Dit artikel herinnerde me eraan waarom ik graag werk met een brein dat er schattig en schoon uitziet, zoals dit:
Omdat het echte brein erg onaangenaam en triest is om naar te kijken. Mensen zijn onbeleefd.
Maar ik heb de afgelopen maand onderaan het glanzende, bloedvergieten gedeelte van afbeeldingen van Google gestaan, en nu zul je het ook moeten bekijken. Dus ontspan.
Laten we nu van ver naar binnen gaan. Er is zo'n moment in de biologie - het zet je soms aan het denken, en de hersenen zorgen er soms ook voor dat je dat niet wilt. De eerste is de situatie met de matryoshka in je hoofd.
Onder je haar zit huid, en daaronder - dacht je aan een schedel? - nee, er zijn 19 punten, en dan alleen de schedel. Dan komt de schedel en een heleboel dingen die wachten op weg naar de hersenen.
Promotie video:
Er zijn drie membranen onder de schedel en boven de hersenen.
Buiten de dura mater (Latijn), een duurzame, ruwe, waterdichte laag. Het ligt gelijk met de schedel. Ik heb gehoord dat de hersenen geen pijngevoelig gebied hebben, maar de dura heeft er een - ongeveer net zo gevoelig als de huid van je gezicht. En de druk op de dura mater tijdens een hersenschudding is vaak de oorzaak van hevige hoofdpijn.
Hieronder is de arachnoïde mater, arachnoïde of arachnoïde meninges, die een laag huid is en vervolgens een open ruimte met elastische vezels. Ik dacht altijd dat mijn hersenen gewoon doelloos in mijn hoofd zweefden in een soort vloeistof, maar in feite zijn de enige echte kloof tussen de hersenen en de binnenwand van de schedel de arachnoïde meninges. Deze vezels stabiliseren de hersenen zodat ze niet te veel bewegen en werken als schokdemper wanneer je hoofd ergens tegenaan stoot. Dit gebied is gevuld met cerebrospinale vloeistof, waardoor de hersenen zweven, omdat de dichtheid vergelijkbaar is met die van water.
Ten slotte is er de pia mater, de pia mater, een dunne, tere huidlaag die versmelt met de buitenkant van de hersenen. Weet je nog dat als je naar de hersenen kijkt, deze altijd bedekt zijn met bloedvaten? Ze bevinden zich dus niet aan de oppervlakte van de hersenen, ze zijn als het ware ingesloten in de pia mater.
Hier is een compleet overzicht met wat lijkt op een varkenskop.
Aan de linkerkant zie je de huid (roze), dan twee lagen van de hoofdhuid, dan de schedel, dan de dura mater, de arachnoïde, en aan de rechterkant de hersenen, alleen bedekt door de pia mater.
Zodra we alle onnodige dingen verwijderen, staan we oog in oog met deze stomme jongen.
Dit vreemd uitziende ding is een van de meest complexe objecten in het heelal - een kilo, zoals neuro-ingenieur Tim Hanson zegt, 'een van de meest informatieve, structurele en zelfgeorganiseerde substanties van alle bekende'. Dit alles werkt met slechts 20 watt aan energie (een computer met gelijkwaardig vermogen verbruikt 24.000.000 watt).
Polina Anikeeva, een professor aan het Massachusetts Institute of Technology, noemt het "een zachte pudding die je er met een lepel af kunt schrapen". Hersenchirurg Ben Rapoport omschreef het wetenschappelijker: een kruising tussen pudding en gelei. Hij zegt dat als je je hersenen op een tafel legt, de zwaartekracht ervoor zorgt dat ze vervagen als een kwal. Het is moeilijk voor te stellen dat de hersenen zo rommelig zijn, omdat ze meestal in water drijven.
Maar dit is waar het allemaal om draait. Je kijkt in de spiegel, je ziet je lichaam en je gezicht, en je denkt dat jij het bent, maar in werkelijkheid is het gewoon een auto die je bestuurt. In feite ben je een vreemd uitziende geleiachtige bal. Wat vind je van deze analogie?
Gezien de vreemdheid van dit alles, moet men Aristoteles of de oude Egyptenaren, of vele anderen, niet kwalijk nemen dat ze de hersenen beschouwen als een betekenisloze schedelvulling. Aristoteles geloofde dat het hart het centrum van de geest was.
Uiteindelijk kwamen mensen erachter wat wat is. Maar niet volledig.
Professor Krishna Shenoy vergelijkt ons begrip van de hersenen met hoe de mensheid zich in het begin van de 16e eeuw een kaart van de wereld voorstelde.
Een andere professor, Jeff Lichtman, is nog moeilijker. Hij begint zijn klas met een vraag aan de studenten: "Als alles wat je moet weten over de hersenen een mijl is, hoe ver zijn we dan gekomen?" Hij zegt dat studenten gewoonlijk antwoorden "driekwart", "een halve mijl", "een kwart mijl", enzovoort. Maar het echte antwoord is naar zijn mening "ongeveer acht centimeter".
Een derde professor, neurowetenschapper Moran Cerf, deelde met mij een oud gezegde van neurowetenschappers dat proberen de hersenen te begrijpen een gimmick is-22: “Als het menselijk brein zo eenvoudig was dat we het konden begrijpen, zouden we zo eenvoudig zijn. dat ze hem niet konden [begrijpen]."
Misschien komen we hier ooit met behulp van de grote toren van kennis die onze soort bouwt. Laten we voorlopig eens kijken naar wat we weten over de kwal in ons hoofd, te beginnen met het grote geheel.
Hersenen van ver
Laten we naar grote delen van de hersenen kijken met behulp van een halfronde doorsnede. Dit is hoe de hersenen eruit zien in je hoofd:
Laten we nu de hersenen uit het hoofd halen en de linkerhersenhelft verwijderen, zodat we het beste naar binnen kunnen kijken.
Neuroloog Paul McLean maakte een eenvoudig diagram dat het basisidee illustreert dat we eerder bespraken, waarbij het betrekking had op het reptielenbrein in het proces van revolutie, de daaropvolgende superstructuur van het zoogdierbrein en tenslotte ons eigen derde brein.
In de vorm van zo'n kaart wordt dit over ons echte brein heen gelegd:
Laten we elke sectie eens bekijken:
Hersenstam (en cerebellum)
Dit is het oudste deel van onze hersenen.
Dit is het gedeelte van ons breingedeelte hierboven waar de kikkerbaas woont. In feite is het hele kikkerbrein als dit onderste deel van onze hersenen:
Als je de functie van deze delen begrijpt, is het feit dat ze oud zijn logisch - wat deze delen ook doen, kikkers en hagedissen kunnen doen. De grootste secties zijn:
Merg
De medulla oblongata zorgt voor je dood. Het voert de ondankbare taken uit van het beheersen van onvrijwillige processen zoals hartslag, ademhaling en bloeddruk, en laat je overgeven als het denkt dat je vergiftigd bent.
Pons
Varoliev Bridge doet een beetje van alles. Hij is verantwoordelijk voor slikken, blaascontrole, gezichtsuitdrukkingen, kauwen, speeksel, tranen en ontlasting - kortom alles.
Middenhersenen
De middenhersenen hebben een nog grotere persoonlijkheidscrisis dan de pons. U begrijpt dat een deel van de hersenen problemen heeft wanneer bijna al zijn functies door een ander deel van de hersenen worden uitgevoerd. In het geval van de middenhersenen gaat het om zicht, gehoor, motoriek, alertheid, temperatuurbeheersing en tal van andere dingen die andere delen van de hersenen doen. De rest van de hersenen lijkt ook niet veel op een middenhersenen, gezien hoe belachelijk ongelijk de "voorhersenen, middenhersenen, achterhersenen" zijn, alsof ze opzettelijk de middenhersenen isoleren.
Waarvoor we afzonderlijk de pons en de middenhersenen moeten bedanken, omdat ze de vrijwillige beweging van de ogen beheersen. Dus als je nu je ogen beweegt, vinden er processen plaats in de brug en de middenhersenen.
Cerebellum
Dit vreemd uitziende ding, vergelijkbaar met het scrotum van je hersenen, is het cerebellum, of cerebellum, wat Latijn is voor "kleine hersenen". Hij is verantwoordelijk voor balans, coördinatie en normaal bewegen.
Limbisch systeem
Boven de hersenstam bevindt zich het limbisch systeem, het deel van de hersenen dat mensen ongelooflijk maakt.
Het limbisch systeem is een overlevingssysteem. Een belangrijk onderdeel van haar werk is dat wanneer je doet wat je hond kan doen - eten, drinken, seks hebben, vechten, zich verstoppen of wegrennen voor iets engs - het limbisch systeem aan het stuur zit. Of je het nu leuk vindt of niet, als je een van de bovenstaande dingen doet, ben je in een primitieve overlevingsmodus.
Je emoties leven ook in het limbisch systeem, en voor het geval dat emoties ook verantwoordelijk zijn voor overleving - dit zijn meer geavanceerde overlevingsmechanismen die dieren nodig hebben die in een complexe sociale structuur leven.
Telkens wanneer er zich ergens in je hoofd een innerlijke worsteling voordoet, is het de moeite waard om je limbisch systeem te bedanken voor het doen van iets waar je later spijt van zult krijgen.
Ik ben er vrij zeker van dat het beheersen van je limbisch systeem zowel een definitie van volwassenheid als een fundamentele menselijke strijd is. Het is niet zo dat we beter af zijn zonder onze limbische systemen - ze maken ons tenslotte menselijk, en veel van de high van het leven wordt geassocieerd met emoties en het voorzien in dierlijke behoeften. Het is alleen dat je limbisch systeem er geen rekening mee houdt dat je in een beschaafde samenleving leeft, en als je het teveel macht geeft om je leven te beheersen, zal het het snel vernietigen.
Laten we het in ieder geval eens nader bekijken. Er zijn veel kleine onderdelen van het limbisch systeem, maar we zullen ons concentreren op de meest bekende.
Amygdala
De amygdala is een soort emotionele aandoening van de hersenstructuur. Ze is verantwoordelijk voor angst, verdriet en angstgevoelens. Er zijn twee amandelen, en vreemd genoeg is de linkerzijde in een beter humeur - soms geeft het naast een onaangenaam gevoel ook een gelukkig gevoel. De tweede is altijd in een slecht humeur.
Zeepaardje
Je hippocampus (van het Grieks voor "zeepaardje" omdat het er hetzelfde uitziet) is een tekentafel ter herinnering. Wanneer ratten aanwijzingen in het doolhof beginnen te onthouden, worden de herinneringen gecodeerd in hun hippocampus - letterlijk. Verschillende delen van de hippocampus van twee ratten zullen worden geactiveerd in verschillende delen van het doolhof, omdat elk deel van het doolhof wordt opgeslagen in het toegewezen deel van de hippocampus. Maar als de rat, nadat hij een doolhof heeft onthouden, een andere taak krijgt en een jaar later terugkeert naar het oorspronkelijke doolhof, zal hij die nauwelijks onthouden, omdat de tekentafel van de hippocampus zal worden gewist om plaats te maken voor een nieuwe herinnering.
Het verhaal in de film Memento is echt - anterograde amnesie - en wordt veroorzaakt door schade aan de hippocampus. De ziekte van Alzheimer begint ook in de hippocampus voordat het zich een weg baant door andere delen van de hersenen, dus vanwege de vele verwoestende effecten van de ziekte verschijnen geheugenproblemen als eerste.
Thalamus
In zijn centrale positie in de hersenen dient de thalamus ook als een sensorische boodschapper die informatie van je zintuigen ontvangt en voor verwerking naar de hersenschors stuurt. Als je slaapt, slaapt de thalamus met je mee, wat betekent dat de sensorische bemiddelaar niet werkt. Daarom is het mogelijk dat u in diepe slaap niet wakker wordt door geluid, licht of aanraking. Als je iemand wilt duwen die diep in slaap is, moet je proberen de thalamus te bereiken.
De uitzondering is uw reukvermogen, het enige gevoel dat de thalamus omzeilt. Daarom worden geurige zouten gebruikt om een verbrand persoon wakker te maken. En aangezien we hier zijn, is hier een cool feit: het reukvermogen is een functie van de bulbus olfactorius en is het oudste zintuig. In tegenstelling tot andere zintuigen, is geur diep geworteld in het limbisch systeem, waar het in nauw contact staat met de amygdala en hippocampus, en daarom is geur zo nauw verbonden met geheugen en emotie.
Schors
Uiteindelijk kwamen we aan bij de cortex, de cortex. Cortex. Neocortex. Cerebrum. Pallium.
Het belangrijkste deel van het hele brein kan geen naam kiezen. En dat is waarom:
De Cortex is verantwoordelijk voor zo ongeveer alles - het verwerkt wat je ziet, hoort en voelt, samen met taal, beweging, denken, plannen en persoonlijkheid.
Het is onderverdeeld in vier delen:
Het is niet erg prettig om te beschrijven wat ze allemaal doen, omdat ze allemaal veel doen. Maar om te vereenvoudigen:
De frontale kwab regelt uw persoonlijkheid, samen met wat wij als "denken" beschouwen - overweging, planning, toewijding. In het bijzonder kookt de ketel het meest in de voorkant van de frontale kwab, in de prefrontale cortex. De prefrontale cortex is een ander personage in de innerlijke strijd van je leven. De rationalist in jou laat je werken. Een innerlijke stem probeert je te overtuigen om je geen zorgen meer te maken over wat anderen van je denken en gewoon jezelf te zijn. Een hoger vermogen dat wil dat je stopt met zweten.
In dit geval is de frontale kwab verantwoordelijk voor de beweging van uw lichaam. De bovenste baan van de frontale kwab is uw primaire motorische cortex.
Naast andere functies regelt de pariëtale kwab uw tastzin, vooral in de primaire somatosensorische cortex, een strip naast de primaire motorische cortex.
De motorische en somatosensorische cortex bevinden zich naast elkaar en zijn goed bestudeerd. Neurowetenschappers weten precies welk deel van elke band verbinding maakt met elk deel van uw lichaam. Dat brengt ons bij het engste diagram in dit artikel: de homunculus.
De homunculus, gemaakt door neurochirurg Wilder Penfield, toont visueel een kaart van de motorische en somatosensorische cortex. Hoe groter een lichaamsdeel wordt afgebeeld op een diagram, hoe meer de cortex is toegewijd aan zijn beweging of aanraking. Enkele interessante feiten over dit onderwerp:
Ten eerste is het verbazingwekkend dat er meer hersenen worden besteed aan de beweging en sensaties van je gezicht en handen dan aan de rest van je lichaam, in plaats van dat ze worden meegenomen. Het is echter logisch: je moet een ongelooflijk gedetailleerde gezichtsuitdrukking hebben en je armen moeten erg lenig zijn, terwijl de rest van de delen - schouders, knieën, rug - veel ruwer kunnen zijn. Het is niet voor niets dat mensen piano spelen met hun vingers, niet met hun voeten.
Ten tweede is het opmerkelijk hoe vergelijkbaar deze twee korsten zijn met waarmee ze worden geassocieerd.
Eindelijk kwam ik deze onzin tegen en nu leef ik ermee - jij dus ook. 3D homunculus man.
Laten we verder gaan.
De temporale kwab (temporaal) is waar je geheugen leeft, en omdat het naast je oren zit, nestelt de auditieve cortex zich er ook in.
Ten slotte is er aan de achterkant van je hoofd de achterhoofdskwab, die bijna volledig is gewijd aan het gezichtsvermogen.
Lange tijd dacht ik dat deze grote hersenkwabben hele hersenblokken waren - bijvoorbeeld segmenten van een algemene driedimensionale structuur. Maar in werkelijkheid is de cortex slechts de buitenste twee millimeter van de hersenen, en het vlees eronder is slechts bedrading.
Als je de cortex uit de hersenen verwijdert, kun je een vierkant vel van 2 mm van de hersenen uitspreiden met een oppervlakte van 48 x 48 centimeter. Diner servet.
Dit servet is waar de meeste actie plaatsvindt in je hersenen - daarom kun je taal denken, bewegen, voelen, zien, horen, onthouden, spreken en begrijpen. Prachtig servet, wat je ook mag zeggen.
En weet je nog dat je een jelly ball bent? Wanneer je je van jezelf bewust probeert te worden, gebeurt het allemaal in de cortex. Dat wil zeggen, je bent geen jelly ball, je bent een servet.
De magie van plooien bij het vergroten van de grootte van het servet wordt duidelijk wanneer we de rest van de hersenen bovenop onze geschilde cortex plaatsen.
Dus hoewel het niet perfect is, heeft de moderne wetenschap enig begrip verworven van het grote geheel als het om de hersenen gaat. In principe begrijpen we het kleinere plaatje vrij goed. Laten we het controleren?
Hersenen dichtbij
Dus terwijl we er lang geleden achter kwamen dat de hersenen de opslagplaats van onze intelligentie werden, heeft de wetenschap pas onlangs ontdekt waaruit de hersenen eigenlijk bestaan. Wetenschappers wisten dat zijn lichaam uit cellen bestond, maar aan het einde van de 19e eeuw ontdekte de Italiaanse natuurkundige Camillo Golgi hoe ze kleuring konden toepassen om te zien hoe hersencellen er echt uitzien. Het resultaat was verrassend:
Het leek niet op cellen. Golgi opende een neuron.
Wetenschappers realiseerden zich al snel dat het neuron de basiseenheid is van het uitgebreide communicatienetwerk dat de hersenen en het zenuwstelsel van vrijwel alle dieren vormt.
Maar pas in de jaren vijftig kwamen wetenschappers erachter hoe neuronen met elkaar communiceren.
Het axon, de lange tak van een neuron die informatie draagt, heeft een microscopische diameter - te klein om te bestuderen. Maar in de jaren dertig kwam de Engelse zoöloog J. Z. Jung erachter dat inktvissen onze gedachten op de hersenen zouden kunnen richten, omdat inktvissen ongelooflijk grote axonen in hun lichaam hebben en er mee geëxperimenteerd kan worden. Tientallen jaren later, met behulp van de grote inktvisaxon, ontdekten wetenschappers Alan Hodgkin en Andrew Huxley definitief hoe neuronen informatie doorgeven: actiepotentiaal. Dit is hoe het werkt.
Allereerst zijn er veel verschillende soorten neuronen:
Voor de eenvoud zullen we een eenvoudig, algemeen neuron bespreken - een piramidecel, vergelijkbaar met degene die wordt aangetroffen in de motorische cortex. Laten we, om een diagram van een neuron te maken, beginnen met een man:
En als we hem een paar extra benen geven, een beetje haar, zijn handen eraf halen en hem strekken - dat is het neuron.
Laten we meer neuronen toevoegen.
In plaats van in te gaan op een volledige gedetailleerde uitleg van hoe actiepotentialen werken - en te putten uit veel onnodige en oninteressante technische informatie die je al tegenkwam in biologielessen in klas 9 - laten we meteen naar de belangrijkste ideeën gaan die ons zullen helpen.
De romp van het lichaam van onze man - het axon van het neuron - heeft een negatief "rustpotentieel", dat wil zeggen dat wanneer hij in rust is, zijn elektrische lading enigszins negatief is. Verschillende mensen schoppen constant tegen de haren van onze man, de dendrieten van het neuron, of hij het nu leuk vindt of niet. Hun benen dumpen chemicaliën op zijn haar - neurotransmitters - die door zijn hoofd (cellichaam of soma) gaan en, afhankelijk van de chemische stof, de lading in zijn lichaam verhogen of verlagen. Dit is niet erg prettig voor ons neuron, maar het is draaglijk - en er gebeurt verder niets.
Maar als genoeg chemicaliën zijn haar raken om de lading, het "drempelpotentieel" van het neuron, te verhogen, dan zal dit een actiepotentiaal activeren en zal onze kerel geschokt zijn.
Dit is een dubbele situatie: óf er gebeurt niets met onze man, of hij wordt volledig geëlektrocuteerd. Het kan niet een beetje bekrachtigd of te bekrachtigd zijn - het zit eronder of niet, en altijd tot op zekere hoogte.
Wanneer dit gebeurt, gaat een elektrische puls (in de vorm van een korte omkering van de normale lading van zijn lichaam van negatief naar positief en dan snel weer terug naar normaal negatief) door zijn lichaam (axon) in zijn benen - de uiteinden van het neuron axon - die zelf het haar van andere mensen raken (contactpunten worden synapsen genoemd). Wanneer het actiepotentiaal zijn benen bereikt, dwingt hij ze om chemicaliën af te geven in het haar van de mensen die ze aanraken, wat er al dan niet toe leidt dat deze mensen, net als hijzelf, worden geëlektrocuteerd.
Dit is hoe informatie normaal gesproken door het zenuwstelsel reist - chemische informatie die in de kleine opening tussen neuronen wordt verzonden, triggert de overdracht van elektrische informatie door het neuron - maar soms, wanneer het lichaam een signaal sneller moet verplaatsen, kunnen de neuron-neuronale verbindingen op zichzelf elektrisch zijn.
Actiepotentialen verplaatsen zich van 1 tot 100 meter per seconde. Een deel van de reden voor deze grote variatie is dat een ander type cel van het zenuwstelsel, de Schwann-cel, fungeert als een verzorgende grootmoeder en voortdurend bepaalde soorten axonen omhult in lagen vette dekens die myeline-omhulsels worden genoemd. Min of meer als volgt:
Afgezien van bescherming en isolatie, is de myeline-omhulling een belangrijke factor in de snelheid van communicatie - actiepotentialen bewegen veel sneller door axonen wanneer ze bedekt zijn met myeline-omhulsels.
Een goed voorbeeld van het verschil in snelheid gecreëerd door myeline: weet je hoe het voelt als je met je vinger stoot, je lichaam geeft je een seconde om na te denken over wat je net hebt gedaan en hoe je je nu voelt voordat de pijn toeslaat? Je voelt tegelijkertijd de impact van de pink op iets hards en het scherpe deel van de pijn, omdat de scherpe informatie over de pijn via gemyeliniseerde axonen naar de hersenen wordt gestuurd. Het duurt een seconde of twee voordat de doffe pijn verschijnt, omdat deze door de niet-gemyeliniseerde "C-vezels" wordt gestuurd - met een snelheid van een meter per seconde.
Neurale netwerken
Neuronen lijken enigszins op computertransistors - ze verzenden ook informatie in de binaire taal van nullen en enen (0s en 1s), zonder triggering en met activering van een actiepotentiaal. Maar in tegenstelling tot computertransistors, veranderen de neuronen in de hersenen voortdurend.
Weet je nog dat je iets nieuws aan het leren bent en je er goed in bent, en je het de volgende dag opnieuw probeert, maar geen shit? Het feit is dat gisteren de concentratie van chemicaliën in de signalen tussen neuronen je hielp bij het leren. De herhaling zorgde ervoor dat de chemicaliën veranderden, je werd beter, maar de volgende dag werden de chemicaliën weer normaal, dus de verbeteringen werden geannuleerd.
Maar als je blijft oefenen, ben je uiteindelijk ergens goed in, en dat zal nog lang zo zijn. Je zegt tegen de hersenen "Ik heb het meer dan eens nodig", en de neurale netwerken van de hersenen reageren daarop door structurele veranderingen aan te brengen. Neuronen veranderen van vorm en locatie en versterken of verzwakken verschillende verbindingen op een zodanige manier dat er een netwerk ontstaat van paden naar vaardigheid, naar het vermogen om iets te doen.
Door het vermogen van neuronen om zichzelf chemisch, structureel en zelfs functioneel te veranderen, kan het neurale netwerk van je hersenen zichzelf optimaliseren voor de buitenwereld - een fenomeen dat hersenplasticiteit wordt genoemd. Het brein van de baby is het meest flexibel. Wanneer een kind wordt geboren, hebben zijn hersenen geen idee op welk leven hij zich moet voorbereiden: voor het leven van een middeleeuwse krijger die het zwaardvechten zal moeten beheersen, een 17e-eeuwse muzikant die een accuraat spiergeheugen moet ontwikkelen om klavecimbel te spelen, of een moderne intellectueel die het werk met een enorme hoeveelheid informatie. Maar het brein van de baby is klaar om zichzelf te veranderen voor elk leven dat hem te wachten staat.
Baby's zijn sterren van neuroplasticiteit, maar neuroplasticiteit blijft ons hele leven bestaan, zodat mensen kunnen groeien, veranderen en nieuwe dingen kunnen leren. En daarom kunnen we nieuwe gewoonten vormen en oude doorbreken - uw gewoonten weerspiegelen bestaande patronen in uw hersenen. Als je je gewoontes wilt veranderen, moet je veel wilskracht uitoefenen om de neurale paden van de hersenen te herschrijven, maar als je het probeert, zullen de hersenen eindelijk al deze paden begrijpen en veranderen, waarna het nieuwe gedrag geen wilskracht meer nodig heeft. Je hersenen zullen de verandering fysiek omzetten in een nieuwe gewoonte.
In totaal zijn er ongeveer 100 miljard neuronen in de hersenen, die samen dit ongelooflijk uitgebreide netwerk vormen - net als het aantal sterren in de Melkweg. Ongeveer 15-20 miljard van deze neuronen bevinden zich in de cortex, de rest in andere delen van je hersenen. Verrassend genoeg heeft zelfs het cerebellum drie keer zoveel neuronen als de cortex.
Laten we uitzoomen en naar een andere dwarsdoorsnede van de hersenen kijken. Dit keer snijden we niet in de lengte, maar dwars.
De hersenstof kan worden onderverdeeld in zogenaamde grijze stof en witte stof. Grijze materie ziet er eigenlijk donkerder uit en bestaat uit de cellichamen (soms) van hersenneuronen en hun kiemdendrieten en axonen - samen met ander materiaal. Witte materie bestaat voornamelijk uit elektrisch geleidende axonen die informatie van de soma naar andere soma's of naar een bestemming in het lichaam transporteren. De witte stof is wit omdat deze axonen meestal in de myeline-omhulling zijn gewikkeld, wat wit vetweefsel is.
Er zijn twee belangrijke gebieden van grijze stof in de hersenen: de binnenste cluster van het limbisch systeem en delen van de hersenstam waarover we het hierboven hebben gehad, en een dikke laag cortex bedekt met een 2 mm laag cortex aan de buitenkant. Het grote stuk witte stof ertussen bestaat voornamelijk uit de axonen van corticale neuronen. De cortex is een groot commandocentrum en veel van zijn orden komen voort uit de massa van axonen in zijn samenstelling.
De coolste illustratie van dit concept is een verzameling artistieke representaties van Dr. Greg Dunn en Brian Edwards. Zie het duidelijke verschil tussen de structuur van de buitenste laag van de grijze stofkorst en de witte stof eronder.
Deze corticale axonen kunnen informatie overbrengen naar een ander deel van de cortex, naar het onderste deel van de hersenen of via het ruggenmerg - de supersnelweg van het zenuwstelsel - en naar de rest van het lichaam.
Laten we eens kijken naar het hele zenuwstelsel.
Het zenuwstelsel is verdeeld in twee delen: het centrale zenuwstelsel - je hersenen en ruggenmerg - en het perifere zenuwstelsel - dat bestaat uit neuronen die van het ruggenmerg naar de rest van het lichaam stralen.
De meeste soorten neuronen zijn interneuronen die communiceren met andere neuronen. Als je denkt, zijn er een heleboel interneuronen in je hoofd die met elkaar praten. Interneuronen komen voornamelijk voor in de hersenen.
De andere twee soorten neuronen zijn sensorische neuronen en motorneuronen - ze reizen door het ruggenmerg en vormen het perifere zenuwstelsel. Deze neuronen kunnen een meter lang zijn. Hier is een typische structuur voor elk type:
Herinner je je onze twee strepen nog?
Deze strepen worden gevonden waar het perifere zenuwstelsel wordt geboren. De axonen van sensorische neuronen reizen van de somatosensorische cortex naar beneden, door de witte stof van de hersenen, naar het ruggenmerg (wat gewoon een enorme bundel axonen is). Vanaf het ruggenmerg reizen ze naar alle delen van uw lichaam. Elk deel van je huid is bekleed met zenuwen die hun oorsprong hebben in de somatosensorische cortex. Een zenuw is trouwens een reeks bundels axonen die met elkaar zijn verbonden tot een klein koord. Hier is een gedeelte van een zenuw:
De zenuw is alles in de paarse cirkel en de vier grote cirkels binnenin zijn de bundels axonen.
Als er een vlieg op je hand landt, gebeurt het volgende:
De vlieg raakt je huid en stimuleert een bundel sensorische zenuwen. De axonuiteinden in de zenuwen beginnen met potentieel te werken en sturen dit signaal naar uw hersenen om de vlieg te signaleren. Signalen gaan naar het ruggenmerg en sommige van de somatosensorische cortex. De somatosensorische cortex signaleert vervolgens de motorische cortex om de schouder lui te bewegen om de vlieg weg te vegen. Bepaalde soma's in de motorische cortex, die zijn verbonden met de armspieren, initiëren potentialen en sturen signalen terug naar het ruggenmerg en van daaruit naar de armspieren. De axon-uiteinden aan het uiteinde van de neuronen stimuleren de spieren in de arm, die deze schudden om de vlieg weg te jagen. Het zenuwstelsel van de vlieg doorloopt zijn cyclus en vliegt weg.
Dan kijkt je amygdala rond en realiseert hij zich dat er een insect op je zit, vertelt de motorische cortex om vijandig te trillen, en als het een spin is in plaats van een vlieg, beveelt hij ook je stembanden om onwillekeurig te schreeuwen en je reputatie te vernietigen.
Dus we begrijpen hoe de hersenen werken? Waarom dan, als de professor deze vraag zou stellen - hoeveel mijl hebben we afgelegd als deze mijl alles is wat we over de hersenen moeten weten - is het antwoord tien centimeter?
En het geheim is dit.
We weten hoe een individuele computer e-mail verstuurt en begrijpen alle concepten van internet volledig, bijvoorbeeld hoeveel mensen er zijn, welke sites de grootste zijn, welke trends leidend zijn. Maar al deze dingen in het centrum - de interne processen van internet - zijn een beetje verwarrend.
Economen kunnen je alles vertellen over hoe de individuele consument werkt, de basisconcepten van macro-economie en de overkoepelende krachten die spelen - maar ze kunnen je nooit precies vertellen hoe de economie werkt tot op de dichtstbijzijnde seconde, of wat ermee zal gebeuren in een maand of een jaar.
De hersenen lijken enigszins op elkaar. We hebben een klein plaatje - we weten alles over hoe neuronen worden geactiveerd. En we hebben een groot plaatje - we weten hoeveel neuronen er in de hersenen zijn, wat de grootste lobben en structuren zijn, hoe ze het lichaam besturen en hoeveel energie het systeem verbruikt. Maar ergens tussenin - wat elk deel van de hersenen doet - zijn we volledig verloren.
We begrijpen het gewoon niet.
Wat ons echt laat zien hoe verward we zijn, is de manier waarop neurowetenschappers praten over de delen van de hersenen die we het beste begrijpen. Zoals de visuele cortex. We begrijpen de visuele cortex goed omdat deze gemakkelijk in kaart te brengen is.
Wetenschapper Paul Merolla beschreef het mij als volgt:
Tot nu toe goed. Maar hij vervolgt:
En de motorische cortex, een van de best bestudeerde gebieden van de hersenen, blijkt bij nader inzien zelfs nog complexer dan de visuele cortex. Omdat, hoewel we weten welke algemene delen van de motorische cortex-kaart overeenkomen met bepaalde delen van het lichaam, individuele neuronen in deze delen van de motorische cortex niet topografisch zijn uitgelijnd en de details van hun gezamenlijke werk om lichaamsbeweging te creëren absoluut onduidelijk zijn.
De neuroplasticiteit die onze hersenen zo nuttig maakt, maakt ze ook ongelooflijk moeilijk te begrijpen, omdat de manier waarop onze hersenen werken gebaseerd is op hoe de hersenen zichzelf vormen in reactie op specifieke omgevingen en ervaringen. Dit is geen zielloos stuk vlees of zoiets dat jij, ik, tante Masha, oom Petit en Bill Gates in ieder geval qua uiterlijk hetzelfde zullen hebben - diep in het brein van elke persoon is uniek in de hoogste betekenis van het woord.
Deel een: The Human Colossus
Deel twee: The Brain
Deel drie: vliegen over het nest van neuronen
Deel vier: neurocomputerinterfaces
Deel vijf: het Neuaralink-probleem
Deel zes: Age of Wizards 1
Deel zes: Age of Wizards 2
Deel zeven: The Great Fusion
