https://frosthead.com

Lindude aju läbimurre

Ait, kus ta töötab, asub New Yorgis Millbrooki hobumaal, kuid see kajastub trillide, säutsude ja obbligatodega - enam kui tuhande puuritud kanaari ja peenra kõlava muusikaga. "Kuulete, kui keegi ta südame välja laulab?" Küsib Fernando Nottebohm. "Tal on rohkem kui tosin laulu. Ta ütleb meestele:" See on minu territoorium. " Ta ütleb naistele: "Kuule, vaata mind!"

Seotud sisu

  • Selle linnu laulud jagavad matemaatilisi tunnuseid inimmuusikaga
  • Kuidas meie ajud mälestusi teevad

Linnulaulu dekonstrueerimine võib tunduda ebatõenäoline viis bioloogia raputamiseks. Kuid Nottebohmi teadusuuringud on purustanud usu, et aju saab oma närvirakkude kvoodi vahetult pärast sündi ja seisab abitult ükshaaval, sest nad surevad - "fakt", mis on trummeldatud iga koolilapse kolju. Vastupidi, Argentinas sündinud sageli kolisev bioloog näitas kaks aastakümmet tagasi, et isastel laululindudel kasvavad sügisel värsked närvirakud, et asendada need, mis suvel välja surevad.

Leiud olid šokeerivad ja teadlased avaldasid skeptitsismi, et täiskasvanud inimese ajus on regenereerimiseks sama osa. "Loe mu huultelt: uusi neuroneid pole, " noppis Yale'i ülikooli neuroteadlane Pasko Rakic ​​kahtluse alla, et inimene võiks nagu lind kasvatada uusi neuroneid lihtsalt laulu õppimiseks.

Nottebohmi tööst inspireerituna leidsid teadlased, et teised täiskasvanud loomad - sealhulgas inimesed - on tõepoolest võimelised tootma uusi ajurakke. Ja veebruaris teatasid teadlased esimest korda, et täiskasvanute hiire aju uhiuus närv näib impulsse läbi viivat - leid, mis lahendas püsivaid probleeme, et äsja moodustatud täiskasvanute neuronid ei pruugi toimida. Ehkki sellised tõendid on esialgsed, usuvad teadlased, et see kasvav uurimistöö pakub teadmisi sellest, kuidas inimesed õpivad ja mäletavad. Samuti võib neurogeneesi või närvide kasvu uurimine aidata neil paremini mõista ja võib-olla ravida selliseid laastavaid haigusi nagu Parkinsoni tõbi ja Alzheimeri tõbi, mis on põhjustatud aju raisatud närvidest.

Vähesed oleks võinud ette näha, et Kanaari saarte kohtuprotsess viib sellise läbimurdeni. Nottebohmi linnu-uuringud "avasid meie silmad, et täiskasvanu aju muudab ja arendab kogu elu uusi rakke", ütleb neurobioloog Fred Gage Salki instituudist La Jolla-st Californias, mille labor leidis hiljuti tõendeid närvirakkude taastumisest inimese ajus.

Nottebohmi teadusuuringud on saavutanud tuntuse nii bioloogias kui ka mujal. Tavatu vaatepildiga ja hiljem õigustatud teadlane loob veenva draama, tutvustades kangelast, kes kutsub meisse mässajat, ja hoiatavat õppetundi, et jääda avatult meeles. Ometi eelistab Nottebohm olla riigimehele revolutsiooniline. "Kunagi olin ma 5 või 10 protsendil teadlastest, kes uskusid neurogeneesi, " ütleb ta. "Nüüd aktsepteerib seda seisukohta 95 protsenti. Mulle pigem meeldis, kui oleks vähemuses vähem."

Ta on olnud linnusõber alates oma poisipõlvest Buenos Aireses. "Lindude kuulamine oli omamoodi minu hobi, " ütleb ta. "Teistel poistel olid autod, mul olid linnud. Mulle meeldis proovida neid nende laulude järgi tuvastada." Enne Rockefelleri ülikooli kolimist omandas ta doktorikraadi Berkeley California ülikoolis - jah, linde uurides.

Võtmehetk saabus 1981. aastal, kui ta näitas, et meessoost kanaari aju selle osa maht, mis kontrollib laulu tegemist, muutub hooajaliselt. Haripunkt on kevadel, kui paaritumisvajadus nõuab kõige paremini kosilase muusikalist võimekust, ja suvel kahaneb. Seejärel hakkab see sügisel uuesti laienema - aeg uute lugude õppimiseks ja harjutamiseks. Need kõikumised, mida Nottebohm ja tema töökaaslased hiljem näitasid, kajastasid tuhandete neuronite surma ja sündi. "Üllatav, " kirjutasid Gage ja üks kolleeg hiljuti.

Aastate jooksul on arvukad laborid esitanud tõendeid selle kohta, et täiskasvanute neurogenees toimub paljudes loomades, sealhulgas rott, puuoks ja teatud tüüpi ahv - marmoset. Samal ajal said teadlased vihjeid uute neuronite allika kohta. Lindudega töötades jälitas Nottebohmi noor kolleeg Arturo Alvarez-Buylla uusi närve vatsakeste limaskesta teatud tüvirakkudele, mis on aju vedelikuga täidetud õõnsused. Tüvirakud (nii palju uudistes) on kogu kehas olemas. Need on määratlemata rakud, mis võivad välja töötada spetsiaalse funktsiooni, muutes need maksa- või vererakkudeks. Avastus, et aju tüvirakkudest võivad tekkida neuronid, vallandab lootused potentsiaalselt piiramatuks materjaliks kahjustatud ajukoe parandamiseks. Kuid teadlased hoiatavad, et praegu on pelgalt spekulatsioon, et tüvirakke, mis võivad muutuda neuroniteks, saab sel viisil kasutada.

1998. aastal teatasid teadlased, et neuronite kasv toimub ka täiskasvanud inimese ajus. Uuringutes kasutati vähktõbe surnud inimeste ajukoe. Patsiente raviti Rootsis ja neile süstiti kemikaali nimega BrdU. Kuna BrdU inkorporeeritakse jagunevate rakkude DNA-sse, võib kemikaal toimida markerina aju uutele närvirakkudele. Rootsi teadlased saatsid uuringus ajuproovid Gage'isse La Jolla. Tema ja ta töökaaslased leidsid BrdU hipokampusest - aju osast, mis paneb paika mälestusi -, mis viitab sellele, et uued neuronid on välja kujunenud ja võib-olla mängisid rolli teabe salvestamisel.

Peaaegu kõik täiskasvanute neurogeneesi tõendid imetajatel piirduvad hipokampusega ja keegi pole kindel, mida need uued neuronid teevad, kui üldse. Kuni teadlased teevad kindlaks, et uued, toimivad närvid ilmuvad ka ajukoorde, kus töödeldakse kõrgemaid mõtteid, on Rakic ​​ja teised skeptilised, et täiskasvanute neurogenees muudab tegelikku ajufunktsiooni palju. "Alustame elu paljude harimata neuronitega, kuid mingil hetkel saavad nad kõik ülikoolilõpetajateks, " ütleb ta. "Ajukoore neurogeneesi korral oleks teil neuroneid, mis ei käinud kunagi põhikoolis. Uued rakud hävitavad kõik teie mälestused. Te loobuksite kõik, mida olete vaeva näinud omandamiseks."

Marmosetist ja teistest täiskasvanud primaatidest neurogeneesi leidnud Princetoni ülikooli neurobioloog Elizabeth Gould väidab, et uued närvirakud peavad olema kasulikud. "Ma ei suuda uskuda, et loodus läheks kõikidele probleemidele, milleks on tuhandete uute rakkude loomine päevas, kui sellel pole eesmärki, " ütleb naine. "Keha ei peitu oma ressurssidega."

Nottebohm ütleb, et vananev aju peab uute asjade õppimiseks ilmselt närvirakud välja arendama. "Aju saab mäluruumist otsa, " ütleb ta. "Kõik, kes on vanemad kui 50 aastat, teavad seda. Kui me kõike mäletaksime, oleksime ülekoormatud."

Sama innukusega, mida ta ilmutas saadud teadmiste segamisel, asus Nottebohm 1990ndate keskel uut tööd mustaks tõmmatud chickade'dega. Üks ameerika linnuliikidest, kes talvitub põhjapoolset talve, püsivad chickadees sel hooajal seemnetel ja muudel puudel peidetud toitudel. Nottebohm leidis, et sügisel kasvavad linnud ajukeskuses uued rakud, mis käsitlevad ruumilist mälu, navigeerimisvõimet ja asjade otsimist. Lisatud ajujõud aitab tšikkidel oma varjatud varud juba mitu kuud hiljem kindlaks teha, vahendab Nottebohm.

Selline sisetunne võidab imetlust. "Fernando on alati kõigist ees olnud, " ütleb Gould. "Nii kaugele ette, et inimesed ei suutnud pikka aega tema leide huvitavate või olulistena aktsepteerida. Nüüd tulevad nad ümber."

Lindude aju läbimurre