了解大脑的灰质和白质

大脑灰质和白质 4 7
 大脑的神经网络,包括灰质和白质。 Pasieka/科学图片库来自 Getty Images

谁没有思考过记忆是如何形成的、句子是如何产生的、日落是如何被欣赏的、是如何进行的创造性行为或犯下了令人发指的罪行的?

人脑是一个重达三磅的器官,在很大程度上仍然是一个谜。 但大多数人都听说过大脑 灰质,这是学习、记忆和推理等认知功能所必需的。

更具体地说,灰质是指整个大脑中神经细胞的区域—— 称为神经元 ——集中。 被认为对认知最重要的区域是 大脑皮层,大脑表面的一层薄薄的灰质。

但大脑的另一半—— 白质 ——经常被忽视。 白质位于皮层下方,也位于大脑深处。 无论在哪里发现,白质都会将灰质内的神经元相互连接起来。

我是一个 神经病学和精神病学教授 和科罗拉多大学医学院行为神经学科主任。 我的工作涉及对患有痴呆症的老年人和患有创伤性脑损伤的年轻人进行评估、治疗和调查。

找出这些疾病如何影响大脑激发了我多年的研究。 我相信了解白质也许是了解这些疾病的关键。 但到目前为止,研究人员通常没有给予白质应有的重视。

人脑中大约有 100 亿个神经元通过轴突相互连接,其中许多被髓鞘包围。 这些轴突连同它们的髓鞘构成了白质,有助于促进整个大脑神经元之间的交流。 

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以下,即使是最先进的成像技术也无法轻松解析其细节。 但最近的发现,由于脑成像和尸检检查的进步而成为可能,开始向研究人员展示白质的重要​​性。

白质由许多 数十亿个轴突,它们就像传输电信号的长电缆。 把它们想象成细长的尾巴,充当神经元的延伸。 轴突在称为突触的连接处将神经元相互连接起来。 这就是神经元之间进行交流的地方。


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轴突以束或束的形式聚集在一起,贯穿整个大脑。 首尾相连,它们在单个人脑中的总长度约为 85,000 英里。 许多轴突是 用髓磷脂绝缘,主要是脂肪层,可将神经元之间的电信号或通信速度提高 100 倍。

这种提高的速度对于 所有大脑功能 这也是智人具有独特心智能力的部分原因。 虽然毫无疑问 我们的大脑 是由于进化增加了无数个神经元 白质增加 在进化时间。

这个鲜为人知的事实具有深远的影响。 白质体积的增加——主要来自围绕轴突的髓鞘——提高了灰质中神经元优化大脑功能的效率。

想象一个城市的国家,它们都独立运作,但没有通过道路、电线、互联网或任何其他连接与其他城市相连。 这种情况类似于没有白质的大脑。 语言和记忆等高级功能被组织成网络,其中灰质区域由白质束连接。 这些联系越广泛和有效,大脑的工作就越好。

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, 受损的白质 会干扰认知或情绪功能的任何方面。 白质病理学存在于许多脑部疾病中,并且可能足够严重 导致痴呆. 髓鞘损伤在这些疾病中很常见,当疾病或损伤更严重时,轴突也会受损。

30 多年前,我和我的同事将这种综合征描述为 白质痴呆. 在这种情况下,功能失调的白质不再作为连接器充分发挥作用,这意味着灰质不能以无缝和同步的方式共同作用。 从本质上讲,大脑已经与自身脱节。

同样重要的是,白质功能障碍可能在目前认为起源于灰质的许多疾病中发挥作用。 其中一些疾病顽固地无法理解。 例如,我怀疑白质损伤可能在阿尔茨海默病和创伤性脑损伤的早期阶段至关重要。

阿尔茨海默氏症是 老年人最常见的痴呆类型. 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方法。 自从 阿洛伊斯·阿尔茨海默氏症 1907 年的观察 灰质蛋白 - 称为淀粉样蛋白和 tau - 神经科学家认为这些蛋白质的积累 是中心问题 阿尔茨海默病的背后。 然而,许多去除这些蛋白质的药物 不要停 患者认知能力下降.

最近的发现越来越多地表明 白质损伤——在这些蛋白质积累之前—— 可能是真正的罪魁祸首. 随着大脑年龄的增长,他们经常会因为从心脏输送血液的血管变窄而逐渐失去血流。 较低的血流量严重影响白质。

值得注意的是,甚至有证据表明阿尔茨海默病的遗传形式也具有 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试图去除蛋白质更有效。 一种可能有帮助的简单治疗方法是 控制高血压,因为这可以降低白质异常的严重程度。

来自洛马琳达大学健康中心:帮助数百万脑外伤患者的新发现。

白质和创伤性脑损伤

创伤性脑损伤患者,尤其是中度或重度损伤患者,可能会终身残疾。 TBI 最不祥的结果之一是 慢性创伤性脑病,一种被认为会导致进行性和不可逆转的痴呆症的脑部疾病。 在 TBI 患者中,tau 蛋白在灰质中的积累是明显的。

研究人员早就认识到,白质损伤在 TBI 患者中很常见。 来自大脑的观察 在那些患有重复性创伤性脑损伤的人中——经常研究足球运动员和退伍军人——已经表明,白质损伤很突出,并且可能先于灰质中缠结的蛋白质出现。

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,传统上对灰质研究的关注并没有产生他们希望的结果。 更多地了解被称为白质的大脑的一半可能会帮助我们在未来几年找到减轻数百万人痛苦所需的答案。

关于作者

克里斯托弗·菲利, 神经病学和精神病学教授, 科罗拉多大学安舒茨医学校区

本文重新发表 谈话 根据知识共享许可。 阅读 原创文章.


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