我的数十年之久,努力解码古怪的”Super 8″大脑图

                                                                       

 Life Sciences Databases/Creative Commons (CC-BY-SA-2.1-jp)
小脑(拉丁语为“小脑").小脑的两个半球都塞在大脑的左半球和右半球下方.
来源:生命科学数据库/知识共享(CC-BY-SA-2.1-jp)

小脑半球的结构和连通性如何影响大脑皮质的运动和非运动功能的概述.

自2009年以来,我一直致力于解决脑图(页面中间用彩色显示)中出现的谜语,因为我一天下午匆匆使用办公用品商店中的各种彩色Sharpie标记笔和荧光笔进行了涂鸦

我的手绘地图的起源故事始于1970年代初,当时我已故的家父亲理查德·伯格兰德(Richard Bergland,1932-2007年)曾写过 The Fabric of Mind 在周末的网球课上,我们所谓的“肌肉记忆"是在小脑的浦肯野细胞中进行的.爸爸会说:“想想每一次中风都会把肌肉记忆锤击和锻造到小脑."

由于小脑以协调肌肉运动而著称,因此我父亲认为优化小脑功能对于运动员的最佳表现至关重要.在2000年代中期写《运动员之道》时,我每天都向父亲咨询.我们一起创建了一个称为“上脑-下脑"的裂脑模型.该框架的主要目的是通过最小化大脑的过度思考和微调自动的,不思考的小脑运动来促进血流状态. (请参阅“脑裂:不断变化的假设.")

 Buchanan's "Journal of Man" (1887)/Public Domain
这幅有百年历史的“从下面观看的大脑"雕刻图(1887年)显示了大脑和小脑半球的左右两半如何连接,并暗示“整个大脑适合于在大脑中活动.统一的方式."小脑是大脑的姐妹词,意思是“与小脑有关".
来源:布坎南《人类杂志》(1887)/公共领域

尽管我们的裂脑模型很简单,并且简单的“楼上(大脑)与楼下(小脑)"对偶性很容易传达,但这只讲了一半.大脑和小脑相互作用的真正转折在于右脑半球与左小脑半球协同工作以协调身体左侧的运动,反之亦然.

这四个大脑半球的纵横交错的连线共同创造出协调,流畅的运动,这一直令我着迷.但是直到2009年,我才有了 Aha! 有一天,当我从体育馆回家时,撞上了我的一位诗人朋友玛丽亚(Maria),他也喜欢锻炼身体.当时,我正在研究一个书提案(想象的起源),通过观察传奇作家,艺术家,创新者的日常活动来探索体育活动在创作过程中的作用,以及科学家以及日常习惯似乎可以润滑他们的创造力.

当我描述想象的起源概念时,Maria开始前后移动手臂,同时用脚做双足运动,因为她说:“由于某些原因,无论何时我在椭圆形教练,诗歌从我身上倾泻而出."转眼间,我(第一次)意识到有氧运动期间人的手臂和腿部的协调运动与“左脑-右脑"和小脑半球纵横交错的半球功能连通性有关,我们的想法.我赶回家,草绘了这张“速8"脑图.

 Illustration and photo by Christopher Bergland (circa 2009)
此大脑图说明了两个大脑半球(“")和两个小脑半球之间的假性半球间功能连接流动模式.
来源:克里斯托弗·伯格(Christopher Bergland)的插图和照片(2009年左右)

在某些方面,尝试在此手绘大脑图中解码双向"Super 8"的含义使我想起了原型“宝藏图"叙事,其中故事情节围绕着隐喻地图中的神秘线索围绕人物旋转.例如,在罗伯·路易斯·史蒂文森(Robert Louis Stevenson)的金银岛(1883)地图中,大的"X"标记表示埋藏宝藏的位置.在1963年的美国喜剧片《这是一个疯狂的世界》(Mad,Mad,Mad,Mad World)中,情节围绕着一群角色寻找以35万美元掩埋在“大W"下的角色.

因为我不是神经科学家,而我的父亲(曾是世界知名的大脑专家)于2007年去世,所以我唯一的选择是对这张神秘的“宝藏图"进行解码,以了解为什么“超级8"很重要,而且各个年龄段的人都可以做些什么来优化全脑功能.这是要留心研究大脑半球动态的神经科学家进行新的研究.

2015年3月16日,我了解这张手绘的大脑图的工作取得了突破,当时我听到哈佛医学院(MGH)的杰里米·施马赫曼(Jeremy Schmahmann)描述了他对NPR的小脑研究并了解了他的“思想障碍"理论.听完这本《早晨版》广播后,我熟悉了他所有开创性的小脑研究. (请参阅"Jeremy Schmahmann解开我们小脑的困惑.")

我对Schmahmann的“思想障碍症"假说的解释是,功能障碍或特定小脑区域的损害可能导致思想的“失调",就像非典型的小脑功能与运动的失调有关.

沿着这条线,假设思维和运动异常都在一个连续的过程中,人们可以推测出一流的运动表现和特别协调的思维可能会受益于优化这两个(LR)大脑之间的结构和功能连接以及两个(LR)小脑半球.

到目前为止,在2021年2月,四项不同的研究启发了我重新审视手绘的大脑图谱,并通过Schmahmann的“思想障碍"框架和我的"Super 8"大脑图谱筛选了最新的研究结果.欧特斯.

按时间顺序:奥斯陆大学研究人员进行的第一项研究(Roe等人,2021年)发现,成人整个寿命中左右大脑皮层的不对称变薄与阿尔茨海默氏病有关,并且“加速了(先前)较厚的[大脑]半球变薄是衰老的特征."

麻省理工学院的研究人员进行的第二项研究(Brincat等人,2021年)发现,“视线转移在左右脑半球的视觉半场之间交换了工作记忆的位置",并且“这引起了工作记忆痕迹的转移在左右前额叶皮层之间."

第三,由苏黎世大学的瑞士研究人员领导的国际团队报告(Preisig等人,2021年),左右大脑半球之间半球之间连通性的调制会影响大脑处理我们从两只耳朵听到的声音的方式.第一作者Basil Preisig在新闻稿中说:“我们的研究结果表明,伽马波介导的不同大脑(半球)之间的同步是神经整合的基本机制."

最近,加拿大Western步态和大脑实验室的另一项最新研究(Pieruccini-Faria等人,2021年)发现“高步态变异性(步幅变化)将阿尔茨海默氏病与年龄相关的神经退行性疾病区分开来"并且“高步态变异性表明神经退行性变中的认知皮质功能障碍". (请参阅“关于认知能力下降的行走方式可能揭示的问题.")

要清楚:推测左小脑和右小脑半球如何可能与以前仅专注于脑半球的研究有某种联系,这纯属推测.就是说,以我的拙见,值得的是小脑功能障碍也与步态高变异性有关(Schniepp et al.,2011),小脑灰质萎缩与阿尔茨海默氏病( Wegiel等人,1999; Jacobs等人,2017; Toniolo等人,2018).

研究小脑的非运动功能是一个相对较新的领域.因此,作为博客作者的部分任务是引起人们对经常被忽视的“小脑"的关注,并希望在将来,更多的“左脑-右脑"研究也将研究两者的结构和连通性.小脑半球影响大脑皮质的运动和非运动功能.

参考

背景研究(1998年至2020年):

Jeremy D. Schmahmann. “思维障碍:小脑功能障碍对认知和情感的临床后果" 认知科学趋势(首次发布:1998年9月1日)DOI:10.1016/S1364-6613(98)01218-2

Jerzy Wegiel,Henryk M.Wisniewski,Jerzy Dziewiatkowski,Eulalia Badmajew,Michal Tarnawski,Barry Reisberg,Bogdan Mlodzik,Mony J.De Leon,道格拉斯C.米勒. “阿尔茨海默氏病小脑萎缩症-临床病理相关性." Brain Research (首次发布:1999年2月6日)DOI:10.1016/S0006-8993(98)01279-7

Heidi I. L. Jacobs,David A. Hopkins,Helen C. Mayrhofer,Emiliano Bruner,Fred W. van Leeuwen,Wijnand Raaijmakers,Jeremy D. Schmahmann. “小脑在阿尔茨海默氏病中:评估其在认知衰退中的作用." 脑:神经病学杂志(首次发布:2017年7月28日)DOI:10.1093/brain/awx194

小脑(首次发布:2019年11月9日)DOI:10.1007/s12311-019-01083-9

索非亚·托尼奥洛(Sofia Toniolo),劳拉·塞拉(Laura Serra),朱西·奥利维托(Giusy Olivito),卡米洛·马拉(Camillo Marra),马可·波扎利(Marco Bozzali)和玛拉·塞奇尼亚尼(Mara Cercignani). “横跨阿尔茨海默氏病进展的小脑灰质萎缩的模式." 细胞神经科学前沿(首次发布:2020年11月20日)DOI:10.3389/fncel.2018.00430

从2021年2月开始的四项研究:

James M. Roe,DidacVidal-Piñeiro,ØysteinSørensen,Andreas M. Brandmaier,SandraDüzel,Hector A. Gonzalez,Rogier A.Kievit,Ethan Knights,SimoneKühn,Ulman Lindenberger,Athanasia M.Mowinckel,Lars Nyberg ,丹妮丝·C·帕克(Denise C.Park),萨拉·普达斯(Sara Pudas),梅利莎·M·伦德尔(Melissa M.Rundle),克里斯汀·B·沃尔霍夫(Kristine B.Walhovd),安德斯·M·菲耶尔(Anders M. 《澳大利亚成像生物标志物和老龄化生活方式旗舰研究》. “在成年人的寿命中,大脑皮层的不对称变薄正在阿尔茨海默氏病中加速发展." Nature Communications (首次发布:2021年2月1日)DOI:10.1038/s41467-021-21057-y

Scott L. Brincat,Jacob A. Donoghue,Meredith K. Mahnke,Simon Kornblith,Mikael Lundqvist,Earl K. Miller. “工作记忆的半球转移". Neuron (首次发布:2021年2月8日)DOI:10.1016/j.neuron.2021.01.016

Basil C. Preisig,Lars Riecke,Matthias J.Sjerps,AnneKösem,Benjamin R.Kop,Bob Bramson,Peter Hagoort和Alexis Hervais-Adelman. “经颅交流电刺激对半球间连通性的选择性调节影响双耳积分." PNAS (首次发布:2021年2月16日)DOI:10.1073/pnas.2015488118

Frederico Pieruccini-Faria,Sandra E.Black,Mario Masellis,Eric E.Smith,Quincy J.Almeida,Karen Z.H.Li,Louis Bherer,Richard Camicioli,Manuel Montero-Odasso. “跨神经变性和认知障碍的步态变异性:来自加拿大衰老性神经变性协会(CCNA)和步态与大脑研究的结果." 阿尔茨海默氏症症:老年协会杂志(首次发布:2021年2月16日)DOI:10.1002/alz.12298

                                               
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