Den fantastiska hjärnan
Hjärnan skulpterar inte bara vem vi är utan också den värld vi upplever. Det säger vad vi ska se, vad vi ska höra och vad vi ska säga. Det expanderar för att rymma ett nytt språk eller färdighet som vi lär oss. Det berättar historier när vi sover. Den skickar larmsignaler, och den sporrar kroppen att springa eller slåss när den känner av fara. Hjärnan anpassar sig till miljöer så att vi inte irriteras av en konstant lukt i ett gammalt hus eller luftkonditioneringens ständiga brum. Våra hjärnor tittar mot solen och berättar för vår kropp vilken tid det är. Hjärnan lagrar minnen, både smärtsamma och trevliga.
Men lika väsentligt som hjärnan är för vår existens, den är fortfarande lika mystisk för oss som en planet från en vidsträckt galax. Till och med 2018 upptäcker neurovetenskapsmän fortfarande grundläggande fakta om detta ungefär 3-lb. (1,4 kg) vävnad. Ibland får forskare en glimt av en mänsklig hjärna eller ser vad som händer med en person när en stor del av hjärnan saknas. Andra gånger måste forskare studera möss för att lära sig mer om däggdjurshjärnor och sedan göra några gissningar om hur dessa fynd relaterar till våra egna hjärnor.
Här är några fascinerande saker vi lärde oss om hjärnan 2018.
En ny typ av neuron
Det är inte varje dag som forskare upptäcker en helt ny typ av cell i den mänskliga hjärnan, särskilt en som inte finns i neurovetenskapernas favorit icke-mänskliga ämnen, möss. Den "rosehip neuron", så kallad på grund av dess buska utseende, hade undvikit forskare fram till i år, delvis för att det är så sällsynt.
Denna svårfångade hjärncell utgör endast cirka 10 procent av det första skiktet i neocortex, en av de nyaste delarna av hjärnan när det gäller evolution (vilket betyder att de avlägsna förfäderna till moderna människor inte hade denna struktur). Neocortex spelar roller i syn och hörsel. Forskare vet ännu inte vad stigande neuron gör, men de fann att det ansluter till andra neuroner som kallas pyramidala celler, en typ av excitatorisk neuron och sätter bromsarna på dem.
U.D., neurovetenskapspatienten
En pojke, känd i medicinsk litteratur som "U.D." hade en tredjedel av den högra halvklotet i hjärnan tagits bort för fyra år sedan för att minska hans försvagande anfall. Den del av hjärnan som togs bort inkluderade höger sida av hans occipitala lob (hjärnans synbehandlingscentrum) och det mesta av hans högra temporala lob, hjärnans ljudbehandlingscenter. Nu ålder 11, U.D. kan inte se den vänstra sidan av sin värld, men han fungerar lika bra som andra sin ålder i kognition och synhantering, även utan den viktiga delen av hjärnan.
Det beror på att båda sidor av hjärnan bearbetar de flesta aspekter av synen. Men höger är dominerande när det gäller att upptäcka ansikten, medan vänster är dominerande vid bearbetning av ord, enligt en fallstudie skriven om U.D.
Denna undersökning visar hjärnans plasticitet; i frånvaro av U.D.s högra visionbehandlingscentrum, steg vänstercentret in för att kompensera. Faktum är att forskare fann att den vänstra sidan av U.D.s hjärna upptäckte ansikten lika bra som den högra skulle ha.
Hjärnan kan innehålla bakterier
Våra hjärnor vacklar av bakterier. Men oroa dig inte - det ser inte ut som att de orsakar någon skada.
Tidigare trodde forskare att hjärnan var en bakteriefri miljö och att närvaron av mikrober var ett tecken på sjukdom. Men preliminära resultat från en studie som presenterades i år vid det stora årliga vetenskapliga mötet Society for Neuroscience fann att våra hjärnor faktiskt kan hysa ofarliga bakterier.
Forskarna i den studien hade undersökt 34 hjärnor eftermortem och letat efter skillnader mellan de med schizofreni och de utan villkoret. Men forskarna fortsatte att hända på stavformade föremål i sina bilder, och dessa former visade sig vara bakterier.
Mikroorganismerna tycktes bo på vissa ställen i hjärnan mer än i andra; dessa områden inkluderade hippocampus, prefrontalbarken och substantia nigra. Mikroberna hittades också i hjärnceller som kallas astrocyter som var nära blod-hjärnbarriären, "gränsväggen" som skyddar hjärnan.
Resultaten har ännu inte publicerats i en peer-granskad tidskrift, och mer forskning behövs för att bekräfta resultaten, säger forskarna.
Hjärnan är magnetisk
Våra hjärnor är magnetiska. Eller, åtminstone, hjärnor innehåller partiklar som kan magnetiseras. Men forskare vet inte riktigt varför dessa partiklar finns i hjärnan eller var de har sitt ursprung. Vissa forskare tror att dessa magnetiserbara partiklar tjänar ett biologiskt syfte, medan andra säger att partiklarna kom in i hjärnan på grund av miljöföroreningar.
I år kartlade forskare var dessa partiklar finns i hjärnan. Resultaten av deras studie, säger forskarna, ger bevis på att partiklarna är där av en anledning. Det beror på att i alla hjärnor som forskarna undersökte - från sju personer som dog i början av 1990-talet mellan åldrarna 54 och 87 - var de magnetiska partiklarna alltid koncentrerade i samma områden. Utredarna fann också att de flesta delar av hjärnan innehöll dessa små magneter.
Många djurhjärnor har också magnetiska partiklar, och det finns till och med några förslag att djur använder dessa partiklar för att navigera. Dessutom använder en typ av bakterier som kallas magnetotaktiska bakterier partiklarna för att orientera sig i rymden.
Virus ansvarigt för människans medvetande?
Ett forntida virusinfekterat folk för länge sedan, och denna inkräktare lämnade sin genetiska kod i vårt DNA. I år fann forskare att utdrag av det forntida virala DNA spelar en viktig roll i kommunikationen mellan hjärnceller som krävs för högre ordningstänkande.
Det är inte ovanligt för människor att bära med sig fragment av viral genetisk kod; cirka 40 procent till 80 procent av det mänskliga genomet består av gener som finns kvar av virus.
I studien i år fann forskarna att en viral gen som heter Arc paketerar annan genetisk information och skickar den från en nervcell till nästa. Denna gen hjälper också celler att organisera sig över tid. Dessutom uppstår problem med Arc-genen hos personer som har autism eller andra neurala störningar.
Forskare hoppas nu kunna ta reda på den exakta mekanismen med vilken Arc-genen kom in i vårt genom och vad den exakt berättar för våra hjärnceller.
Unga celler i gamla hjärnor eller nah?
Våra kroppar stänger av gamla celler och skapar nya. Men i årtionden trodde forskare att denna cellomsättning inte skedde i åldrande hjärnor. Under senare år har emellertid studier gjorda på möss - och några tidiga studier gjorda på människor - väckt frågor om denna uppfattning.
I år lämnade ett papper vad som kan vara det första starka beviset för att äldre hjärnor gör nya celler. Forskarna studerade 28 hjärnor efter hjärnan som inte hade fått sjukdomar från personer i åldern 14 till 79 år när de dog. Forskarna skar upp varje hjärnas hippocampus, ett område i hjärnan som är viktigt för lärande och minne, och räknade sedan antalet unga celler som inte var fullt mogna. Forskarna fann att äldre hjärnor hade så många nya celler som yngre hjärnor gjorde men att de äldre hjärnorna gjorde färre nya blodkärl och anslutningar mellan hjärnceller.
För att komplicera frågor fann dock en annan studie, som publicerades en månad före den här, motsatsen och drog slutsatsen att hjärnor från vuxna inte skapar nya celler i hippocampus. Oenigheten kan bero på hur hjärnorna bevarades i de två studierna och de typer av hjärnor som undersöktes. (Den tidigare studien tittade på hjärnor med olika hälsotillstånd, medan den senare forskningen bara tittade på hjärnor utan sjukdom. De kunde också ha använt olika konserveringsmetoder som kan påverka cellerna.)
Din hjärna på stress
Dåliga nyheter: Stress kan krympa hjärnan. Det är enligt en studie som publicerades i oktober i år.
I studien tittade forskare på mer än 2 000 friska människor i medelåldern och fann att de med högre nivåer av stresshormonet kortisol hade något mindre hjärnvolym än personer med normala mängder av hormonet. Personer med högre kortisolnivåer presterade också sämre vid minnestester än människor med normala nivåer av hormonet. Båda fynden, det bör noteras, är föreningar mellan stress och hjärnan och inte orsak-och-effektfynd.
Stress är normalt för kroppen: Under stunder av stress ökar kortisolnivåerna tillsammans med de av ett annat hormon, adrenalin. Dessa hormoner fungerar tillsammans för att kasta din kropp i en kamp-eller-flygsvar. Men när den stressande delen är över bör kortisolnivåerna sjunka. De gör dock inte alltid detta. Vissa människor, särskilt i detta moderna liv, kan ha förhöjda nivåer av kortisol under lång tid. Att minska stress - till exempel genom att få bättre sömn, träna, delta i avslappningstekniker och ta kortisolreducerande medicinering - kan ha många fördelar, säger forskarna.
Låter din hjärna dig höra dina egna fotspår?
Klicka, klicka, klicka: Du kan ha din hjärna att tacka för att du sparat dig från att höra varje steg du tar. En studie som genomfördes på möss i år fann att mushjärnan avbröt ljudet från kritarens egna fotspår. Detta gjorde det möjligt för varelserna att bättre höra andra ljud i deras omgivningar, till exempel rovdjurens ljud.
Forskarna fann att mushjärnan byggde ett brusfilter när hjärnan blev anpassad till ett specifikt ljud. Det gjorde detta genom att koppla celler i motorcortex, ett område i hjärnan som är involverat med rörelse, till hörselbarken, ett område som är involverat i ljud. Enkelt uttryckt signalerar hjärnceller i den motoriska cortexen att blockera hjärnceller i hörselbarken från att avfyra sina egna signaler - i huvudsak stänga av hörselbarken.
Och även om studien gjordes på möss, tror forskarna att resultaten också kunde gälla för människor. Det beror på att vi redan har liknande system. Till exempel lär figurskridskarnas hjärnor vilka rörelser man kan förvänta sig, och hämmande neuroner avbryter reflexer som skulle hindra dessa idrottare från att snurra och utföra sina galna virvlar.
Psykedeliska droger kan förändra strukturen i hjärnceller
Psykedeliska läkemedel kan fysiskt förändra strukturen i hjärnceller, enligt en ny studie. Denna forskning genomfördes på hjärnceller i labbskålar och i djur, men om fynden gäller för människor, kan resultaten innebära att dessa läkemedel kan hjälpa människor som har vissa humörstörningar.
Det beror på att personer med depression, ångest eller andra humörstörningar tenderar neuroner i den prefrontala cortex, en del av hjärnan som är viktig för att kontrollera känslor, smala upp. Och deras grenar - som neuroner använder för att prata med andra nervceller - tenderar att dra tillbaka. Men när forskarna tillsatte psykedeliska läkemedel inklusive LSD och MDMA till petriskålar med råttneuroner, fann de att antalet anslutningar och grenar i nervcellerna ökade.
En andra hjärna i tarmen?
Miljoner hjärnceller lever i tjocktarmen, och eftersom dessa celler fungerar utan några instruktioner från hjärnan eller ryggraden, hänvisar forskare ibland till massan av dem som "den andra hjärnan." Men denna massa har också ett vetenskapligt namn: det enteriska nervsystemet. Och en ny studie gjord på möss visar att systemet är ganska smart; det kan avfyra synkroniserade neuroner för att stimulera muskler och koordinera deras aktivitet så att det kan göra saker som att flytta avföring ut ur kroppen.
Själva hjärnan (den i ditt huvud) kan också göra detta - synkronisera avfyrningen av nervceller - i de tidiga stadierna av hjärnutvecklingen. Detta innebär att neuronhandlingarna i tarmen kan vara en "primordial egenskap" från de första stadierna av den andra hjärnans utveckling. Vissa forskare antar till och med att den andra hjärnan utvecklades före den första och att detta skjutningsmönster kommer från den tidigaste fungerande hjärnan i kroppen.
