nevroner – er konsentrert. Regionen som anses som viktigst for kognisjon er hjernebarken, et tynt lag med grå substans på hjernens overflate.
Men den andre halvdelen av hjernen – den hvite substansen – blir ofte oversett. Hvit substans ligger under cortex og også dypere i hjernen. Uansett hvor den finnes, kobler hvit substans nevroner i den grå substansen til hverandre.
jeg er en professor i nevrologi og psykiatri og direktør for atferdsnevrologisk seksjon ved University of Colorado Medical School. Arbeidet mitt innebærer utredning, behandling og utredning av eldre voksne med demens og yngre mennesker med traumatisk hjerneskade.
Å finne ut hvordan disse lidelsene påvirker hjernen har motivert mange år av studiet mitt. Jeg tror at forståelse av hvit substans kanskje er en nøkkel til å forstå disse lidelsene. Men så langt har forskere generelt ikke gitt hvit substans den oppmerksomheten den fortjener.
De omtrent 100 milliarder nevronene i den menneskelige hjernen er forbundet med hverandre av aksoner, hvorav mange er omgitt av myelinskjeden. Disse aksonene, sammen med myelinet deres, utgjør den hvite substansen, som bidrar til å lette kommunikasjonen mellom nevroner i hele hjernen.
Å finne ut av den hvite substansen
Denne mangelen på anerkjennelse stammer i stor grad fra vanskeligheten med å studere hvit substans. Fordi det er plassert under overflaten av hjernen, kan selv den mest høyteknologiske bildebehandlingen ikke enkelt løse detaljene. Men nyere funn, muliggjort av fremskritt innen hjerneavbildning og obduksjonsundersøkelser, begynner å vise forskerne hvor kritisk hvit substans er.
Hvit substans består av mange milliarder av aksoner, som er som lange kabler som bærer elektriske signaler. Tenk på dem som langstrakte haler som fungerer som forlengelser av nevronene. Aksonene kobler nevroner til hverandre ved veikryss kalt synapser. Det er der kommunikasjon mellom nevroner foregår.
Aksoner kommer sammen i bunter, eller trakter, som går gjennom hele hjernen. Plassert ende mot ende, er deres kombinerte lengde i en enkelt menneskelig hjerne omtrent 85,000 XNUMX miles. Mange aksoner er isolert med myelin, et lag med hovedsakelig fett som øker hastigheten på elektrisk signalering, eller kommunikasjon, mellom nevroner med opptil 100 ganger.
Denne økte hastigheten er avgjørende for alle hjernefunksjoner og er delvis grunnen til at Homo sapiens har unike mentale kapasiteter. Mens det ikke er noen tvil våre store hjerner skyldes evolusjonens tillegg av nevroner over eoner, har det vært en enda større økning i hvit substans over evolusjonær tid.
Dette lite kjente faktum har dype implikasjoner. Det økte volumet av hvit substans – hovedsakelig fra myelinskjedene som omgir aksoner – øker effektiviteten til nevroner i den grå substansen for å optimere hjernefunksjonen.
Se for deg en nasjon av byer som alle fungerer uavhengig, men som ikke er knyttet til andre byer via veier, ledninger, internett eller andre forbindelser. Dette scenariet ville være analogt med hjernen uten hvit substans. Høyere funksjoner som språk og hukommelse er organisert i nettverk der gråstoffregioner er forbundet med hvite stoffer. Jo mer omfattende og effektive disse forbindelsene er, jo bedre fungerer hjernen.
Hvit substans og Alzheimers
Gitt dens essensielle rolle i forbindelsene mellom hjerneceller, skadet hvit substans kan forstyrre alle aspekter av kognitiv eller emosjonell funksjon. Hvitstoffpatologi er tilstede i mange hjernesykdommer og kan være alvorlig nok å forårsake demens. Skader på myelin er vanlig ved disse lidelsene, og når sykdommen eller skaden er mer alvorlig, kan aksoner også bli skadet.
For mer enn 30 år siden beskrev kollegene mine og jeg dette syndromet som hvit substans demens. I denne tilstanden fungerer den dysfunksjonelle hvite substansen ikke lenger tilstrekkelig som en kobling, noe som betyr at den grå substansen ikke kan fungere sammen på en sømløs og synkron måte. Hjernen har i hovedsak blitt koblet fra seg selv.
Like viktig er muligheten for at dysfunksjon av hvit substans spiller en rolle i mange sykdommer som for tiden antas å stamme fra grå substans. Noen av disse sykdommene trosser hardnakket forståelse. For eksempel mistenker jeg skade på hvit substans kan være kritisk i de tidlige fasene av Alzheimers sykdom og traumatisk hjerneskade.
Alzheimers er den vanligste typen demens hos eldre individer. Det kan svekke kognitiv funksjon og frarøve mennesker selve identiteten deres. Ingen kur eller effektiv behandling finnes. Helt siden Alois Alzheimers observasjoner fra 1907 av gråstoffproteiner – kalt amyloid og tau – har nevroforskere trodd oppbyggingen av disse proteinene er det sentrale problemet bak Alzheimers. Likevel mange medisiner som fjerner disse proteinene ikke stopp pasientenes kognitive tilbakegang.
Nyere funn tyder i økende grad på den hvite stoffskaden – før akkumuleringen av disse proteinene – kan være den sanne skyldige. Når hjernen eldes, opplever de ofte gradvis tap av blodstrøm fra innsnevring av kar som transporterer blod fra hjertet. Lavere blodstrøm påvirker hvit substans kraftig.
Bemerkelsesverdig nok er det til og med bevis på at arvelige former for Alzheimers også forekommer tidlige abnormiteter i hvit substans. Det betyr at terapier rettet mot å opprettholde blodstrømmen til hvit substans kan vise seg å være mer effektive enn å prøve å fjerne proteiner. En enkel behandling som sannsynligvis vil hjelpe er kontrollere høyt blodtrykk, da dette kan redusere alvorlighetsgraden av unormale hvite stoffer.
Fra Loma Linda University Health: Nye oppdagelser for å hjelpe millioner med traumatiske hjerneskader.
Hvit substans og traumatisk hjerneskade
Pasienter med traumatisk hjerneskade, spesielt de med moderate eller alvorlige skader, kan ha livslang funksjonshemming. Et av de mest illevarslende resultatene av TBI er kronisk traumatisk encefalopati, en hjernesykdom som antas å forårsake progressiv og irreversibel demens. Hos TBI-pasienter er akkumulering av tau-protein i grå substans tydelig.
Forskere har lenge erkjent at skade på hvit substans er vanlig hos personer som har fått en TBI. Observasjoner fra hjernen av de med gjentatte traumatiske hjerneskader – fotballspillere og militærveteraner har blitt studert ofte – har vist at skader på hvit substans er fremtredende, og kan gå foran utseendet av sammenfiltrede proteiner i den grå substansen.
Blant forskere er det en gryende spenning over ny interesse for hvit substans. Forskere begynner nå å erkjenne at det tradisjonelle fokuset på studier av grå substans ikke har gitt resultatene de håpet. Å lære mer om halvparten av hjernen kjent som hvit substans kan hjelpe oss i årene som kommer til å finne svarene som trengs for å lindre lidelsene til millioner.
Om forfatteren
Christopher Filley, professor i nevrologi og psykiatri, University of Colorado Anschutz Medical Campus
Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.
Relaterte bøker:
Kroppen holder poengsummen: Hjernens sinn og kropp i helbredelsen av traumer
av Bessel van der Kolk
Denne boken utforsker sammenhengene mellom traumer og fysisk og mental helse, og tilbyr innsikt og strategier for helbredelse og bedring.
Klikk for mer info eller for å bestille
Pust: The New Science of a Lost Art
av James Nestor
Denne boken utforsker vitenskapen og praksisen med å puste, og tilbyr innsikt og teknikker for å forbedre fysisk og mental helse.
Klikk for mer info eller for å bestille
Planteparadokset: De skjulte farene i "sunn" mat som forårsaker sykdommer og vektøkning
av Steven R. Gundry
Denne boken utforsker koblingene mellom kosthold, helse og sykdom, og tilbyr innsikt og strategier for å forbedre generell helse og velvære.
Klikk for mer info eller for å bestille
Immunitetskoden: Det nye paradigmet for ekte helse og radikal antialdring
av Joel Greene
Denne boken tilbyr et nytt perspektiv på helse og immunitet, og trekker på prinsipper for epigenetikk og tilbyr innsikt og strategier for å optimalisere helse og aldring.
Klikk for mer info eller for å bestille
Den komplette guiden til faste: Helbred kroppen din gjennom periodisk, vekslende dag og forlenget faste
av Dr. Jason Fung og Jimmy Moore
Denne boken utforsker vitenskapen og praksisen med faste og tilbyr innsikt og strategier for å forbedre generell helse og velvære.
