Andrew Koob fik sin Ph. D. i neurovidenskab fra Purdue University i 2005, og har holdt forskerstillinger på Dartmouth College, University of California, San Diego, og Universitetet i München, Tyskland. Han er også forfatter til The Root Of Thought, som udforsker formålet og funktionen af glialceller, den mest rigelige celletype i hjernen., Sind Spørgsmål redaktør Jonah Lehrer chats med Koob om, hvorfor glia er blevet overset i århundreder, og hvordan nye eksperimenter med glial-celler kaste lys på nogle af de mest mystiske aspekter af sindet.
LEHRER: din nye bog, The Root Of Thought, handler om kraften i glialceller, som faktisk udgør næsten 90 procent af cellerne i hjernen. Hvad gør glialceller? Og hvorfor har vi så mange inde i vores hoved?
KOOB: oprindeligt troede forskere ikke, at de gjorde noget., Indtil de sidste 20 år troede hjerneforskere, at neuroner kommunikerede til hinanden, repræsenterede vores tanker, og at glia var lidt som stucco og mørtel, der holdt huset sammen. De blev betragtet som enkle isolatorer til neuronkommunikation. Der er et par typer gliaceller, men for nylig er forskere begyndt at fokusere på en bestemt type gliacelle kaldet ‘astrocyten’, da de er rigelige i Corte.. Interessant nok, når du går op ad den evolutionære stige, stiger astrocytter i Corte.i størrelse og antal, hvor mennesker har flest astrocytter og også den største., Forskere har også opdaget, at astrocytter kommunikerer til sig selv i Corte.og også er i stand til at sende information til neuroner. Endelig er astrocytter også den voksne stamcelle i hjernen og kontrollerer blodgennemstrømningen til regioner med hjerneaktivitet. På grund af alle disse vigtige egenskaber, og da Corte.menes at være ansvarlig for højere tanke, er forskere begyndt at indse, at astrocytter skal bidrage til tanken.
LEHRER: Hvorfor er glia blevet forsømt så længe?
KOOB: for at forstå dette skal du tage en rundvisning i hjernevidenskabens historie., Glia var hovedsageligt en sidebjælke i 200 år i kampen om ideen om neuronen. Et par højdepunkter var: i slutningen af det 18.århundrede opdagede forskere neurons elektriske egenskaber i frøernes rygsøjle. Neuroner har lange bånd, der er lette at studere kaldet ‘A axoner’, der strækker sig fra cellelegemet fra hjernen ind i rygsøjlen og rygsøjlen ud til lemmer og krop. Tilsvarende var neuroner i sanserne knyttet til neuronerne i hjernen. Det er her begrebet neuroner som basis for vores tanker slog rod., I midten af det 19.århundrede blev glia netop opdaget, og forskere regnede med, at glialcellerne simpelthen holdt neuronerne sammen (glia er græsk for lim). Hvad jeg finder slags sjove er, at forskere snuble over en meget talrige celle i hjernen, et organ, der var ansvarlig for vores tanker og personlighed, men de var så fokuseret på neuroner, at de konkluderede, at den nye celle var værdiløs. I slutningen af det 19.århundrede blev der udviklet en farvningsmetode til at se på celler mere effektivt i hjernen., En strålende forsker fra Spanien, Santiago Ramon y Cajal, påtog sig at studere hjernen ud fra neurons perspektiv. Han kortlagde omhyggeligt en ordning for, hvordan de behandler information og er forbundet, hvilket førte til “Neuron-Doktrinen.”(“Neuron doktrinen” er en tro på, at neuroner er ansvarlige for vores tanker.) Cajal virkede imidlertid generet af gliaceller. De var meget talrige og tydeligvis hængende ud over hele Corte.., I mellemtiden udviklede hans bror Pedro, der også var videnskabsmand, teorien om, at glialceller var ‘støtteceller’, der isolerede neuron elektriske egenskaber. Cajal besluttet at bakke sin brors teori. Og siden 1906, da han vandt Nobelprisen, har dette været dogmet.
LEHRER: kan du beskrive nogle af de tidlige eksperimenter, der først førte forskere til at genoverveje glialcellernes rolle?
KOOB: Glial eksperimenter kom ikke i gang før i 1960 ‘ erne. alle forskere vidste om glia var, at hvis du lægger neuroner i petriskål, skulle du have glia, eller neuroner ville dø. Derefter Sagde Stephen W.., Kuffler ved Harvard besluttede af ukendte årsager at teste Pedros accepterede teori om isolering. Dette var omkring samme tid, at celletællinger i hjernen afslørede gliaceller til at være næsten 90% af hjernen (det er her den neuronbaserede ID.om, at vi kun bruger 10% af vores hjerne kommer fra). Kuffler er bemærkelsesværdig, fordi han ironisk nok etablerede Harvard ‘neuro’ biologi afdeling, mens han udførte disse banebrydende glial eksperimenter. Alligevel tog Kuffler astrocytter fra leech og mudder hvalpen og tilføjede kalium, noget der vides at strømme ud af neuroner, efter at de er stimuleret., Han troede, at dette ville bekræfte Pedros teori om, at gliaceller var isolatorer. Hvad han fandt i stedet var, at glialcellernes elektriske potentiale reagerede på kalium. Kuffler og kolleger fandt, at astrocytter udviste et elektrisk potentiale, ligesom neuroner. De opdagede også i frøen og iglen, at astrocytter blev påvirket af neuronal ionbytning, en proces, der længe blev anset for at være det kemiske modstykke til tanken., Siden da har mange forskere gennemført eksperimenter på glialcellernes kommunikative evne med neuroner, herunder i slutningen af 80 ‘ erne og begyndelsen af 90 ‘erne, da det blev opdaget, at glialceller reagerer på og frigiver’ neuro ‘ sendere.
LEHRER: Hvorfor er calciumbølger vigtige?
KOOB: kort sagt er calciumbølger, hvordan astrocytter kommunikerer til sig selv. Astrocytter har hundredvis af ‘endfeet’ spredes ud fra deres krop. De ligner mini octopi, og de forbinder disse endefødder med blodkar, andre astrocytter og neuronale synapser., Calcium frigives fra interne butikker i astrocytter, når de stimuleres, derefter rejser calcium gennem deres endfeet til andre astrocytter. Udtrykket ‘calcium bølger’ beskriver calcium frigivelse og udveksling mellem astrocytter og mellem astrocytter og neuroner. Forskere på Yale, især Ann H. Cornell-Bell og Steven Finkbeiner, har vist, at calcium-bølger kan spredes fra punkt stimulation af en astrocyte at alle andre astrocytes i et område hundredvis af gange størrelsen af den oprindelige astrocyte. Desuden kan calciumbølger også forårsage, at neuroner brænder., Og calciumbølger i Corte.er førende forskere til at udlede, at denne kommunikationsstil kan være befordrende for behandlingen af visse tanker. Hvis det ikke er overbevisende, blev det for nylig vist, at et molekyle, der stimulerer de samme receptorer som THC, kan antænde astrocytkalciumfrigivelse.
LEHRER: du foreslår, at glia og deres calciumbølger kan spille en rolle i kreativitet. Kan du forklare det?
KOOB: denne ID.stammer fra drømme, sensoriske afsavn og dag drømmer. Uden input fra vores sanser gennem neuroner, hvordan er det, at vi har så levende tanker?, Hvordan er det, at når vi er dybt i tankerne, lukker vi tilsyneladende alt i miljøet omkring os? I denne teori er neuroner bundet til vores muskulære handling og ydre sanser. Vi ved, at astrocytter overvåger neuroner til denne information. Tilsvarende kan de inducere neuroner til brand. Derfor modulerer astrocytter neuronadfærd. Dette kan betyde, at calciumbølger i astrocytter er vores tænkende sind. Neuronal aktivitet uden astrocytbehandling er en simpel refleks; noget mere kompliceret kan kræve astrocytbehandling., Det faktum, at mennesker har de mest rigelige og største astrocytter af ethvert dyr, og vi er i stand til kreativitet og fantasi, giver også tillid til denne spekulation.
Calcium frigives også tilfældigt og uden stimulering fra astrocytters interne butikker i små bursts kaldet’ puffs.’Disse tilfældige puffer kan føre til bølger. Det er muligt, at de tilsyneladende tilfældige tanker under drømme og sensorisk deprivation erfaring kunne være calcium puffs bliver bølger i vores astrocytter., Dybest set, det er indlysende, at astrocytes er involveret i hjernen behandling i hjernebarken, men det vigtigste spørgsmål er ikke vores tanker og fantasi stammer fra astrocytes arbejder sammen med neuroner, eller er vores tanker og fantasi udelukkende domæne astrocytes? Måske er neurons rolle at understøtte astrocytter.