Muzyka mózgu. Zasady harmonijnego rozwoju Pren Anet

Plastyczność mózgu

Plastyczność mózgu

Dlaczego więc możemy grać na własnym mózgu jak na instrumencie muzycznym? Najważniejsze jest to Plastikowy mózg, jego zdolność do zmian.

Do początku lat 90. większość badaczy uważała, że ​​wszystko komórki nerwowe osoba otrzymuje od urodzenia i że po dwudziestu pięciu latach zaczynają wymierać, stopniowo osłabiając siłę i złożoność połączeń nerwowych.

Ale dziś, dzięki zaawansowanym technologiom, opinia naukowców na ten temat radykalnie się zmieniła. Obecnie już o tym wiadomo ludzki mózg zawiera około stu miliardów neuronów połączonych ze sobą za pomocą tak zwanych synaps i że przez całe życie w samej strefie pamięci powstaje co najmniej dwieście nowych komórek nerwowych. Innymi słowy, nasz mózg znajduje się w stanie trwałych zmian.

Nasz mózg znajduje się w stanie ciągłych zmian.

Ponadto kilka lat temu badacze uważali, że za mowę, uczucia, wzrok, równowagę itp. odpowiadają określone ośrodki. Dziś naukowcy doszli do wniosku, że nie jest to do końca prawdą. Podstawowe funkcje kontrolujące naszą aktywność motoryczną i sprzężenie zwrotne sensoryczne rzeczywiście są zlokalizowane w określonych obszarach mózgu, ale złożone funkcje poznawcze są rozmieszczone w różnych częściach mózgu. Wszystkie osiem kluczy przedstawionych w tej książce odpowiada różnym obszarom mózgu, ale żaden klucz nie ogranicza się do jednej części mózgu.

Na przykład funkcja mowy jest wynikiem zespołowego działania szeregu obszarów mózgu, które mogą ze sobą współpracować różne sposoby. To wyjaśnia, dlaczego każda osoba używa własnych, unikalnych struktur mowy i dlaczego struktura naszej mowy zmienia się w zależności od środowiska.

Ponadto mózg stale się reorganizuje. Naukowcy odkryli, że osłabione funkcje mózgu można przywrócić inni obszary mózgu. Psychiatra Norman Doidge uważa za jedno z największe odkrycia XX wieku, fakt, że praktyczna i teoretyczna nauka oraz działanie mogą „włączać i wyłączać nasze geny, kształtując anatomię naszego mózgu i nasze zachowanie”. A neurolog Vilayanur Subramanian Ramachandran wzywa tych, którzy zostali przyjęci ostatnie lata odkrycia w dziedzinie aktywności mózgu dokonane przez piątą rewolucję.

Praktyczna i teoretyczna nauka oraz działanie mogą włączać i wyłączać nasze geny.

Musimy jednak przyznać: dziś naukowcy są dopiero o krok od zrozumienia niezliczonych cudów ludzkiego mózgu. Po przeczytaniu tej książki zrozumiesz tylko niewielką, choć niezwykle ważną, część tych cudów.

W tej książce mowa jest zarówno o biologicznych, jak i mentalnych składnikach mózgu, ale głównie o tych ostatnich. Część biologiczna dotyczy chemii i fizyki mózgu, neuroprzekaźników, takich jak serotonina i dopamina, oraz plastyczności neuronów. Komponent mentalny dotyczy naszej zdolności myślenia i działania, a także poznania w szerokim tego słowa znaczeniu.

W tym miejscu czytelnik może się zastanawiać: „Ale już dużo wiem o mózgu – co jeszcze powinienem wiedzieć?” Uwierz mi, czeka Cię wiele niespodzianek, ponieważ dziś wiele zakorzenionych pomysłów na temat mózgu jest beznadziejnie przestarzałych. Na przykład naukowcy wcześniej wierzyli, że im głębiej wnikną do mózgu, tym większy będzie postęp w zrozumieniu ewolucji człowieka i że „cywilizowana” kora mózgowa jest odpowiedzialna za podstawowe i prymitywne funkcje. Zatem: będziesz musiał ponownie rozważyć tę popularną teorię. Nasz mózg nie składa się z warstw ewolucyjnych: w ogóle nie można go uważać za strukturę modułową. Działa bardziej jak sieć i jest znacznie bardziej złożona i interesująca, niż moglibyśmy sobie wyobrazić.

A inni nasi czytelnicy mogą powiedzieć: „Jesteśmy, kim jesteśmy, a całe to mówienie o pozytywnych zmianach to nic innego jak kolejna pusta obietnica”. Ale zapominasz o plastyczności - najważniejszej właściwości mózgu: jest plastyczny i ciągle się zmienia, dostosowując się do środowiska. Dzisiaj, wykonując tę ​​czy inną czynność, używasz niektórych komórek nerwowych, a po kilku tygodniach, robiąc to samo, używasz innych. Na przykład po przeczytaniu tej książki Twój mózg już nigdy nie będzie taki sam.

Człowiek stale rozwija swój mózg, gdy dokonuje innego wyboru lub uczy się czegoś nowego Życie codzienne. Słynni londyńscy taksówkarze mogą służyć jako wyraźny przykład plastyczności mózgu. Od dwóch do czterech lat przygotowują się i szkolą: zapamiętują nazwy ulic, tras i atrakcji w promieniu dziesięciu kilometrów od centrum miasta. Badania wykazały, że w rezultacie ich prawy hipokamp jest większy – w porównaniu do osób wykonujących inne zawody – a ich pamięć przestrzenna ulega zauważalnej poprawie. A im więcej taksówkarz, jeżdżąc po mieście, poznaje nowe informacje, tym większa staje się ta część mózgu. Pomyśl: jakie części mózgu Ty trenować i rozwijać się w życiu codziennym? Którzy są lepiej wyszkoleni od innych?

Niektórzy uważają, że zmiany w ogóle nie są dla nich. Rozumują w ten sposób: „Jestem za stary i starego psa nie nauczysz nowych sztuczek”. Jednak dzisiaj udowodniono już, że pobudzone neurony wytwarzają o 25% więcej połączeń nerwowych, zwiększają rozmiar i poprawiają dopływ krwi do mózgu, i dzieje się to w każdym wieku. Człowiek może się zmienić niezależnie od tego, ile ma lat. Niekoniecznie stanie się to z dnia na dzień, choć jest to możliwe. Jedna nowa wiedza, małe dostosowanie i udoskonalenie – i to, co do niedawna wydawało się nie do pokonania, nagle okazuje się zupełnie inaczej i okazuje się, że zachowujesz się zupełnie inaczej.

Pobudzone neurony wytwarzają o 25% więcej połączeń neuronowych.

W życiu każdego człowieka istnieją przykłady obu typów zmian – zarówno w wyniku celowej, praktycznej nauki, jak i w wyniku gwałtownych skoków w rozumieniu, które dosłownie z dnia na dzień zmieniają nasz świat. I zrozumienia siebie, otaczającego nas świata i dostępnych nam możliwości.

„Książka Doidge'a to niezwykły i pełen nadziei opis nieograniczonej zdolności ludzkiego mózgu do adaptacji... Zaledwie kilkadziesiąt lat temu naukowcy wierzyli, że mózg jest niezmienny i „zaprogramowany na stałe”, a większość form uszkodzeń mózgu jest nieuleczalna. Doktora Doidge’a, wybitnego psychiatrę i badacza, uderzyło to, jak przemiany zachodzące u jego pacjentów zaprzeczają tym poglądom, dlatego zaczął studiować nową naukę dotyczącą neuroplastyczności. Pomogła mu komunikacja z naukowcami, którzy byli u początków neurologii i pacjentami, którym pomogła neurorehabilitacja. W swojej fascynującej książce, napisanej w pierwszej osobie, opowiada o tym, jak nasz mózg ma niesamowite zdolności do zmiany swojej struktury i kompensowania nawet najcięższych chorób neurologicznych.

Olivera Sachsa

„W księgarniach regały z książkami naukowymi są zwykle umiejscowione dość daleko od działów, w których znajdują się poradniki, co powoduje, że opis brutalna rzeczywistość ląduje na jednych półkach, a spekulatywne wnioski na innych. Jednak fascynujący przegląd rewolucji zachodzącej obecnie w neurobiologii dokonany przez Normana Doidge'a zawęża tę lukę: jako możliwości pozytywne myślenie naukowcy zyskują coraz większe zaufanie, wielowiekowa różnica między mózgiem a świadomością zaczyna się zacierać. Książka przedstawia oszałamiający, eksplodujący rzeczywistość materiał, który ma Świetna cena…nie tylko dla cierpiących pacjentów choroby neurologiczne, ale dla wszystkich ludzi, nie mówiąc już o ludzkiej kulturze, wiedzy i historii.”

New York Timesa

„Żywa i niezwykle ekscytująca… edukacyjna i ekscytująca książka. Przynosi satysfakcję zarówno umysłowi, jak i sercu. Doidge'owi udaje się wyjaśnić najnowsze badania z zakresu neurologii w sposób jasny i zrozumiały. Opowiada o trudach, jakie spotkały pacjentów, o których pisze – ludzi, którym od urodzenia pozbawiono części mózgu; osoby z trudnościami w uczeniu się; ludzi po udarze – z niesamowitym taktem i bystrością. Najważniejsze, co łączy najlepsze książki, napisany przez specjalistów w dziedzinie medycyny – oraz dzieło Doidge’a… – to odważne pokonanie wąskiego mostu pomiędzy ciałem a duszą.”

Trybuna Chicagowska

„Czytelnicy z pewnością będą chcieli przeczytać na głos całe fragmenty książki i przekazać je osobie, która może z nich skorzystać. Łącząc historie eksperymentów naukowych z przykładami osobistego triumfu, Doidge wywołuje u czytelnika poczucie podziwu dla mózgu i wiary naukowców w jego możliwości.

„Washington Post”.

„Didge opowiada nam, jedna po drugiej, fascynujące historie, których nauczył się podróżując po świecie i kontaktując się z wybitnymi naukowcami i ich pacjentami. Każda z tych historii jest wpleciona w analizę najnowszych osiągnięć nauki o mózgu, opisaną w prosty i wciągający sposób. Może trudno sobie wyobrazić, że dzieło zawierające bogactwo danych naukowych może być fascynujące, ale od tej książki nie da się odłożyć”.

Jeff Zimman, Posit Science, biuletyn e-mailowy

„Żeby o nauce mówić w sposób jasny i przystępny, trzeba mieć niezwykły talent. Oliver Sacks robi to bardzo dobrze. To samo można powiedzieć o najnowszym dziele Stephena Jaya Goulda. A teraz mamy Normana Doidge’a. Niesamowita książka. Jej przeczytanie nie wymaga specjalnej wiedzy z zakresu neurochirurgii – wystarczy mieć dociekliwy umysł. Doidge'a - najlepszy przewodnik w tej dziedzinie nauki. Jego styl jest lekki i bezpretensjonalny, potrafi wyjaśnić złożone koncepcje, komunikując się z czytelnikami na równi z równymi sobie. Studia przypadków są typowym gatunkiem literatury psychiatrycznej i Doidge robi to dobrze.

Teoria neuroplastyczności cieszy się coraz większym zainteresowaniem, ponieważ rewolucjonizuje nasze rozumienie mózgu. Mówi nam, że mózg wcale nie jest zbiorem wyspecjalizowanych części, z których każda ma określone miejsce i funkcję, ale jest dynamicznym organem zdolnym do przeprogramowania i odbudowy, jeśli zajdzie taka potrzeba. Ta wiedza może przynieść korzyści nam wszystkim. Jest to szczególnie ważne w przypadku osób cierpiących na poważne choroby - udar, porażenie mózgowe, schizofrenię, trudności w uczeniu się, zaburzenia obsesyjno-kompulsywne i inne - ale kto z nas nie chciałby zdobyć kilku dodatkowych punktów w teście na inteligencję lub poprawić swoją pamięć? Kup tę książkę. Twój mózg będzie Ci wdzięczny.”

The Globe & Mail (Toronto)

„Dziś jest to najbardziej przystępna i uniwersalna książka na ten temat”.

Doktor Michael M. Merzenich, profesor, Centrum Integracyjnej Neuronauki. Keck University of California w San Francisco

„Mistrzowsko prowadzona podróż przez stale rozwijające się pole badań związanych z neuroplastycznością”.

„Norman Doidge napisał doskonałą książkę, która porusza i rzuca światło na wiele problemów neuropsychiatrycznych, z którymi borykają się dzieci i dorośli. W książce każdy syndrom jest zilustrowany konkretnymi historiami z praktyki, które czyta się jak świetne historie… więc sprawia wrażenie niemal naukowego kryminału i nie pozwala się nudzić… ale także sprawia, że ​​łatwiej jest z tobą nawiązać kontakt i zrozumiale zwykli ludzie tak tajemniczą dziedzinę jak nauka. Książka skierowana jest do wykształconego czytelnika, ale nie trzeba mieć doktoratu, żeby skorzystać z wiedzy, jaką oferuje.”

Barbara Milrod, lekarz medycyny, psychiatra, Weill Studia medyczne Uniwersytet Kornwalii

„Fascynująca i bardzo ważna książka. Doidge dostarcza czytelnikowi imponującą ilość informacji na wybrany przez niego temat i robi to fachowo. Jednocześnie jego umiejętność wyjaśnienia istoty pytania, które przy mniej umiejętnym ułożeniu mogłoby wydawać się przerażająco skomplikowane, a nawet niedostępne do zrozumienia, zawsze towarzyszy poczuciu cudu. Historie, które opowiada, dostarczają maksymalnej satysfakcji emocjonalnej... Doidge omawia, w jaki sposób wpływy kulturowe dosłownie „kształtują” nasze mózgi… Staje się jasne, że nasze reakcje na świat to nie tylko zjawisko społeczne czy psychologiczne, ale także długotrwały proces neurologiczny.”

The Gazette (Montreal)

„Didge przedstawia historię badań w tej wschodzącej dziedzinie nauki, przedstawiając nas naukowcom dokonującym przełomowych odkryć i opowiadając fascynujące historie ludzi, którym pomogli”.

Psychologia dzisiaj

„Przez wiele lat panował powszechnie akceptowany pogląd, że funkcjonowanie mózgu u dorosłych może się zmieniać jedynie w kierunku pogorszenia. Uważano, że dzieci z niepełnosprawnością intelektualną i dorośli po urazie mózgu nie mają szans na normalne funkcjonowanie mózgu. Doidge twierdzi, że tak nie jest. Opisuje zdolność mózgu do samoreorganizacji poprzez tworzenie nowych połączeń neuronowych przez całe życie człowieka. Podaje wiele studiów przypadków, opowiadając o pacjentach, którzy po udarze na nowo nauczyli się poruszać i mówić; osoby starsze, którym udało się poprawić pamięć; oraz dzieci, które zwiększyły swój poziom inteligencji i przezwyciężyły trudności w nauce. Sugeruje, że odkrycia dokonane w dziedzinie neuroplastyczności mogą okazać się przydatne przede wszystkim profesjonalistom różne obszary zajęć, ale przede wszystkim dla nauczycieli wszystkich typów.”

Tydzień Edukacji

„Niesamowita książka. Bez wątpienia zasługuje na porównanie z twórczością Olivera Sacksa. Doidge ma niesamowity prezent zamień skomplikowany, specjalistyczny materiał w ekscytującą lekturę. Trudno sobie wyobrazić bardziej fascynujący temat – lub lepsze wprowadzenie do niego.”

Rekord Kitchenera Waterloo

„Od dawna wiemy, że zmiany w mózgu mogą wpływać na naszą psychikę i sposób myślenia. Norman Doidge pokazuje nam, że proces myślenia i nasze myśli mają moc przekształcania naszego mózgu. Odkrywa podstawy uzdrawiania psychicznego.”

Doktor nauk biologicznych E. P. Kharchenko, M. N. Klimenko

Poziomy plastyczności

Na początku tego stulecia badacze mózgu porzucili tradycyjne poglądy na temat stabilności strukturalnej mózgu dorosłego i niemożności powstania w nim nowych neuronów. Stało się jasne, że plastyczność mózgu dorosłego człowieka również w ograniczonym stopniu wykorzystuje procesy neuronogenezy.

Kiedy mówimy o plastyczności mózgu, najczęściej mamy na myśli jego zdolność do zmian pod wpływem uczenia się lub uszkodzeń. Mechanizmy odpowiedzialne za plastyczność są różne, a jej najdoskonalszym przejawem w uszkodzeniu mózgu jest regeneracja. Mózg to niezwykle złożona sieć neuronów, które komunikują się ze sobą poprzez Specjalna edukacja- synapsy. Dlatego też możemy wyróżnić dwa poziomy plastyczności: makro i mikro. Poziom makro obejmuje zmiany w strukturze sieciowej mózgu, która umożliwia komunikację pomiędzy półkulami oraz pomiędzy różnymi regionami w obrębie każdej półkuli. Na poziomie mikro zmiany molekularne zachodzą w samych neuronach i synapsach. Na każdym poziomie plastyczność mózgu może objawiać się szybko lub powoli. W artykule skupimy się głównie na plastyczności na poziomie makro oraz perspektywach badań nad regeneracją mózgu.

Istnieją trzy proste scenariusze plastyczności mózgu. W pierwszym dochodzi do uszkodzenia samego mózgu: na przykład udaru kory ruchowej, w wyniku którego mięśnie tułowia i kończyn tracą kontrolę nad korą i ulegają paraliżowi. Drugi scenariusz jest odwrotnością pierwszego: mózg jest nienaruszony, ale narząd lub jego część jest uszkodzona system nerwowy na obwodzie: narząd zmysłów – ucho lub oko, rdzeń kręgowy, amputowano kończynę. A ponieważ informacje przestają napływać do odpowiednich części mózgu, części te stają się „bezrobotne”, nie są zaangażowane funkcjonalnie. W obu scenariuszach mózg reorganizuje się, próbując wypełnić funkcję uszkodzonych obszarów za pomocą obszarów nieuszkodzonych lub zaangażować obszary „bezczynne” w obsługę innych funkcji. Jeśli chodzi o trzeci scenariusz, różni się on od dwóch pierwszych i jest z nim powiązany zaburzenia psychiczne spowodowany różne czynniki.

Trochę anatomii

Na ryc. Rycina 1 przedstawia uproszczony schemat lokalizacji pól na zewnętrznej korze lewej półkuli, opisanych i ponumerowanych według kolejności ich badań przez niemieckiego anatoma Korbiniana Brodmanna.

Każde pole Brodmanna jest scharakteryzowane specjalny skład neurony, ich lokalizacja (neurony korowe tworzą warstwy) i połączenia między nimi. Przykładowo pola kory czuciowej, w których następuje pierwotne przetwarzanie informacji z narządów zmysłów, znacznie różnią się swoją architekturą od pierwotnej kory ruchowej, która odpowiada za generowanie poleceń dla dobrowolnych ruchów mięśni. W pierwotnej korze ruchowej dominują neurony w kształcie piramidy, a kora czuciowa jest reprezentowana głównie przez neurony, których kształt ciała przypomina ziarna lub granulki, dlatego nazywane są ziarnistymi.

Mózg zwykle dzieli się na przodomózgowie i tyłomózgowie (ryc. 1). Obszary kory sąsiadujące z głównymi polami czuciowymi w tylnej części mózgu nazywane są strefami asocjacji. Przetwarzają informacje pochodzące z pierwotnych pól sensorycznych. Im dalej od nich znajduje się strefa skojarzeń, tym lepiej jest w stanie integrować informacje z różnych obszarów mózgu. Najwyższa zdolność integracyjna w tylnej części mózgu jest charakterystyczna dla strefy skojarzeniowej płat ciemieniowy(niepokolorowany na ryc. 1).

W przodomózgowie obok kory ruchowej znajduje się kora przedruchowa, w której zlokalizowane są dodatkowe ośrodki regulacji ruchu. Na biegunie czołowym znajduje się kolejna duża strefa asocjacji – kora przedczołowa. U naczelnych jest to najbardziej rozwinięta część mózgu, odpowiedzialna za najbardziej złożone procesy mentalne. To właśnie w strefach asocjacyjnych płatów czołowych, ciemieniowych i skroniowych u dorosłych małp ujawniono włączenie nowych neuronów ziarnistych o krótkim okresie życia do dwóch tygodni. Zjawisko to tłumaczy się udziałem tych stref w procesach uczenia się i zapamiętywania.

W obrębie każdej półkuli obszary bliskie i odległe oddziałują ze sobą, ale obszary sensoryczne w obrębie półkuli nie komunikują się ze sobą bezpośrednio. Homotopowe, czyli symetryczne, obszary różnych półkul są ze sobą połączone. Półkule są również połączone z leżącymi u ich podstaw, ewolucyjnie starszymi, podkorowymi obszarami mózgu.

Rezerwy mózgu

Imponujących dowodów na plastyczność mózgu dostarcza nam neurologia, zwłaszcza w ostatnich latach, wraz z pojawieniem się wizualnych metod badania mózgu: komputera, rezonansu magnetycznego i pozytonowej tomografii emisyjnej, magnetoencefalografii. Uzyskane za ich pomocą obrazy mózgu pozwoliły sprawdzić, czy w niektórych przypadkach dana osoba jest w stanie pracować i uczyć się, być kompletna społecznie i biologicznie, nawet po utracie bardzo istotnej części mózgu.

Być może najbardziej paradoksalnym przykładem plastyczności mózgu jest przypadek wodogłowia u matematyka, który doprowadził do utraty prawie 95% kory mózgowej i nie wpłynął na jego wysokie zdolności intelektualne. Magazyn Science opublikował na ten temat artykuł pod ironicznym tytułem „Czy naprawdę potrzebujemy mózgu?”

Częściej jednak znaczne uszkodzenia mózgu prowadzą do głębokiej niepełnosprawności na całe życie – jego zdolność do przywracania utraconych funkcji nie jest nieograniczona. Częstymi przyczynami uszkodzeń mózgu u dorosłych są udary naczyniowo-mózgowe (w najcięższej postaci udar mózgu), rzadziej urazy i nowotwory mózgu, infekcje i zatrucia. U dzieci często zdarzają się przypadki zaburzeń rozwoju mózgu, które mają podłoże zarówno genetyczne, jak i patologiczne rozwój wewnątrzmaciczny.

Wśród czynników determinujących zdolności regeneracyjne mózgu należy w pierwszej kolejności podkreślić wiek pacjenta. W przeciwieństwie do dorosłych, u dzieci, po usunięciu jednej z półkul, druga półkula kompensuje funkcje odległej półkuli, w tym język. (Wiadomo, że u dorosłych utracie funkcji jednej z półkul towarzyszą zaburzenia mowy.) Nie wszystkie dzieci kompensują się równie szybko i całkowicie, ale jedna trzecia dzieci w wieku 1 roku ma niedowład rąk i nóg pozbyć się zaburzeń do 7 roku życia aktywność silnika. Aż 90% dzieci z zaburzenia neurologiczne w okresie noworodkowym rozwijają się one później normalnie. Dlatego niedojrzały mózg lepiej radzi sobie z uszkodzeniami.

Drugim czynnikiem jest czas trwania narażenia na czynnik uszkadzający. Wolno rosnący guz deformuje najbliższe mu części mózgu, ale może osiągnąć imponujące rozmiary bez zakłócania funkcji mózgu: mechanizmy kompensacyjne mają czas na włączenie. Jednak ostre zaburzenie o tej samej wielkości jest najczęściej niezgodne z życiem.

Trzecim czynnikiem jest lokalizacja uszkodzenia mózgu. Niewielkie uszkodzenie może dotyczyć obszaru gęstego gromadzenia się włókien nerwowych, co prowadzi do różne działy organizmu i spowodować poważną chorobę. Przykładowo, przez małe obszary mózgu zwane kapsułkami wewnętrznymi (są ich dwie, po jednej na każdej półkuli), włókna tzw. przewodu piramidowego przechodzą od neuronów ruchowych kory mózgowej (ryc. 2), kierując się do rdzeń kręgowy i przekazywanie poleceń wszystkim mięśniom ciała i kończyn. Zatem krwotok w obszarze torebki wewnętrznej może prowadzić do paraliżu mięśni całej połowy ciała.

Czwartym czynnikiem jest zasięg uszkodzenia. Ogólnie rzecz biorąc, im większe uszkodzenie, tym większa utrata funkcji mózgu. A ponieważ podstawą strukturalnej organizacji mózgu jest sieć neuronów, utrata jednej sekcji sieci może wpłynąć na pracę innych, odległych sekcji. Dlatego też zaburzenia mowy często obserwuje się w obszarach mózgu położonych z dala od wyspecjalizowanych obszarów mowy, takich jak obszar Broki (obszary 44–45 na ryc. 1).

Wreszcie, oprócz tych czterech czynników, ważne są indywidualne różnice w anatomicznych i funkcjonalnych połączeniach mózgu.

Jak kora się reorganizuje

Powiedzieliśmy już, że o specjalizacji funkcjonalnej różnych obszarów kory mózgowej decyduje ich architektura. Ta specjalizacja, która rozwinęła się w ewolucji, służy jako jedna z barier w manifestacji plastyczności mózgu. Przykładowo, jeśli u osoby dorosłej uszkodzona zostanie pierwotna kora ruchowa, jej funkcji nie mogą przejąć znajdujące się obok niej obszary czuciowe, ale może to zrobić sąsiadująca z nią strefa przedruchowa tej samej półkuli.

U osób praworęcznych, gdy ośrodek Broki związany z mową zostaje zakłócony w lewej półkuli, aktywowane są nie tylko obszary do niego przylegające, ale także obszar homotopijny do centrum Broki w prawej półkuli. Jednak takie przesunięcie funkcji z jednej półkuli na drugą nie przebiega bez pozostawienia śladu: przeciążenie obszaru kory, który pomaga uszkodzonemu obszarowi, prowadzi do pogorszenia wykonywania własnych zadań. W opisywanym przypadku przeniesieniu funkcji mowy na prawą półkulę towarzyszy osłabienie uwagi przestrzenno-wizualnej pacjenta – np. osoba taka może częściowo ignorować (nie dostrzegać) lewą część przestrzeni.

Jeszcze 30 lat temu ludzki mózg uznawano za narząd, który zakończył swój rozwój w wieku dorosłym. Jednak nasza tkanka nerwowa ewoluuje przez całe życie, reagując na ruchy intelektu i zmiany zachodzące w nim otoczenie zewnętrzne. Plastyczność mózgu pozwala człowiekowi uczyć się, odkrywać, a nawet żyć z jedną półkulą, jeśli druga została uszkodzona. T&P wyjaśnia, czym jest neuroplastyczność i jak działa na poziomie fizjologicznym i molekularnym.

Rozwój mózgu nie kończy się wraz z zakończeniem jego formowania. Dziś wiemy, że połączenia neuronowe powstają, zanikają i są stale odnawiane, dlatego proces ewolucji i optymalizacji w naszej głowie nigdy się nie kończy. Zjawisko to nazywane jest „plastycznością neuronalną” lub „neuroplastycznością”. To właśnie pozwala naszemu umysłowi, świadomości i zdolnościom poznawczym przystosować się do zmian. środowisko i to właśnie jest kluczem do intelektualnej ewolucji gatunku. Pomiędzy komórkami naszego mózgu nieustannie tworzone i utrzymywane są biliony połączeń, przesiąkniętych impulsami elektrycznymi i migającymi jak małe błyskawice. Każda komórka jest na swoim miejscu. Każdy most międzykomórkowy jest dokładnie sprawdzany pod kątem konieczności jego istnienia. Nic przypadkowego. I nic przewidywalnego: w końcu plastyczność mózgu to jego zdolność do adaptacji, doskonalenia się i rozwoju w zależności od okoliczności.

Plastyczność pozwala mózgowi doświadczyć niesamowitych zmian. Przykładowo jedna półkula może dodatkowo przejąć funkcje drugiej, jeśli ta nie będzie działać. Stało się tak w przypadku Jodie Miller, dziewczynki, która w wieku trzech lat z powodu nieuleczalnej padaczki usunięto prawie całą korę prawej półkuli, wypełniając pustą przestrzeń płyn mózgowo-rdzeniowy. Lewa półkula Niemal natychmiast zaczął przystosowywać się do stworzonych warunków i przejął kontrolę nad lewą połową ciała Jody. Zaledwie dziesięć dni po operacji dziewczynka opuściła szpital: mogła już chodzić i posługiwać się lewą ręką. Mimo że Jodie została już tylko połowa kory mózgowej, jej zdolności intelektualne, emocjonalne i... rozwój fizyczny przebiega bez odchyleń. Jedyną pamiątką po operacji jest lekki paraliż lewej strony ciała, co jednak nie przeszkodziło Millerowi w uczęszczaniu na zajęcia choreograficzne. W wieku 19 lat ukończyła szkołę średnią z oceną celującą.

Wszystko to stało się możliwe dzięki zdolności neuronów do tworzenia nowych połączeń między sobą i usuwania starych, jeśli nie są potrzebne. U podstaw tej właściwości mózgu leżą złożone i słabo poznane zdarzenia molekularne, które opierają się na ekspresji genów. Nieoczekiwana myśl prowadzi do pojawienia się nowej synapsy - strefy kontaktu między procesami komórek nerwowych. Opanowanie nowego faktu prowadzi do narodzin nowej komórki mózgowej w podwzgórzu. Sen umożliwia wzrost niezbędnych i usunięcie niepotrzebnych aksonów - długich procesów neuronów, wzdłuż których impulsy nerwowe przemieszczają się z ciała komórki do sąsiadów.

Jeśli tkanka jest uszkodzona, mózg o tym wie. Niektóre komórki, które wcześniej analizowały światło, mogą na przykład zacząć przetwarzać dźwięk. Jak wynika z badań, jeśli chodzi o informacje, nasze neurony mają nienasycony apetyt, dlatego są gotowe analizować wszystko, co się im zaoferuje. Każda komórka jest w stanie pracować z informacjami dowolnego typu. Zdarzenia psychiczne wywołują lawinę zdarzeń molekularnych zachodzących w ciałach komórek. Tysiące impulsów regulują produkcję cząsteczek niezbędnych do natychmiastowej reakcji neuronu. Krajobraz genetyczny, na tle którego rozgrywa się to działanie – fizyczne zmiany komórki nerwowej – wygląda na niezwykle różnorodny i złożony.

„W procesie rozwoju mózgu powstają miliony neuronów we właściwych miejscach, a następnie „instruuje” każdą komórkę, pomagając jej w tworzeniu unikalnych połączeń z innymi komórkami” – mówi Susan McConnell, neurobiolog z Uniwersytetu Stanforda. „Można to porównać do spektaklu teatralnego: rozgrywa się według scenariusza zapisanego w kodzie genetycznym, ale nie ma reżysera ani producenta, a aktorzy nigdy w życiu nie rozmawiali ze sobą przed wyjściem na scenę. I pomimo tego, występ trwa. To dla mnie prawdziwy cud.”

Plastyczność mózgu pojawia się nie tylko w skrajnych przypadkach – po urazie czy chorobie. Konsekwencją tego jest także rozwój zdolności poznawczych i samej pamięci. Badania wykazały, że opanowanie każdej nowej umiejętności, niezależnie od tego, czy jest to nauka język obcy lub przyzwyczajenie się do nowej diety, wzmacnia synapsy. Co więcej, pamięć deklaratywna (na przykład zapamiętywanie faktów) i pamięć proceduralna (na przykład utrzymywanie umiejętności motorycznych podczas jazdy na rowerze) są powiązane z dwoma znanymi nam rodzajami neuroplastyczności.

Neuroplastyczność strukturalna: stała rozwojowa

Neuroplastyczność strukturalna jest powiązana z pamięcią deklaratywną. Za każdym razem, gdy uzyskujemy dostęp do znanych informacji, synapsy między naszymi komórkami nerwowymi ulegają zmianie: zostają ustabilizowane, wzmocnione lub usunięte. Występuje w móżdżku, ciele migdałowatym, hipokampie i korze mózgowej każdego człowieka co sekundę. „Odbiorniki” informacji na powierzchni neuronów – tzw. kolce dendrytyczne – rosną, aby absorbować więcej informacji. Co więcej, jeśli proces wzrostu rozpoczyna się w jednym kręgosłupie, sąsiednie natychmiast chętnie podążają za jego przykładem. Kondensacja postsynaptyczna, gęsta strefa występująca w niektórych synapsach, wytwarza ponad 1000 białek, które pomagają regulować wymianę informacji na poziomie chemicznym. Przez synapsy krąży wiele różnych cząsteczek, których działanie pozwala im nie rozpadać się. Wszystkie te procesy zachodzą nieustannie, dlatego z chemicznego punktu widzenia nasza głowa wygląda jak przesiąknięta sieciami transportowymi metropolia, która jest w ciągłym ruchu.

Neuroplastyczność uczenia się: błyski w móżdżku

Neuroplastyczność uczenia się, w przeciwieństwie do uczenia się strukturalnego, zachodzi w seriach. Związana jest z pamięcią proceduralną, która odpowiada za równowagę i zdolności motoryczne. Kiedy po dłuższej przerwie wsiadamy na rower lub uczymy się pływać i raczkować, w naszym móżdżku odbudowują się lub pojawiają się po raz pierwszy tzw. włókna pnące i omszałe: pierwsze – pomiędzy dużymi komórkami Purkiniego w jednej warstwie tkanki, drugi - pomiędzy komórkami ziarnistymi w innym. Wiele komórek zmienia się wspólnie, „harmonijnie” w tym samym momencie, dzięki czemu, nie zapamiętując niczego konkretnego, jesteśmy w stanie ruszyć hulajnogą lub utrzymać się na powierzchni.

Neuroplastyczność ruchowa jest ściśle powiązana ze zjawiskiem długotrwałego wzmocnienia – wzrostu transmisji synaptycznej pomiędzy neuronami, co pozwala na zachowanie ścieżki przez długi czas. Naukowcy uważają obecnie, że długotrwałe wzmocnienie leży u podstaw komórkowych mechanizmów uczenia się i pamięci. To ona jest w całym procesie ewolucji różne rodzaje zapewnili im zdolność przystosowania się do zmian w otoczeniu: nie spadli z gałęzi we śnie, nie kopali zamarzniętej gleby, nie zauważali cieni drapieżnych ptaków w słoneczny dzień.

Jest jednak oczywiste, że oba typy neuroplastyczności nie opisują wszystkich zmian, jakie zachodzą w komórkach nerwowych i pomiędzy nimi przez całe życie. Obraz mózgu wydaje się równie złożony jak obraz kodu genetycznego: im więcej się o nim dowiadujemy, tym bardziej zdajemy sobie sprawę, jak mało tak naprawdę wiemy. Plastyczność umożliwia mózgowi adaptację i rozwój, zmianę jego struktury, poprawę funkcji w każdym wieku oraz radzenie sobie ze skutkami chorób i urazów. Jest to wynik jednoczesnej wspólnej pracy różnych mechanizmów, których praw jeszcze nie zbadaliśmy.

„Plastyczność mózgu odnosi się do zdolności układu nerwowego do zmiany jego struktury i funkcji przez całe życie w odpowiedzi na różnorodność środowiska. Termin ten nie jest łatwy do zdefiniowania, mimo że jest obecnie szeroko stosowany w psychologii i neuronauce. Jest używany do określenia do zmian zachodzących na różnych poziomach układu nerwowego: w strukturach molekularnych, zmianach w ekspresji genów i zachowaniu.”

Neuroplastyczność umożliwia neuronom regenerację zarówno anatomiczną, jak i funkcjonalną, a także tworzenie nowych połączeń synaptycznych. Plastyczność neuronowa to zdolność mózgu do naprawy i restrukturyzacji. Ten potencjał adaptacyjny układu nerwowego pozwala mózgowi zregenerować się po urazach i zaburzeniach, a także może redukować skutki zmian strukturalnych wywołanych patologiami takimi jak stwardnienie rozsiane, choroba Parkinsona, zaburzenia funkcji poznawczych, bezsenność u dzieci itp.

Różne grupy neurologów i psychologów poznawczych badające procesy plastyczności synaptycznej i neurogenezy doszły do ​​wniosku, że zestaw poznawczych ćwiczeń klinicznych do stymulacji i treningu mózgu („CogniFit”) sprzyja tworzeniu nowych synaps i obwodów nerwowych, które pomagają reorganizować i przywracać funkcji uszkodzonego obszaru i przekazania zdolności kompensacyjnych. Badania sugerują, że plastyczność mózgu jest aktywowana i wzmacniana podczas stosowania tego programu ćwiczeń klinicznych. Na poniższym rysunku możesz zobaczyć, jak rozwija się sieć neuronowa w wyniku ciągłej i odpowiedniej stymulacji poznawczej.

Sieci neuronowe zanim szkolenieSieci neuronowe Po 2 tygodniach stymulacja poznawczaSieci neuronowe po 2 miesiącach stymulacja poznawcza

Plastyczność synaptyczna

Kiedy uczymy się lub zdobywamy nowe doświadczenia, mózg tworzy serię połączeń neuronowych. Te sieci neuronowe to ścieżki, którymi neurony wymieniają między sobą informacje. Ścieżki te powstają w mózgu poprzez naukę i praktykę, tak jak na przykład tworzy się ścieżka w górach, jeśli codziennie po niej spaceruje pasterz ze swoją trzodą. Neurony komunikują się ze sobą za pośrednictwem połączeń zwanych synapsami, a te ścieżki komunikacji mogą odnawiać się przez całe życie. Za każdym razem, gdy zdobywamy nową wiedzę (poprzez ciągłą praktykę), wzrasta komunikacja lub transmisja synaptyczna pomiędzy neuronami zaangażowanymi w ten proces. Lepsza komunikacja między neuronami oznacza, że ​​sygnały elektryczne są przesyłane efektywniej nową ścieżką. Na przykład, gdy próbujesz rozpoznać, jaki rodzaj ptaka śpiewa, między niektórymi neuronami tworzą się nowe połączenia. Zatem neurony w korze wzrokowej określają kolor ptaka, kora słuchowa określa jego śpiew, a inne neurony określają nazwę ptaka. Dlatego, aby zidentyfikować ptaka, należy wielokrotnie porównywać jego kolor, głos i nazwę. Z każdą nową próbą, po powrocie do obwodu neuronowego i przywróceniu transmisji neuronowej pomiędzy neuronami biorącymi udział w tym procesie, wzrasta efektywność transmisji synaptycznej. Dzięki temu poprawia się komunikacja pomiędzy odpowiednimi neuronami, a proces poznania zachodzi za każdym razem szybciej. Plastyczność synaptyczna jest podstawą plastyczności ludzkiego mózgu.

Neurogeneza

Biorąc pod uwagę, że plastyczność synaptyczną osiąga się poprzez poprawę komunikacji w synapsie pomiędzy istniejącymi neuronami, neurogeneza odnosi się do narodzin i reprodukcji nowych neuronów w mózgu. Przez długi czas pomysł regeneracji neuronów w mózgu dorosłego człowieka był uważany za wręcz heretycki. Naukowcy wierzyli, że komórki nerwowe umierają i nie są przywracane. Od 1944 roku, a zwłaszcza w ostatnich latach, istnienie neurogenezy zostało naukowo udowodnione i dziś wiemy, co dzieje się, gdy komórki macierzyste (specjalny rodzaj komórek zlokalizowanych w zakręcie zębatym, hipokampie i prawdopodobnie korze przedczołowej) dzielą się na dwie komórki : komórka macierzysta i komórka, która zamieni się w pełnoprawny neuron z aksonami i dendrytami. Następnie nowe neurony migrują do różnych (w tym odległych od siebie) obszarów mózgu, gdzie są potrzebne, utrzymując w ten sposób pojemność neuronową mózgu. Wiadomo, że zarówno u zwierząt, jak i u ludzi nagła śmierć neuronów (np. po krwotoku) jest silnym bodźcem uruchamiającym proces neurogenezy.

Funkcjonalna plastyczność kompensacyjna

W literaturze z zakresu neuronauki obszernie omówiono temat pogorszenia funkcji poznawczych wraz ze starzeniem się i wyjaśniono, dlaczego starsze osoby dorosłe wykazują gorszą wydajność poznawczą niż młodsi dorośli. Co zaskakujące, nie wszystkie osoby starsze radzą sobie słabo: niektóre radzą sobie równie dobrze młodsi. Te nieoczekiwanie różne wyniki w podgrupie osób w tym samym wieku zostały zbadane naukowo i stwierdzono, że po leczeniu Nowa informacja Starsi ludzie z większą wydajnością poznawczą korzystają z tych samych obszarów mózgu, co młodsi ludzie, a także innych obszarów mózgu, których nie używają ani młodsi, ani inni starsi uczestnicy. Naukowcy zbadali zjawisko nadużywania mózgu u osób starszych i doszli do wniosku, że korzystanie z nowych zasobów poznawczych stanowi część strategii kompensacyjnej. W wyniku starzenia się i zmniejszonej plastyczności synaptycznej mózg zaczyna wykazywać swoją plastyczność poprzez restrukturyzację swoich sieci neurokognitywnych. Badania wykazały, że mózg podejmuje tę funkcjonalną decyzję poprzez aktywację innych ścieżek neuronowych, częściej obejmujących obszary obu półkul (co zwykle ma miejsce tylko u młodszych osób).

Funkcjonowanie i zachowanie: uczenie się, doświadczenie i środowisko

Widzieliśmy, że plastyczność to zdolność mózgu do zmiany jego właściwości biologicznych, chemicznych i fizycznych. Jednak nie tylko mózg się zmienia – zmienia się także zachowanie i funkcjonowanie całego organizmu. W ostatnich latach dowiedzieliśmy się, że zmiany genetyczne lub synaptyczne w mózgu zachodzą zarówno w wyniku starzenia się, jak i narażenia na niezliczone czynniki środowiskowe. Szczególne znaczenie mają odkrycia dotyczące plastyczności mózgu, a także jego podatności na skutki różnych zaburzeń. Mózg uczy się przez całe życie – w każdym momencie i w każdym czasie. różne powody zdobywamy nową wiedzę. Na przykład dzieci zdobywają nową wiedzę w ogromnych ilościach, co wywołuje istotne zmiany w strukturach mózgu w momentach intensywnej nauki. Nową wiedzę można zdobyć również w wyniku przeżycia urazu neurologicznego, na przykład w wyniku uszkodzenia lub krwotoku, gdy funkcje uszkodzonej części mózgu zostają zakłócone i trzeba uczyć się na nowo. Są też ludzie, którzy są spragnieni wiedzy wymagającej ciągłego uczenia się. Wskutek ogromna ilość okoliczności, w których może być wymagane nowe uczenie się, zadajemy sobie pytanie, czy mózg zmienia się za każdym razem, gdy to następuje? Naukowcy uważają, że tak nie jest. Wydaje się, że mózg zdobywa nową wiedzę i demonstruje swój potencjał plastyczny, jeśli nowa wiedza pomaga poprawić zachowanie. Oznacza to, że w przypadku zmian fizjologicznych w mózgu konieczne jest, aby konsekwencją uczenia się były zmiany w zachowaniu. Innymi słowy, nowa wiedza musi być konieczna. Na przykład wiedza o innej metodzie przetrwania. Stopień użyteczności prawdopodobnie odgrywa tutaj rolę. W szczególności pomagają rozwijać plastyczność mózgu gry interaktywne. Wykazano, że ta forma uczenia się zwiększa aktywność kory przedczołowej (PFC). Ponadto przydatna jest zabawa z pozytywnym wzmocnieniem i nagrodą, co jest tradycyjnie stosowane w nauczaniu dzieci.

Warunki realizacji plastyczności mózgu

Kiedy i w jakim momencie życia mózg jest najbardziej podatny na zmiany pod wpływem czynników środowiskowych? Plastyczność mózgu wydaje się być zależna od wieku, a wiele pozostaje do odkrycia na temat wpływu środowiska na mózg w zależności od wieku osoby badanej. Wiemy jednak, że sprawność umysłowa zarówno u zdrowych osób starszych, jak i u osób starszych z chorobami neurodegeneracyjnymi ma pozytywny wpływ na neuroplastyczność. Ważne jest to, że mózg podlega zarówno pozytywnym, jak i negatywnym zmianom jeszcze przed narodzinami człowieka. Badania na zwierzętach wykazały, że gdy przyszła matka jest otoczona pozytywnymi bodźcami, u dzieci tworzy się więcej synaps w określonych obszarach mózgu. I odwrotnie, gdy kobiety w ciąży były narażone na jasne światło, które wprowadzało je w stan stresu, liczba neuronów w korze przedczołowej płodu (PFC) zmniejszała się. Ponadto PFC wydaje się być bardziej wrażliwy na wpływy środowiska niż inne obszary mózgu. Wyniki tych eksperymentów mają ważny w debacie natura kontra środowisko, wykazując, że środowisko może zmieniać ekspresję genów neuronowych. Jak zmienia się plastyczność mózgu w czasie i jaki wpływ ma na nią wpływ środowiska? To pytanie jest najważniejsze w terapii. Prowadzone badania genetyczne zwierzęta wykazały, że niektóre geny zmieniają się nawet w wyniku krótkotrwałego narażenia, inne - w wyniku dłuższego narażenia, są też jednak geny, na które nie można było w żaden sposób wpłynąć, a nawet jeśli im się to udało, w rezultacie nadal powrócił do swojego pierwotnego stanu. stan oryginalny. Choć termin „plastyczność” mózgu niesie ze sobą pozytywne konotacje, tak naprawdę przez plastyczność rozumiemy także negatywne zmiany w mózgu związane z dysfunkcjami i zaburzeniami. Trening poznawczy jest bardzo przydatny w promowaniu pozytywnej plastyczności mózgu. Za pomocą systematycznych ćwiczeń można tworzyć nowe sieci neuronowe i usprawniać połączenia synaptyczne pomiędzy neuronami. Jednakże, jak zauważyliśmy wcześniej, mózg nie uczy się efektywnie, jeśli nauka nie przynosi satysfakcji. Dlatego podczas nauki ważne jest, aby wyznaczać i osiągać swoje osobiste cele.

1] Definicja zaczerpnięta z: Kolb, B., Mohamed, A., & Gibb, R., Searching for czynniki leżące u podstaw plastyczności mózgu w stanach normalnych i uszkodzonych, Revista de Trastornos de la Comunicación (2010), doi: 10.1016/ j. jcomdis.2011.04 0,007 Ta sekcja pochodzi z Kolb, B., Mohamed, A. i Gibb, R., Searching for Factors Underlying Brain Plasticity in Health and Damage, Revista de Trastornos de la Comunicación (2010), doi:10.1016/ J. jcomdis.2011.04.007