Karahermosolut tai von Economo -hermosolut (nimetty niiden löytäjän Constantin von Economon mukaan [1] ), jotka on kuvattu vuonna 1929, ovat erityinen hermosoluluokka . Niille on ominaista suuri fusiform-runko, joka kapenee vähitellen yhdeksi apikaaliseksi aksoniksi toisessa päässä ja yhdeksi dendriitiksi toisessa päässä. Sen lisäksi, että muun tyyppisillä neuroneilla on todennäköisemmin suuri määrä dendriittejä, fusiformisten neuronien polaarinen muoto on ainutlaatuinen. Niitä löytyy vain kahdelta hyvin rajoitetulta hominiiniaivojen alueella: anteriorisessa singulaarisessa aivokuoressa (ACC) ja fronto-insulaarisessa aivokuoressa . Viime aikoina näitä hermosoluja on löydetty myös ihmisen dorsolateraalisesta prefrontaalisesta aivokuoresta [2] . Karasoluja löytyy myös ryhävalaiden , evävalaiden , miekkavalaiden , miekkavalaiden [3] [4] , pullonokkadelfiinien , harmaadelfiinien , beluga-valaiden , [5] afrikkalaisten ja intialaisten norsujen aivoista . [6]
Karan hermosolut ovat erittäin suuria soluja verrattuna muihin aivosoluihin, ja ne mahdollistavat nopean tiedonsiirtoprosessin hominiinien, proboscisten ja valaiden suhteellisen suurten aivojen läpi. Jotkut tutkijat uskovat, että heillä on tärkeä rooli erilaisissa oppimiskyvyissä ja -häiriöissä, jotka ovat enimmäkseen ainutlaatuisia ihmisille, herkkyydestä savant -oireyhtymään ja täydellisestä kuulosta lukihäiriöön ja autismiin .
Se tosiasia, että karan hermosoluja löytyy vain ryhmästä hyvin organisoituja eläimiä (ihmisen näkökulmasta katsottuna), on johtanut spekulaatioihin näiden hermosolujen suuresta merkityksestä ihmisen evoluutiossa ja aivotoiminnassa. Se tosiasia, että kaikista kädellisistä niitä on vain antropoideilla, johtaa olettamukseen, että ne kehittyivät aikaisintaan 15-20 miljoonaa vuotta sitten, ennen kuin orangutanit erosivat afrikkalaisista antropideista. Karan hermosolujen löytö eri valaslajeista [4] [5] johtaa puolestaan oletukseen, että tämä voi olla välttämätön hermostollinen sopeutuminen erittäin suurissa aivoissa, mikä mahdollistaa tiedon nopean käsittelyn ja erittäin spesifisten henkisten esitysten välittämisen. jotka mahdollistavat sosiaalisen käyttäytymisen kehittämisen [ 5] s. 254 . Näiden hermosolujen läsnäolo näiden lajien aivoissa tukee tätä teoriaa. Näiden erikoistuneiden hermosolujen olemassaolo vain äärimmäisen älykkäiden nisäkkäiden aivoissa voisi olla esimerkki konvergenssista evoluutiosta .. [7]
Vuonna 1999 neurotieteilijä professori John Allman ja kollegat Kalifornian teknologiainstituutista julkaisivat ensimmäisen kerran raportin fusiformisista hermosoluista, jotka ovat spesifisiä vain hominid ACC:ille. Ihmisistä ja simpansseista on löydetty enemmän karan neuroneja kuin orangutaneista ja suhteellisen isommista gorilloista.
Allman ja hänen kollegansa [8] joutuivat tutkimaan aivoja solutasolla tutkiakseen, kuinka karahermosolut toimivat rakenteellisella tasolla keskittyen niiden rooliin tunteiden "ohjaajina" . Allmanin tutkimusryhmä havaitsi, että karan neuronit auttavat välittämään hermosignaaleja aivokuoren syvältä sisäpuolelta suhteellisen kaukaisiin aivojen osiin.
Allmanin tiimi sai selville [9] , että signaalit ACC:stä reititetään 10. Brodmannin alueelle, eturintaman etukuoreen, jossa kognitiivisen dissonanssin säätelyn (valintojen välisten ristiriitojen ratkaiseminen) uskotaan tapahtuvan. Allmanin mukaan tämä hermorele välittää todennäköisimmin motivaatiota toimia ja liittyy virheiden havaitsemiseen. Siten itsehallintaa ja virheiden välttämistä helpottaa ACC:n toimeenpanorajoitustoiminto hermosignaalien häiriökuvion säätäjänä näiden kahden aivojen osan välillä.
Ihmisillä vahvat tunteet johtavat ACC:n aktivoitumiseen, ja ACC välittää amygdalasta (tunteiden ensisijaisen käsittelyn keskus) vastaanotetut hermosignaalit otsakuoreen. Ehkä ne toimivat eräänlaisena linssinä, jotka keskittyvät hermosignaalien häiriöiden monimutkaiseen malliin. ACC on aktiivinen myös arvostelu-, syrjintä- ja virheiden havaitsemistehtävissä. Ratkaistaessa vaikeita ongelmia tai vahvoilla tunteilla (rakkaus, viha tai intohimo), AUC on innostunut. Aivojen kuvantamistutkimukset ovat osoittaneet, että AUC on erityisen aktiivinen, kun äiti kuulee vauvan itkun. Tämä korostaa PPC:n tärkeää roolia sosiaalisessa vastaanotossa.
ACC on suhteellisen vanha aivokuoren alue. Se liittyy moniin autonomisen järjestelmän toimintoihin , mukaan lukien motoriset ja ruoansulatustoiminnot, ja sillä on rooli verenpaineen ja sykkeen säätelyssä. ACC:n ja fronto-insulaarisen aivokuoren merkittävä rooli hajussa ja maussa on kadonnut niille viimeaikaisen evoluution aikana (ehkä jotta he voisivat paremmin hoitaa tunnistusroolejaan toiminnan suunnittelusta ja itsetietoisuudesta roolipeleihin ja valehtelemiseen ). Ihmisten heikentyneet hajukyvyt muihin kädellisiin verrattuna voivat johtua siitä, että avainhermosolukeskuksissa sijaitsevissa karahermosoluissa on jäljellä vain kaksi prosessia, ei monia; seurauksena neurologinen integraatio väheni.
Vuoden 2003 Neurological Societyn vuosikongressissa Allman raportoi karasoluista, jotka hänen tiiminsä oli löytänyt toiselta aivoalueelta: fronto-insulaarisesta aivokuoresta. On selvää, että ihmisillä tämä alue on käynyt läpi merkittäviä evoluution mukautuksia, ehkä enintään 100 000 vuotta sitten.
Fronto-insulaarinen aivokuori liittyy läheisesti insulaan, joka on suunnilleen peukalon kokoinen alue ihmisaivojen kummassakin puolipallossa. Erislohko ja fronto-insulaarinen aivokuori ovat osia orbitofrontaalista aivokuorta. Täällä sijaitsevat monimutkaiset hermoverkot, jotka liittyvät tilatietoisuuteen ja kosketukseen, ja itsetietoisuuden ja monimutkaisten tunteiden uskotaan muodostuvan ja toteutuvan. Lisäksi tämä oikean pallonpuoliskon alue on avainasemassa kolmiulotteisen tilan suuntautumisen ja havainnoinnin kannalta.
Suurin osa anteriorisen singulaarisen aivokuoren karan muotoisista neuroneista löydettiin ihmiskehosta, harvemmin pienissä apinoissa ja vielä vähemmän suurissa. Ihmisillä ja bonoboilla niitä esiintyy usein 3-6 ryhmissä. Hominidien ACC:n kerroksen V analyysi osoitti, että näiden hermosolujen keskimääräinen lukumäärä orangutaneissa ACC:ssä on noin 9 per leikkaus; ne ovat harvinaisia, ja niiden osuus on 0,6 % osan kaikista soluista. Gorillalla on niitä noin 22, toisin sanoen ne ovat yleisempiä ja niiden osuus on 2,3 %; simpansseilla niitä on noin 37, niitä on runsaasti, niiden osuus on 3,8 %; kääpiösimpansseissa - noin 68, niitä on runsaasti ja ne on kerätty ryhmiin, muodostavat 4,8%; ihmisillä - noin 89, niitä on myös runsaasti ja kerätty klustereiksi, muodostavat 5,6%. [kymmenen]
Kaikissa tutkituissa kädellisissä oikean pallonpuoliskon fronto-insulaarisessa aivokuoressa oli enemmän karan neuroneja kuin vasemmassa. Vaikka simpanssien ja bonobojen ACC:stä löydettiin enemmän karan hermosoluja, näiden hermosolujen määrä fronto-insulaarisessa aivokuoressa oli paljon suurempi gorilloilla (tietoja orangutaneista ei ole vielä saatu). Aikuisella ihmisellä on 82 855 näitä soluja, gorillalla on 16 710 ja kääpiösimpanssilla enintään 1 808 huolimatta siitä, että simpanssit ja kääpiösimpanssit ovat paljon lähempänä ihmistä.
Karan neuronit sijaitsevat dorsolateraalisessa prefrontaalisessa aivokuoressa ihmisillä [2] ja norsuilla [6] . Ihmisillä niitä havaitaan korkeampina pitoisuuksina 9. Brodmannin alueella, enimmäkseen eristyksissä tai kahden hengen ryhmissä, kun taas 24. Brodmannin alueella niitä esiintyy pääasiassa 2-4 ryhmissä. [2]
Karan hermosolujen epänormaali kehitys voi liittyä useisiin sairauksiin, joille yleensä on ominaista todellisuuden vääristyminen, ajattelun heikkeneminen, puhehäiriö ja vetäytyminen sosiaalisista kontakteista. Näiden hermosolujen muuttaminen voi mahdollisesti aiheuttaa skitsofrenian ja Alzheimerin taudin , mutta näiden suhteiden tutkimus on vielä varhaisessa vaiheessa.
Ihmisillä tehdyt tutkimukset osoittavat, että karan hermosolut ovat erityisen alttiita kuolemalle Alzheimerin taudissa: jopa 60 % karan neuroneista anteriorisessa cingulaattikuoressa voi kuolla. Näihin soluihin vaikuttaa myös frontotemporaalinen dementia.