Även om det spelar en central roll i kontrollen av rörelse och uttryck för våra mentala förmågor är vår kunskap om cerebellum begränsad. Medan cerebellum är litet, är det extremt väl kopplat till hjärnan och dess cortex och står för över femtio procent av neuronerna i hela hjärnan. Men lite är känt om dess viktigaste relä till hjärnbarken, dentatkärnan. Detta kluster av tätt packade neuroncellkroppar integrerar informationen som behandlas av cerebellum och skickar den till hjärnan. Forskare vid Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Sciences (MPI CBS) i Leipzig har nu lyckats kartlägga en betydande del av vägarna som ansluter till denna centrala kontroll—och har därmed ökat vår förståelse för ”hjärnans hjärta”.

ungefär storleken på en tennisboll sitter cerebellum längst bak i våra skallar under de två visuella halvkärmarna i hjärnan, som består av grå och vit materia. Även om cerebellum traditionellt har varit känt som en region som är viktig för motorfunktioner, har nya bevis visat att det också är involverat i mer kognitiva domäner som språk och känslor. Som sådan kan skador på cerebellum leda till betydande språk-eller känslomässiga störningar, eller kan göra exakta rörelser som att lyfta ett glas vatten till munnen omöjligt.

en av dess viktigaste strukturer, som ligger djupt inne i cerebellum och utrustad med ett taggat tandliknande utseende av dess yttre band av grå substans, är dentatkärnan. Denna agglomerering av nervcellskroppar bearbetar informationen som skickas från cerebellum till hjärnbarken, på samma sätt som ett gränssnitt. Medan vi vet att dentatkärnan är den viktigaste utgångskärnan i cerebellum, har det hittills varit oklart hur cerebellumets grå substans, nämligen dess cortex och dess olika funktionella regioner, är ansluten till dentatkärnan.

”vi har nu kunnat rekonstruera anslutningarna som transporterar data från de olika regionerna i den cerebellära kortikala grå substansen till dentatkärnan”, förklarar Christopher J. Steel, första författare till den ursprungliga publikationen. ”Denna studie var den första som visade att de två typerna av funktioner—Kontroll av rörelse och uttryck för våra mentala förmågor—som till stor del är segregerade i cerebellär cortex också i stor utsträckning segregeras inom dentatkärnan.”följaktligen belyser dessa fynd betydelsen av både motor-och icke-motorfiberanslutning i informationsslingorna mellan cerebellum och hjärnan som ligger till grund för cerebellumets bidrag till beteende.

denna kunskap är inte bara avgörande för kirurgiska ingrepp eller vid skador, utan också för en bättre förståelse av hjärnans utveckling. Det antyder att anslutningen av cerebellum också har utvecklats för att hålla jämna steg med förändringar i den mänskliga cortexen som har inträffat under utvecklingen från icke-mänskliga till mänskliga primater.

hittills har de flesta insikter i ledningen av cerebellum uppnåtts genom invasiv och tidskrävande spårning av vita ämnen i icke-mänskliga primater. I motsats till detta använde Steele och kollegor en icke-invasiv metod hos vakna människor som kunde spåra denna anslutning utan spårämnen eller andra invasiva tekniker: kombinationen av diffusionsvägd magnetisk resonansavbildning (DW-MRI) och probabilistisk traktografi. Den senare kan rekonstruera den ungefärliga vägen för vita materialkanaler i hjärnan genom att mäta de exakta diffusionsrörelserna för vattenmolekylerna.

”med dessa resultat hoppas vi också kunna leverera en mall för ytterligare studier som undersöker ledningen av cerebellum och resten av hjärnan”, säger studie medförfattare Alfred Anwander, som översatte MR-data till 3D-bilder och korta vetenskapliga videor. Genom att titta på dessa bilder neuroscientist Steel tillägger: ”med tanke på dess anslutning till cortex och dess slående likhet med ett 90 graders roterat tvärsnitt av det mänskliga hjärtat, kan cerebellum till och med betraktas som ”hjärnans hjärta.”

Tractography of the cerebellum

hjärnans hjärta

ytterligare Information:
se en interaktiv animering av cerebellum här.

Originalpublicering:
Christopher Steele, Alfred Anwander, Pierre-Louis Bazin, Robert Trampel, Andreas Sch Askorbfer, Robert Turner, Narender Ramnani och Arno Villringer
Human cerebellar submillimeterdiffusionsavbildning avslöjar motor och icke-motor topografi av dentatkärnan
Cerebral Cortex (2016)

• Max Planck institutet för mänskliga kognitiva och HjärnVetenskaper