Welkom bij de onderzoeks- en strategiediensten in het snelle tempo van vandaag.
Hoewel het neurowetenschappelijk onderzoek de afgelopen tien jaar floreerde, bleek 2022 een uitzonderlijk jaar te zijn, met in sommige gevallen de grootste doorbraken in de neurowetenschappen sinds jaren. Hier zijn zeven ontdekkingen die het potentieel van de neurowetenschappen aantonen om ons leven en zelfs onze definities van het leven zelf te transformeren.
Deze EEG-signaturen in hartslagstijl zijn het eerste indirecte bewijs dat het menselijk brein gebruik maakt van kwantumcomputers. De door EEG opgewekte potentiëlen werden gedetecteerd via een specifieke MRI-techniek die was ontworpen om verstrengelde spins uit menselijke hersenen te zoeken.
Ze zijn momenteel alleen te verklaren als kernprotonen in de hersenen die kwantumverstrengeld zijn. De hoofdfysicus van het vinden samengevat:
"𝙒𝙚 𝙖𝙙𝙖𝙥𝙩𝙚𝙙 𝙖𝙣 𝙞𝙙𝙚𝙖, 𝙙𝙚𝙫𝙚𝙡𝙤𝙥𝙚𝙙 𝙛𝙤𝙧 𝙚𝙭𝙥𝙚𝙧𝙞𝙢𝙚𝙣𝙩𝙨 𝙩𝙤 𝙥𝙧𝙤𝙫𝙚 𝙩𝙝𝙚 𝙚𝙭𝙞𝙨𝙩𝙚𝙣𝙘𝙚 𝙤𝙛 𝙦𝙪𝙖𝙣𝙩𝙪𝙢 𝙜𝙧𝙖𝙫𝙞𝙩𝙮, 𝙬𝙝𝙚𝙧𝙚𝙗𝙮 𝙮𝙤𝙪 𝙩𝙖𝙠𝙚 𝙠𝙣𝙤𝙬𝙣 𝙦𝙪𝙖𝙣𝙩𝙪𝙢 𝙨𝙮𝙨𝙩𝙚𝙢𝙨, 𝙬𝙝𝙞𝙘𝙝 𝙞𝙣𝙩𝙚𝙧𝙖𝙘𝙩 𝙬𝙞𝙩𝙝 𝙖𝙣 𝙪𝙣𝙠𝙣𝙤𝙬𝙣 𝙨𝙮𝙨𝙩𝙚𝙢. 𝙄𝙛 𝙩𝙝𝙚 𝙠𝙣𝙤𝙬𝙣 𝙨𝙮𝙨𝙩𝙚𝙢𝙨 𝙚𝙣𝙩𝙖𝙣𝙜𝙡𝙚, 𝙩𝙝𝙚𝙣 𝙩𝙝𝙚 𝙪𝙣𝙠𝙣𝙤𝙬𝙣 𝙢𝙪𝙨𝙩 𝙗𝙚 𝙖 𝙦𝙪𝙖𝙣𝙩𝙪𝙢 𝙨𝙮𝙨𝙩𝙚𝙢, 𝙩𝙤𝙤.''
In dit geval was het bekende systeem hersenwater (hersenvocht) en het onbekende systeem de hersenen.
Bovendien correleerden de niveaus van verstrengeling met de prestaties van het kortetermijngeheugen en het bewuste bewustzijn, dus het is waarschijnlijk dat ze een belangrijk onderdeel vormen van onze cognitieve functies van hogere orde.
Kwantumprocessen zijn goed ingeburgerd in de niet-menselijke biologie. Zonder kwantumtunneling zou de fotosynthese, en dus het meeste leven op aarde, misschien niet zijn ontstaan.
Deze studie is ook niet het eerste bewijs van de menselijke kwantumbiologie.
Cryptochromen gevonden in vogelvluchten die gebruik maken van triplet-state kwantumverstrengeling zijn ontwikkeld als een mechanisme waarmee ze het magnetische veld van de aarde als een kaart kunnen lezen. Menselijke ogen bezitten ook cryptochromen, maar op een bepaald punt in onze evolutie werden ze gedeactiveerd.
De bevindingen van deze studie zouden het begin kunnen markeren van een paradigmaverschuiving in de neurowetenschappen, en ook belangrijke manieren kunnen onthullen om op machines gebaseerde kwantumcomputing en kunstmatige algemene intelligentie te ontwikkelen.
Studie: Experimentele indicaties van niet-klassieke hersenfuncties , Christian Matthias Kerskens en David López Pérez.
Voor het eerst in de geschiedenis verwerven dieren mogelijk bepaalde aspecten van menselijke intelligentie via integratieve hersentransplantaties.
Organoïden (of assemblages ) zijn functionerende clusters van neuronen die in vitro zijn gekweekt, meestal uit stamcellen op de huid. Deze relatief complexe levende hersenformaties, die dierlijk of menselijk kunnen zijn, worden gebruikt om neurale mechanica in het laboratorium te bestuderen, buiten het echte brein.
Hun onderzoekswaarde wordt echter vrij beperkt door de omvang en complexiteit waarin ze kunnen uitgroeien. Om dit probleem op te lossen heeft een nieuwe aanpak, gepubliceerd in Nature, menselijke cortex-organoïden getransplanteerd in levende rattenhersenen (in de afbeelding hierboven).
Zes maanden na de integratie bereikten de menselijke neuronen een nieuwe rijping, waarbij ze zes keer zo groot werden als wat in vitro mogelijk was. Hun activiteit emuleerde beter enkele van de meer geavanceerde gedragingen die werden aangetroffen bij observatie in menselijke hersenen.
In een vervolgexperiment stimuleerden de onderzoekers specifiek de genetisch veranderde menselijke neuronen met behulp van optogenetica , en konden ze met succes beïnvloeden hoe vaak de ratten een beloning zochten.
Hoewel fascinerend, kan dit nieuwe domein van biologisch onderzoek, en zelfs de biologie zelf, beladen zijn met ethische complicaties, zelfs met betrekking tot de manier waarop een dergelijk hybride organisme moet worden geclassificeerd.
Studie: Rijping en circuitintegratie van getransplanteerde menselijke corticale organoïden , Omer Revah et al.Stu
Deze video is meer dan op het eerste gezicht lijkt: het is feitelijk de eerste succesvolle hybridisatie van biologische neuronen en siliciumchips die een gesimuleerd spel leren spelen.
Zoals we zojuist hebben gezien, zijn organoïden momenteel een van de snelst evoluerende domeinen van de wetenschap. Dit onderzoek gaat in een andere, maar even verbijsterende richting, door een mix van mens- en knaagdierorganoïden te synthetiseren met computerchips.
Het doel, ook wel 'synthetische biologische intelligentie' (SBI) genoemd, is om deze ooit uiteenlopende vormen van intelligentie synergetisch samen te voegen.
In het bijzonder probeerden onderzoekers de kracht van derde-orde-complexiteit te benutten die in organoïden wordt aangetroffen, wat nooit haalbaar is geweest in traditioneel computergebruik. En bovendien om de formele definitie van gevoel in neurale culturen te bereiken, waardoor sensorisch feedbackleren effectief wordt gedemonstreerd.
In deze studie werden de in vitro organoïden geïntegreerd met 'in silico' computing via een multi-elektrode-array met hoge dichtheid. Met behulp van gestructureerde feedback met gesloten lus door middel van elektrofysiologische stimulatie werd het experiment genaamd 'BrainDish' ingebed in een simulatie van het iconische computerspel Pong.
Het vermogen van neuronen in assemblages om adaptief te reageren op externe stimuli is de basis voor al het leren van dieren. Hoewel dit eerste experiment een zeer basale simulatie is, heeft het intelligent en bewust gedrag aangetoond in een gesimuleerde spelwereld door middel van doelgericht gedrag.
Deze aanpak biedt een veelbelovende nieuwe onderzoeksweg om theorieën te ondersteunen of uit te dagen die verklaren hoe de hersenen omgaan met de wereld, en om intelligentie in het algemeen te bestuderen.
Studie: In vitro neuronen leren en vertonen gevoel wanneer ze worden belichaamd in een gesimuleerde spelwereld , Brett J. Kagan et al.
Onderzoekers hebben in 2022 een potentieel baanbrekende ontdekking gedaan voor de menselijke gezondheid. Spieren zijn de grootste vetvrije massa in ons lichaam, maar in termen van het oxidatieve metabolisme van het hele lichaam verbranden ze in rust slechts 15% van de glucose. Dit houdt verband met de gezondheidsrisico's van te veel zitten .
De soleus is een kleine kuitspier van slechts één kilo, maar heeft een speciaal ingebouwd mechanisme dat tot nu toe onbekend was. Een nieuwe studie aan de Universiteit van Houston heeft aangetoond dat wanneer deze specifieke spier nauwkeurig wordt geactiveerd, het glucosemetabolisme in het hele lichaam dramatisch wordt verhoogd tot tussen de 30-45%. Dit gebeurt met een verwaarloosbaar energieverbruik bij het daadwerkelijk samentrekken van de soleus.
De oefening is een eenvoudige, herhaalde hiellift terwijl u de bal van de voet op de grond houdt, wat u kunt doen terwijl u op de grond zit of op een stoel. Het wordt ook wel de ' soleus push-up ' genoemd, wat het gebruik van een voorheen onontdekt brandstofmengsel in gang zet.
Interessant is dat dit type contractie van de soleus wordt gedeactiveerd tijdens het lopen of rennen. Dienovereenkomstig werd het energieverbruik van de onderste ledematen ook getest op een loopband.
Opmerkelijk genoeg verbrandde de soleus push-up meer dan twee keer zoveel zuurstof dan hardlopen, en tien keer zoveel als lopen. De effecten werden waargenomen bij volwassenen in de leeftijd van 22 tot 82 jaar.
De conclusie is dat de systemische metabolische regulatie aanzienlijk kan worden verbeterd door een kleine kuitspier te activeren. Deze onderzoeksresultaten onthullen een breed toegankelijke en praktische manier om de aanzienlijke gezondheidsrisico’s van langdurig zitten tegen te gaan, ook voor mensen die regelmatig sporten.
Studie: Een krachtige fysiologische methode om het oxidatieve metabolisme van soleus te vergroten en te ondersteunen verbetert de glucose- en lipidenregulatie , Marc T. Hamiliton, et al.
Een toevallige nieuwe ontdekking gepubliceerd in Nature onthulde een belangrijk nieuw kenmerk van neuroplasticiteit in de hersenen van volwassen zoogdieren.
Een team van MTI-neurowetenschappers bestudeerde muizenhersenen om te laten zien hoe neurondendrieten synaptische inputs op verschillende manieren verwerken, afhankelijk van hun locatie. Omdat dit technieken met een zeer hoge resolutie vereist, ontdekten ze toevallig een overvloed aan microscopisch kleine stille synapsen , bekend als filopodia , aan de toppen van de dendrieten.
De hoofdonderzoeker merkte op:
"𝙏𝙝𝙚 𝙛𝙞𝙧𝙨𝙩 𝙩𝙝𝙞𝙣𝙜 𝙩𝙝𝙞𝙣𝙜 𝙬𝙚 𝙨𝙖𝙬, 𝙬𝙝𝙞𝙘𝙝 𝙬𝙖𝙨 𝙨𝙪𝙥𝙚𝙧 𝙗𝙞𝙯𝙖𝙧𝙧𝙚 𝙗𝙞𝙯𝙖𝙧𝙧𝙚 𝙖𝙣𝙙 𝙙𝙞𝙙𝙣 𝙙𝙞𝙙𝙣'𝙩 𝙚𝙭𝙥𝙚𝙘𝙩, 𝙬𝙖𝙨 𝙩𝙝𝙖𝙩 𝙩𝙝𝙚𝙧𝙚 𝙬𝙚𝙧𝙚 𝙛𝙞𝙡𝙤𝙥𝙤𝙙𝙞𝙖 𝙚𝙫𝙚𝙧𝙮𝙬𝙝𝙚𝙧𝙚 𝙚𝙫𝙚𝙧𝙮𝙬𝙝𝙚𝙧𝙚."
Synapsen zijn de neurale mechanismen die het mogelijk maken dat de hersenen zichzelf flexibel in bijna oneindige configuraties kunnen aansluiten. Reeds functioneel bedrade synapsen vereisen echter een hoge stimulatiedrempel om te ontkoppelen en opnieuw te bedraden.
Stille synapsen hebben een zeer lage drempel en zijn in wezen klaar om verbinding te maken met andere neuronen. Hoewel voorheen werd aangenomen dat filopodie alleen in zeer jonge hersenen bestond. Dit liet veel vragen over de mechanismen die bepalen hoe volwassen hersenen nog steeds in staat zijn tot hoge niveaus van neuroplasiciteit.
De volwassen filopodia bleken ook erg gevoelig te zijn voor Hebbiaanse plasticiteit , waarbij het ene neuron direct de synaptische plasticiteit van een ander neuron kan beïnvloeden.
De bevinding biedt een nieuw inzicht in hoe functionele connectiviteit kan worden aangestuurd door dit nieuwe mechanisme, waardoor flexibele controle van synaptische bedrading mogelijk wordt, waardoor de leermogelijkheden van het volwassen brein worden vergroot.
Het biedt ook uitleg over hoe nieuwe herinneringen kunnen worden gevormd.
“𝙏𝙝𝙚𝙨𝙚 𝙨𝙞𝙡𝙚𝙣𝙩 𝙨𝙮𝙣𝙖𝙥𝙨𝙚𝙨 𝙖𝙧𝙚 𝙖𝙧𝙚 𝙡𝙤𝙤𝙠𝙞𝙣𝙜 𝙛𝙤𝙧 𝙣𝙚𝙬 𝙘𝙤𝙣𝙣𝙚𝙘𝙩𝙞𝙤𝙣𝙨, 𝙖𝙣𝙙 𝙬𝙝𝙚𝙣 𝙞𝙢𝙥𝙤𝙧𝙩𝙖𝙣𝙩 𝙣𝙚𝙬 𝙞𝙣𝙛𝙤𝙧𝙢𝙖𝙩𝙞𝙤𝙣 𝙞𝙨 𝙥𝙧𝙚𝙨𝙚𝙣𝙩𝙚𝙙 𝙥𝙧𝙚𝙨𝙚𝙣𝙩𝙚𝙙, 𝙘𝙤𝙣𝙣𝙚𝙘𝙩𝙞𝙤𝙣𝙨 𝙗𝙚𝙩𝙬𝙚𝙚𝙣 𝙩𝙝𝙚 𝙧𝙚𝙡𝙚𝙫𝙖𝙣𝙩 𝙣𝙚𝙪𝙧𝙤𝙣𝙨 𝙖𝙧𝙚 𝙨𝙩𝙧𝙚𝙣𝙜𝙩𝙝𝙚𝙣𝙚𝙙 𝙨𝙩𝙧𝙚𝙣𝙜𝙩𝙝𝙚𝙣𝙚𝙙. 𝙏𝙝𝙞𝙨 𝙡𝙚𝙩𝙨 𝙡𝙚𝙩𝙨 𝙗𝙧𝙖𝙞𝙣 𝙘𝙧𝙚𝙖𝙩𝙚 𝙣𝙚𝙬 𝙢𝙚𝙢𝙤𝙧𝙞𝙚𝙨 𝙢𝙚𝙢𝙤𝙧𝙞𝙚𝙨 𝙤𝙫𝙚𝙧𝙬𝙧𝙞𝙩𝙞𝙣𝙜 𝙤𝙫𝙚𝙧𝙬𝙧𝙞𝙩𝙞𝙣𝙜 𝙩𝙝𝙚 𝙞𝙢𝙥𝙤𝙧𝙩𝙖𝙣𝙩 𝙞𝙢𝙥𝙤𝙧𝙩𝙖𝙣𝙩 𝙨𝙩𝙤𝙧𝙚𝙙 𝙞𝙣 𝙞𝙣 𝙢𝙖𝙩𝙪𝙧𝙚 𝙨𝙮𝙣𝙖𝙥𝙨𝙚𝙨 𝙨𝙮𝙣𝙖𝙥𝙨𝙚𝙨, 𝙬𝙝𝙞𝙘𝙝 𝙖𝙧𝙚 𝙝𝙖𝙧𝙙𝙚𝙧 𝙩𝙤 𝙘𝙝𝙖𝙣𝙜𝙚 𝙘𝙝𝙖𝙣𝙜𝙚. "
Een belangrijke conclusie uit dit onderzoek is dat onze hersenen neuroanatomisch zijn voorbereid op een manier die hen in staat stelt om gedurende de hele volwassenheid zeer adaptief te blijven, en mogelijk klaar om transformatieve veranderingen te ondergaan.
Studie: Filopodia is een structureel substraat voor stille synapsen in volwassen neocortex , Dimitra Vardalaki, Kwanghun Chung & Mark T. Harnett
Transcraniële gelijkstroomstimulatie (tDCS) omvat het toepassen van zwakke elektrische stimulatie op de hoofdhuid om mogelijk de hersenactiviteit te verhogen, ook minder wetenschappelijk bekend als 'brain zappen'. Het bestaat al een tijdje, DARPA heeft er bijvoorbeeld tien jaar geleden onderzoek naar gedaan. Het grootste deel van het onderzoek richtte zich op gezonde of goed presterende populaties, maar er kwam weinig overtuigend bewijs naar boven.
Een zojuist gepubliceerde studie suggereert dat de voordelen van deze methode specifiek kunnen zijn voor ouderen met geheugenproblemen.
De onderzoekers evalueerden de effecten van geheugentraining als een algemene samengestelde beoordeling van de werkgeheugencapaciteit, waarbij oudere volwassenen werden vergeleken met oudere volwassenen met geheugenproblemen.
Ze ontdekten dat, terwijl alle individuen hun prestaties tijdens de training verbeterden, tDCS met werkgeheugentraining selectief ten goede kwam aan oudere individuen (OO) met een lagere werkgeheugencapaciteit.
Interessant genoeg ontdekten ze ook dat de prestaties met tDCS-stimulatie slechter waren bij jongere oude volwassenen, die feitelijk significant hogere werkgeheugenscores vertoonden met schijnstimulatie.
Er is meer onderzoek nodig, maar dit kan een zeldzaam bewijs zijn dat de voordelen van neurostimulatie of neuromodulatie zeer neurologisch specifiek kunnen zijn.
Bovendien heeft een vergelijkbare elektrische stimulatietechniek, transcraniële wisselstroomstimulatie (tACS) genoemd, waarbij gebruik wordt gemaakt van elektrische wisselstromen van laag niveau om verhoogde hersenactiviteit te veroorzaken, voor het eerst aangetoond dat het betekenisvolle veranderingen in de cognitie kan veroorzaken.
In een studie gepubliceerd in Nature voerden 150 mensen tussen de 65 en 88 jaar een woordenlijst-herinneringstaak uit die 20 minuten duurde, terwijl hun hersenen werden gezapt. Dit werd gedurende 4 dagen herhaald.
In tegenstelling tot schijnstimulatie toonden de resultaten aan dat de geheugenprestaties gedurende de vier dagen verbeterden, en dat deze winst zelfs een maand later aanhield.
Misschien nog overtuigender: wanneer prefrontale cortexgebieden die geassocieerd zijn met langetermijngeheugen het doelwit waren van stimulatie, verbeterden de prestaties bij het herinneren van woorden aan het begin van de lijst. Wanneer de pariëtale kwabregio's betrokken bij het werkgeheugen werden aangevallen, werd de herinnering aan woorden aan het einde van de lijst versterkt.
De resultaten zijn veel overtuigender dan andere onderzoeken op dit gebied. Dit kan zijn omdat het zappen over meerdere dagen werd gedaan in plaats van over een enkele sessie. Hoe het ook zij, het lijkt er nu op dat tACS een positieve rol kan spelen bij het verbeteren van de hersenfuncties.
Onderzoek 1: Oudere volwassenen met een lagere werkgeheugencapaciteit profiteren van transcraniële gelijkstroomstimulatie in combinatie met werkgeheugentraining , Sara Assecondi et al.
Onderzoek 2: Langdurige, dissocieerbare verbetering van het werkgeheugen en het langetermijngeheugen bij oudere volwassenen met repetitieve neuromodulatie , Shey Grover, et al.
Hoewel er veel wetenschappelijk debat is geweest over de effectiviteit van toepassingen voor hersentraining, heeft nieuw onderzoek krachtig aangetoond dat een cognitieve trainingsinterventie van vier weken de groeimindset bij kinderen van 7 tot 10 jaar oud aanzienlijk kan verbeteren.
De groeimindset is gebaseerd op de overtuiging dat iemands intelligentie kan veranderen met inspanning die gepaard gaat met:
- toegenomen verlangen om te leren
- positieve kijk op inspanning
- bereidheid om uitdagingen aan te gaan
Naast het gebruik van pre- en postbeoordelingen van de groeimindset, werden voor en na de training gedetailleerde fMRI-scans uitgevoerd. Naast directe overdracht in de beoordelingen onthulden scans positieve neurologische veranderingen in meerdere hersengebieden die cruciaal zijn voor cognitieve controle, motivatie en geheugen.
Plasticiteit van het cortico-striatale circuit kwam naar voren als een sterke voorspeller van welke kinderen de meeste voordelen van training ervoeren.
Het meten van de groeimindset voorafgaand aan de training werd ook in verband gebracht met hogere rekenvaardigheden na de training, wat erop wijst dat een hoger niveau van groeimindset leidde tot betere rekenprestaties tijdens de training. Toch is het interessant dat kinderen met lagere rekenvaardigheden voorafgaand aan de training een grotere winst in groeimindset laten zien als reactie op de training.
Omdat positieve invloeden op de groeimindset op jonge leeftijd het ontwikkelingstraject van een kind sterk kunnen beïnvloeden, laten de resultaten zien dat cognitieve trainingsinterventies het potentieel hebben om de algehele levensresultaten te verbeteren.
Studie: Cognitieve training verbetert de groeimindset bij kinderen door de plasticiteit van cortico-striatale circuits , Lang Chen, et al.
Welkom bij de onderzoeks- en strategiediensten in het snelle tempo van vandaag.
Hier zijn enkele fascinerende neurowetenschappelijke bevindingen over het menselijk brein die u misschien nog niet kent.
Een diversiteit aan NeuroTracker-onderzoeksbenaderingen heeft geleid tot een aantal fascinerende inzichten over hoe de hersenen de menselijke prestaties en welzijn beïnvloeden
Krijg een overzicht van de tests die zijn ontworpen om te decoderen hoe uw grijze massa functioneert.
Het #1 meest wetenschappelijk gevalideerde cognitieve trainingssysteem ter wereld. Gebouwd op 20 jaar neurowetenschappelijk onderzoek door toonaangevende autoriteiten in hun vakgebied. Verbeter uw hersenen en prestaties.
