神经科学

什么是白物质?

我们长期以来一直考虑过éré白物质u cerveau comme une infrastructure passive. Mais on découvre aujourd’hui qu’elle participe à l’学习并将参与其中ée在各种精神疾病中。

道格拉斯领域 用于科学N°370
代表从脑皮质顶部和由白色物质组成的大脑的中心的雕塑

如何é制作神经元基础’智力?如何知道是否有些人物é脑筋论是尖锐的症负责é否认或诵读诵读?一种新技术’imagerie céré布莱尔允许神经科学家’遵守此类数据ées et a révélé le rôle sous-estimé jusqu’à aujourd’hui de白物质ans l’intelligence et diffé精神疾病年度。

物质– ou matière –灰色是op的地方é心理口粮和信息存储。 vs.’是大脑或皮质的外层;它是组成的ée d’大量神经元细胞体– les ré神经元int.è谨慎信息。但是,下面有一种填充PR的白色物质基础ès de la moitié du cerveau humain –比例更多élevéE在大脑中’autres animaux.

Qu’白物质吗?这些是数百万的câ通信,每个包含单个单线螺纹,或轴突,环绕é d’一个白色的脂肪物质,名称ée myéline. À l’安装连接t的行éléphones de différentes villes, ces câ白色轮子连接神经元’une région du cerveau à其他。中é神经科学家的鸽子有点éressés à白物质。他们考虑éraient la myé作为一个简单的绝缘体和轴突作为平板被动途径。 TH.éories de l’学习,mé莫尔和心理障碍是基于mécanismes molé在神经元细胞和突触的细胞体中进行纤木–神经元之间的接触点。

但是正确的运输’区域之间的信息érébrales est né大脑正常运作所必需的。 exp.的人ériences « mentales » différentes ou pré感觉某些功能障碍n’ont pas la même quantité白色物质。和这个数量é在课程中也会改变’学习或实践’仪器,例如钢琴。虽然它们是神经元–他们的细胞体–int的灰色物质ègrent et exécutent les activité精神和物理,l’intégrité白色物质对我来说同样重要î人群é心理和社会,也会解释为什么人们âgées ont des difficultés pour apprendre.

白色物质

物质blanche remplit presque la moitié大脑。是真的ée de millions de câbles (在白色) 谁连接神经元 (灰色) de différentes régions céré公牛队,就像线条élé声音连接城市。 屠杀的身体,一群câ连接两个h的白色物质émisphères cérébraux, s’étend de chaque côté vers le haut et l’extéRieur朝着皮质,Cré蚂蚁一个NOMM结构ée le cingulum.

©Jen Christiansen,Derek Jones / Cardiff University
髓鞘

每个C.âBLE连接白色物质是神经元D.’une région
à un neurone d’une autre aire. Un câble是一个孤立的轴突é通过脂肪的白色物质,我的éline.

©Jen Christiansen,Derek Jones / Cardiff University

我的é线涂上轴索

我的é线,给出了他的颜色à白物质长期以来一直在抚养é. Pendant plus d’un siè神经科学家已经观察到é在显微镜下的神经元并看到长纤维,轴突,连接它们之间的蜂窝体。每个轴颈都被包围é d’un gel cristallin éPAI。解剖学家假设é这种涂层允许脂肪物质允许’隔离轴突,就像’isolant d’un fil é电气。但是,’轴突,特别是最小的,n’avaient pas de myéline. Et mê我沿着我的纤维élinisées, l’isolation pré毛毡孔几乎所有米兰ètres. Ces endroits dépourvus de myéline sont des nœ游侠的UDS,命名’anatomiste françAIS Louis-Antoine Ranvier是第一个à les décrire.

然后我们展示了é que les impulsions é神经电–神经元通过发送信号互相沟通électriques – se dé当包裹时,沿着轴突得更快100次és de myéline ; et la myé线可以制作10à150转身周围’轴突。它由两种类型的胶质细胞,系统细胞制成è我不是神经元的神经。章鱼形胶质细胞,名称éE oligodendrocyte,包围大脑的神经元。信号é电气,无法穿过鞘,快速跳跃’axone d’un nœud à l’其他。在神经中ériphériques et la moelle épinière, c’是香肠的形状的滑行细胞,名称éSchwann细胞,产生我的éline.

形成髓鞘
©Varsha Shukla,Alan Hoofring / NihMedical艺术;詹克里仙人

没有我的éline, des fuites é电器沿着’轴突和信号耗散。使传导率最大,L’épaisseur de l’isolant doit ê与直径成比例ètre de l’轴突。直径之间的最佳比率ètre de l’axone et le diamè纤维总数(包括我的鞘é线)是0.6。我们不知道寡替替替孕酮是如何« savent » s’需要10或100层’isolant pour créer l’épaisseur appropriée在直径的轴突上ètres différents. Mais ré生物学家Klaus-Armin Nave,的’Max Planck Médecine expérimentale à Gö德国廷登有é仅涵盖了施万的细胞étectent une protéine nommée neuré覆盖轴突的磁甘油。如果数量é de cette proté梭氏细胞包围l增加或减少’axone d’我的层数或多或少的重要数量éline. D’在其他地方,患有双相情感障碍的人数– la maniaco-dé压力,疾病’humeur – ou de schizophrénie pré感觉g的突变ène qui ré生产本文éine.

我的é轴突的线条在增长期间缓慢。我的éline n’只存在于某些情况下égions cérébrales à出生,然后通过推动进行ées和,在一些régions, n’est totalement déposée qu’à l’âge de 25 à 30 ans. Elle apparaît comme une vague d’abord à l’arrière du cortex céréBral并朝着宣传’avant à mesure que l’â葛成人方法。前叶是最后一个ères régions myélinisées. Ces réGOONS负责电容éS推理,规划和判断–不明显的’acquièrent qu’avec l’expé。一些神经科学家认为低数量é de myéline pré在前大脑中的感觉将是青少年没有的原因之一èdent pas les capacités de prise de dé成人cisision。我的é因此很重要’intelligence.

我们假设我的é链接是渐进性的’achève à l’âge adulte parce qu’我们必须为轴突提供时间推动分支机构或’ér在r中的lague延伸éaction aux expériences vécues et à环境因素。 D.è轴突是我的éliniséS,他们几乎不能再变化了。很长一段时间,一个问题是休息ée en suspens :形成我的éline est-elle (génétiquement) programmée ou l’« environnement »他是否修改了质量é de la gaine de myé线条,因此’学习?换句话说,我的é是负责能力的线é认知或认知只是限制ée dans les régions où la myéline n’est pas encore formée ?

2005年,Virtuose Pianist Fredrik Ullén, également professeur à l’斯德哥尔摩大脑研究所ède, et ses collègues ont utilisé一种新技术’imagerie cérébrale, nommée imagerie par résonance magné扩散(MRI),检查专业钢琴家的大脑。 L.’广播MRI使用设备’imagerie par résonance magné经典嘀嗒声,但有一个万平方面étique difféRANT和SP算法écifique pour cré许多C部分éré然后是组装的公牛ées重建三维图像。这些部分显示了向量(D.éfinis en termes mathé像张象一样垫子)d’散布到织物中的水。在灰色物质中,信号D’IRM 扩散是薄弱的,因为’eau diffuse de façon symé。但沿着梁’axones, l’eau diffuse de façon asymé;这个irr配置égulière caractérisse白色物质。纤维越多ées de myé线和更多的是ées, plus le signal d’扩散的MRI强。因此,这种技术允许可视化位置,’orientation et l’é皮革的白色物质束。

物质blanche vue par un IRM

物质blanche vue par un IRM conventionnel (à gauche) 被扩散的MRI被击败 (à droite)。颜色R.évè缓慢更有组织的白色物质ée.

©Joe Gallivan / Ulster医疗和外科专家

前往大脑中心

满的én a montré在专业的钢琴家中,一些白色的物质区域更多éveloppé只是在非音乐家中。这些区域连接régions du cortex céré大脑对协调运动至关重要és des doigts à d’autres aires impliquées dans diffé认知过程激活és par la pratique d’一件乐器。

他也有é覆盖了博士音乐家é他的乐器在他的乐器中èRe,加上信号’扩散的MRI强;轴突会更多我的élinisés ou plus entassés. Bien sûr,也可能是直径è是轴突正在增加é, ce qui né那更像是我的é线保持最佳比率为0.6。没有尸检,问题仍然是开放的。但是,这些ré苏丹表明白物质–它既不包含细胞身体也不突触,只有轴突和胶粘–当我们获得新的Comp,是塑料étences.

更多,在’animal, on a montré que la myé线的线条可以改变réaction à心理运动和à l’environnement. Ré神经生物学家威廉格林槽’Université de l’Illinois, aux États-Unis, a confirmé那个屠杀的身体– un épais faisceau d’轴突连接两个hémisphères cérébraux – de rats élevés在环境中« riches »(有很多物体和社交互动)ède plus de myéline.

这些r.é苏拉特与之一致é文森特施密思特神经科学的MRI TUDES,’Hô辛辛那提的儿童高É美国,有é白物质’enfants âgés de 5 à18岁。他发现了é他们的白色物质越多éveloppée,越多的孩子有一个智慧商élevé. D’autres études表明屠膏的身体d’没有情绪支持的孩子ède jusqu’à17%的白色物质少。

考虑到équence, l’expérience modifierait形成我的éline qui, à轮到他了,有利于’学习和comp.étences. Mais pour ê被说服得出了这一结论,神经科学家必须é完成数量更大é de myéline amé柳读,他们需要一些例子证明这一点’une faible myé线绕可能会扰乱这种能力és mentales.

我的é线条做聪明吗?

我的équipe a dé涵盖了几个示例,显示了expériences personnelles peuvent modifier形成我的é线。在大脑中,神经元发送脉冲é沿着轴突的电气;用神经元œ培养的鼠标牙,我们可以施加这些脉冲的配置。因此,一些冲动的régulent des gènes neuronaux. L’un de ces gènes contrôle la production d’une protéine, nommée l1-cam,它允许à la première couche de myé线条粘在一起’un axone.

我们也表明了é que la glie « écoute »在神经元中繁殖并改变程度的脉冲é de myé延伸;一种胶合孔细胞名称é astrocyte libère une molécule quand il dé招待增加数量’脉冲。这种化学代码刺激了超过我的寡核细胞éline. D’在其他地方,患有这种疾病的孩子’亚历山大,一个综合征lé形成精神发育迟滞和我的éline anormale, pré感受到g的突变ène astrocytaire.

另外,我的éline optimise l’inté神经元信号的腺体。想象一下,大脑中的任何信息尽可能快地传输。考虑到é所有神经元都将是我的élinisés de la même faç我们。但对于神经元,速度n’est pas né必然是一个资产。的确,这是’信息可以在Centers C之间长途跋涉éré酒吧。每个前任é可爱的特殊功能ère et envoie le résultat à d’autres ré下一页é胶带治疗’信息。对于复杂的学习,例如弹钢琴,’信息在许多r之间进行旅行é;通过距离差异传输的信息 é年份必须到达,在même temps, à一个特定的地方和à一定的时刻。得到这样的公关écision, des délais sont né本身。因为如果所有神经元发射’information à最大速度,神经元信号éloigné它总是比邻近神经元的信号在一起。

紧张的冲动将大约30毫秒用于通过’un hémisphère à l’其他通过轴突我的élinisés的屠膏身体;他需要150个à300毫秒,如果借用非我的神经元élinisés。 Calleux Body的轴突都没有’est myélinisé à出生,30%仍然如此à l’âGE成人。这是差异érence de myé线状可以协调传输速度。

然后œRanger uds也玩rô重要的是。最后ères annéES,神经科学家得出结论,远’ê错误,nœuds是生产,r的继电器égule并迅速传播信号é沿着轴索的电动。在étudiant l’ouïe猫头鹰,他们已经显示出来é que, lors de la myé初学,oligodendrocytes.èrent plus de nœuds que né沿着快速传输所必需的’轴突,以减缓信号的传播…

脉冲的传输速度是一个角色é大脑功能的重要风险。他们émoire et l’学徒基于一些神经元电路连接更多的事实étroitement que d’其他人,在合适的时间。我的é线将通过调整这种FA的传导速率来改变连接力çon que des bouffées d’impulsions é来自多个轴突的电气将同时到达ément sur un mê神经元。当发生这种收敛时,单个信号S’添加,增加了’activité du neurone ré并强化所涉及的神经元之间的连接és. Cette théorie né仍然需要研究,但我的éline réagit sans doute à l’环境和分析à l’apprentissage.

我的疾病éline

从这个角度来看,他是’est pas difficile d’想象一下如何传播é工厂可能会产生精神障碍。中é神经科学家搜索了乡村é在灰色物质的原因é精神剪辑;今天’hui, ils disposent d’arguments qui suggè白人物质扮演rôle majeur.

例如,诵读障碍– un trouble spéCURIF和可持续’识别单词écrits – résulte d’不良时间协调传播’电路中的信息nécessaires à la lecture ; l’imagerie cérébrale a montré qu’这些电路中存在较少的白色物质,可以解释这种疾病。白色物质反射的异常é不仅是D.éfauts de myé连接,也是涉及神经元的功能障碍é在这些我的联系中élinisées.

L’amusie congénitale – ou surditéTonale使它无法识别î并重现音乐声音– est due à治疗异常C.éré在皮层o中的兄弟ù sont analysé声音; Kristi海德心理学家,’Université McGill, à Montréal, a montré那个人’amusie congé在SP梁中有较少的白色物质é右前脑的王国。

此外,Leslie Jacobsen,的’Université Yale, aux États-Unis, a montré récemment que l’exposition à la fumée de tabac à la fin du développement fœtal ou pendant l’adolescence – des pé这个光束是我的行élinisé –破坏白物质的形成。和梁(在扩散MRI中)的结构是李ée à听力测试的性能。但我们知道尼古丁改变了ré涉及少偶极胚胎的受体és dans leur développement. L’exposition àP期间的环境因素é我的临界暴行é因此,链接将有缺点é为了所有的生活。

什么是schizophrénie是一种疾病é涉及连接的开发é不正常。这种疾病表现在g中énéral pendant l’adolescence ; or c’est à cette pé前大脑是我的élinisé。这个r的神经元é杨已经存在了很长时间,但我的é线条变化。此外,自一些年份以来ées, près de 20 études ont montré白物质是异常的– elle possède moins d’oligodendrocytes – dans plusieurs régions céré精神分裂患者酒吧è。当跳蚤à adn –V的小型诊断工具érifient simultané成千上万的G.ènes – ont été研究人员提供了可用é仅涵盖了g的数量ènes liés à la schizophrénie participent à形成我的é线。我们也发现了é人们中白物质的异常’hyperactivité avec déficit de l’注意,双相情感障碍,语言障碍,D’autisme, de déclin cognitif lié à l’âge et de maladie d’Alzheimer.

但从défaut de myélinisation et du dé神经元之间的标志,出现î第一个?我的éline anormale n’est pas forcément la cause d’un déficit mental ; aprè全部,认知功能épendent des échanges neuronaux –在突触水平–在皮质C的灰色物质中érébral, où行为最精神药剂。不是éanmoins, c’是g的白色物质èr之间的沟通égions cérébrales.

2007年,神经科医生Gabriel Corfas’Hô来自波士顿的儿童至关重要,显示出来é que la délétion expérimentale de gènes在oligodendrocytes.–而不是神经元–鼠标生成接近观察到的行为变化és dans la schizophrénie. Et l’un de ces gènes, nommé neuré乌林,脑脑活组织检查异常的脑卒中患者ènes.

到底équent, la myéline et l’activité des neurones sont étroitement liées ; la glie myélinisante peut réagir à直径的变化è是轴突,但它也可以改变这一天è成为。它可以进一步ôler la survie d’un axone donné。例如,在SCL中 é粉红色板,轴突和神经元死亡à cause d’une perte de la myéline due à la maladie.

无论是什么M.écanisme, à衡量我们的大脑是éveloppe, de l’enfance à l’âge adulte, la prér之间的链接CISTégions céré魁北克鲁斯增加。质量é这些连接可能éterminer la facilité我们获得的érons certaines compétences à des âges donnés.

的确,F. ULLén a aussi montré白物质是’autant plus développée在他们开始的大脑钢琴家é tôt à玩这个乐器。在那些学习了4月的人ès l’adolescence, l’只有在前大脑中发现了增加的白色物质– la ré耶和华仍在进步élinisation à ce moment-là.

这个r.ésultat suggère que l’isolation complè神经纤维dé部分结束âges limites en deçà这可以学习一个新的能力;换句话说,会有pé临界行在其中一些学习是可能的或至少便于促进és。如果你学到一种语言étrangère après la puberté, vous êtes condamné à用口音说话;如果您学习此儿童语言,您将作为本地人交流。差异é是电路cérébraux qui dé特定语言é根据声音连接’我们听到我们的孩子。在成长,我们失去了允许的联系’entendre des sons spécifiques de langues étrangères. D’un point de vue évolutif,大脑n’无需保持D的连接étecter des sons qu’il n’从未听过。这些p.é批判行也是成年人没有的原因之一écupè也不太ésions céré公牛那儿。

成为一个伟哥à 60 ans ?

我们已经确定了é dans la myéline des protéines spécifiques qui arrê轴突和EMP的分支ê形成新的连接。 Martin Schwab,神经科学家’Université从德国苏黎世,拥有écouvert la première des protéines de la myéline qui fait dépé他们持续的时候在武器上的年轻分支è回应与它接触。当这个proteéine, nommée nogo-a, n’是更实用的,连接lésées peuvent être réparé在经历的动物中ésion de la moelle épiniè回复:他们发现感觉和可以à nouveau bouger. Ré它,斯蒂芬斯特蒂特马特,来自’Université Yale, a montré那,在动物中,pé关键时期« recâblage » du cerveau peut être « ré-ouverte »通过阻塞来自Nogo-A的信号:当这个protéine est inactivée chez des souris âgéES,可以改革愿景的连接。

我的é线征在很大程度上终止了ée在一个人身上’une vingtaine d’années;它违背了肯定ré根据哪种大脑仍然是塑料à l’âGE成人和晚年?例如,我们已经显示了é que l’60岁以上的心理运动使得可以延迟décl’老年痴呆症。和智慧的’une personne n’它不会增加’âGE?我们总是想知道为什么…

然后euroscientifiques n’还没有投入é我的变化é动物中的衬图âgés。但是一些exp.ériences suggèrent que la myé直到延续的线’在五十年代中旬,à一个更细微的水平。

白物质是一个élément clé学习néCESS延期练习ée et répé犹豫,以及很多’intégration entre des régions du cortex cérébral éloigné彼此。孩子们,他的大脑仍在进行中élinisation, acquiè比他们的新能力祖父母更容易。整体érie de compé知识分子和Athlétiques, l’个人必须开始très jeune s’他希望达到国际一级。我们建立大脑’on a aujourd’回族与之互动’生长期间的环境,当神经元联系是我的é线性。我们可以适应能力és de multiples faç,但我们不会成为钢琴家,球员’é如果l,Checs或专业网球’on n’a pas commencé l’entraînement quand on était enfant.

狡猾ûr,成年人仍然可以学习,但他使用一种类型的’apprentissage diffé它直接涉及灰色物质的突触。作为驻东î激烈产生一项活动é重要的神经元,这些dé收费刺激我的élinisation…当我们真正了解白色物质的何时何时何时形成了白色物质时,我们会发明治疗,以修改它,包括何时变老?将这个问题转化为réalité,您必须找到所说的信号à我的myigodendrocyteé临时ance特殊,而不是那样的’à côté.

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