Welkom bij de afdeling Onderzoek en Strategie van [bedrijfsnaam] in de snel veranderende wereld van vandaag.
Hoewel het een moeilijk jaar is geweest voor de meeste wetenschappelijke vakgebieden, heeft de gouden eeuw van de neurowetenschappen zich in 2020 in een versneld tempo voortgezet. Met name zijn er talloze sciencefictionachtige doorbraken geweest op het gebied van het in kaart brengen van onze hersenen, belangrijke ontwikkelingen voor het verbeteren van de menselijke gezondheid tot op hoge leeftijd, en de aanvang van een nieuw tijdperk van AI-gebaseerde neurowetenschappen. Laten we eens kijken naar 9 van de belangrijkste neurowetenschappelijke ontdekkingen van het afgelopen jaar.
Eerder dit jaar ontwikkelden wetenschappers van MIT een nieuwe techniek om structurele mapping (hersenanatomie) te combineren met functionele mapping (hoe de hersenen zich gedragen) – de eerste keer dat dit op een degelijke manier is gelukt. Bovendien is dit gedaan bij levende muizen, waarbij de mapping in realtime werd uitgevoerd over verschillende hersengebieden. Deze video geeft een idee van hoe fascinerend het is om te zien hoe de koppeling tussen hersenstructuren en de levende hersenactiviteit verandert als reactie op het tonen van verschillende beelden aan een muis.
derde-harmonische generatie (THGdriefotonenmicroscopie met retinotopische mapping, waardoor activiteit in diep hersenweefsel kan worden waargenomen via elektrische signalen.
Het biedt bovendien een verbluffende resolutie, waardoor individuele neuronen en hun substructuren bestudeerd kunnen worden, evenals fijne bloedvaten en myeline – een soort isolator waarvan bekend is dat deze een cruciale factor is in de verwerkingssnelheid van de hersenen.
Deze studie richtte zich op de visuele centra van de hersenen, maar dezelfde methode kan worden gebruikt om andere hersengebieden te bestuderen. Het belooft een krachtig instrument te worden voor het begrijpen van verschillen tussen gezonde en zieke hersentoestanden, en hoe de hersenen reageren op omgevingsprikkels.
Stanford University heeft een belangrijke doorbraak bereikt met een nieuwe bifocale microscopietechniek genaamd COSMOS. Hun onderzoek legde de neurale activiteit in de gehele hersenschors van een muizenbrein vast.
Deze signalen werden geregistreerd door de hersenen vanuit drie verschillende hoeken te filmen en vervolgens de signalen computergestuurd te extraheren om een live video te creëren van de macroscopische activiteit in de linker- en rechterhersenhelft. Hier is een voorbeeld waarin je letterlijk de opmerkelijke elektrische activiteit van een echt brein in actie ziet.
Naarmate de hersenschors complexere cognitieve functies op een hoger niveau verwerkt, kunnen meer mysterieuze gedragingen, zoals besluitvormingsprocessen, nu op een globale manier worden ontrafeld. Denk bijvoorbeeld aan het verband tussen beslissingen die afhankelijk zijn van zintuiglijke waarneming en motorische functies (bedenk wat er allemaal bij komt kijken om te beslissen welke kant je op moet om een aanstormende auto te ontwijken).
De onderzoekers verwachten ook dat COSMOS een goedkope methode zal zijn om de effecten van psychiatrische medicijnen te screenen, zodat deze verder ontwikkeld kunnen worden om functioneel effectiever te zijn.
Zoals we in een eerder blogbericht, kwam een belangrijke doorbraak voor Google's DeepMind -programma voor kunstmatige intelligentie voort uit het nabootsen van de neocorticale kolommen van de menselijke hersenen. Dit leidde tot een enorm toegenomen intelligentie met een fractie van de rekenkracht. Als gevolg hiervan heeft deze op de mens gebaseerde AI nu de beste schakers, Go-spelers en e-sporters ter wereld in hun eigen disciplines overtroffen.
Hoewel het mechanisme nog niet volledig begrepen is, vervult slaap een cruciale functie voor de hersenen van zoogdieren en mensen, en ernstige problemen ontstaan bij slaapgebrek . Dit jaar ontdekte het Los Alamos National Laboratory dat de pulserende computernetwerken van AI-systemen ook een soort slaapgebrek ervaren, waardoor ze instabiel worden wanneer ze gedurende lange perioden zonder rust functioneren. Wanneer ze echter in een netwerktoestand worden gebracht die vergelijkbaar is met de hersengolven die we tijdens de slaap ervaren, wordt de optimale werking hersteld.
Dit klinkt misschien niet als een grote gebeurtenis, maar de vooruitgang in AI zal waarschijnlijk de manier waarop we leven ingrijpend veranderen. De bevindingen suggereren ook dat de samensmelting van neurowetenschappen en AI een nieuw tijdperk van superslimme computers zou kunnen inluiden.
Een minuscuul hersenapparaatje is gebruikt om de levenskwaliteit te verbeteren van patiënten met ernstige verlamming van de bovenste ledematen als gevolg van motorneuronziekte. In deze proef werd de nieuwe microtechnologie in de hersenen van de deelnemers geïmplanteerd.
Het apparaat, genaamd Stentrode™, werd via een kijkoperatie in de nek ingebracht en van daaruit via de bloedvaten naar de motorische cortex verplaatst. Deze minimaal invasieve methode vermijdt de risico's en herstelcomplicaties die gepaard gaan met een open hersenoperatie.
Het implantaat maakt gebruik van draadloze technologie om specifieke neuronale activiteit naar een computer te sturen, waar deze wordt omgezet in acties op basis van de intenties van de patiënten. Verbazingwekkend genoeg stelde deze kleine chip de patiënten in staat om handelingen uit te voeren zoals klikken en inzoomen, en te schrijven met een nauwkeurigheid van 93%, waardoor ze dingen konden doen die wij als vanzelfsprekend beschouwen, zoals sms'en, e-mailen en online winkelen.
Het is nog erg vroeg, maar het minimaal invasieve karakter van de behandeling laat het grote potentieel zien van micro-neurotechnologieën om mensen met allerlei cognitieve beperkingen te helpen.
In 2018 berichtten we dat wetenschappers hadden geleerd hoe ze stamcellen konden herprogrammeren tot specifieke neuronen. Dit jaar hebben onderzoekers van vier verschillende Amerikaanse universiteiten een grotere stap gezet richting de heilige graal van levensverlenging. Door gennetwerken te identificeren die celregeneratie reguleren, zijn ze erin geslaagd normale cellen te manipuleren om te veranderen in progenitorcellen, die zich vervolgens kunnen ontwikkelen tot elk celtype om stervende cellen te vervangen.
Hun proof-of-concept werd uitgevoerd met gliacellen van zebravissen, die ze effectief omzetten in stamcellen. Deze stamcellen konden vervolgens beschadigde netvliescellen opsporen en herstellen om het verminderde gezichtsvermogen te verbeteren.
Celsterfte, of apoptose, speelt een grote rol in het onvermijdelijke natuurlijke verouderingsproces bij mensen. De onderzoekers geloven dat het proces voor het regenereren van neuronen in de hersenen vergelijkbaar zal zijn. Als dit lukt, zal het enorme gevolgen hebben voor aandoeningen zoals de ziekte van Alzheimer, waarbij grote delen van de hersenen verloren kunnen gaan door het afsterven van neuronen. Het zou ook een rol kunnen spelen bij het voorkomen van de vele bijwerkingen van natuurlijke veroudering in de hersenen, waardoor mensen langer en gezonder in topconditie kunnen blijven tot op hoge leeftijd.
In plaats van stervende cellen te vervangen, hebben wetenschappers van de Universiteit van Heidelberg belangrijke processen geïdentificeerd die betrokken zijn bij het afsterven van hersencellen, neurodegeneratie. Het ging hierbij om het ontdekken van het proces waarbij de opname van glutamaat door cellen celdood voorkomt bij gezonde mensen, maar inactief wordt bij aandoeningen zoals een beroerte, waarbij de zuurstofvoorziening naar de hersencellen beperkt raakt.
Dit leidt er in feite toe dat cellen zichzelf doden, simpelweg omdat ze niet de juiste chemische signalen ontvangen om in leven te blijven. De onderzoekers ontwikkelden vervolgens een speciale klasse remmers die kunnen ingrijpen en het cellulaire 'doodcomplex' kunnen deactiveren voordat het optreedt.
te zijn zeer effectief in het beschermen van zenuwcellen, wat hopelijk zal leiden tot een nieuwe klasse behandelingsopties voor neurodegeneratieve ziekten.
Onderzoekers van de Universiteit van Aarhus hebben met behulp van geavanceerde PET- en MRI-beeldvormingstechnieken aangetoond dat de ziekte van Parkinson in werkelijkheid uit twee verschillende varianten.
Bij één variant begint de ziekte in de darmen en verspreidt zich vervolgens via zenuwverbindingen naar de hersenen. Bij de andere variant begint de ziekte in de hersenen en verspreidt zich dan naar de darmen en andere organen. Deze video geeft een uitstekend overzicht.
Hoewel het geen genezing biedt, is het een belangrijke stap in de goede richting om de ziekte in een vroeg stadium te kunnen opsporen en preventieve maatregelen te nemen. Het kan bijvoorbeeld leiden tot behandelingen die voorkomen dat de ziekte de hersenen bereikt, waar de effecten na verloop van tijd slopend worden. Het is ook een belangrijk onderdeel van de complexe wisselwerking tussen onze darmen en onze hersenen, wetenschappelijk bekend als de darm-hersenas.
Wetenschappers van de Universiteit van Cambridge en Imperial College London hebben een nieuw type AI-algoritme dat verschillende soorten hersenbeschadigingen kan detecteren, onderscheiden en identificeren aan de hand van topografische CT-scangegevens.
CT-scans verzamelen een enorme hoeveelheid data, waarvan de analyse door experts uren kan duren. Daarbij is het nodig om meerdere scans over een bepaalde periode te evalueren om herstelprocessen of de voortgang van een ziekte te kunnen volgen. Deze nieuwe AI-tool lijkt beter dan menselijke experts in staat om dergelijke veranderingen te detecteren, en is bovendien veel sneller en goedkoper.
Hun onderzoek toonde bijvoorbeeld aan dat de software zeer effectief is in het automatisch kwantificeren van de progressie van verschillende soorten hersenbeschadigingen, waardoor voorspeld kan worden welke beschadigingen groter zullen worden. De innovatieve toepassing van dit type AI ter ondersteuning van menselijke analyses is waarschijnlijk de eerste van vele die de medische diagnostiek op kosteneffectieve wijze zullen transformeren.
Super-agers zijn mensen bij wie de cognitieve vaardigheden ver boven die van hun leeftijdsgenoten op hoge leeftijd blijven, en die tot ver in hun zeventiger en tachtiger jaren een jeugdige mentale capaciteit behouden. Tot nu toe was het geheim achter het behoud van hun topvorm grotendeels onbekend.
Het Universitair Ziekenhuis Keulen en het Onderzoekscentrum Jülich hebben een belangrijk biologisch verschil. Met behulp van PET-scans hebben ze aangetoond dat superouderen een aanzienlijk verhoogde weerstand hebben tegen tau- en amyloïde-eiwitten. Tot voor kort bleken deze eiwitten moeilijk te bestuderen.
Super-ouderen hebben ook lagere niveaus van tau- en amyloïdepathologie, wat op zijn beurt bij de meeste mensen op latere leeftijd leidt tot verschillende vormen van neurodegeneratie. Het is nu vastgesteld dat een verminderde weerstand tegen tau- en amyloïdeaccumulatie een primaire biologische factor is voor het verlies van optimale cognitieve functies.
Nieuw onderzoek kan zich richten op deze processen om manieren te vinden om mentale achteruitgang in het algemeen te genezen, en om therapieën te ontwikkelen ter bescherming tegen vormen van dementie die zich al voordoen.
We hopen dat u deze hoogtepunten uit de neurowetenschappen interessant vond. Als u meer wilt weten over het opmerkelijke tempo van de vooruitgang in de neurowetenschappen, lees dan ook onze blogs over de hoogtepunten van de afgelopen drie jaar.
De 3 meest baanbrekende neurowetenschappelijke verhalen van 2019
5 baanbrekende neurowetenschappelijke ontdekkingen van 2018
7 belangrijke ontwikkelingen in de neurowetenschappen van 2017
Welkom bij de afdeling Onderzoek en Strategie van [bedrijfsnaam] in de snel veranderende wereld van vandaag.
Een op bewijs gebaseerde discussie over de vraag of activiteiten zoals kruiswoordpuzzels en Sudoku de hersengezondheid daadwerkelijk verbeteren, met een verduidelijking van wat ze wel en niet bevorderen, en waarom de voordelen vaak verkeerd worden begrepen.
Bekijk deze uitstekende inzichten over de rol van neurowetenschap in sportprestaties.
Ontdek de opmerkelijke neuroplasticiteit van je hersenen.
NeuroTracker is een van de meest onderzochte systemen voor cognitieve training en wordt wereldwijd gebruikt in de topsport, het leger en voor het verbeteren van menselijke prestaties. Het is gebaseerd op 20 jaar neurowetenschappelijk onderzoek.
.png)