白质如何帮助大脑的灰质功能

经过:克里斯托弗·菲利(Christopher Filley)|

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大脑的神经网络包括灰质和白质。Yuichiro Chino/Getty图像

谁没有考虑过记忆是形成的,产生的句子,受到赞赏,创造性的行为或犯下令人发指的罪行?

人脑是一个三磅重的器官,在很大程度上仍然是一个谜。但是大多数人听说过大脑的灰质,这是认知功能(例如学习,记忆和推理)所需的。

更具体地说,灰质是指神经细胞的整个大脑区域 -称为神经元- 集中。被认为对认知最重要的地区是大脑皮层,大脑表面上的一层灰质。

但是大脑的另一半 -白质- 经常被忽略。白质位于皮质下方,在大脑中也更深。无论发现在哪里,白质都将灰质内的神经元彼此连接起来。

我是一个神经和精神病学教授以及科罗拉多大学医学院行为神经病学部分主任。我的工作涉及对痴呆症和年轻脑损伤的年轻人的评估,治疗和研究。

找出这些疾病如何影响大脑已经激发了我多年的研究。我认为,了解白质可能是理解这些疾病的关键。但是到目前为止,研究人员通常还没有给予白色物质,其应有的关注。

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弄清楚白质

这种缺乏认可很大程度上源于研究白质的困难。因为它位于大脑表面下方,所以即使是最高科技的成像也无法轻易解决其细节。但是,由于脑成像和尸检检查的进步,最近的发现可能使研究人员开始向研究人员展示白质的关键程度。

白质由许多数十亿轴突,就像携带电信号的长电缆一样。将它们视为伸长的尾巴,充当神经元的延伸。轴突在称为突触的连接处将神经元连接起来。那是神经元之间进行沟通的地方。

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人脑中约有1000亿个神经元通过轴突相互连接,其中许多被髓鞘包围。这些轴突及其髓磷脂构成了白质,这有助于促进整个大脑的神经元之间的沟通。
Ed Reschke/Getty图像

轴突在整个大脑中捆绑在一起,或者束。端到头,它们在单个人的大脑中的组合长度约为85,000英里(136,794公里)。许多轴突是用髓磷脂隔热,一层脂肪层,可加快神经元之间的电信号传导或通信的速度,多达100次。

这种提高的速度对于所有大脑功能这是Homo Sapiens具有独特精神能力的部分原因。毫无疑问我们的大脑是由于进化的神经元在eons上的添加,还有更大的increase超过进化时间。

这个鲜为人知的事实具有深远的影响。白质的体积增加(主要来自围绕轴突的髓鞘)提高了灰质中神经元的效率以优化脑功能。

想象一个城市国家都独立运作,但不通过道路,电线,互联网或任何其他连接与其他城市联系起来。没有白质的情况,这种情况将类似于大脑。语言和记忆等较高的功能被组织到网络中,其中灰质区域通过白质区域连接。这些连接越广泛,效率越大,大脑的工作越好。

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白质和阿尔茨海默氏症

鉴于其在脑细胞之间的连接中的重要作用,损坏的白质可以干扰认知或情感功能的任何方面。白质病理学存在许多脑部疾病,可能足够严重引起痴呆。在这些疾病中对髓磷脂的损害很常见,当疾病或损伤更为严重时,轴突也可能受损。

30多年前,我和我的同事将这种综合症描述为白质痴呆。在这种情况下,功能障碍的白质不再充分作为连接器进行性能,这意味着灰质不能以无缝和同步的方式一起起作用。从本质上讲,大脑已经与自己断开了联系。

同样重要的是,白质功能障碍在当前被认为起源于灰质的许多疾病中起作用。这些疾病中的一些顽固地反抗理解。例如,我怀疑白质损害在阿尔茨海默氏病和创伤性脑损伤的早期阶段可能至关重要。

阿尔茨海默氏症是老年人最常见的痴呆症类型。它会损害认知功能,并剥夺人们的身份。没有治愈或有效的治疗。自从阿洛伊斯阿尔茨海默氏症的1907年观察灰质蛋白(称为淀粉样蛋白和Tau)的神经科学家认为这些蛋白质的积累是中心问题在阿尔茨海默氏症之后。然而许多去除这些蛋白质的药物不要停患者的认知能力下降

最近的发现越来越暗示白质损害 - 在这些蛋白质的积累之前 -可能是真正的罪魁祸首。随着大脑年龄的增长,他们经常会逐渐流失血液流动的狭窄,这些血管从心脏中传达出血液。较低的血流严重影响白质。

值得注意的是,甚至有证据表明阿尔茨海默氏症的形式也早期白质异常。这意味着旨在维持血液流向白质的疗法可能比尝试脱落蛋白质更有效。一种可能有帮助的一种简单治疗方法是控制高血压,因为这可以减少白质异常的严重程度。

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白质和创伤性脑损伤(TBI)

脑损伤创伤的患者,尤其是中度或重度受伤的患者,可能患有终身残疾。TBI最不祥的结果之一是慢性创伤性脑病,一种脑部疾病被认为会引起进行性和不可逆转的痴呆。在TBI患者中,灰质中tau蛋白的积累是明显的。

长期以来,研究人员已经认识到,在持有TBI的人中,白质损害很常见。大脑的观察在患有重复性创伤性脑损伤的人中,已经经常研究足球运动员和退伍军人 - 表明白质损害很突出,并且可能在灰质中出现纠结的蛋白质。

在科学家中,人们对对白质的新兴趣。研究人员现在开始承认,对灰质研究的传统关注并未产生他们希望的结果。了解更多有关被称为白质的大脑一半的信息可能会帮助我们在未来的几年中找到减轻数百万痛苦所需的答案。

克里斯托弗·菲利(Christopher Filley)是科罗拉多州安索兹大学医学校园的神经病学和精神病学教授。他获得了科罗拉多大学马库斯大脑健康研究所和美国国防部的资金。xf187手机版过去,他从美国国立卫生研究院获得了资金。xf187手机版

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