Hjärnans neurala nätverk, som omfattar både grå och vit substans. Pasieka/Science Photo Library via Getty Images
Vem har inte funderat på hur ett minne bildas, en dom genereras, en solnedgång uppskattad, en kreativ handling utförd eller ett avskyvärt brott begått?
Den mänskliga hjärnan är ett organ på tre pund som förblir till stor del en gåta. Men de flesta har hört talas om hjärnans grå materia, som behövs för kognitiva funktioner som inlärning, komma ihåg och resonemang.
Mer specifikt hänvisar grå substans till regioner i hela hjärnan där nervceller - kallas neuroner – är koncentrerade. Den region som anses viktigast för kognition är hjärnbarken, ett tunt lager av grå substans på hjärnans yta.
Men den andra halvan av hjärnan - den vita substansen – förbises ofta. Vit substans ligger under cortex och även djupare i hjärnan. Varhelst den finns förbinder vit substans neuroner i den grå substansen med varandra.
Jag är en professor i neurologi och psykiatri och chefen för beteendeneurologisektionen vid University of Colorado Medical School. Mitt arbete innebär utvärdering, behandling och utredning av äldre vuxna med demens och yngre personer med traumatisk hjärnskada.
Att ta reda på hur dessa störningar påverkar hjärnan har motiverat många år av min studie. Jag tror att förståelse av vit substans kanske är en nyckel till att förstå dessa störningar. Men hittills har forskare i allmänhet inte gett vit substans den uppmärksamhet den förtjänar.
De cirka 100 miljarder nervceller i den mänskliga hjärnan är förbundna med varandra genom axoner, av vilka många är omgivna av myelinskidan. Dessa axoner, tillsammans med deras myelin, utgör den vita substansen, vilket hjälper till att underlätta kommunikationen mellan neuroner i hela hjärnan.
Att ta reda på den vita substansen
Denna brist på erkännande beror till stor del på svårigheten att studera vit substans. Eftersom den är belägen under hjärnans yta kan inte ens den mest högteknologiska avbildningen enkelt lösa dess detaljer. Men de senaste fynden, möjliggjorda av framsteg inom hjärnavbildning och obduktionsundersökningar, börjar visa forskare hur kritisk vit substans är.
Vit substans består av många miljarder axoner, som är som långa kablar som bär elektriska signaler. Tänk på dem som långsträckta svansar som fungerar som förlängningar av neuronerna. Axonerna förbinder neuroner med varandra vid korsningar som kallas synapser. Det är där kommunikation mellan neuroner sker.
Axoner samlas i buntar, eller trakter, som går genom hela hjärnan. Placerad ände mot ände är deras sammanlagda längd i en enda mänsklig hjärna cirka 85,000 XNUMX miles. Många axoner är det isolerad med myelin, ett lager av mestadels fett som påskyndar elektrisk signalering, eller kommunikation, mellan neuroner med upp till 100 gånger.
Denna ökade hastighet är avgörande för alla hjärnfunktioner och är delvis därför Homo sapiens har unika mentala kapaciteter. Även om det inte råder några tvivel våra stora hjärnor beror på evolutionens tillägg av neuroner under eoner, har det skett en ännu större ökning av vit substans över evolutionär tid.
Detta föga kända faktum har djupgående konsekvenser. Den ökade volymen vit substans – främst från myelinskidan som omger axoner – ökar effektiviteten hos neuroner i den grå substansen för att optimera hjärnans funktion.
Föreställ dig en nation av städer som alla fungerar oberoende, men som inte är kopplade till andra städer via vägar, ledningar, internet eller andra förbindelser. Detta scenario skulle vara analogt med hjärnan utan vit substans. Högre funktioner som språk och minne är organiserade i nätverk där regioner av grå materia är sammankopplade av vita materia-kanaler. Ju mer omfattande och effektiva dessa förbindelser, desto bättre fungerar hjärnan.
Vit substans och Alzheimers
Med tanke på dess viktiga roll i sambanden mellan hjärnceller, skadad vit substans kan störa alla aspekter av kognitiv eller emotionell funktion. Vitsubstanspatologi finns i många hjärnsjukdomar och kan vara tillräckligt allvarliga att orsaka demens. Skador på myelin är vanligt vid dessa sjukdomar, och när sjukdomen eller skadan är allvarligare kan axoner också skadas.
För mer än 30 år sedan beskrev jag och mina kollegor detta syndrom som vit substans demens. I detta tillstånd fungerar den dysfunktionella vita substansen inte längre som en anslutning, vilket innebär att den grå substansen inte kan samverka på ett sömlöst och synkront sätt. Hjärnan har i huvudsak kopplats bort från sig själv.
Lika viktigt är möjligheten att vit substans dysfunktion spelar en roll i många sjukdomar som för närvarande tros ha sitt ursprung i grå substans. Vissa av dessa sjukdomar trotsar envist förståelse. Till exempel misstänker jag att vita substansskador kan vara kritiska i de tidiga faserna av Alzheimers sjukdom och traumatisk hjärnskada.
Alzheimers är vanligaste typen av demens hos äldre individer. Det kan försämra kognitiva funktioner och beröva människor själva deras identitet. Det finns inget botemedel eller effektiv behandling. Alltsedan Alois Alzheimers observationer från 1907 av gråsubstansproteiner – kallade amyloid och tau – neuroforskare har trott att dessa proteiner byggs upp är det centrala problemet bakom Alzheimers. Ändå många läkemedel som tar bort dessa proteiner sluta inte patienternas kognitiva försämring.
Nya fynd tyder alltmer på den vita substansen skada – före ackumuleringen av dessa proteiner – kan vara den sanne boven. När hjärnorna åldras upplever de ofta gradvis förlust av blodflödet från förträngning av kärl som transporterar blod från hjärtat. Lägre blodflöde påverkar vit substans kraftigt.
Anmärkningsvärt nog finns det till och med bevis för att ärftliga former av Alzheimers också förekommer tidiga vita substansavvikelser. Det betyder att terapier som syftar till att upprätthålla blodflödet till vit substans kan visa sig vara effektivare än att försöka avlägsna proteiner. En enkel behandling som sannolikt kommer att hjälpa är kontrollera högt blodtryck, eftersom detta kan minska svårighetsgraden av vita substansavvikelser.
Från Loma Linda University Health: Nya upptäckter för att hjälpa miljoner med traumatiska hjärnskador.
Vit substans och traumatisk hjärnskada
Patienter med traumatisk hjärnskada, särskilt de med måttliga eller svåra skador, kan ha livslångt handikapp. En av de mest olycksbådande resultaten av TBI är kronisk traumatisk encefalopati, en hjärnsjukdom som tros orsaka progressiv och irreversibel demens. Hos TBI-patienter är ackumuleringen av tau-protein i grå substans uppenbar.
Forskare har länge insett att skador på vita substanser är vanliga hos personer som har fått en TBI. Observationer från hjärnan av dem med upprepade traumatiska hjärnskador – fotbollsspelare och militärveteraner har ofta studerats – har visat att vita substansskador är framträdande och kan föregå uppkomsten av trassliga proteiner i den grå substansen.
Bland forskare finns det en spirande spänning över nytt intresse för vit substans. Forskare börjar nu erkänna att den traditionella fokuseringen på studier av grå substans inte har gett de resultat de hoppats. Att lära oss mer om den halva hjärnan som kallas vit substans kan hjälpa oss under de kommande åren att hitta de svar som behövs för att lindra lidande för miljoner människor.
Om författaren
Christopher Filley, professor i neurologi och psykiatri, University of Colorado Anschutz Medical Campus
Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.
Relaterade böcker:
Kroppen håller poängen: Hjärnans själ och kropp i läkningen av trauma
av Bessel van der Kolk
Den här boken utforskar sambanden mellan trauma och fysisk och mental hälsa, och erbjuder insikter och strategier för läkning och återhämtning.
Klicka för mer info eller för att beställa
Breath: The New Science of a Lost Art
av James Nestor
Den här boken utforskar vetenskapen och praktiken av andning, och erbjuder insikter och tekniker för att förbättra fysisk och mental hälsa.
Klicka för mer info eller för att beställa
Växtparadoxen: de dolda farorna i "hälsosam" mat som orsakar sjukdomar och viktökning
av Steven R. Gundry
Den här boken utforskar kopplingarna mellan kost, hälsa och sjukdomar, och erbjuder insikter och strategier för att förbättra övergripande hälsa och välbefinnande.
Klicka för mer info eller för att beställa
Immunitetskoden: Det nya paradigmet för verklig hälsa och radikal anti-aging
av Joel Greene
Den här boken erbjuder ett nytt perspektiv på hälsa och immunitet, som bygger på principer för epigenetik och erbjuder insikter och strategier för att optimera hälsa och åldrande.
Klicka för mer info eller för att beställa
Den kompletta guiden till fasta: läka din kropp genom intermittent, varannan dag och förlängd fasta
av Dr Jason Fung och Jimmy Moore
Den här boken utforskar vetenskapen och praktiken av fasta och erbjuder insikter och strategier för att förbättra övergripande hälsa och välbefinnande.
