Das "ruhende" gehirn kann weniger "laut" sein, als wir denken


Das

Neurowissenschaftler, die präzise Muster der elektrischen Aktivität direkt aus dem menschlichen Gehirn untersuchten, fanden Netzwerke mit verschiedenen, entfernten Regionen, die während des Gedächtnisrückrufs zusammenwirken, in der gleichen Weise während der Ruhe- und Schlafzustände aktiv.

Unsere Gehirne nutzen 20% unserer Energie, obwohl sie nur 2% unseres Körpergewichts ausmachen.

Schreiben in der Zeitschrift Natur , Die Forscher, von der Stanford University School of Medicine, sagen ihre Ergebnisse unterstützen indirekte Beobachtungen aus Gehirn-Imaging-Studien.

Sie sagen, ihre Ergebnisse können auch erklären, warum das Gehirn verwendet so viel von der Energie des Körpers in Zeiten, in denen es scheint, "nichts zu tun", wie ein Auto-Motor verbraucht Gas im Leerlauf.

Unsere Gehirne sind gierige Organe; Sie nutzen 20% unserer Energie, trotz nur 2% unseres Körpergewichts.

Ebenso überraschend ist, dass unsere Gehirne Brennstoffe verbrennen - in Form von Glukose - in der gleichen Rate in Ruhe oder Schlaf wie sie während der geistigen oder körperlichen Aktivität tun.

Etwas anderes, das die Wissenschaftler verwirrt, ist, dass, wenn im Ruhezustand, das Gehirn sehr beschäftigt ist, nichts zu tun - im Wesentlichen produzieren viel nutzloses elektrisches "Lärm".

In der Tat, diese elektrische Lärm geht die ganze Zeit, als Senior-Autor Josef Parvizi, Associate Professor für Neurologie und neurologischen Wissenschaften, erklärt:

"Die Zunahme der Hirnaktivität bei bewussten Gedanken und Handlungen stellt nur die Spitze des Eisbergs dar. Der große Energieverbrauch unseres Gehirns ist auf seine spontane Aktivität zu allen Zeiten zurückzuführen, wenn wir nicht bewusst in eine bestimmte Aufgabe involviert sind."

In den vergangenen 10 Jahren mit funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRI), um den Blutfluss im Gehirn zu verfolgen - ein indirekter Weg, um die Gehirnaktivität zu beurteilen - haben die Wissenschaftler begonnen, spezifische Muster in diesem neuronalen Lärm zu bemerken.

Mit fMRI haben sie die Hirnaktivität beobachtet, wie die Probanden verschiedene Aufgaben erledigten - von der Lösung mathematischer Probleme bis hin zur Erinnerung an das, was sie zum Frühstück hatten - und bemerkte, dass verschiedene Arten von Aufgaben mit bestimmten Mustern der Hirnaktivität verbunden sind.

Die Muster zeigen, dass vernetzte Cluster von verschiedenen und disparaten Hirnregionen bei bestimmten Arten von Aufgaben zusammenarbeiten und die Abbildungsprofile dieser Muster innerhalb des spontanen Rauschens entdeckt werden können.

Imaging-Studien haben auch festgestellt, einige dieser aufgabenbezogenen Muster auftreten, während Perioden, in denen das Gehirn in Ruhe ist oder sogar völlig unbewusst, wie wenn die Menschen schlafen oder unter Anästhesie.

Allerdings haben Wissenschaftler das Urteil über diese Beweise von Bildgebungsstudien behalten, weil sie indirekte Beobachtungen der elektrischen Aktivität des Gehirns sind - sie ermitteln keine einzelnen Schaltungen von Neuronen.

Neue Studie ist ein großer Schritt vorwärts, weil sie elektrische Gehirnaktivität direkt misst

Die neue Studie ist ein großer Schritt vorwärts, weil es direkt misst elektrische Aktivität im Gehirn, und im Gegensatz zu fMRI, kann es die Aktivität im Laufe der Zeit folgen und nicht nur die Lage Features der Muster, sondern auch, wie sie im Laufe der Zeit variieren.

Prof. Parvizi und Kollegen fanden orts- und zeitbasierte Muster der elektrischen Hirnaktivität, die auftreten, wenn Themen ein Gedächtnis abrufen, auch in ihrem Gehirngeräusch vorhanden sind, wenn sie schlafen oder mit geschlossenen Augen ruhen.

Die Technik Prof. Parvizi und Kollegen, die verwendet werden, werden intrakraniale Elektrophysiologie genannt und es erlaubt ihnen, auf verschiedene Populationen von Neuronen im Gehirn zu lauschen. Es funktioniert in Millimetern und Millisekunden - eine Auflösung, die klein genug ist, um aussagekräftige Ergebnisse aus einem individuellen Gehirn zu erhalten.

Intrakranielle elektrophysiologische Messungen können nur bei invasiven Hirnprozessen durchgeführt werden. Für diese Studie rekrutierte das Team drei Epilepsie-Patienten - zwei Frauen und ein Mann -, die bereits geplant waren, um eine Woche im Stanford Hospital zu verbringen, die sich aus medizinischen Gründen in invasiven Gehirnverfahren verwickelt hat.

Die Patienten verbrachten mehrere Tage mit Elektroden, die in verschiedene Teile ihres Gehirns implantiert wurden, so dass Ärzte den genauen Ort finden konnten, an dem die Anfälle kamen. Während dieser Zeit wurden präzise intrakranielle elektrophysiologische Messwerte aus Schlüsselbereichen des Gehirns gewonnen, die ein sehr wichtiges Netzwerk bilden - das Standard-Modus-Netzwerk.

Default-Modus Netzwerk beobachtet während der Task-, Schlaf-und Ruhe-Modi

Das Standard-Modus-Netzwerk ist ein Netzwerk von weit verbreiteten Teilen des Gehirns und verbraucht mehr Energie als jedes andere Netzwerk. Es ist am aktivsten, wenn wir in Ruhe sind - entweder mit geschlossenen Augen oder einfach nur in den Raum starren. Es scheint zu treten, wenn wir vor allem nichts tun.

Das Standard-Modus-Netzwerk ist auch aktiv, wenn wir ein autobiografisches Gedächtnis abrufen - zum Beispiel, es tritt ein, wenn wir gefragt werden, was wir zum Frühstück hatten.

Allerdings wird das Standard-Modus-Netzwerk heruntergefahren, wenn wir dann aufgefordert werden, eine bestimmte Aufgabe, wie z. B. mentale Arithmetik zu tun.

In früheren Arbeiten waren Prof. Parvizi und Kollegen die erste Mannschaft, die eine direkte elektrische Aufzeichnung verwendete, um diese einzigartigen Eigenschaften des Standardmodusnetzes zu bestätigen.

In dieser neuen Studie war das Team in der Lage, Messwerte der elektrischen Aktivität in der Standard-Modus-Netzwerk zu nehmen, wenn die Themen wach waren und Aufgaben ausführen, und auch wenn sie mit ihren Augen geschlossen waren und wenn sie schliefen.

Sie fanden langsame, driftende Aktivitätsmuster, die in dem Lärm verborgen waren, das Gehirn, das beim Einschlafen oder Ausruhen produziert wurde, war eine direkte Übereinstimmung für Muster, die produziert wurden, als die Probanden aufgefordert wurden, bestimmte Erinnerungen abzurufen.

Um zu bestätigen, dass diese Muster die in den Bildgebungsstudien entdeckten spiegeln, führte das Team dann fMRI-Scans zu denselben Probanden durch und stellte fest, dass die elektrischen Aktivitätsmuster eng mit den Blutflussmustern aus den fMRI-Bildern übereinstimmten.

Warum das Gehirn während des Schlafes so aktiv ist und Ruhe ist immer noch ein Rätsel

Die Autoren sagen, dass, während ihre Ergebnisse eine Frage lösen - dass die Bildgebungsstudien korrekt waren, um zu suggerieren, dass die Muster für Ruhezustand und Gedächtnisabruf gleich waren - sie stellen eine andere Frage auf: Warum ist unser Gehirn so viel Zeit und Energie während der Ruhe und des Schlafes Auf diese Aktivität?

Das Team schlägt vor, dass das Gehirn sich nur für zukünftiges Handeln bereithält - die Zustände seiner internen Beziehungen und Netzwerke überprüft, so dass es bereit ist zu gehen, wenn wir aufwachen.

Um dies zu betonen, sagt Prof. Parvizi, dass wir vorsichtig sein sollten, den Gehirn mit Computern zu vergleichen - nur weil wir es als Netzwerkorganisation bezeichnen, bedeutet das nicht, dass es wie ein Netzwerk im rechnerischen Sinne ist. Er addiert:

Das Gehirn ist viel mehr als ein Haufen von Einsen und Nullen."

Fonds für die Studie kam aus dem Stanford NeuroVentures Programm, dem National Institute of Neurological Disorders and Stroke, der National Science Foundation und dem National Institute of Mental Health.

Im Dezember 2014, Medical-Diag.com Gelernt, wie die Forscher Lichtblitze benutzten, um elektrische Signale zu lesen und zu schreiben, die von einzelnen Neuronen gesendet wurden. In der Zeitschrift Natur Methoden , Beschreibt das University College London Team, wie die Lese- und Schreibtechniken, die sie entwickelten, es ihnen erlaubten, ausgewählte Gehirnzellen in verschiedenen Mustern zu aktivieren und zu messen, wie die Schaltung reagiert.

Frauenmarch, Frauenrechte und Frau in der Gemeinde (Video Medizinische Und Professionelle 2018).

Abschnitt Probleme Auf Medizin: Medizinische übung