Tien verbazingwekkende nieuwe ontdekkingen over de hersenen – Listverse
De hersenen zijn iets ongelooflijks. Er gebeuren allerlei wilde en prachtige dingen daarboven in de schedel. Het domein van de neurowetenschappen is fascinerend, waarbij onderzoekers met de dag meer over de hersenen ontdekken. De ingewikkelde innerlijke werking van de geest is nog steeds een mysterie. Maar elke nieuwe ontdekking – of het nu gaat om implantaten voor OCD, psychedelica voor PTSD, of VR-brillen voor muizen – leert ons iets meer over het grote enigma dat de hersenen zijn.
Verwant: 10 geweldige nieuwe ontdekkingen over het menselijke verleden uit DNA
10 Wetenschappers houden de hersenen van een varken levend buiten zijn lichaam
Onderzoekers van het Southwestern Medical Center van de Universiteit van Texas hebben een machine gemaakt die de hersenen van een varken buiten zijn lichaam levend kan houden. Het systeem maakt gebruik van een speciaal ontworpen pomp om de varkensgeest van bloed te voorzien. Een algoritme controleert factoren zoals bloeddruk, bloedstroom en pulsatiliteit. De machine kan ook de toevoer aanpassen, zoals hoe de bloedsomloop in het lichaam werkt.
Tot nu toe hebben wetenschappers de hersenen van een geïsoleerd varken vijf uur lang aan de gang gehouden met weinig verandering in activiteit. Ze hopen dat hun experimenten nieuw inzicht zullen opleveren in de werking van de hersenen. Zoals een van de hoofdonderzoekers, Dr. Juan Pascual, in een verklaring schreef: “Deze nieuwe methode maakt onderzoek mogelijk dat zich richt op de hersenen, onafhankelijk van het lichaam, waardoor we fysiologische vragen kunnen beantwoorden op een manier die nog nooit eerder is gedaan.”[1]
9 Psychedelische medicijnen die worden gebruikt om trauma’s bij veteranen te behandelen
Als soldaten met pensioen gaan, zijn hun wonden niet altijd fysiek. Velen komen thuis met PTSS en traumatisch hersenletsel (TBI’s). De behandeling kan een uitdaging zijn. Maar nu hebben wetenschappers van Stanford University een nieuwe, onwaarschijnlijke manier ontdekt om trauma’s te behandelen: psychedelische medicijnen.
De onderzoekers keken naar de effecten van ibogaïne, een geestverruimend middel dat door West-Afrikaanse sjamanen wordt gebruikt. Ze ontdekten dat één dosis ibogaïne leidde tot een langdurige boost in de cognitie, het humeur en het sociale functioneren van veteranen met hersenletsel.
Hun experiment richtte zich op dertig ex-soldaten, die allemaal een licht tot matig trauma hadden opgelopen. De veteranen namen deel aan een vijfdaagse behandeling in een faciliteit in Mexico. Ze kregen therapie, yoga, meditatie en natuurlijk ibogaïne aangeboden. Een maand later had 83% van de deelnemers geen diagnosticeerbare handicap.
De bevindingen van het Stanford-team zijn opmerkelijk. Ze maken de weg vrij voor nieuwe vormen van neurorehabilitatie. De wetenschappers moeten nu ontrafelen hoeveel van de verbeteringen te danken waren aan het medicijn. Hebben andere factoren, zoals therapie en welzijnsactiviteiten, bijgedragen aan het herstel van de veteranen?[2]
8 Kleine VR-bril voor muishersenonderzoek
Hoe vreemd het ook mag lijken, wetenschappers van de Northwestern University hebben een virtual reality-bril voor muizen ontwikkeld. De miniatuurheadsets geven onderzoekers een dieper inzicht in de werking van knaagdierhersenen.
Voorheen gebruikten wetenschappers computerschermen om een gesimuleerde omgeving voor muizen te creëren. Maar er waren beperkingen. De schermen creëerden alleen een 2D-realiteit en zouden niet het hele gezichtsveld vullen. Deze bril heeft geen last van deze tegenslagen, waardoor nieuwe wegen worden geopend voor neurobiologisch onderzoek.
Het Northwestern-team testte de headset door een vogelaanval van bovenaf te simuleren. Met hun opstelling kunnen ze in realtime bestuderen hoe de hersenen van knaagdieren reageren op de dreiging van een roofdier. En ze zijn al plannen aan het maken over wat ze vervolgens gaan simuleren.
“In de toekomst willen we graag kijken naar situaties waarin de muis geen prooi is, maar een roofdier”, legt John Issa uit, een van de ontwikkelaars van de knaagdierheadset. “We zouden bijvoorbeeld de hersenactiviteit kunnen bekijken terwijl deze een vlieg achtervolgt. Die activiteit brengt veel dieptewaarneming en het inschatten van afstanden met zich mee. Dat zijn dingen die we kunnen gaan vastleggen.”[3]
7 Hersenimplantaat helpt bij de behandeling van OCD en epilepsie
Amber Pearson leed aan de verlammende gevolgen van OCD. De 34-jarige Amerikaanse maakte zich zoveel zorgen over besmetting dat ze haar handen tot bloedens toe schrobde. Sinds ze een tiener was, konden haar obsessieve rituelen en angsten wel acht tot negen uur per dag duren. Pearson werd ook getroffen door epilepsie.
Maar deze slopende rituelen en aanvallen behoren nu tot het verleden dankzij een baanbrekend hersenimplantaat. Wetenschappers hebben al eerder kleine apparaatjes in de schedel gebruikt om OCD en epilepsie afzonderlijk te behandelen. Maar Pearson is het eerste geval waarin de twee aandoeningen in één behandeling worden gecombineerd.
Het implantaat werkt met behulp van gespecialiseerde elektrische impulsen in de diepe hersenen. In wezen zapt het de opdringerige gedachten weg. Nu duren de rituelen van Pearson slechts een half uur. Haar angst voor het eten in groepen is verdwenen. “Ik ben daadwerkelijk aanwezig in mijn dagelijks leven, en dat is ongelooflijk”, vertelde ze aan verslaggevers van Agence France-Presse. “Vroeger zat ik voortdurend in mijn hoofd en maakte ik me zorgen over mijn dwanghandelingen.”[4]
6 Nieuwe ontdekkingen over het Alice in Wonderland-syndroom
Het Alice in Wonderland-syndroom (AIWS) is een zeldzaam en verbijsterend fenomeen. De stoornis, vernoemd naar de beroemde roman van Lewis Carroll, zorgt ervoor dat mensen de omvang van dingen verkeerd inschatten. Patiënten kunnen het gevoel hebben dat ze gekrompen of gegroeid zijn of dat voorwerpen in de buurt de verkeerde maat hebben. Er zijn slechts ongeveer 170 gevallen bekend, maar wetenschappers zijn nog steeds verbijsterd over de oorsprong ervan.
Maar experts hopen dat een onderzoek uit 2024 hen een stap dichter bij het vinden van een oplossing kan brengen. Het recente experiment concentreert zich op wat bekend staat als het in kaart brengen van laesienetwerken. Onderzoekers vergeleken hersenscans van mensen met AIWS met hersenscans van gezonde mensen en mensen met andere neuropsychiatrische stoornissen. Ze ontdekten dat meer dan 85% van de AIWS-hersenen laesies hadden die twee specifieke gebieden aantasten: het visuele verwerkingsgebied en het gebied dat betrokken is bij het beoordelen van de grootte.
Het is nog vroeg voor het onderzoek. Dat gezegd hebbende, hebben wetenschappers goede hoop dat verdere studie van de twee gebieden hen kan helpen deze buitengewone stoornis te ontrafelen.[5]
5 Het menselijke hersenimplantaat van Elon Musk
Elon Musk staat bekend om zijn wijdverbreide, vaak controversiële wetenschappelijke projecten. Op 29 januari 2024 plaatste de beruchte miljardair op X/Twitter dat zijn bedrijf Neuralink een chip in zijn eerste menselijke brein had geïmplanteerd.
Musk gaf niet veel prijs over het experiment. Zijn post vertelde volgers dat het onderwerp ‘goed herstelt’. Hij legde ook kort uit dat de chip pieken in elektrische activiteit oppikt. Deze worden veroorzaakt door neuronen die rond de schedel zoeven.
Het belangrijkste doel van Neuralink is het creëren van een interface-implantaat waarmee mensen hun geest kunnen gebruiken om apparaten te besturen. Het project ligt echter onder vuur vanwege beschuldigingen van dierenmishandeling. In 2023 klaagde de PCRM over ernstige schade die was veroorzaakt tijdens eerdere proeven met makaken. Datzelfde jaar legde het ministerie van Transport Neuralink een boete op vanwege de slechte omgang met gevaarlijke chemicaliën.[6]
4 Wijdverbreid hersenscanonderzoek brengt ADHD-patronen aan het licht
Onderzoekers in de VS hebben een opmerkelijke ontdekking gedaan over hersenpatronen bij mensen met symptomen van neurodivergentie. Het team onderzocht de hersenscans van 6.000 kinderen en ontdekte patronen die verband houden met ADHD (Attention Deficit Hyperactivity Disorder).
Ze ontdekten dat bepaalde delen van de hersenen ander gedrag en veranderingen in de bloedstroom vertoonden bij mensen met ADHD-symptomen dan bij mensen zonder. Deze patronen kwamen het sterkst naar voren in de netwerken die het meest actief zijn wanneer de hersenen rusten. Ze werden ook gezien in het cingulo-operculaire netwerk. Aandacht en cognitieve controle betroffen vaak delen van dit netwerk.
Deze bevindingen brengen wetenschappers een stap dichter bij het begrijpen van de basis van ADHD en helpen bij een verbeterde behandeling. Een vroege diagnose van ADHD is vaak enorm gunstig voor de patiënten en hun families. Volgens een onderzoek uit 2015 hebben mensen bij wie de diagnose pas op volwassen leeftijd wordt gesteld, een vier keer grotere kans om vroegtijdig te overlijden dan de gemiddelde volwassene.[7]
3 Kan het veranderen van genen verslaving helpen bestrijden?
Alcohol verandert niet alleen je gedrag. Langdurig misbruik kan de paden in uw hersenen verstoren, waardoor uw genen veranderen. Uit een recent onderzoek op basis van diermodellen is gebleken dat stoffen als alcohol en drugs de manier kunnen veranderen waarop genen in de hersenen tot expressie worden gebracht. In het bijzonder in de regio’s die verband houden met het geheugen en de reactie op beloningen.
Maar deze veranderingen hoeven niet permanent te zijn. Kijk, het is niet alleen drank die de genen in je geest verandert; ook medicijnen en levensstijl kunnen dat doen. Er zijn aanwijzingen dat medicijnen voor de geestelijke gezondheidszorg, zoals antidepressiva en stemmingsstabilisatoren, het DNA en de hersenfunctie kunnen beïnvloeden, evenals veranderingen in het voedingspatroon, meditatie en lichaamsbeweging.
Begrijpen hoe alcohol onze genen verstoort is een sleuteltaak bij het bedenken van nieuwe manieren om verslaving te bestrijden en mensen te helpen de controle over hun leven terug te krijgen.[8]
2 Marmoset-tweelingen wisselen hersencellen uit
Hoe vreemd het ook mag lijken, tweelingen van zijdeaapjes wisselen tijdens de ontwikkeling hersencellen uit. De buitengewone ontdekking komt met dank aan onderzoekers van Harvard. Ze vonden bewijs van wat bekend staat als chimerisme, waarbij een lichaam DNA uit twee afzonderlijke bronnen bevat.
Wanneer tweelingzoogdieren zich in de baarmoeder bevinden, delen ze een bloedsomloop via de placenta van de moeder. Dit betekent dat ontwikkelingsstamcellen van de ene tweeling naar de andere kunnen overgaan. Chimerisme komt voor in het hele dierenrijk, ook bij mensen, maar zijdeaapjes zijn een speciaal geval. De kleine primaten brengen gewoonlijk een niet-identieke tweeling of drieling ter wereld. En toch kan, als gevolg van chimerisme, tot 80% van de bloedcellen van een zijdeaapje afkomstig zijn van hun tweelingbroer.
En het gaat verder dan bloedcellen. Die gedeelde stamcellen kunnen voortplantingscellen worden. Er zijn aanwijzingen dat zijdeaapjes ei- en spermacellen van hun broers en zussen kunnen overbrengen. De wetenschappers hebben bewijs gevonden dat wijst op het uitwisselen van hersencellen, in het bijzonder herstel- en regulatiecellen die microglia en macrofagen worden genoemd. Gezien het feit dat het uitwisselen van hersencellen gebeurt bij apentweelingen, concludeert het team, is de kans groot dat dit ook bij menselijke tweelingen zal gebeuren.[9]
1 Spraakherkenning AI gemaakt van menselijke hersencellen
Op een mijlpaal voor de biologie en technologie hebben wetenschappers een vorm van AI ontwikkeld, gemaakt van levende menselijke cellen. Het systeem, genaamd Brainoware, is nog beperkt. Niettemin toont deze opmerkelijke AI het potentieel van de allernieuwste neurotechnologie.
Het belangrijkste resultaat tot nu toe is spraakherkenning. Het mobiele systeem koos één stem uit audiofragmenten van acht verschillende mensen. De AI verdubbelde in nauwkeurigheid na twee dagen training. Ontwikkelaars zeggen dat dit de indrukwekkende tekenen toont van adaptief en onbewaakt leren.
Onderzoekers van de Indiana University Bloomington creëerden Brainoware door kleine klontjes zenuwcellen te laten groeien, bekend als hersenorganoïden. Elke organoïde is enkele millimeters breed. Het duurt twee tot drie maanden voordat ze zich vormen en ze kunnen wel 100 miljoen zenuwcellen bevatten. De organoïden zijn gerangschikt op een micro-elektrode-array.
Het team ontkent niet dat het nog maar een beginperiode is voor Brainoware, maar deze unieke uitvinding opent een nieuwe grens op het gebied van kunstmatige intelligentie en neurowetenschappelijk onderzoek. “Dit is slechts een proof-of-concept om te laten zien dat we het werk kunnen doen”, legt Feng Guo uit, een van de hoofdonderzoekers van het project. “We hebben nog een lange weg te gaan.”[10]