Neuronii fusi sau neuronii von Economo (numiți după descoperitorul lor Constantin von Economo [1] ), descriși în 1929, sunt o clasă specială de neuroni . Ele sunt caracterizate printr-un corp fusiform mare, îngustându-se treptat într-un singur axon apical la un capăt și o singură dendrite la capătul opus. Pe lângă faptul că alte tipuri de neuroni au mai multe șanse să aibă un număr mare de dendrite, forma polară a neuronilor fuziformi este unică. Ele se găsesc în doar două zone foarte limitate ale creierului hominin : în cortexul cingulat anterior (ACC) și în cortexul fronto-insular. Recent, acești neuroni au fost găsiți și în cortexul prefrontal dorsolateral uman [2] . Celulele fusiforme se găsesc și în creierul balenelor cu cocoașă , balenelor înotătoare , balenelor ucigașe , cașalotului [3] [4] , delfinilor cu nas de sticla , delfinilor cenușii , balenelor beluga , [5] elefanților africani și indieni . [6]
Neuronii fusiformi sunt celule foarte mari în comparație cu alte celule ale creierului și permit un proces rapid de transfer de informații prin creierul relativ mare de hominin, proboscis și cetacee. Unii oameni de știință consideră că acestea joacă un rol important într-o varietate de abilități și deficiențe de învățare, mai ales unice pentru oameni, de la susceptibilitatea la sindromul savant și auzul perfect până la dislexie și autism .
Faptul că neuronii fusei se găsesc doar într-un grup de animale extrem de organizate (din punct de vedere uman) a condus la speculații cu privire la marea importanță a acestor neuroni în evoluția umană și în funcționarea creierului. Faptul că, dintre toate primatele, doar antropoidele le au, duce la ipoteza că au evoluat nu mai devreme de 15-20 de milioane de ani în urmă, înainte de separarea urangutanilor de antropoidele africane. Descoperirea neuronilor fusi la diferite specii de cetacee [4] [5] , la rândul său, conduce la sugestia că aceasta poate fi o adaptare neuronală indispensabilă în creierul foarte mare, permițând procesarea rapidă a informațiilor și transmiterea unor reprezentări mentale foarte specifice. care permit dezvoltarea comportamentului social [ 5] p. 254 . Prezența acestor neuroni în creierul acestor specii susține această teorie. Existența acestor neuroni specializați în creierul doar la mamifere extrem de inteligente ar putea fi un exemplu de evoluție convergentă .. [7]
În 1999, profesorul în neuroștiință John Allman și colegii de la Institutul de Tehnologie din California au publicat pentru prima dată un raport despre neuronii fuziformi specifici doar ACC-urilor hominicilor. S-au găsit mai mulți neuroni fusi la oameni și cimpanzei decât la urangutani și gorile relativ mai mari.
Allman și colegii [8] au fost nevoiți să studieze creierul la nivel celular pentru a investiga modul în care funcționează neuronii fusi la nivel structural, concentrându-se pe rolul lor de „controlori” ai emoțiilor . Echipa lui Allman a descoperit că neuronii axului ajută la transmiterea semnalelor neuronale din interiorul profund al cortexului către părți relativ îndepărtate ale creierului.
Echipa lui Allman a fost cea care a aflat [9] că semnalele de la ACC sunt direcționate către zona a 10-a Brodmann, cortexul prefrontal anterior, unde se crede că are loc reglarea disonanței cognitive (rezolvarea conflictelor dintre alegeri). Potrivit lui Allman, acest releu neuronal transmite cel mai probabil motivația de a acționa și are de-a face cu detectarea erorilor. Astfel, autocontrolul și evitarea erorilor sunt facilitate de funcția de limitare executivă a ACC ca regulator al modelului de interferență al semnalelor neuronale între aceste două părți ale creierului.
La oameni, emoțiile puternice duc la activarea ACC, iar ACC transmite semnale neuronale primite de la amigdala (centrul procesării primare a emoțiilor) către cortexul frontal. Poate că funcționează ca un fel de lentilă care concentrează modelul complex de interferență a semnalului nervos. ACC este, de asemenea, activ în timpul sarcinilor de judecată, discriminare și detectarea erorilor. Atunci când rezolvă probleme dificile sau cu emoții puternice (dragoste, furie sau pasiune), AUC este mai entuziasmat. Studiile imagistice ale creierului au arătat că ASC este activă în special atunci când mama aude plânsul copilului. Acest lucru evidențiază rolul important al PPC în receptivitatea socială.
ACC este o regiune relativ veche a cortexului. Este asociat cu multe funcții ale sistemului autonom , inclusiv cu funcțiile motorii și digestive, precum și cu un rol în reglarea tensiunii arteriale și a ritmului cardiac. Rolul semnificativ al ACC și al cortexului fronto-insular în miros și gust a fost pierdut pentru ei în timpul evoluției recente (poate pentru a-și putea juca mai bine rolurile de recunoaștere, variind de la planificarea acțiunii și conștientizarea de sine până la jocul de rol și minciuna). ). Abilitățile olfactive reduse ale oamenilor în comparație cu alte primate se pot datora faptului că neuronilor fusi aflați în centrii neuronali cheie mai au doar două procese, nu multe; ca urmare, a existat o scădere a integrării neurologice.
La convenția Societății Neurologice din 2003, Allman a raportat despre celulele fusiforme pe care echipa sa le-a găsit într-o altă zonă a creierului: cortexul fronto-insular. Evident, la oameni, această zonă a suferit adaptări evolutive semnificative, poate nu mai mult de 100.000 de ani în urmă.
Cortexul fronto-insular este strâns legat de insula, o regiune de dimensiunea unui deget mare în fiecare emisferă a creierului uman. Lobul insular și cortexul fronto-insular sunt părți ale cortexului orbitofrontal. Aici se află rețelele neuronale complexe asociate cu conștientizarea spațială și atingerea și se crede că sunt generate și realizate un sentiment de conștientizare de sine și emoții complexe. În plus, această zonă din emisfera dreaptă este cheia în orientarea și percepția spațiului tridimensional.
Majoritatea neuronilor în formă de fus ai cortexului cingulat anterior au fost găsiți în corpul uman, mai puțini la maimuțele mici și chiar mai puțini la cele mari. La oameni și la bonobo, se găsesc adesea în grupuri de 3-6. Analiza stratului V al ACC al hominidelor a arătat că numărul mediu al acestor neuroni la urangutani din ACC este de aproximativ 9 pe secțiune; sunt rare, reprezentând 0,6% din toate celulele din secțiune. Gorilele au aproximativ 22 dintre ele, adică sunt mai frecvente, reprezentând 2,3%; cimpanzeii au aproximativ 37 dintre ei, sunt din belșug, reprezentând 3,8%; la cimpanzeii pigmei - aproximativ 68, sunt abundenți și adunați în ciorchini, alcătuiesc 4,8%; la oameni - aproximativ 89, ele sunt, de asemenea, abundente și colectate în grupuri, alcătuiesc 5,6%. [zece]
La toate primatele studiate, au existat mai mulți neuroni fusi în cortexul fronto-insular din emisfera dreaptă decât în cea stângă. Deși s-au găsit mai mulți neuroni fusi în ACC la cimpanzei și bonobo, numărul acestor neuroni din cortexul fronto-insular a fost mult mai mare la gorile (date pentru urangutani nu au fost încă obținute). Un om adult are 82.855 dintre aceste celule, o gorilă are 16.710, iar un cimpanzeu pigmeu nu are mai mult de 1.808, în ciuda faptului că cimpanzeii și cimpanzeii pigmei sunt mult mai aproape de oameni.
Neuronii fusei sunt localizați în cortexul prefrontal dorsolateral la oameni [2] și elefanți [6] . La om, ei sunt observați în concentrație mai mare în zona a 9-a Brodmann, mai ales izolate sau în grupuri de câte doi, în timp ce în zona a 24-a Brodmann se găsesc în principal în grupuri de 2-4. [2]
Dezvoltarea anormală a neuronilor fusi poate fi asociată cu mai multe patologii, de obicei caracterizate prin denaturarea realității, tulburări de gândire, tulburări de vorbire și retragere de la contactul social. Modificarea acestor neuroni ar putea cauza schizofrenie și boala Alzheimer , dar cercetările asupra acestor relații rămân într-un stadiu incipient.
Studiile umane arată că neuronii fusiformi sunt deosebit de susceptibili la moarte în boala Alzheimer: până la 60% dintre neuronii fusei din cortexul cingulat anterior pot muri. Aceste celule sunt afectate și în demența frontotemporală.