Creierul uman este o ispravă incredibil de complexă a naturii. Capabil să creeze structuri sociale complexe, limbi, cultură, artă și știință. Creierul nostru ne permite să explorăm și să înțelegem universul mai bine decât orice alt animal de pe planetă. Dar chiar și cu toate aceste cunoștințe, abia începem să înțelegem creier uman însăși.
Oamenii de știință, biologii și profesioniștii din domeniul medical sunt într-o încercare nesfârșită de a învăța despre creier și datorită tehnologiile de scanare a creierului, suntem mai aproape ca niciodată de a dezvălui misterele modului în care funcționează creierul.
Dar de ce este atât de greu să înțelegem cum funcționează creierul nostru?
Anatomia creierului
Creierul uman este alcătuit din miliarde de neuroni, sau celule cerebrale, fiecare conectat într-o rețea de sinapse atât de dense încât există mai multe conexiuni într-un singur creier uman decât există stele în universul observabil.
Dacă micșorăm puțin și luăm o imagine holistică vedere a creierului, vedem că neuronii sunt grupați în trei părți principale: trunchiul cerebral, cerebelul și creierul. Fiecare dintre aceste părți joacă un rol unic în modul în care funcționează creierul nostru și în modul în care gândim, acționăm și percepem lumea.
Creierul uman, în trei părți:
- trunchi cerebral – Trunchiul cerebral este situat în partea inferioară a creierului și face legătura între creier și măduva spinării. Multe dintre sarcinile automate pe care le îndeplinește corpul nostru – cum ar fi respirația, ritmul cardiac, digestia, vărsăturile și multe altele – sunt controlate de trunchiul cerebral.
- cerebel – Este localizat cerebelul aproape de fundul creierului de asemenea, în spatele trunchiului cerebral. Această regiune a creierului este responsabilă pentru coordonarea aportului senzorial, cum ar fi ceea ce auzim, vedem și mirosul, cu mișcările noastre musculare, astfel încât să fim capabili să înțelegem locația noastră în jurul nostru și să fim capabili să menținem echilibrul și postura.
- encefal – Creierul este cea mai mare parte a creierului, acoperit de riduri și pliuri cenușii și este ceea ce ne gândim de obicei când ne gândim la un „creier”. Însarcinat cu multe dintre funcțiile noastre cerebrale de nivel superior, creierul este responsabil de interpretarea a ceea ce vedem, auzim și adunăm din diferitele noastre simțuri, precum și de învățare, raționament, vorbire și emoție. Multe dintre mișcările noastre motorii fine, cum ar fi mișcările necesare pentru a cânta la un instrument muzical, sunt, de asemenea, controlate de această regiune a creierului.
Zonele majore ale creierului:
Fiecare dintre emisferele creierului este împărțită în patru zone distincte numite lobi.
- Lob frontal – Lobul frontal se găsește în partea superioară, cea mai în față a creierului. Multe dintre funcțiile noastre executive, cum ar fi planificarea, organizarea și rezolvarea problemelor, sunt legate de această regiune. Lobul frontal joacă, de asemenea, un rol în memoria pe termen scurt, creativitate și gândire critică.
- Lobul parietal – Lobul parietal, aflat în partea superioară a creierului, în spatele lobului frontal, este responsabil pentru a ne ajuta să interpretăm informațiile senzoriale precum gustul, atingerea și temperatura.
- Lobul occipital – Lobul occipital, găsit în partea din spate a creierului, ne ajută să interpretăm informațiile vizuale din ochi și să combinăm aceste informații cu amintirile și experiențele din trecut.
- Lobul temporal – Lobul temporal, care poate fi găsit pe partea laterală a creierului sub lobii frontal și parietal, ne ajută să procesăm mirosurile, gusturile și informațiile sonore. Această parte a creierului este, de asemenea, implicată în stocarea amintirilor.
Ce instrumente folosim pentru a înțelege creierul uman?
Deși avem încă un drum lung de parcurs pentru a dezvălui toate secretele creierului uman, noi tehnologii, metode și instrumente precum creierul scanează ne permit să înțelegem mai multe despre creierul uman decât oricând.
Scanări ale creierului și instrumente de imagistică:
- Scanare PET – Scanările tomografiei cu emisie de pozitroni (PET) sunt folosite pentru a arăta ce părți ale creierului sunt active la un moment dat. Prin injectarea unei substanțe trasoare în creier și detectarea izotopilor radioactivi în trasor, putem vedea ce părți ale creierului folosesc în mod activ glucoza, un semn al activității creierului. Pe măsură ce o anumită regiune a creierului devine activă, se umple cu sânge, care furnizează oxigen și glucoză, furnizând combustibil pentru acea regiune. Aceste zone devin vizibile în scanarea PET, datorită substanței trasoare și ne permit să creăm imagini cu care zone ale creierului sunt active în timpul unei anumite activități. Scanarea PET poate localiza doar zone generalizate ale creierului, nu grupuri specifice de neuroni. În plus, scanările PET sunt considerate invazive și costisitoare de efectuat.
- Scanarea CT – Scanările tomografiei computerizate (CT) sunt folosite pentru a crea imagini ale creierului prin înregistrarea nivelurilor de absorbție a razelor X. Subiecții stăteau pe o masă plată, care este conectată la un aparat mare în formă de tub cilindric. În interiorul tubului este un inel care deține un emițător de raze X. Pe măsură ce emițătorul de raze X se mișcă de-a lungul tubului, senzorii de pe partea opusă a inelului detectează cantitatea de raze X care trec prin. Deoarece diferite materiale - cum ar fi pielea, oasele, apa sau aerul - absorb razele X la viteze diferite, scanarea CT poate crea o hartă brută a caracteristicilor creierului.
- Examinare RMN – Scanările imagistică prin rezonanță magnetică (IRM) și imagistica prin rezonanță magnetică funcțională (fMRI) sunt instrumente de imagistică utilizate pe scară largă în domeniul psihologiei. Folosind un câmp magnetic puternic, RMN-urile creează alinierea în nucleele atomilor din țesuturile corpului și creierului. Măsurând modificările pe măsură ce nucleele revin la stările lor de bază, RMN-ul este capabil să creeze o imagine a structura creierului. Fiind o procedură non-invazivă, cu risc redus pentru sănătate, scanările RMN pot fi efectuate pe o gamă largă de subiecți, inclusiv sugari, vârstnici sau mame însărcinate. Din acest motiv, ele pot fi utilizate și multiple ori pe un singur individ pentru a mapa modificări peste orar. Principala diferență dintre RMN și fMRI este că, în timp ce scanările RMN de bază sunt folosite pentru a vizualiza structura creierului, fMRI sunt folosite pentru a mapa activitatea în cadrul structurilor creierului.
- Scanare EEG – Electroencefalografia (EEG) ne permite să măsurăm activitatea creierului prin plasarea de electrozi pe scalpul unui subiect care simt activitatea electrică. Scanările EEG sunt non-invazive și permit cercetătorilor să înregistreze modificările activității creierului până la milisecunda, ceea ce o face una dintre cele mai bune opțiuni pentru înțelegerea schimbărilor din creier pe măsură ce apar.
- Scanare MEG – Magnetoencefalografia (MEG) este o metodă de imagistică a activității electrice în creierul prin utilizarea câmpurilor magnetice. Dispozitivele extrem de sensibile cunoscute sub numele de SQUID captează activitatea din creier, permițând cercetătorilor, medicilor sau altor profesioniști să înțeleagă care zone ale creierului sunt responsabile pentru diferite funcții ale creierului sau să determine locația unei patologii.
- Scanare NIRS – Spectroscopia în infraroșu apropiat este o tehnică de imagistică a creierului care utilizează lumina infraroșie pentru a măsura nivelul de oxigen din creier. Tragând lumină infraroșie prin craniu și măsurând lumina de pe cealaltă parte, scanările NIRS pot detecta activitatea creierului într-un mod neinvaziv, deși indirect.
Alte instrumente și metode:
Deși avem noi instrumente și tehnologii care să ne ajute să înțelegem creierul uman, asta nu înseamnă că scanările creierului sunt singurele instrumente pe care le avem la dispoziție. Unele dintre cele mai bune metode de înțelegere a creierului nostru nu necesită deloc echipament medical.
- interviuri – Când un pacient suferă leziuni cerebrale, medicii și psihologii vor efectua adesea interviuri cu subiectul pentru a înțelege modul în care afectarea creierului afectează comportamentul, memoria, simțurile sau alte aspecte ale capacității noastre mentale. Deoarece știm deja ce zone ale creierului sunt afectate de leziuni ale creierului, orice modificări ale capacității mentale, personalității sau alte funcții ale creierului pot fi zone bune pentru a efectua cercetări suplimentare.
- Evaluări - Una dintre cele mai bune moduri de a studia creierul dezvoltarea sau funcționarea presupune ca subiecții să completeze teste sau evaluări. Există multe evaluări disponibile pentru o varietate de funcții ale creierului. Unele dintre cele mai semnificative avantaje ale acestor tipuri de evaluări sunt costul lor scăzut, faptul că pot fi administrate în aproape orice cadru (deci nu trebuie să mergeți la un laborator de cercetare sau spital) și pot fi efectuate de mai multe ori. fără efecte adverse asupra sănătății participanților. Din acest motiv, mulți cercetători folosesc evaluări pentru a înregistra schimbările în funcția creierului de-a lungul anilor de studiu.
Concluzie
Pe măsură ce continuăm să dezvăluim noi mistere ale creierului și să creăm din ce în ce mai multe instrumente puternice pentru explorarea minții umane, vom continua să ne creștem capacitatea de a trata pacienții și de a îmbunătăți viața oamenilor din întreaga lume. Scanările creierului ne permit să atingem unul dintre cele mai complexe sisteme pe care le-am văzut vreodată. Totuși, este esențial să ne amintim că acesta este instrumentul care ne oferă răspunsurile, dar cercetătorii și profesioniștii medicali care interpretează rezultatele.
