science >> Wetenschap >  >> Biologie

Top 5 onopgeloste hersenmysteries

Hans Neleman/Stone/Getty Images

Als je de detectives van de hersenen vergelijkt, neurowetenschappers, aan andere rechercheurs, de neurowetenschappers lijken tekort te schieten in het oplossen van mysteries. Ten slotte, Hercule Poirot en Miss Marple van Agatha Christie hadden elk slechts ongeveer 250 pagina's nodig om hun zaak tot op de bodem uit te zoeken. Idem voor Nancy Drew. Op televisie, Jessica Fletcher en Kojak waren allemaal in staat om hun antwoord binnen een uur of minder te vinden, terwijl Veronica Mars slechts ongeveer de lengte van een televisieseizoen nodig had. Zelfs de trots van Zuid-Florida, Encyclopedie Bruin, was in staat om zijn zaken op te lossen met weinig meer dan een casus, zijn vertrouwde sneakers en een breed scala aan diverse factoids. Als Encyclopedia Brown slechts 25 cent per dag (plus onkosten) nodig had om zijn zaken op te lossen, waarom doen neurowetenschappers er dan zo lang over om de mysteries van de hersenen te ontrafelen?

OKE, dus de hersenen zijn iets complexer dan de aartsvijand van Encyclopedia Brown, Bugs Mean. Maar met de hersenen die slechts 1,4 kg wegen, het zou je vergeven kunnen worden als je je afvraagt ​​of neurowetenschappers gewoon grote slappelingen zijn. Zoals het is, mysteries in overvloed in die 3 pond, en tot voor kort, wetenschappers misten de apparatuur om de hersenen nauwkeurig te bestuderen. Met de komst van hersenbeeldvormingstechnologie, het is mogelijk dat ze meer zullen blijven leren.

De werking van de hersenen, echter, bepalen zulke fundamentele vragen over persoonlijkheid dat we misschien nooit alles weten over wat er aan de hand is. Dat betekent niet dat we niet kunnen speculeren, Hoewel. Hoewel we deze capriolen misschien niet kunnen oplossen met aanwijzingen die wijzen naar kolonel Mustard in de bibliotheek met een revolver, we kunnen een duik nemen in het huidige denken over enkele van de beroemde onopgeloste mysteries van de hersenen. Leg je casebook klaar en ga naar de volgende pagina voor ons eerste puzzelspel.

Inhoud
  1. De zaak van natuur versus opvoeding
  2. De puzzel waarom de hersenen niet meer werken
  3. De geheimen van slapen en dromen
  4. Whodunit en andere vragen over het geheugen
  5. Het raadsel van het bewustzijn

5:Het geval van natuur versus opvoeding

Deze jongensdetectives proberen erachter te komen hoeveel invloed hun ouders op hen zullen hebben. Afbeeldingsbron/Getty Images

Tweelingen -- als Brad Pitt en Angelina Jolie ze hebben, het is fascinerend. Wanneer ze aan Jack Nicholson verschijnen in de gangen van het Overlook Hotel in de film "The Shining, " het is freaky. Als Arnold Schwarzenegger en Danny DeVito beweren hen te zijn, het is komedie goud. En hoewel meerlingen een van de grote wonderen van het leven op zich vertegenwoordigen, ze geven belangrijke aanwijzingen in het mysterieuze geval van natuur tegen opvoeding .

Deze zaak gaat over hoeveel van onze persoonlijkheid te danken is aan waarmee we ter wereld zijn gekomen - onze genen. Bepalen onze genen hoe slim we zullen zijn? Van wie gaan we houden? Wat eten we het liefst als avondeten? Of maakt wat er gebeurt als je eenmaal in de wereld bent een groter verschil? Zullen ouders of leeftijdsgenoten of popsterren uiteindelijk de persoon vormen die je wordt? Een manier voor onderzoekers om erachter te komen waar genen eindigen en waar de omgeving begint, is door het bestuderen van identieke tweelingen, die dezelfde genen delen. Wetenschappers hebben tweelingen bestudeerd om de impact van genen op alles te achterhalen, van rekenvaardigheid tot aanleg voor borstkanker. Twins vertegenwoordigen zo'n rijk onderzoeksmijnenveld voor neurowetenschappers dat een jaarlijks festival in Twinsburg, Ohio dient als een soort rekruteringspartij [bron:Revill, Asthana].

De scheiding van een tweeling is wanneer wetenschappers in staat zijn om de natuur versus opvoeding echt te onderzoeken. Tot dusver, echter, slechts één studie heeft ooit gekeken naar gescheiden tweelingen vanaf de kindertijd tot aan de volwassenheid, en we zullen de resultaten van die studie pas in 2066 weten. In de jaren zestig, jaren 70 en 80, kinderpsychiater Peter Neubauer en kinderpsycholoog Viola Bernard leidden een onderzoek waarin tweelingen en drielingen die ter adoptie waren afgestaan ​​bij een bepaald adoptiebureau in New York werden gescheiden en gedurende hun hele leven bestudeerd [bron:Wright].

Toen de broers en zussen bij hun respectievelijke families werden geplaatst, de ouders werd verteld dat het kind deel uitmaakte van een lopend onderzoek dat regelmatige interviews en evaluaties zou vereisen. Niemand, echter, werd verteld dat het kind een tweeling of drieling was, of dat de studie betrekking had op de invloed van nature versus nurture. In 1981, de staat New York begon te eisen dat broers en zussen bij elkaar werden gehouden in het adoptieproces, en Neubauer realiseerde zich dat het publiek misschien niet ontvankelijk was voor een onderzoek waarin deze scheidingsmethode werd gebruikt [bron:Richman]. De resultaten werden verzegeld en tot 2066 aan de Yale University geplaatst.

De memoires "Identical Strangers" is het verhaal van Paula Bernstein en Elyse Schein, die deel uitmaakten van het onderzoek. De zussen werden herenigd toen ze allebei 35 jaar oud waren; op vier na hebben alle proefpersonen van de 13-kindstudie hun vermiste broer of zus gevonden [bron:Richman]. Bij het promoten van het boek, Bernstein en Schein kunnen een voorproefje geven van de resultaten van Neubauer en Bernard. Bernstein en Schein zeggen dat het onmiskenbaar is dat genetica een grote rol speelt; Bernstein schat het aantal op meer dan 50 procent [bron:Sunday Herald Sun]. De vrouwen ontdekten dat ze dingen gemeen hadden, waaronder de gewoonte om op dezelfde vingers en dezelfde majoor op de universiteit te zuigen [bron:Sunday Herald Sun]. Wat andere zaken betreft, de vrouwen melden dat ze zoals Bernstein het verwoordde in een interview met National Public Radio, "verschillende mensen met verschillende levensgeschiedenissen" [bron:Richman].

Voor nu, het lijkt erop dat we in een patstelling zitten, dus ga naar de volgende pagina om te zien of we "De puzzel van waarom de hersenen niet meer werken" kunnen oplossen.

4:De puzzel waarom de hersenen niet meer werken

Het ongeordende brein vertelt geen verhalen. Daniel Day/Stone+/Getty Images

Wanneer een moordenaar vrij rondloopt in romans of op het witte doek, er is een speciale urgentie voor de rechercheur van de zaak. Het is een race tegen de klok om de dader te pakken te krijgen voordat hij of zij opnieuw toeslaat. Het mysterie van hoe hersencellen worden gedood door degeneratieve neurologische ziekten is niet anders. Zoals miljoenen individuen en hun families kunnen bevestigen, een hersenaandoening of letsel kan beangstigend zijn, frustrerend en uiteindelijk fataal.

Een ding dat deze aandoeningen vooral angstaanjagend maakt, is hoe weinig bekend is over waarom ze gebeuren of wat je eraan kunt doen. Nemen, bijvoorbeeld, het geval van Alzheimer. Deze aandoening laat twee zeer belangrijke aanwijzingen achter:amyloïde plaques en neurofibrillaire knopen. Maar wat betekenen deze aanwijzingen? Begint hun aanwezigheid het proces van de ziekte van Alzheimer, of ontwikkelen ze zich daardoor? En als deze twee kenmerken de daders zijn, wat kan er gedaan worden om ze buiten het toneel van de hersenen te houden? Tot nu toe, er is geen wondermiddel dat de hersenfunctie kan herstellen of hersencellen opnieuw kan laten groeien nadat ze verloren zijn gegaan.

In 1990, President George H. W. Bush verklaarde dat het laatste decennium van de 20e eeuw bekend zou staan ​​als het 'decennium van de hersenen'. De proclamatie van Bush met betrekking tot het intelligente decennium erkende de vooruitgang die was geboekt bij het begrijpen van hoe de hersenen werken, terwijl hij erop wees hoeveel meer moest worden geleerd over wat daarboven gebeurt [bron:Bush]. De president noemde een aantal neurologische aandoeningen die hij hoopte te begrijpen, waaronder de ziekte van Alzheimer, hartinfarct, schizofrenie, autisme, Ziekte van Parkinson, Ziekte van Huntington en spierdystrofie.

Zoals je zou kunnen raden, slechts een decennium van de hersenen was niet genoeg om alle problemen op te lossen die de knobbel bovenop ons ruggenmerg teisteren. Om te begrijpen hoe de hersenen stoppen met werken, onderzoekers moeten meer onderzoek doen naar hoe de hersenen eigenlijk functioneren. Terwijl wetenschappers de algemene functie van verschillende delen van de hersenen kennen, er is slechts een heel basaal gevoel van hoe de hersensystemen samenwerken, vooral met alle functies die een persoon ervan op één dag nodig heeft. Hoe werkt het zo snel? Welke andere systemen in het lichaam gebruikt het of vertrouwt het op?

Al deze vragen maken je misschien moe, en je bent meer dan welkom om een ​​dutje te doen, maar zet een wekker zodat je niet door het volgende mysterie op onze lijst slaapt.

3:De geheimen van slapen en dromen

Waarom hebben baby's zoveel slaap nodig? Nog een mysterie! Ben Bloom/Stone/Getty Images

"Zoete dromen zijn hiervan gemaakt, " zong Annie Lennox tijdens haar stint in de Eurythmics in de jaren tachtig. Maar je zou kunnen opmerken dat Lennox behoorlijk vaag is over wat "dit" precies is. En echt, niemand weet waar zoete dromen van gemaakt zijn, waarom we ze hebben of zelfs wat we doen, hoe dan ook ons ​​leven wegslapen.

Kun je het geloven? Elke nacht houden we een paar uur stil, en wetenschappers weten niet eens waarom! Ze weten wel dat het extreem schadelijk is als een persoon niet genoeg slaapt, en het is mogelijk dat slaap ooit een soort evolutionair voordeel had. Slaap zou een buitengewoon gunstige afleiding zijn als de vroege mens een middernachtwandeling had willen maken op het moment dat sabeltandtijgers op jacht waren [bron:BBC]. Anderzijds, het is geen bijzonder voordelige eigenschap om door te gaan in dit tijdperk van elektriciteit, aangezien het proces veel tijd in beslag neemt (ongeveer een derde van ons leven) en de dromer weerloos maakt tegen roofdieren [bron:Eagleman].

Er zijn een paar theorieën over waarom we zoveel slaap nodig hebben. Een idee is dat slaap herstellend is voor het lichaam, het een kans geven om te rusten. Maar als rust het doel is, waarom blijven onze hersenen hard aan het werk? Het is mogelijk dat terwijl we slapen, de hersenen oefenen en voeren probleemoplossende oefeningen uit voordat ze acties in de echte wereld voltooien. Er zijn verschillende onderzoeken die aantonen dat leren niet kan plaatsvinden zonder slaap om de kennis te versterken [bron:Schaffer].

Sommige van deze onderzoeken kunnen reële implicaties hebben voor studenten. Een onderzoeker beweert dat het voor studenten beter zou zijn om informatie door te nemen totdat ze moe waren, toen sliep, in tegenstelling tot het trekken van een hele nacht [bron:BBC]. Sommige scholen hebben de tijd van die eerste bel veranderd, zodat middelbare en middelbare scholieren wat meer snooze-tijd kunnen krijgen [bron:Boyce, Rand].

Dus laten we zeggen dat deze studenten echt gaan slapen, in tegenstelling tot meer snode gedrag. Wat gebeurt er dan? Toen in 1951 de droomtoestand van de REM-slaap werd ontdekt, het werd beschreven als een "nieuw continent in de hersenen" [bron:Schaffer]. Hoewel wetenschappers hebben geprobeerd door te dringen op dit onbekende continent, mysteries blijven over de topografie. zoals slapen, dromen kan een soort persoonlijke sportschooltijd voor de hersenen vertegenwoordigen, met dromen waardoor een persoon emotionele problemen kan oplossen en gedachten en herinneringen kan verstevigen.

Of, het is mogelijk dat het leven maar een droom is, als het lied "Rij, Rij, Row Your Boat" leerde ons. Als je slaapt, je ervaart een heleboel visuele stimuli die de hersenen op de een of andere manier verwerken. In een wakkere toestand, er kunnen extra prikkels zijn voor verschillende zintuigen, maar de hersenen doen misschien hetzelfde met hen. Als de hersenen tijdens het slapen net zo hard werken als wanneer we wakker zijn, dan is het leven misschien een wakkere droom [bron:Eagleman].

Laten we met onze boot naar de volgende pagina roeien en het mysterieuze geval van het menselijk geheugen onderzoeken.

2:Whodunit en andere vragen over het geheugen

Deze detective schrijft al haar aanwijzingen op zodat ze ze niet zal vergeten. Henrik Sorensen/Stone/Getty Images

In de film "Eternal Sunshine of the Spotless Mind" uit 2004, " de personages gespeeld door Jim Carrey en Kate Winslet ondergaan een proces om alle herinneringen aan hun relatie uit hun hoofd te wissen. De film gebruikt verschillende methoden om te laten zien hoe de herinneringen desintegreren en verdwijnen, en het wordt een race tegen de klok wanneer Carrey's personage besluit dat hij het proces niet wil voltooien. Hij probeert zijn herinneringen aan het karakter van Winslet te beschermen door ze te verbergen in niet-gerelateerde herinneringen.

Veel geluk, Jim. Zelfs wetenschappers weten niet helemaal zeker hoe herinneringen worden gevormd, hoe we ze terugvinden of hoe ze verdwijnen. Er zijn veel soorten geheugen; wij mensen zijn roedelratten die informatie opslaan, variërend van het maken van de favoriete taart van onze grootmoeder tot het oplossen van algebravergelijkingen. Maar welke dingen besluit het brein te bewaren? Waar zet het deze informatie, en waarom kunnen we sommige van die informatie niet krijgen als we het echt willen?

Wetenschappers hebben kunnen bepalen waar bepaalde soorten geheugen zijn opgeslagen. Ze hebben ook ontdekt hoe neuronen vuren en synapsen worden versterkt bij het opslaan van deze herinneringen. Maar ze weten niet precies wat er in dat neuron gaat om het geheugen op te slaan, of hoe je die synaptische verbinding kunt ontbinden als je iets wilt vergeten. In september 2008 er kwamen nieuwe aanwijzingen over het geheugen naar voren die ons uiteindelijk kunnen helpen deze cold case te kraken. In een studie, onderzoekers ontdekten dat de neuronen die zijn geactiveerd bij het terugroepen van een herinnering waarschijnlijk degenen zijn die zijn afgevuurd toen de gebeurtenis zich oorspronkelijk voordeed [bron:Carey]. Dus als je praat over het herbeleven van oude herinneringen, je bent eigenlijk omdat de hersenen precies hetzelfde doen als de eerste keer.

Maar wat als er geen eerste keer was? Een van de problemen bij het doorgronden van het geheugen is dat het soms parten lijkt te spelen met de hersenen. Bijvoorbeeld, we creëren vaak valse herinneringen. Op 7 juli, 2005, Londen kreeg te maken met een reeks bomaanslagen. Uit een vervolgonderzoek bleek dat vier van de tien mensen valse herinneringen aan de gebeurtenis hebben omdat ze beweerden niet-bestaande televisiebeelden te hebben gezien [bron:Randerson]. Als we onbetrouwbare dingen opslaan, heeft het geheugen enig doel? Volgens denkers zo oud als Aristoteles, we hebben misschien alleen herinneringen nodig als een manier om de toekomst te voorspellen en erop te anticiperen [bron:Eagleman].

De vraag wat we hebben meegemaakt en hoe we het hebben ervaren, leidt naar ons volgende onopgeloste hersenmysterie - de eeuwenoude kwestie van bewustzijn. Lees meer over dit raadsel van de hersenen op de volgende pagina.

1:Het raadsel van het bewustzijn

Baby Sherlock Holmes probeert vast te stellen of hij al bij bewustzijn is. Lambert/Hulton Archief/Getty Images

Deze sectie zou je gewoon kunnen verbazen, " om een ​​algemene uitdrukking te gebruiken. Maar heb je zelfs een geest? Wetenschappers weten niet waar de hersenen eindigen en de geest begint. Zijn ze hetzelfde? Hoe zit het met zielen? Bevinden deze zich in onze hersenen? Wat is verantwoordelijk voor alle unieke gedachten en gevoelens die ons maken tot wie we zijn?Iedereen, van filosofen tot natuurkundigen, heeft deze kwestie van bewustzijn ter hand genomen en kwam er leeg uit.

Voor een lange tijd, de studie van het bewustzijn werd als te ver weg beschouwd om te bestuderen. Hoe bestudeer je zoiets subjectiefs wetenschappelijk? Hoe kan wat de een voelt iets worden dat een ander kan kwantificeren? Maar nu, in hun niet aflatende streven om alles over de wereld te begrijpen, wetenschappers proberen erachter te komen wat er precies aan de hand is met bewustzijn.

Hoewel diepe metafysische vragen over de aard van een ziel, een geest en een brein vragen zich af of deze kwestie tot het domein van wetenschappers behoort, de hersenen zijn waarschijnlijk op de een of andere manier betrokken bij onze bewuste gedachten. Met behulp van beeldvorming van de hersenen, wetenschappers kunnen verschillende delen van de hersenen zien oplichten, en ze weten dat ze de hersenen en ons bewustzijn kunnen veranderen met operaties of chemicaliën [bronnen:Eagleman, Pinker]. Maar wat wetenschappers niet weten, is in welk stadium van het proces een afvurend neuron een bewuste gedachte wordt. De dingen waaruit het bewustzijn bestaat, kunnen over de hele hersenen verspreid zijn, met verschillende schedeldelen die verantwoordelijk zijn voor verschillende delen van een persoon. Maar, zoals we hebben vermeld, er zijn tal van andere hersenmysteries over hoe deze delen zouden kunnen samenwerken.

Wetenschappers proberen ook de relatie tussen bewuste en onbewuste ervaringen te achterhalen. Er zijn een aantal dingen - zoals ademhalen en een regelmatige hartslag behouden - waar we niet aan hoeven te denken. Hoe zijn deze onbewuste acties anders bedraad dan de bewuste? Is er überhaupt een verschil? We denken graag dat we onze eigen beslissingen nemen, maar een recente studie toont aan dat we dat misschien niet eens doen. Deze studie toonde aan dat door het gebruik van hersenscanners, onderzoekers konden zeven seconden voordat de persoon wist dat er een beslissing was genomen voorspellen hoe iemand zich zou gedragen [bron Keim]. Ons bewustzijn is misschien maar een illusie.

Het is mogelijk dat zoiets als vrije wil op het laatst mogelijke moment in de vergelijking kan komen, het negeren van de beslissing die door de hersenen wordt genomen. De onderzoekers in de studie gaven ook toe dat deze test het meest geschikt was voor een eenvoudige laboratoriumtest waarbij op een knop werd gedrukt, in tegenstelling tot een belangrijkere beslissing zoals het nemen van een baan [bron:Keim].

Zullen we deze hersenmysteries ooit oplossen? Wie weet -- ons instrument om dit te doen is precies degene die we proberen te achterhalen. Maar je zou de scène kunnen uitkammen naar aanwijzingen die over het hoofd zijn gezien door de verhalen en links op de volgende pagina te lezen.

Veel meer informatie

gerelateerde artikelen

  • Hoe je hersenen werken
  • Hersenquiz
  • MRI-quiz
  • Hersenfoto's
  • Is het menselijk brein nog in ontwikkeling?
  • Zijn tienerhersenen echt anders dan volwassen hersenen?
  • Waarom zijn de hersenen van mensen verschillend van grootte?
  • Zijn de hersenen bedraad voor religie?
  • Hoe Brain Mapping werkt
  • 5 onbegrepen neurologische aandoeningen
  • Is slapen zo belangrijk?
  • Hoe dromen werken
  • Hoe het menselijk geheugen werkt
  • Hoe ervaren honden tijd?

Meer geweldige links

  • De hele hersenatlas
  • Hersenen:een dagboek voor neurologie
  • Hersenverkenner
  • Neurowetenschap voor kinderen

bronnen

  • "Verbazingwekkend verhaal van een tweeling gescheiden bij de geboorte." Zondag heraut zon. 4 november 2007. (9 september 2008) http://www.news.com.au/heraldsun/story/0, 21985, 22697119-663, 00.html
  • Boyce, Nell en Susan Brink. "De geheimen van de slaap." US News en World Report. 9 mei 2004. (9 september 2008) http://health.usnews.com/usnews/health/articles/040517/17sleep.htm
  • Struik, George. "Presidentiële proclamatie 6158." Project over het decennium van de hersenen. 17 juli 1990. (9 september 2008) http://www.loc.gov/loc/brain/proclaim.html
  • Bryner, jeanne. "Nature vs. Nurture:mysteries van individualiteit ontrafeld." Wetenschap. 19 juli 2006. (9 september 2008) http://www.livescience.com/health/060718_nature_nurture.html
  • Bryner, jeanne. "Top 10 mysteries van de geest." Wetenschap. (9 sept. 2008) http://www.livescience.com/health/top10_mysteriesofthemind.html
  • Carey, Benedictus. "Voor de hersenen, Herinneren is als herbeleven." New York Times. 5 september, 2008. (9 september 2008) http://www.nytimes.com/2008/09/05/science/05brain.html?_r=1&oref=slogin
  • Davies, Kevin. "Natuur vs Nurture Revisited." PBS. april 2001. (9 september 2008) http://www.pbs.org/wgbh/nova/genome/debate.html
  • adelaar, David. "10 onopgeloste mysteries van de hersenen." Ontdek Tijdschrift. 31 juli 2007. (9 september 2008) http://discovermagazine.com/2007/aug/unsolved-brain-mysteries
  • Judd, Sandra J., red. "Brain Disorders Sourcebook, Tweede editie." Health Reference Series. Omnigraphics. 2005.
  • Keim, Brandon. "Hersenscanners kunnen uw beslissingen zien voordat u ze neemt." Bedrade. 13 april 2008. (9 september 2008) http://www.wired.com/science/discoveries/news/2008/04/mind_decision
  • rozer, Steven. "Een gebruikershandleiding voor de hersenen:het mysterie van bewustzijn." Tijd. 29 januari 2007.
  • Randerson, Jacobus. "Onderzoek laat zien hoe valse herinneringen 7/7-film herhalen die nooit heeft bestaan." De Wachter. 10 september 2008. (10 september, 2008) http://www.guardian.co.uk/science/2008/sep/10/humanbehaviour.july7
  • herleven, Jo en Anushka Asthana. "Het mysterie van een tweeling." De Wachter. 7 augustus 2005. (9 september 2008) http://www.guardian.co.uk/science/2005/aug/07/genetics.observerfocus
  • Rijke man, Joep. "'Identical Strangers' Explore Nature Vs. Nurture." NPR. 25 oktober 2007. (9 sept. 2008) http://www.npr.org/templates/story/story.php?storyId=15629096
  • Schaffer, Amanda. "Waarom slapen we?" Leisteen. 30 maart 2007. (9 september 2008) http://www.slate.com/id/2162475/
  • "Slaap 'helpt de hersenen werken'." BBC. 25 april 2001. (9 september 2008) http://news.bbc.co.uk/2/hi/health/1296361.stm
  • Dan, Ker. "Waarom grote geesten het bewustzijn niet kunnen bevatten." Wetenschap. 8 augustus 2005. (9 september 2008) http://www.livescience.com/health/050808_human_consciousness.html
  • Wright, Laurens. "Twee levens - één persoonlijkheid?" New York Times. 1997. (9 september 2008) http://www.nytimes.com/books/first/w/wright-twins.html?_r=1&scp=1&sq=neubauer, %20twins&st=cse&oref=login