Исторически погледнато, сивата материя обикновено се считаше за морковото оръдие за органи, а бялата материя беше само маймуната. Но през последните години стана ясно, че маймуната е също толкова важна, колкото и господаря й.
Нашата изящна сгъната сива материя отдавна е изящното пони на мозъка; тя се занимава с тежкия брой критикуване, на който всички се доверяваме, за да разберем света. Белият материя, както се смяташе, просто изпълнява задачата да предава съобщения назад и напред, като малко повече от колекция от пасивни жици.
Въпреки че има известна истина за това разделение на труда, това прави бялата материя огромна лоша услуга. С нарастването на научното знание, важността на бялото вещество се фокусира. Вероятно тази магистрала за невронна информация е известна като включена в редица заболявания и заболявания и играе важна роля в мозъчната функция, ученето и координацията на далечните мозъчни центрове.
Какво е бялото вещество?
Бялата материя съставлява по-голямата част от дълбоките части на мозъка. За разлика от сивата материя, която се развива на 11 или 12-годишна възраст, бялото вещество продължава да се развива добре в нашата 20-те (и може би по-фините начини, през 50-те ни години).
Състои се от снопове аксони или участъци, които са дългите тънки изпъкналости на нервните клетки. Както подсказва името, бялата материя е по-бяла от сивата материя, а известната й белота се дължи на восъчно покритие, наречено миелин, което се намира на всеки от аксоните.
Миелин покрива повърхността на всички нервни клетки, оставяйки малки празнини – известни също като възлите на Ранвир – на всеки милиметър.
В миелиновите нерви, а не като импулс, който се движи по дължината на клетката, както в сивата материя, тя може да скочи от възел на възел, като увеличи скоростта на проводимост.
Като основна услуга на мозъка, миелинирането позволява на бялата материя да предава бележки между отдалечени региони с бързи темпове.
В действителност, миелиновите нерви могат да носят импулси до 100 пъти по-бързо от не миелиновите влакна.
В мозъка, миелинът се полага от клетките, наречени олигодендроцити. При раждането миелиновото покритие е относително рядко; миелинирането се движи във вълна, първо покрива бялото вещество в церебралния кортекс най-близо до задната част на шията и постепенно се движи напред, накрая покрива предните лобове в средата ни до края на 20-те години.
Предниците са важни за планирането, разсъжденията и преценката. Някои учени смятат, че ограничената миелинизация на тези области в младежта може да доведе до неспособността на тийнейджърите да вземат подходящи решения за възрастни.
Тъй като науката е по-интересна за бялата материя, стана ясно, че тя далеч не е пасивна част от окабеляване; тя е динамична – обемът й нараства и свива с опит, обработва информация – не само безмилостно предава данни между точки.
Бялото вещество при психиатрично заболяване
Някои състояния отдавна са свързани с увреждане на миелиновата обвивка. Например, имунната система на индивидите с синдром на Guillain-Barré и множествена склероза атакува миелина, което води до постепенно влошаване на слабостта, която може да завърши с парализа.
Но по-скоро промените в миелина са свързани с редица психиатрични състояния като шизофрения, тежка депресия, аутизъм, посттравматично стресово разстройство, болест на Алцхаймер, дислексия, хиперактивно разстройство с дефицит на вниманието, обсесивно-компулсивно разстройство и болест на Турет , Бялата материя дори е била замесена в заекване и тонус на глухота.
Едно от най-изследваните психични състояния по отношение на бялото вещество е шизофренията. Едно проучване, което изследва 6000 гена в префронталната кора на шизофрения, е предоставило доказателства: от 89-те гени, за които се установи, че са необичайно регулирани, 35 са участвали в миелинизация.
Други проучвания изследват бялата материя след смъртта, като някои от тях демонстрират аномалии в пътищата на бялото вещество и намалява броя на олигодендроцитите в някои области на мозъка.
Всъщност, напоследък е доказано, че бялото вещество в повечето мозъци се нарушава при шизофрения.
Шизофренията има тенденция да се развива по време на юношеството – време, когато на предния мозък най-накрая се дава миелиновото покритие. Някои учени вярват, че това може да е нещо повече от съвпадение.
Дали тези промени са причина за състоянието или последица от анормалната мозъчна функция все още не е разбрано, но вероятно е преплетена двупосочна пътека. Доказателство за това е публикувано през 2007 г. от д-р Габриел Корфас. Той показа, че нарушаването на генетичния контрол на олигодендроцитите може да доведе до поразителни поведенчески промени, подобни на тези, наблюдавани при шизофренията.
Преглед на бяло вещество
Процедурата за изобразяване, наречена дифузионно изображение на тензор (DTI), базирано на технологията за ядрено-магнитен резонанс, графично показва относителното движение на водата в тъканите. Може да се използва за наблюдение на бялото вещество.
DTI се основава на предпоставката, че в нормалната мозъчна тъкан водата е еднакво вероятно да се движи във всяка посока.
Въпреки това, в участъци, които са ориентирани паралелно и са покрити с миелин, е по-вероятно да се движат по тях, вместо да са странични.
С тази технология може да се види микроструктурата на бялото вещество; по-плътно опаковани влакна с по-дебели миелинови покрития дават по-силни DTI сигнали. Тази сравнително нова технология се използва за търсене на връзки между бялата материя и когнитивните резултати.
Едно проучване, например, открива връзка между структурата на бялото вещество и интелигентността, чиито автори заключават, че "когнитивната функция корелира с по-голямата организация на влакното". По същия начин, други учени са установили връзка между качеството на бялото вещество в мозъка на възрастния и тяхната способност за четене.
Изследователите също така демонстрират, че използването на нашия мозък по определен начин може да промени структурата на бялото вещество. Например, един експеримент установи, че редовното практикуване на музикален инструмент увеличава нивото на организация в рамките на бялата материя в областите, които са важни за музикалните постижения. Изследователите показаха, че размерът на промяната е пропорционален на броя на часовете, които индивидът практикува. Колкото повече работите, толкова по-бяло вещество се променя.
Как миелинирането се вписва в историята
При животните, които могат да ходят и да се хранят много скоро след раждането – като коне и мишки – миелинирането е почти завършено от раждането. Въпреки това, както споменахме по-горе, миелинирането при хората продължава в нашите 20-те или 30-те. Фактът, че отнема толкова време, е добра представа, че той изпълнява повече от една изолираща роля.
Удължената продължителност на времето, през която миелинирането се влива в хората, се променя със същия период от време, когато човешката мозъчна кора се подложи на огромно преструктуриране на синаптичните връзки. Това ремоделиране се разбира, че модифицира мозъка според опита. Поради тази причина някои изследователи вярват, че миелинът и следователно бялата материя играе роля при оформянето на мозъка чрез нашия опит, докато се развиваме.
Тази теория е истинска в редица изследвания на животни. Например, едно проучване на аляска ливади волес установи, че миелинирането в мозъка се регулира от сезонни промени в деня. Животните, които са били държани в среда с продължително дълги дни, имат повече обем на бялото вещество.
При плъхове стресът през последните 6 дни на бременността причинява повишена миелинизация в потомството през първите 2 до 3 седмици от живота, като нивата се връщат към нормалното до 40-ия ден.
Обратно, по-приятното преживяване може да промени и структурата на бялото вещество. Олигодендроцитите се увеличават в броя на зрителната кора на плъхове, които се отглеждат в обогатена среда, включително социално взаимодействие и неща, с които да се играе.
Някои проучвания при хора също са открили взаимодействие между ранния опит и обема на бялата материя. Проучване, публикувано в сравнение с мозъците на деца, които са били малтретирани или пренебрегвани с мозъка на деца, които не са.
Корпусният калозен, който е най-голямата структура на бялото вещество в мозъка, който свързва лявото и дясното мозъчно полукълбо, е бил с 17% по-малък при онези, които са били малтретирани.
Защо е толкова важен козината?
Накратко, нямаме пълен отговор на този въпрос, но има някои непреодолими теми, които да изберете.
Синхронизирането на сивото вещество е важно за нервното развитие и ученето. Поговорката е: "Неврони, които образуват огън заедно. С други думи, невроните, които пожар в синхрон, са по-склонни да станат постоянно свързани; нервите, които се обстрелват заедно, се считат за важни и ще бъдат укрепени и запазени.
Сега, ако две нерви, които работят заедно, идват от различни разстояния и са еднакви, сигналите няма да пристигнат заедно; за да координира стрелбата, един от аксоните трябва или да бъде ускорен или забавен.
Милисекундна точност е жизненоважна.
Когато изпълняваме сложна задача, като например да свирим на инструмент, информацията се изпраща от редица центрове на мозъка и тече назад и напред. Синхронизацията е задължителна и просто изстрелването на съобщения с възможно най-голяма скорост не би било жизнеспособно решение.
Тъй като се откриват нови открития, изглежда ясно, че миелинът играе ключова роля в развитието на синхронизацията и може да промени скоростта на проводимост на участъците от бяло вещество по много начини.
Например, миелинът може физически да промени диаметъра на аксона (по-широките нерви преминават по-бързо). Също така, олигодендроцитите могат да променят колко листове миелин лежат, което може да достигне до 150 листа на влакно, като отново променя скоростта на проводимост. Освен това, чрез промяна на броя или разстоянието между възлите на Ранвир, скоростите могат да бъдат променени, като повече възли се приближават заедно и забавят импулсите надолу.
Тъкмо започваме да откъсваме механизмите зад влиянието на бялата материя върху когнитивната функция, но вече се отварят потенциални пътища.
Бялата материя е неразделна част от мозъчната функция като сивата си съседка; тя е динамична, участва в ученето и ни помага да установим умения и спомени. Без съмнение, тъй като изследванията продължават и картината расте по-рязко, важността на миелина и бялото вещество ще продължи да се ескалира.
Бялата материя наистина има значение.
