Пластичность головного мозга: CogniFit — Нейронная пластичность и когнитивность
CogniFit — Нейронная пластичность и когнитивность
«Под пластичностью мозга подразумевается способность нервной системы изменять свою структуру и функции на протяжении всей жизни в ответ на многообразие окружающей среды. Этому термину не так просто дать определение даже несмотря на то, что в настоящее время он широко применяется в психологии и нейронауке. Он используется для обозначения изменений, происходящих на различных уровнях нервной системы: в молекулярных структурах, изменения экспрессии генов и поведения».
Нейропластичность позволяет нейронам восстанавливаться как анатомически, так и функционально, а также создавать новые синаптические связи. Нейронная пластичность — это способность мозга к восстановлению и реструктуризации. Этот адаптивный потенциал нервной системы позволяет мозгу восстановиться после травм и нарушений, а также может уменьшить последствия структурных изменений, вызванных такими патологиями, как рассеянный склероз, болезнь Паркинсона, когнитивное расстройство, болезнь Альцгеймера, дислексия, СДВГ, бессонница у взрослых, бессонница у детей и т.
Нейронные сети до тренировокНейронные сети после 2-х недель когнитивной стимуляцииНейронные сети после 2-х месяцев когнитивной стимуляции
Синаптическая пластичность
Когда мы учимся или получаем новый опыт, мозг устанавливает серию нейронных связей. Эти нейронные сети представляют собой пути, по которым нейроны обмениваются между собой информацией. Эти пути формируются в мозге при обучении и практике, как, например, в горах образуется тропа, если по ней ежедневно ходит пастух со своим стадом. Нейроны взаимодействуют между собой посредством соединений, называемых синапсом, и эти коммуникационные пути могут восстанавливаться в течение всей жизни. Каждый раз, когда мы приобретаем новые знания (путем постоянной практики), коммуникация или синаптическая трансмиссия между участвующими в процессе нейронами усиливается. Улучшение коммуникации между нейронами означает, что электрические сигналы более эффективно передаются на протяжении всего нового пути.
Например, когда вы пытаетесь распознать что за птица поёт, между некоторыми нейронами образуются новые связи. Так, нейроны зрительной коры определяют цвет птицы, слуховой коры — её пение, а другие нейроны — название птицы. Таким образом, чтобы идентифицировать птицу, нужно многократно сопоставить её цвет, голос, название. С каждой новой попыткой, при возвращении к нейронной цепи и восстановлении нейронной передачи между вовлечёнными в процесс нейронами, эффективность синаптической трансмиссии повышается. Таким образом, коммуникация между соответствующими нейронами улучшается, и процесс познания с каждым разом происходит быстрее. Синаптическая пластичность является основой пластичности человеческого мозга.
С учётом того, что синаптическая пластичность достигается путём улучшения коммуникаций в синапсе между существующими нейронами, под нейрогенезом подразумевается рождение и размножение новых нейронов в мозге. В течение длительного времени идея о регенерации нейронов в мозге взрослого человека считалась чуть ли не ересью.
Учёные верили, что нервные клетки умирают и не восстанавливаются. После 1944 г., и особенно в последние годы, научным путём было доказано существование нейрогенеза, и сегодня мы знаем, что происходит, когда стволовые клетки (особый вид клеток, расположенных в зубчатой извилине, гиппокампе и, возможно, в префронтальной коре) делятся на две клетки: стволовую и клетку, которая превратится в полноценный нейрон, с аксонами и дендритами. После этого новые нейроны мигрируют в различные области (включая удалённые друг от друга) мозга, туда, где они нужны, поддерживая тем самым нейронную дееспособность мозга. Известно, что как у животных, так и у людей внезапная гибель нейронов (например, после кровоизлияния) является мощным стимулом для запуска процесса нейрогенеза.
Функциональная компенсационная пластичность
В научной литературе по нейробиологии широко раскрыта тема снижения когнитивных способностей при старении и объяснено, почему пожилые люди демонстрируют более низкую когнитивную производительность, чем молодёжь.
Удивительно, однако далеко не все пожилые люди показывают низкую производительность: у некоторых результаты ничуть не хуже, чем у молодых. Эти неожиданно разные результаты у подгруппы людей одного и того же возраста были исследованы научным путём, в результате чего было обнаружено, что при обработке новой информации пожилые люди с большей когнитивной производительностью используют те же самые области мозга, что и молодёжь, а также другие области мозга, которые не используются ни молодыми, ни другими пожилыми участниками эксперимента. Этот феномен сверхиспользования мозга пожилыми людьми был исследован учёными, которые пришли к выводу о том, что использование новых когнитивных ресурсов происходит в рамках компенсационной стратегии. В результате старения и снижения синаптической пластичности мозг, демонстрируя свою пластичность, начинает реструктурировать свои нейрокогнитивные сети. Исследования показали, что мозг приходит к этому функциональному решению путём активации других нервных путей, чаще задействуя области в обоих полушариях (что обычно характерно только для более молодых людей).
Функционирование и поведение: обучение, опыт и окружение
Мы рассмотрели, что пластичность — это способность мозга изменять свои биологические, химические и физические характеристики. Однако меняется не только мозг — также меняется поведение и функционирование всего организма. За последние годы мы узнали о том, что генетические или синаптические нарушения мозга происходят в результате как старения, так и воздействия огромного количества факторов окружающей среды. Особенно важны открытия о пластичности мозга, а также о его уязвимости в результате различных расстройств. Мозг учится на протяжении всей нашей жизни — в любой момент и по разным причинам мы получаем новые знания. Например, дети приобретают новые знания в огромных количествах, что провоцирует значительные изменения в мозговых структурах в моменты интенсивного обучения. Новые знания можно получить и в результате пережитой неврологической травмы, например, в результате повреждения или кровоизлияния, когда функции повреждённой части мозга нарушаются, и нужно учиться заново.
Есть также люди с жаждой знаний, для которых необходимо постоянно учиться. В связи с огромным количеством обстоятельств, при которых может потребоваться новое обучение, мы задаемся вопросом, меняется ли каждый раз при этом мозг? Исследователи полагают, что это не так. По-видимому, мозг приобретает новые знания и демонстрирует свой потенциал пластичности в том случае, если новые знания помогут улучшить поведение. То есть для физиологических изменений мозга необходимо, чтобы следствием обучения были перемены в поведении. Другими словами, новые знания должны быть нужными. Например, знания о еще одном способе выживания. Вероятно, тут играет роль степень полезности. В частности, развить пластичность мозга помогают интерактивные игры. Было доказано, что такая форма обучения повышает активность префронтальной коры головного мозга (ПФК). Кроме того, полезно играть с положительным подкреплением и вознаграждением, что традиционно используется при обучении детей.
Условия реализации пластичности мозга
Когда, в какой момент жизни мозг наиболее подвержен изменениям под воздействием факторов окружающей среды? По-видимому, пластичность мозга зависит от возраста, и предстоит сделать ещё немало открытий о влиянии на неё окружающей среды в зависимости от возраста субъекта.
Однако нам известно о том, что умственная деятельность как здоровых пожилых людей, так и пожилых людей, страдающих нейродегенеративным заболеванием, положительно влияет на нейропластичность. Важно то, что мозг подвержен как положительным, так и негативным изменениям ещё до рождения человека. Проведённые на животных исследования показали, что если будущие матери находятся в окружении положительных стимулов, у младенцев образуется больше синапсов в определённых областях мозга. И наоборот, при включении яркого света при беременных, который вводил их в состояние стресса, количество нейронов в префронтальной коре головного мозга (ПФК) плода снижалалось. Кроме того, похоже, что ПФК более чувствительна к воздействию окружающей среды, чем остальные области мозга. Результаты этих экспериментов имеют важное значение в споре «природа против окружения», поскольку демонстрируют, что окружающая среда может менять нейронную экспрессию генов. Как эволюционирует мозговая пластичность со временем и каков результат воздействия на неё окружающей среды? Этот вопрос является важнейшим для терапии.
1] Определение взято из: Колб, Б., Мохамед, A., & Гибб, Р., Поиск факторов, лежащих в основе пластичности мозга в нормальном и повреждённом состоянии, Revista de Trastornos de la Comunicación (2010), doi: 10.
Нейропластичность: перестраиваем мозг / Хабр
Наш мозг необычайно пластичен. Не как пластиковая посуда или кукла Барби – в неврологии пластичность означает удивительную способность мозга меняться и адаптироваться практически ко всему, что с нами происходит. В былые времена учёные считали, что когда человек переставал быть ребёнком, его мозг застывал, как глиняный горшок, и оставался в одной форме. Но кипы исследований опровергли их мнение – мозг больше напоминает пластилин [play-doh]. Эти изменения могут происходить на разных масштабах: от отдельного нейрона, меняющего связи, до целой корковой области, уменьшающейся или разбухающей. Структуру мозга могут менять множество факторов, от травм и инсультов, до медитации, упражнений или ежедневных занятий на пианино. И как всё в жизни, пластичность – это палка о двух концах. Плюс в том, что мозг может перестроить себя во время реабилитации после инсульта. Минус – фантомные боли после потери конечности. Давайте посмотрим, как, что и почему происходит.
Начнём с небольших масштабов и синаптической пластичности (если вы не в курсе, что есть синапс, прочтите сначала вводную статью про мозг). Эта разновидность пластичности, которую часто называют длительной потенциацией (ДПЦ) и длительным подавлением (ДПД), критична для нашего понимания процессов запоминания и обучения. Очень упрощённо она работает так: связи между нейронами усиливаются или ослабляются (происходит потенциация или депрессия) в зависимости от их действий. Когда нейрон А постоянно возбуждает нейрон Б, связь между ними усиливается.
Естественно, обычно это происходит на нескольких синапсах – так могут появиться целые сети, в случае, если они достаточное количество раз именно в таком составе проявили активность (и мы считаем, что память формируется примерно так же).
Так что целуйте вашу половинку достаточно часто во время прослушивания композиций Лу Бега, и скоро песня «Mambo number five» будет вызывать у вас романтические чувства. Дональд Хебб [Donald Hebb], канадский невропсихолог, придумал поговорку «Вместе запускаются, вместе заплетаются» [What fires together, wires together] для описания этого процесса. Изначально эти связи хрупкие, но если вы активируете их достаточное количество раз, они превратятся в прочные (их нельзя будет разделить, как Бритни и Джастина в 99-м). Обратный процесс, ДПД, запускается другой процедурой стимуляции, и, как считается, ослабляет ненужные связи – вы забываете имя вашей бывшей или облагораживаете новые танцевальные движения. Пластичность синапсов – концепция, которую когнитивные и поведенческие терапевты рекомендуют своим пациентам: для смены устоявшихся мысленных шаблонов нужно шаг за шагом при помощи практики формировать новые. И новые пути проходят эволюцию от грунтовых дорог до скоростных шоссе (по которым передвигается здоровое поведение), а сломанные контуры уплывают в небытие.
Пластичность на больших масштабах проявляется по-другому. Растущее количество исследований показывают, что чем больше вы используете определённый мускул, тем большую область мозг для него выделяет. Например, одно из исследований показывает, что хотя области, отвечающие за движения пальцев, обычно имеют одинаковый размер, это не неизменно. После пяти дней упражнений на пианино были найдены определённые и вполне видимые изменения в двигательной области коры мозга. Области, отвечающие за движения пальцев, расширились и заняли другие части соседних областей, будто сорняки, разрастающиеся в саду. Исследователи пошли ещё дальше: они показали, что даже если испытуемые думали об упражнениях, эффект получался почти таким же! Мысленные упражнения оказались настолько же эффективными в реорганизации структуры мозга, как и физические. Ещё один пример (о котором студенты-неврологи слышали, наверное, чаще, чем жители «Bible Belt» – областей США, где особенно силён протестантский фундаментализм – об Иисусе) – это лондонские таксисты.
Опытные таксисты, которым приходится запоминать карту столицы, включая десятки тысяч улиц и десятки достопримечательностей, обладают большим задним гиппокампом – структурой мозга, отвечающей за пространственную память и ориентацией. У контрольной группы, водителей автобусов с постоянными и устоявшимися маршрутами, гиппокамп обычного размера. Чтобы предотвратить обычные комментарии типа «корреляция не гарантирует причинности» (ведь, возможно, именно увеличенный размер гиппокампа и привёл таксистов на эту работу?), исследователи показали, что увеличении объёма гиппокампа позитивно коррелировала со временем, проведённым за баранкой. Чем дольше вы водите, тем больше ваш мозг адаптируется.
Вы уже согласны с тем, что мозг невероятно пластичен? Не спешите, у нас есть ещё примеры. Если вы отказались от медитации, как от хипповой ерунды, обратите внимание: долговременная практика медитации связана с весьма положительными изменениями в мозгу. Воспринимайте её как тренировку – как уроки на пианино.
Исследования показывают, что если сидеть спокойно и медитировать, то можно увеличить толщину коры (то есть, больше серых клеточек, то есть, больше нейронов для обработки сигналов) в областях, связанных с вниманием, памятью и управлением эмоциями. Более того, миндалина, центр реакций, связанных со страхом и отвращением, уменьшается и ослабляет связи с префронтальной корой головного мозга, местом, где расположены высшие исполнительные функции. Проще говоря, медитация позволяет реагировать на стресс более вдумчиво и подавлять инстинкты. Последнее по очереди, но не по значимости – сеть пассивного режима работы мозга, ответственная за самоопределение и грёзы наяву, также снижает активность, что позволяет меньше отвлекаться (и предотвращает перескакивание мыслей со вчерашней вечеринки на неотвратимость смерти или что-то подобное). И пока я тут занимаюсь скрытой пропагандой ЗОЖ, упомяну, что ещё меняют ваш мозг к лучшему физические упражнения. Всего три часа быстрой ходьбы в неделю увеличивает рост и рождение нервных клеток, что, в свою очередь, предотвращает возрастное уменьшение мозга.
Исследование показывают, что особенно выигрывают от этого передние области и гиппокамп – то есть, их объём после длительных упражнений вырастал. Вот вам и пример того, как память и способность рассуждать улучшаются благодаря ЗОЖ.
Ваш мозг, словно идеальный супруг, существует с вами вместе в хорошие времена и в плохие, в болезни и в здоровье. После перенесённой травмы или инсульта нейропластичность помогает вам. Реабилитационные тренировки после инсульта или травмы показали, что мозг проводит реорганизацию вокруг повреждённого региона. Допустим, инсульт повредил часть мозга, отвечающую за движения левой руки. Использование технологии под названием «терапия принудительных двигательных ограничений» (когда вас заставляют пользоваться «плохой» рукой, в то время как другую руку ограничивают в движениях), ведёт к увеличению объёма серого вещества в двигательном отделе, меняет смежные с повреждённым регионы так, что они берут на себя его функции и даже заставляют контралатеральную полусферу участвовать в восстановлении.
Мозг перестраивает себя, чтобы приспособиться к новым обстоятельствам и сделать это наилучшим образом. Однако, не всегда это проходит так здорово. Иногда мозг может подложить свинью и доставить вам неприятностей – это я насчёт фантомных болей. Вы, наверно, слышали о людях, у которых сохраняется ощущение ампутированных рук или ног. Это также заслуга нашего неугомонного пластичного мозга, хотя на 100% этот процесс не изучен. Одна из общепринятых теорий говорит, что область соматосенсорной коры, соседствующая с той, что отвечала за функции отсутствующей конечности, хватается за новую возможность и занимает вакантное место. К примеру, область лица расположена рядом с областью рук. И если потерять руку, область лица занимает место своего соседа и воспринимает все ощущения лица вдвойне: как идущие от щеки, так и от несуществующего большого пальца.
Становится понятно, что мы не ограничены теми картами, что нам раздала природа: возможно поменять некоторые из них (и это даже не будет воспринято, как шулерство).
Мозг отражает наше окружение, наши решения, эмоции и стиль жизни, и поменять всё это, на самом деле, никогда не поздно.
Источники:
LTP
Piano and plasticity 1, 2
Taxi drivers
Meditation and DMN
Meditation and amygdala
Meditation and increased cortical thickness
Brain and exercise 1, 2
Constraint-induced movement therapy
Phantom pain
A great meditation resource suited for beginners which I’m using
Pictures by Toma
Три необходимых условия для развития нейронной пластичности
Существует большое количество вариаций двигательных осложнений после инсульта. Поэтому нет одного метода лечения инсульта, подходящего всем пациентам.
Бывают случаи, когда сложно подобрать подходящий вариант лечения с первой попытки.
Но все симптомы инсульта объединяет то, что все начинается с нейронных связей. Следует понимать, что во всех случаях целью восстановления после инсульта является нейронная пластичность.
Именно нейронная пластичность является важным механизмом, необходимым для перенастройки головного мозга.
Есть три важных фактора, стимулирующих пластичность головного мозга. Это «повторение», «последовательность», «стремление развиваться».
Повторяя одно и то же упражнение много раз, мы усиливаем нейронные связи в участке головного мозга, отвечающего за данное движение.
Например, изучение иностранного языка тоже зависит от нейронной пластичности. Для изучения новых иностранных слов также необходима системная последовательность.
Каждый раз, когда мы учим, «зубрим» слова, укрепляются связи в речевом центре головного мозга.
Если Вы будете совершать достаточное количество комплексных языковых упражнений, то вы научитесь говорить на иностранном языке.
Однако, если не будет никакой последовательности, то эти новые нейронные связи не будут объединены в достаточной степени и научиться нормально говорить вряд ли получится.
Тот же самый подход работает и в восстановлении после инсульта.
Важными условиями восстановления являются: «многократное повторение», «системная последовательность» и «стремление пытаться научиться новому».
Под тренировками имеются в виду двигательные упражнения: «физическая тренировка» и «психологический тренинг». Что из себя представляют физические тренировки, думаю, легко представить. Например, упражнения по укреплению пораженной конечности.
Что же касается «психологического тренинга», к сожалению, ему не уделяется достаточно внимания в клинической практике. Например, не совершая движение, мы можем представить, как мы ходим по квартире или по улице. Когда мы это представляем, клетки головного мозга активируются (мобилизуются).
Недавние исследования показали, что «психологический мыслительный тренинг» способствует нейропластичности наравне с физическими упражнениями.
Наилучшие результаты реабилитации можно достичь, сочетая мыслительные и двигательные упражнения.
Например, такой метод лечения спастики как ботулинотерапия помогает временно снизить спастику мышц, однако помогает только симптоматически, не решая проблему. Чтобы контролировать спастичность, следует переучивать головной мозг, сочетая мыслительный тренинг, понимая движения, чувствуя и расслабляя спастичные мышцы. Если заниматься, то обязательно станет лучше. Ставьте цели, не оставляйте надежду и работайте над собой.
Комментарий реабилитолога
В реабилитации после инсульта важно иметь мотивацию и повторять упражнения, понимая их смысл. Необходимо подходить к занятиям, понимая смысл упражнений, советуясь со специалистом, активно включаясь в реабилитационный процесс. Пассивная реабилитация без участия пациента не имеет смысла. Давайте работать вместе!
Источник: Nou-reha.
com
Пластичность мозга и современные реабилитационные технологии Текст научной статьи по специальности «Клиническая медицина»
Пластичность мозга и современные реабилитационные технологии
Л.А. Черникова
НИИ неврологии РАМН, г. Москва
В работе обсуждаются основные достижения в области изучения механизмов нейропластичности с помощью современных методов нейровизуализации и, прежде всего, функциональной МРТ. Подчеркивается роль в этих процессах различных афферентных воздействий. Современные нейрореабилитационные технологии, такие как С1-терапия, система «ЮСОИЛТ», робототерапия и др., рассматриваются как источники усиленной целенаправленной афферентации. Приводятся данные о возможности применения нервно-мышечной электростимуляции в первые часы после инсульта. Обсуждается уникальная методика внутриглоточной электростимуляции при лечении дисфагий различной этиологии.
Ключевые слова: нейропластичность, афферентные воздействия, новые реабилитационные технологии.
Одним из наиболее выдающихся достижений в области фундаментальных наук второй половины ХХ века являются результаты исследований пластичности головного мозга, доказавшие, что кора взрослого человека способна к значительным функциональным перестройкам и что решающая роль в этой реорганизации принадлежит афферентной информации. Эти достижения позволили по-новому взглянуть на роль нейрореабилитации, которая в настоящее время окончательно теряет свой статус Золушки в мире неврологии и начинает занимать одно из приоритетных направлений в клинической медицине [15].
Предположение о возможности ремодулирования невральных кортикальных соединений под влиянием тренировки одним из первых высказал Б. ИеЪЪ [26] еще в 40-е годы прошлого века. Но уже начиная с середины 60-х годов стали появляться многочисленные экспериментальные исследования, демонстрирующие химические и анатомические механизмы пластичности головного мозга у взрослых животных [14, 51, 29].
Наиболее полно возможность реорганизации кортикальных полей под влиянием сенсорного входа была продемонстрирована только в середине 80-х годов М. МегсешсИ с соавторами [32, 38, 39] в опытах на обезьянах, в которых удалось показать увеличение области сенсомоторной коры под влиянием контролируемой тактильной стимуляции и уменьшение коркового представительства кисти и соответствующее расширение представительства соседних сегментов руки — предплечья и плеча при ампутации кисти. Тогда же эти авторы впервые высказали предположение об актуальности полученных данных для реабилитации больных после инсульта.
Действительно, сохранность двигательного представительства той или иной части тела обеспечивается афферентным потоком от нее. Так, при постоянной афферентации с кисти, например у пианистов или слепых, читающих при помощи шрифта Брайля, увеличивается представительство заинтересованных зон [46, 22]. Более того, в исследовании А. РаБсиа1-Ьеопе с соавторами [47] при использовании метода транскраниальной магнитной стимуляции на здоровых добровольцах было показано, что временная функциональная реорганизация областей кортикального представительства может стать обычным явлением в каждодневной жизни при обучении.
В настоящее время благодаря методам функциональной визуализации появилась возможность изучать процессы нейропластичности, развивающиеся в головном мозге при его повреждении. Одно из первых исследований в этой области было выполнено Я. №ёо и в. МПИкеп [45], которые, произведя частичное повреждение моторной коры обезьяны, показали, что без последующей тренировки представительство пораженной конечности уменьшалось в размере. Но если паретичную конечность тренировать, то ее двигательное представительство увеличивалось, распространяясь на области, формально отвечающие за представительство плеча и локтя. Таким образом, тренинг оказывает прямое влияние на реорганизацию коры мозга с вовлечением прилежащей к инфаркту непораженной моторной коры. Во многих исследованиях показано, что в процессе обучения новым двигательным навыкам участвуют разные мозговые структуры в зависимости от характера тренируемого движения, такие как префронтальная, париетальная и соматосенсорная кора, премоторная, первичная и дополнительная моторная кора, таламус, мозже-
чок как на стороне поражения, так и на здоровой стороне [21, 24, 30, 52].
Так, в исследовании R. Seitz [53] с соавторами выявлено последовательное включение мозжечка и премоторной коры при обучении воспроизведения определенной траектории движения. Интересные результаты получены в работе H. van Mier с соавторами [40]: оказалось, что при первичном обучении двигательным навыкам в руке и при последующей двигательной тренировке активируются разные комплексы мозговых структур.
Каковы же механизмы нейропластичности?
Согласно современным представлениям, как при модификации синаптических соединений, так и при реорганизации кортикальных полей у взрослых вовлекается прежде всего феномен долговременной потенциации (ДП), заключающийся в длительном увеличении нейронной активности (синтезе новых белков и развитии новых синаптических соединений) определенной структуры после тетани-зации ее афферентного входа. Этот феномен лежит в основе процессов обучения и памяти. Для выработки ДП необходимы три условия:
1. содружественность активирования нескольких нервных волокон;
2. ассоциативность активирования пресинаптических волокон и постсинаптических клеток;
3. специфичность механизма ДП только к активированному пути.
Механизм ДП лежит в основе таких синаптических изменений, как:
1. восстановление синаптической передачи по мере разрешения локального отека, сдавливающего тело нейрона или аксон, в результате чего возникает невральный шок;
2. денервационная гиперчувствительность, которая имеет место при разрушении окончания пресинаптического аксона. На клетке-мишени развиваются новые рецепторы в ответ на медиатор, высвобождающийся из других близлежащих аксонов. Примером может служить денер-вационная гиперчувствительность в постсинаптической мембране клеток стриатума, которая развивается при гибели нейронов черной субстанции;
3. синаптическая гиперэффективность, которая развивается при разрушении только некоторых ветвей пресинап-тического аксона. Оставшиеся терминали получают весь медиатор, который в норме распределяется среди всех
окончаний.
В результате на оставшиеся окончания аксона поступает большее количество медиатора, чем в нормальных условиях. Механизм ДП, по-видимому, превращает молчащие синапсы в активные путем структурных изменений этих синапсов при самом активном участии АМРА- и NMDA-глютаматных рецепторов, а также Са2+ и Na+ каналов. Надо сказать, что глютамат играет решающую роль в механизмах нейропластичности. В ряде экспериментальных работ показано, что блокирование NMDA-рецепторов глютамата предотвращает реорганизацию кортикальных карт первичной соматосенсорной коры.
Что же касается аксональных изменений, то известно, что регенеративный спраутинг (возобновление роста пораженного аксона) типичен только для периферической нервной системы, поскольку повреждения аксонов в ЦНС носят необратимый характер; это обусловлено отсутствием фактора роста нервов (NGF), вырабатываемого шваннов-скими клетками, торможением роста за счет олигодендро-цитов и фагоцитарной активностью микроглии.
Вместе с тем существование другого вида спраутинга (коллатерального) в структурах головного мозга (в рубро-спинальных нейронах красного ядра) впервые было показано в уникальных экспериментальных исследованиях N. Tsukahara еще в середине 1980-х годов [23]. Затем в ряде работ H. Asanuma с соавторами были обнаружены явления спраутинга и формирование новых синапсов в моторной коре за счет входа из соматосенсорной коры после уменьшения таламического входа [11, 33, 43]. Наконец, в одной из последних работ R. Nudo с соавторами [45], выполненных на обезьянах, было показано изменение траектории внутрикортикальных аксонов вентральной премоторной зоны вблизи очага ишемии, расположенного в первичной моторной зоне у обезьян, проходивших целенаправленный тренинг руки, и отсутствие этого явления у обезьян контрольной группы, которые не тренировались. Эти данные еще раз доказывают наличие феномена аксонального коллатерального спраутинга в мозговой коре.
Таким образом, в многочисленных экспериментальных и клинических исследованиях было выявлено, что в активизации механизмов нейропластичности ЦНС важную роль играют различные методы усиления афферентного входа, которые составляют основу восстановительной терапии больных с двигательными нарушениями.
Эти данные, несомненно, послужили значительным толчком к развитию новых технологий в области двигательной реабилитации.
Кинезитерапия________________________________________
Наряду с традиционно применяемыми методами ЛФК, состоящими из классических лечебно-гимнастических приемов и направленными на выработку отдельных движений, в современной кинезитерапии все шире внедряются новые подходы, ориентированные на тренировку и обучение определенной двигательной задачи (task-oriented approach) [16, 56]. Такие подходы основаны на интенсификации лечебных методик, внедрении специальных робототехнических устройств.
К настоящему времени накоплен достаточно большой материал об эффективности метода интенсивной тренировки паретичной руки у больных с легкими или умерен-
Том 1. №2 2GG7
рис.
1: Форсированная методика кинезитерапии — Сопз1га1пЫпЛсе(1 (С1)-терапия
Обучение двигательным навыкам в паретичной руке стимулируется путем фиксации здоровой руки в течение 2 недель по 5 часов в день.
&
рис. 2: Система «LOCOMAT»
ными парезами, при котором здоровая рука остается жестко фиксированной в течение 5-6 часов в день, в то время как паретичная рука усиленно тренируется (constraint-induced movement therapy — CI therapy) [57] (рис. 1). В настоящее время эффективность этой технологии в реабилитации больных с легкими и умеренными парезами при разной давности инсульта, начиная с 3 мес. и более, не вызывает сомнения [34, 48, 49]. Улучшение двигательных функций руки, наблюдаемое при использовании CI therapy, нашло подтверждение в последнее время в исследованиях с применением транскраниальной магнитной стимуляции, функциональной МРТ (фМРТ) и однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ), выявивших
процессы реорганизации коркового представительства руки не только в здоровом, но и в пораженном полушарии под влиянием этой терапии [18, 35, 50].
В качестве еще одного перспективного способа интенсификации кинезитерапии можно рассматривать методику тренировки ходьбы с использованием бегущих дорожек с поддерживающими вес тела системами, которая признана в качестве самой эффективной технологии восстановления навыка ходьбы для больных с постинсультными гемипарезами [12, 27]. В последние годы рассматриваемые системы были дополнены компьютеризированными роботами-ор-тезами, которые вначале обеспечивают пассивные движения в нижних конечностях, имитируя шаг (система «ЬОСОМАТ» фирмы Иосоша) [19], а по мере восстановления движений доля активного участия больного в локомо-ции увеличивается (рис. 2). По оценке специалистов, такая система прежде всего облегчает работу инструкторов кине-зитерапии и особенно эффективна у больных с нижней параплегией. В настоящее время получены обнадеживающие результаты применения этих систем и у больных с постинсультными гемипарезами [36].
Большой интерес представляет использование робототехнических устройств для восстановления функций руки, особенно у больных с грубыми парезами [13, 28, 59].
Одна из целей робототерапии заключается в преодолении патологических мышечных синергий, возникающих при попытке больного совершить какое-либо произвольное движение. Например, робот-ортез, фиксируемый на паре-тичной руке больного, запрограммирован таким образом, что он препятствует появлению сгибательной синергии в руке во время произвольных движений. Тренировка с помощью этого робота-ортеза в течение 8 недель (по 3 раза в неделю) приводит к значительному уменьшению выраженности синергии и увеличивает функциональные возможности руки.
Электростимулирующая терапия________________________
Другим методом реабилитации, который широко используется при центральном парезе, является метод нервномышечной электростимуляции (НЭС). Известно, что тренировочный эффект НЭС связан как с непосредственной активизацией больших мотонейронов а-типа, так и с облегчающими эффектами со стороны кожных афферен-тов на эти мотонейроны; он сравним лишь с тренирующим эффектом произвольных сокращений очень высокой интенсивности.
Однако в отличие от активных физических упражнений, оказывающих прямые активирующие влияния на сердечно-сосудистую и дыхательную системы, при НЭС эти влияния минимальны и носят преимущественно локальный характер [9]. Указанное обстоятельство послужило основанием для начала в Институте неврологии РАМН цикла исследований по изучению возможности использования НЭС в острейший период инсульта (в первые часы после развития заболевания) [6]. Проведенные работы показали, что применение НЭС паретичной руки уже в первые часы после развития инсульта (стимулируются разгибатели кисти и пальцев паретичной руки по 20 мин. дважды в день в течение 3 недель) весьма положительно влияет на двигательное и функциональное восстановление больных, не ухудшая при этом состояние мозгового кровотока (по данным перфузионно-взвешенной МРТ) и не увеличивая зону инфаркта (по данным диффузионновзвешенной МРТ). Кроме того, при использовании фМРТ
рис. 3: Проведение процедуры внутриглоточной электростимуляции
во время НЭС паретичной руки было показано, что НЭС вызывает целенаправленный афферентный поток, приводящий к появлению очагов активации коры мозга на стороне поражения в периинфарктной зоне [58].
В Институте неврологии РАМН был разработан и внедрен в клинику уникальный метод внутриглоточной электростимуляции (рис. 3) у больных с нарушениями глотания различного генеза. Использование эндоскопического исследования до начала лечения позволило уточнить показания и противопоказания для применения данного метода лечения дисфагии. В настоящее время продолжаются исследования по разработке комплексной терапии с включением внутриглоточной электростимуляции и специальной методики лечебной гимнастики у больных с постин-сультной дисфагией [17, 54]. Предварительные результаты свидетельствуют о высокой эффективности такой терапии с точки зрения восстановления (хотя бы частичного) функции глотания и связанного с этим заметного улучшения качества жизни больных.
В последние годы все большее внимание уделяется методу транскраниальной электростимуляции (ТЭС), под которой подразумевается неинвазивное электрическое воздействие (прямоугольные импульсы частотой 60-80 Гц) на мозг через кожные покровы головы, избирательно активирующее эндорфинергические и серотонинергические структуры защитных систем мозга.
Основные эффекты ТЭС-терапии: обезболивание, ускорение процессов эаживления, нормализация кровяного давления, лечение абстинентных синдромов, стимуляция иммунитета, нормализация психофизиологического статуса и некоторые другие [3]. В Институте неврологии ТЭС с успехом применяется для лечения центрального постинсультного болевого синдрома. Кроме того, было показано, что у больных с данным синдромом ТЭС значительно снижает выраженность гиперпатии и степень гиперкинезов [5].
Функциональное биоуправление с обратной связью
Метод функционального биоуправления с помощью обратной связи по различным физиологическим параметрам занимает особое место среди новейших реабилита-
рис. 4: Тренировка точностного схвата методом биоуправления с обратной связью по электромиограмме
ционных технологий.
В основе этого метода лежит активное обращение к личности пациента и использование обратной связи как источника дополнительной информации для пациента о результативности выполнения отдельных действий, целенаправленного движения или поведения в целом.
Основная цель метода биоуправления с обратной связью заключается в повышении уровня осознания и произвольного управления как обычно не осознаваемых (непроизвольных), так и произвольно контролируемых физиологических процессов — сначала путем контролирования внешних сигналов, а затем путем сознательного регулирования внутреннего физиологического состояния или усвоения такого типа поведения, которое будет предотвращать возникновение симптомов, устранять или ослаблять их вскоре после возникновения. Можно сказать, что биоуправление, сопровождающееся широким спектром сигналов, пояснениями и обучением пациента, восполняет недостаток информации в процессе лечения.
В Институте неврологии РАМН метод биоуправления, организованный по электромиограмме, используется при тренировке точностного схвата у больных с постинсульт-ными гемипарезами [1, 10, 55] с помощью аппаратно-программного комплекса «БОС-ЛАБ», разработанного в Институте молекулярной биологии и биофизики СО РАМН (Новосибирск).
В качестве сигнала обратной связи используется электрическая активность мышц возвышения большого пальца паретичной руки (рис. 4). Обучение осуществляется по специально разработанному протоколу, согласно которому периоды тренировки с использованием зрительной обратной связи по ЭМГ чередуются с воспроизведением аналогичного по силе мышечного напряжения «по памяти», без предъявления сигнала обратной связи. После курса тренировки у больных наблюдается тенденция к уменьшению амплитуды отклонения от заданного уровня тренировки, что можно расценивать как повышение точности воспроизведения дозированного мышечного напряжения. Кроме того, наблюдалось снижение амплитуды мышечной активности в фазу расслабления и достоверное увеличение максимально возможного сокращения группы мышц thenar в фазу произвольного максимального мышечного сокращения у здоровых и больных лиц.
рис.5: Функциональное биоуправление по статокинезиграмме (баланс-тренинг)
рис.
6: Альфа-стимулирующий тренинг
Одним из интересных направлений применения технологий, основанных на использовании обратной связи по различным физиологическим параметрам, является активно разрабатываемый в Институте неврологии РАМН метод биоуправления, в котором в качестве сигнала обратной связи используются параметры проекции центра давлений (ЦД) на плоскость опоры (рис. 5). Данный метод позволяет обучать больного произвольно контролировать перемещение ЦД без потери равновесия в ходе специальных компьютерных стабилографических игр. Метод осуществляется на компьютерно-стабилографическом комплексе «Ста-билан», разработанным ОКБ «РИТМ» (г. Таганрог) со специальным пакетом прикладных программ. По условию игры больной должен посредством произвольных перемещений корпуса относительно стоп совмещать ЦД, представленный на экране в виде курсора, с мишенью и далее перемещать ее в определенном направлении в зависимости от игрового задания.
Проведенные исследования показали, что тренировка методом биоуправления, организованного по статокинези-грамме, отражающей перемещение ЦД на плоскости опоры, способствует уменьшению асимметрии и повышению устойчивости вертикальной позы — как статической, так и динамической, при этом наблюдается уменьшение степени пареза в ноге, восстановление глубокой чувствительности, повышение функциональных возможностей больного в целом [8].
Кроме того, было выявлено, что включение данного метода в комплексную реабилитацию больных с постинсультными гемипарезами способствует достоверному улучшению параметров ходьбы, и прежде всего уменьшению асимметрии шага [4]. Дальнейшие исследования показали, что наличие корковых механизмов контроля позы и обучения произвольному управлению ЦД не подлежит сомнению. В последнем принимают участие различные корковые зоны. Моторная, премоторная и париетальная области участвуют как в когнитивной, так и в координационной фазе формирования нового позного навыка. Максимальный дефицит обучения возникает при комбинированных поражениях моторной и теменной или моторной, премоторной и теменной областей. Дефицит сенсорной интеграции и схемы тела в пространстве при поражении теменной области является одним из основных ограничивающих факторов и не может быть преодолен в процессе обучения [7]. Кроме того, было показано, что обучение общей стратегии управления ЦД в большей степени нарушено у больных болезнью Паркинсона и спино-церебеллярными атаксиями, чем у больных с постинсульт-ными гемипарезами.
В то же время обучение тонкой поз-ной координации наиболее успешно у больных с болезнью Паркинсона по сравнению с больными с постинсультными гемипарезами и спиноцеребеллярными атаксиями. Предполагается, что механизмы участия нигро-стриарной, кор-тико-спинальной систем и мозжечка в обучении произвольному контролю позы частично являются общими, а частично различаются [31].
В настоящее время в институте начаты исследования по изучению возможности применения биоуправления, организованного по альфа-ритму, в комплексной терапии больных с ЦПИБС (рис. 6). Известно, что ЦПИБС сопровождается нарушением высших психических функций, развитием выраженных аффективных расстройств и изменениями личности астенического и депрессивно-ипохондрического типа, что замедляет функциональное восстановление пациента. В основу работ по использованию в качестве регулируемого параметра биоуправления показателей биоэлектрической активности мозга легли наблюдения за изменениями альфа-ритма у здоровых людей в зависимости от их функционального состояния.
Было показано, что между различными психическими показателями (такими, как память, внимание, тревожность) и данными электроэнцефалограммы (ЭЭГ) существует определенная зависимость [25, 44]. Эти работы послужили толчком к широкому клиническому применению биоуправления по параметрам ЭЭГ (нейробиоуправление) при различных органических и функциональных заболеваниях ЦНС -эпилепсии, нарушениях сна, синдроме нарушения внимания, депрессии, травмах головного мозга, инсульте, синдроме хронической усталости, различных болевых синдромах. Проведенные исследования продемонстрировали, что альфа-стимулирующий тренинг показан больным с ЦПИБС, для которых характерны интактность перцептивно-гностической деятельности, доминирование собствен-
но депрессивного аффекта в структуре аффективных расстройств и при этом имеет место сохранность способности к обучению, наличие терапевтической мотивации. Отметим, что альфа-стимулирующий тренинг оказывает более значительное влияние на аффективную составляющую боли [2, 5].
Виртуальная реальность_______________________________
Одной из наиболее интересных и перспективных в современной нейрореабилитации является технология, основанная на виртуальной реальности (ВР), технической основой которой служат компьютерное моделирование и компьютерная имитация, а также ускоренная трехмерная визуализация, позволяющие реалистично отображать на экране движение. Несомненные достоинства этой технологии — возможность достижения большей интенсивности тренировок на фоне усиления обратной сенсорной связи, создание индивидуального виртуального пространства для каждого больного в соответствии с его двигательными особенностями, а также взаимодействие с виртуальными объектами внутри этих пространств. Для реализации ВР необходимы следующие аппаратные средства: монитор, мышь с пространственно управляемым курсором или джойстиком, иногда применяются виртуальные шлемы с дисплеями или со стереоскопическими очками, «цифровые перчатки», которые обеспечивают тактильную обратную связь с пользователем.
В настоящее время технологии ВР широко применяются для тренировки локомоции и постуральной устойчивости [37]. С этой целью создаются виртуальные комнаты, коридоры, залы. Пример одного из
А
виртуальных коридоров представлен на рис. 7 (наблюдение К.И. Устиновой). В настоящее время получены убедительные свидетельства кортикальной реорганизации соответствующих зон мозга (по данным фМРТ) у больных с постинсультными гемипарезами давностью более 1 года при использовании ВР-технологий, направленных на тренировку ходьбы [60].
В заключение необходимо подчеркнуть, что благодаря появлению новых функциональных методов нейровизуализации, прежде всего фМРТ, открылись уникальные возможности как для изучения нейропластических процессов, происходящих в различных структурах мозга под влиянием тех или иных реабилитационных технологий, так и для усовершенствования этих методов восстановительной терапии и создания новых технологий.
Огромное значение имеют исследования, в которых продемонстрированы кортикальная реорганизация в отдаленные периоды после инсульта — спустя 1 год и больше — на фоне применения целенаправленных интенсивных тренировок, приводящих к выработке новых двигательных навыков. Вместе с тем не следует забывать, что нейропластичность как постоянный физиологический фактор, действующий в постинсультном периоде, участвует также в формировании и реализации ряда патологических симптомов — спастичности, повышенной рефлекторной активности и хронического болевого синдрома, появление которых также может быть спровоцировано усиленным афферентным потоком. В связи с этим важнейшей задачей современной нейрореабилитации как науки является изучение возможности адекватного управления нейропластическими процессами с помощью различных средств восстановительной медицины.
Б
рис. 7: Технология виртуальной реальности: А — виртуальный коридор, Б — пациент в стереоскопических очках
Список литературы
1.
Гусарова М.В., Черникова Л.А., Ланская Л.Д., Иоффе М.Е. Применение метода биоуправления с обратной связью по электро-миограмме при тренировке точностного схвата у больных с постинсультными гемипарезами. В кн.: Медицинская реабилитация пациентов с заболеваниями и повреждениями опорно-двигательной и нервной систем. М., 2004: 367-369.
2. Ланская Л.Д., Сашина М.Б., Гусарова М.В., Черникова Л.А. Эффекты альфа-стимулирующего биоуправления у больных с центральной постинсультной болью. В кн.: Медицинская реабилитация пациентов с заболеваниями и повреждениями опорнодвигательной и нервной систем. М., 2004: 383-385.
3. Лебедев В.П. Транскраниальная электростимуляция: новый подход (экспериментально-клиническое обоснование и аппаратура). В кн.: Лебедев В.П. (ред.). Транскраниальная электростимуляция. Экспериментально-клинические исследования. Сборник статей. С.Пб., 2001: 22-38.
4.
Майорникова С.А., Козырева О.В., Черникова Л.А. Особенности комплексной методики восстановления функции ходьбы у больных с постинсультными гемипарезами. Леч. физкульт. и массаж 2006; 8: 3-6.
5. Сашина М.Б., Черникова Л.А., Кадыков А.С. Постинсультные болевые синдромы. Атмосфера. Нервные болезни 2004; 3: 25-27.
6. Умарова Р.М., Черникова Л.А., Танашян М.М., Кротенкова М.В. Нервно-мышечная электростимуляция в острейший период ишемического инсульта. Вопр. курортологии, физиотер. и леч. физкультуры 2005; 4: 6-8.
7. Устинова К.И., Черникова Л.А., Иоффе М.Е., Слива С.С. Нарушения обучения произвольному контролю позы при корковых поражениях различной локализации: к вопросу о корковых механизмах регуляции позы. Журн. высшей нервной деятельности 2000; 3: 421-433.
8. Черникова Л.А., Устинова К.
И., Иоффе М.Е. и др. Биоуправление по стабилограмме в клинике нервных болезней. Бюллетень СО РАМН 2004; июль-сентябрь: 85-91.
9. Черникова Л.А., Шарыпова Т.Н., Разинкина Т.П., Торопова Н.Г. Влияние нервно-мышечной электростимуляции на мышечный кровоток у больных с постинсультными гемипарезами. Физиотерапия, бальнеология и реабилитация 2003; 3: 23-26.
10. Шестакова М. В., Ланская Л. Д., Билименко А. Е. и др. Обучение произвольному контролю ЭМГ со зрительной обратной связью в норме и у больных с постинсультными гемипарезами: роль зрительной и проприоцептивной афферентации. В сб.: Мат-лы международного симпозиума «Механизмы адаптивного поведения», посвященного 80-летию организации Института физиологии им. И.П. Павлова РАН. М., 2005: 6.
11. Asanuma H, Mackel R. Direct and indirect sensory input pathways to the motor cortex; its structure and function in relation to learning of motor skills.
Jpn. J. Physiol. 1989; 39: 1-19.
12. Barbeau H., Visintin M. Optimal outcomes obtained with body-weight support combined with treadmill training in stroke subjects. Arch. Phys. Med. Rehabil. 2003; 84: 1458-1465.
13. BeerR.F., Dewald J.P., Dawson M.L., Rymer W.Z. Target-dependent differences between free and constrained arm movements in chronic hemiparesis. Exp. Brain Res. 2004; 156: 458-470.
14. Bennett E.L., Diamond M.C., Krech D., Rosenzweig M.R. Chemical and anatomical plasticity of brain. Science 1964; 146: 610-619.
15. Bracewell R.M. Stroke: neuroplasticity and recent approaches to rehabilitation. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry 2003; 74: 1465-1470.
16. Carr J.H., Shepherd R.B. Motor relearning programme for stroke.
Rockville: Aspen Publications, 1983.
17. Chernikova L., Avdjunina I., Savizkaya N. et al. Effectiveness of interpharyngeal electrostimulation in patients with poststroke dysphagia. Neurologie & Rehabilitation. 2004; 4: 46.
18. Chouinard P.A., Leonard G., Paus T.Changes in effective connecti-
vity of the primary motor cortex in stroke patients after rehabilitative therapy. Exp. Neurol. 2006; 201: 375-387.
19. Colombo G., Hostettler P. Der Lokomat-eine angetriebene Geh-Orthese. Med. Orth. Tech. 2000; 120: 178-181.
20. Dancause N., Barbay S., Frost S.B. et al. Extensive cortical rewiring after brain injury. J. Neurosci. 2005; 25: 10167-10179.
21. Deiber M.P., Ibanez V.
, Honda M. et al. Cerebral processes related to visuomotor imagery and generation of simple finger movements studied with positron emission tomography. Neuroimage 1998; 7: 73-85.
22. Elbert T, Pantev C., Wienbruch C. et al. Increased cortical representation of the fingers of the left hand in string players. Science 1995; 270: 305-307.
23. Fujito Y., Watanabe S., Kobayashi H, Tsukahara N. Promotion of sprouting and synaptogenesis of cerebrofugal fibers by ganglioside application in the red nucleus. Neurosci. Res. 1985; 2: 407-411.
24. Goerres G.W., Samuel M., Jenkins, I.H., Brooks, D.J. Cerebral control of unimanual and bimanual movements: a PET study. Neuroreport 1998; 9: 3631-3638.
25. Hardt J.V., Kamiya J. Anxiety change through electroencephalo-graphic alpha feedback seen only in high anxiety subjects.
Science 1978; 201: 79-81.
26. Hebb D.O. The effects of early experience on problem solving at maturity. Am. Psychol. 1947; 2: 737-745
27. Hesse S., Konrad M., Uhlenbrock D. Treadmill walking with partial body weight support versus floor walking in hemiparetic subjects. Arch. Phys. Med. Rehabil. 1999; 80: 421-427.
28. Hogan N., Krebs H.I., Rohrer B. et al. Motions or muscles? Some behavioral factors underlying robotic assistance of motor recovery. J. Rehabil. Res. Dev. 2006; 43: 605-618.
29. Holloway R.L. Dendritic branching: some preliminary results of training and complexity in rat visual cortex. Brain Res. 1966; 2: 393-396.
30. Honda M., Deiber M.P., Ibanez V. et al. Dynamic cortical involvement in implicit and explicit motor sequence learning.
A PET study. Brain 1998; 121: 2159-2173.
31. Ioffe M.E., Ustinova K.I., Chernikova L.A., Kulikov M.A. Supervised learning of postural tasks in patients with poststroke hemiparesis, Parkinson’s disease or cerebellar ataxia. Exp. Brain Res. 2006; 168: 384-394.
32. Jenkins W.M., Merzenich M.M. Reorganization of neocortical representations after brain injury: a neurophysiological model of the bases of recovery from stroke. Progr. Brain Res. 1987; 71: 249-266.
33. Keller A., Arissian K., Asanuma H. Formation of new synapses in the cat motor cortex following lesions of the deep cerebellar nuclei. Exp. Brain Res. 1990; 80: 23-33.
34. Kopp B., Kunkel A., Muhlnickel W. et al. Plasticity in the motor system related to therapy-induced improvement of movement after stroke. Neuroreport 1999; 10: 807-810.
35. Liepert J. Motor cortex excitability in stroke before and after constraint-induced movement therapy. Cogn. Behav. Neurol. 2006; 19: 41-47.
36. Mauritz K.H. Gait training in hemiparetic stroke patients. Eura Medicophys. 2004; 40: 165-178.
37. Merians A.S., Jack D., Boian R. et al. Virtual reality-augmented rehabilitation for patients following stroke. Phys. Ther. 2002; 82: 898-915.
38. Merzenich M.M., Kaas J.H., Wall J.T. et al. Topographic reorganization of somatosensory cortical areas 3b and 1 in adult monkeys following restricted deafferentation. Neuroscience 1983; 8: 33-55.
39. Merzenich M.M., Nelson R.J., Stryker M.P. et al. Somatosensory cortical map changes following digit amputation in adult monkeys. J. Comp. Neurol.
1984; 224: 591-605.
40. Mier H., Tempel L.W., Perlmutter J.S. et al. Changes in brain activity during motor learning measured with PET effects of hand of performance and practice. J. Neurophysiol. 1998; 80: 2177-2199.
41. Miyai I., Suzuki T., Kang J. et al. Middle cerebral artery stroke that
includes the premotor cortex reduces mobility outcome. Stroke 1999; 30: 1380-1383.
42. Miyai I., Yagura H., Oda I. et al. Premotor cortex is involved in restoration of gait in stroke. Ann. Neurol. 2002; 52: 188-194.
43. Mori A., Waters R.S., Asanuma H. Physiological properties and patterns of projection in the cortico-cortical connections from the second somatosensory cortex to the motor cortex, area 4 gamma, in the cat. Brain Res. 1989; 504: 206-210.
44. Mulholland T.Human EEG, behavioral stillness and biofeedback. Int. J. Psychophysiol. 1995; 19(3): 263-279.
45. Nudo R.J., Milliken G.W. Reorganization of movement representations in primary motor cortex following focal ischemic infarcts in adult squirrel monkeys. J. Neurophysiol. 1996; 75: 2144-2149.
46. Pascual-Leone A., Torres F. Plasticity of the sensorimotor cortex representation of the reading finger in Braille readers. Brain 1993; 116: 39-52.
47. Pascual-Leone A., Grafman J., Hallett M. Modulation of cortical motor output maps during development of implicit and explicit knowledge. Science 1994; 263: 1287-1289.
48. Peurala S.H., Pitkanen K., Sivenius J., TarkkaI.M. How much exercise does the enhanced gait-oriented physiotherapy provide for chronic stroke patients? J.
Neurol. 2004; 251: 449-453.
49. Platz T.Impairment-oriented training (IOT)-scientific concept and evidence-based treatment strategies. Restor. Neurol. Neurosci. 2004; 22: 301-315.
50. Ro T., Noser E., Boake C. et al. Functional reorganization and recovery after constraint-induced movement therapy in subacute stroke: case reports. Neurocase 2006; 12: 50-60.
51. Rosenzweig M.R. Environmental complexity, cerebral change, and behavior. Am. Psychol. 1966; 21: 321-332.
52. Seitz R.J., Azari N.P. Cerebral reorganization in man after acquired lesions. Adv. Neurol. 1999; 81: 37-47.
53. Seitz R.J., Canavan A.G., Yaguez L. et al. Successive roles of the cerebellum and premotor cortices in trajectorial learning. Neuroreport 1994; 5: 2541-2544.
54. Selivanov V., Chernikova L.A., Avdyunina I. et al. Intrapharyngeal electrostimulation in patients with post-stroke dysphagia. Neurology 2GG5; б4 (Suppl. 1): A11G.
55. Shestakova M., Lanskaya L., Chernikova L., Ioffe M. Voluntary control of EMG with or without visual feedback in healthy subjects and patients with poststroke hemiparesis. Gait & Posture 2GG5; 21 (Suppl. 1): S111.
56. Shumway-Cook A., Woollacott M.H. Motor control. Theory and practical applications. Williams & Wilkins, 1995.
57. Taub E., Miller N.E., Novack T.A. et al. Technique to improve chronic motor deficit after stroke. Arch. Phys. Med. Rehab. 1993; 74: 347-354.
58. UmarovaR.U., TanashaynM.M., ChernikovaL.A., KrotenkovaM.V. The intensity of the afferent input is the main factor for the benefit of the rehabilitation in acute stroke patients.
Neurorehabilitation & Neural Repair 2GG6; 2G: 97.
59. Volpe B.T., Ferraro M., Lynch D. et al. Robotics and other devices in the treatment of patients recovering from stroke. Curr. Neurol. Neurosci. Rep. 2GG5; 5: 465-47G.
6G. Woolf C.J., SalterM.W. Neuronal plasticity: Increasing the gain in pain. Science 2GGG; 288: 17б5-17б8.
б1. You S.H., Jang S.H., Kim Y.H. et al. Virtual reality-induced cortical reorganization and associated locomotor recovery in chronic stroke. Stroke 2GG5; Зб: 11бб-1178.
Brain plasticity and modern rehabilitation technologies
L.A. Chernikova
Institute of Neurology, Russian Academy of Medical Sciences, Moscow Key words: neuroplasticity, afferent inputs, novel neurorehabilitation technologies.
Discussed are basic achievements in the studies of neuronal plasticity with the use of modern neuroimaging methods and, first of all, functional MRI. The role of various afferent inputs in these processes is emphasized. Novel neurorehabilitation technologies such as constraint-induced therapy (CI therapy), «LOCOMAT» system, the robotic therapy etc., are considered as the source of intensive goal-directed afferentation. Data concerning the possibility of the use of neuromuscular electrostimulation at the first hours after ischemic stroke are presented. The unique methods of intrapharyngeal electrostimulation in the treatment of dysphagia of different etiologies are discussed. Efficiency of transcranial electrostimulation in central post-
stroke pain syndrome is described. Data on possibilities of the EMG feedback in training of the precision grip, one of the basic motor hand skills, are presented.
The details of learning of different postural tasks using postural sway feedback in patients with poststroke hemiparesis, Parkinson’s disease and spinocerebellar ataxias are discussed. Data on efficiency of alpha-stimulating training in patients with central poststroke pain syndrome and with clinical prevalence of affective disturbances are presented. Finally, prospects of one of the most interesting novel rehabilitation technologies, the technology based on virtual reality, are discussed.
(PDF) ПЛАСТИЧНОСТЬ ГОЛОВНОГО МОЗГА И НЕЙРОГРАФИКА
— 63 —
© Russian Journal of Education and Psychology
2019, Volume 10, Number 4 • http://rjep.ru
асимметрии головного мозга, идея голлографичности вселенной и
новейшие достижения в области нейробиологии и нейрофизиологии.
Нейрографика позволяет работать с глубинными слоями психи-
ки (бессознательным), где собственно и осуществляется мышле-
ние и принятие решений, а не в сознании, как это считалось ранее.
Решая любую проблему на уровне сознания с помощью речи, мы,
как правило, так и остаемся в рамках привычного для себя наррати-
ва, который оставляет нас в той же точке, а то и вовсе отбрасывает
еще дальше от возможного эффективного решения.
Бессознательное же являет собой кладезь скрытой информации,
ресурсов человека, и именно здесь осуществляется активизация и
образование новых нейронных связей, которым понятен язык обра-
зов и движений, но не слов. Рисунок – это всегда результат движе-
ния и образа (графики). Спонтанный, интуитивный рисунок – это
всегда выход бессознательного, доступ к его содержимому.
Нейрорисунок не предполагает умений академического рисова-
ния и доступен любому, кто может держать в руке пишущий пред-
мет. Нейрорисунок работает через язык бессознательного (линии,
символы, цвет, пространство). Всё, что необходимо для создания
нейрорисунка – это лист бумаги и маркер, позволяющий оставить
чёткую насыщенную линию, не требующую дополнительной по-
вторной обводки, легко и четко воспринимаемую глазом.
В нейрорисунке выделяют 6 этапов: актуализация, выброс, окру-
гление, объединение, линии поля и вербализация. Попробуем после-
довательно кратко рассмотреть каждый этап с позиции изменения
пластичности мозга.
Актуализация. На данном этапе человек концентрируется на своей
проблеме внутриличностного, межличностного или делового харак-
тера. Сознание озадачивает наш мозг и включает привычные нейрон-
ные ансамбли для восприятия, обдумывания и принятия решений.
Выброс. В момент максимальной концентрации на проблеме не-
обходимо в течении 4-7 секунд с помощью маркера эмоциональны-
ми движениями руки выплеснуть наполняющее вас напряжение и
обеспокоенность на весь лист бумаги. Спонтанность и случайность
нейролинии только кажущаяся, в действительности она является от-
Пластичность мозга
Пластичность мозга
Уровни пластичности
В начале нынешнего столетия исследователи мозга отказались от традиционных представлений о структурной стабильности мозга взрослого человека и невозможности образования в нём новых нейронов.
Стало ясно, что пластичность взрослого мозга в ограниченной степени использует и процессы нейроногенеза.
Говоря о пластичности мозга, чаще всего подразумевают его способность изменяться под влиянием обучения или повреждения. Механизмы, ответственные за пластичность, различны, и наиболее совершенное её проявление при повреждении мозга — регенерация. Мозг представляет собой чрезвычайно сложную сеть нейронов, которые контактируют друг с другом посредством специальных образований — синапсов. Поэтому мы можем выделить два уровня пластичности: макро- и микроуровень. Макроуровень связан с изменением сетевой структуры мозга, обеспечивающей сообщение между полушариями и между различными областями в пределах каждого полушария. На микроуровне происходят молекулярные изменения в самих нейронах и в синапсах. На том и другом уровне пластичность мозга может проявляться как быстро, так и медленно. В данной статье речь пойдёт в основном о пластичности на макроуровне и о перспективах исследований регенерации мозга.
Существуют три простых сценария пластичности мозга. При первом происходит повреждение самого мозга: например, инсульт моторной коры, в результате которого мышцы туловища и конечностей лишаются контроля со стороны коры и оказываются парализованными. Второй сценарий противоположен первому: мозг цел, но повреждён орган или отдел нервной системы на периферии: сенсорный орган — ухо или глаз, спинной мозг, ампутирована конечность. А поскольку при этом в соответствующие отделы мозга перестаёт поступать информация, эти отделы становятся „безработными“, они функционально не задействованы. В том и другом сценарии мозг реорганизуется, пытаясь восполнить функцию повреждённых областей с помощью неповреждённых либо вовлечь „безработные“ области в обслуживание других функций. Что касается третьего сценария, то он отличен от первых двух и связан с психическими расстройствами, вызванными различными факторами.
Немного анатомии
На рис. 1 представлена упрощённая схема расположения на наружной коре левого полушария полей, описанных и пронумерованных в порядке их изучения немецким анатомом Корбинианом Бродманом.
Каждое поле Бродмана характеризуется особым составом нейронов, их расположением (нейроны коры образуют слои) и связями между ними. К примеру, поля сенсорной коры, в которых происходит первичная переработка информации от сенсорных органов, резко отличаются по своей архитектуре от первичной моторной коры, ответственной за формирование команд для произвольных движений мышц. В первичной моторной коре преобладают нейроны, по форме напоминающие пирамиды, а сенсорная кора представлена преимущественно нейронами, форма тел которых напоминает зерна, или гранулы, почему их и называют гранулярными.
Обычно мозг подразделяют на передний и задний (рис. 1). Области коры, прилегающие в заднем мозге к первичным сенсорным полям, называют ассоциативными зонами. Они перерабатывают информацию, поступающую от первичных сенсорных полей. Чем сильнее удалена от них ассоциативная зона, тем больше она способна интегрировать информацию от разных областей мозга. Наивысшая интегративная способность в заднем мозге свойственна ассоциативной зоне в теменной доле (на рис.
1 не окрашена).
В переднем мозге к моторной коре прилегает премоторная, где находятся дополнительные центры регуляции движения. На лобном полюсе расположена другая обширная ассоциативная зона — префронтальная кора. У приматов это наиболее развитая часть мозга, ответственная за самые сложные психические процессы. Именно в ассоциативных зонах лобной, теменной и височной долей у взрослых обезьян выявлено включение новых гранулярных нейронов с непродолжительным временем жизни — до двух недель. Данное явление объясняют участием этих зон в процессах обучения и памяти.
В пределах каждого полушария близлежащие и отдалённые области взаимодействуют между собой, но сенсорные области в пределах полушария не сообщаются друг с другом напрямую. Между собой связаны гомотопические, то есть симметричные, области разных полушарий. Полушария связаны также с нижележащими, эволюционно более древними подкорковыми областями мозга.
Резервы мозга
Впечатляющие свидетельства пластичности мозга нам доставляет неврология, особенно в последние годы, с появлением визуальных методов исследования мозга: компьютерной, магнитно-резонансной и позитронно-эмиссионной томографии, магнитоэнцефалографии.
Полученные с их помощью изображения мозга позволили убедиться, что в некоторых случаях человек способен работать и учиться, быть социально и биологически полноценным, даже утратив весьма значительную часть мозга.
Пожалуй, наиболее парадоксальный пример пластичности мозга — случай гидроцефалии у математика, приведшей к утрате почти 95% коры и не повлиявшей на его высокие интеллектуальные способности. Журнал „Science“ опубликовал по этому поводу статью с ироничным названием „Действительно ли нам нужен мозг?“
Однако чаще значительное повреждение мозга ведёт к глубокой пожизненной инвалидности — его способность восстанавливать утраченные функции не беспредельна. Распространённые причины поражения мозга у взрослых — нарушения мозгового кровообращения (в наиболее тяжёлом
проявлении — инсульт), реже — травмы и опухоли мозга, инфекции и интоксикации. У детей нередки случаи нарушения развития мозга, связанные как с генетическими факторами, так и с патологией внутриутробного развития.
Среди факторов, определяющих восстановительные способности мозга, прежде всего следует выделить возраст пациента. В отличие от взрослых, у детей после удалений одного из полушарий другое полушарие компенсирует функции удалённого, в том числе и языковые. (Хорошо известно, что у взрослых людей утрата функций одного из полушарий сопровождается нарушениями речи.) Не у всех детей компенсация происходит одинаково быстро и полно, однако треть детей в возрасте 1 года с парезом рук и ног к 7 годам избавляются от нарушений двигательной активности. До 90% детей с неврологическими нарушениями в неонатальном периоде впоследствии развиваются нормально. Следовательно, незрелый мозг лучше справляется с повреждениями.
Второй фактор — длительность воздействия повреждающего агента. Медленно растущая опухоль деформирует ближайшие к ней отделы мозга, но может достигать внушительных размеров, не нарушая функций мозга: в нём успевают включиться компенсаторные механизмы. Однако острое нарушение такого же масштаба чаще всего бывает несовместимо с жизнью.
Третий фактор — локализация повреждения мозга. Небольшое по размеру, повреждение может затронуть область плотного скопления нервных волокон, идущих к различным отделам организма, и стать причиной тяжкого недуга. К примеру, через небольшие участки мозга, именуемые внутренними капсулами (их две, по одной в каждом полушарии), от мотонейронов коры мозга проходят волокна так называемого пирамидного тракта (рис. 2), идущего в спинной мозг и передающего команды для всех мышц туловища и конечностей. Так вот, кровоизлияние в области внутренней капсулы может привести к параличу мышц всей половины тела.
Четвёртый фактор — обширность поражения. В целом чем больше очаг поражения, тем больше выпадений функций мозга. А поскольку основу структурной организации мозга составляет сеть из нейронов, выпадение одного участка сети может затронуть работу других, удалённых участков. Вот почему нарушения речи нередко отмечаются при поражении областей мозга, расположенных далеко от специализированных областей речи, например центра Брока (поля 44–45 на рис. 1).
Наконец, помимо этих четырёх факторов, важны индивидуальные вариации в анатомических и функциональных связях мозга.
Как реорганизуется кора
Мы уже говорили о том, что функциональная специализация разных областей коры мозга определяется их архитектурой. Эта сложившаяся в эволюции специализация служит одним из барьеров для проявления пластичности мозга. Например, при повреждении первичной моторной коры у взрослого человека её функции не могут взять на себя сенсорные области, расположенные с ней по соседству, но прилежащая к ней премоторная зона того же полушария — может.
У правшей при нарушении в левом полушарии центра Брока, связанного с речью, активируются не только прилежащие к нему области, но и гомотопическая центру Брока область в правом полушарии. Однако такой сдвиг функций из одного полушария в другое не проходит бесследно: перегрузка участка коры, помогающего повреждённому участку, приводит к ухудшению выполнения его собственных задач. В описанном случае передача речевых функций правому полушарию сопровождается ослаблением у пациента пространственно-зрительного внимания — например, такой человек может частично игнорировать (не воспринимать) левую часть пространства.
Примечательно, что межполушарная передача функций в одних случаях возможна, а в других — нет. По-видимому, это означает, что гомотопические зоны в обоих полушариях загружены неодинаково. Возможно, поэтому при лечении инсульта методом транскраниальной микроэлектростимуляции (подробнее о ней мы расскажем далее) чаще наблюдается и успешнее протекает улучшение речи, чем восстановление двигательной активности руки.
Компенсаторное восстановление функции, как правило, происходит не за счёт какого-либо одного механизма. Практически каждая функция мозга реализуется с участием различных его областей, как корковых, так и подкорковых. Например, в регуляции двигательной активности помимо первичной моторной коры принимают участие ещё несколько дополнительных моторных корковых центров, которые имеют собственные связи с ближними и отдалёнными областями мозга и собственные пути, идущие через ствол головного мозга в спинной мозг. При повреждении первичной моторной коры активация этих центров улучшает двигательные функции.
Кроме того, организация самого пирамидного тракта — наиболее длинного проводящего пути, который состоит из многих миллионов аксонов („отводящих“ отростков) мотонейронов коры и следует к нейронам передних рогов спинного мозга (рис. 2), — предоставляет и другую возможность. В продолговатом мозге пирамидный тракт расщепляется на два пучка: толстый и тонкий. Толстые пучки перекрещиваются друг с другом, и в результате толстый пучок правого полушария в спинном мозге следует слева, а толстый пучок левого полушария — соответственно справа. Мотонейроны коры левого полушария иннервируют мышцы правой половины тела, и наоборот. Тонкие же пучки не перекрещиваются, ведут от правого полушария к правой стороне, от левого — к левой.
У взрослого человека активность мотонейронов коры, аксоны которых проходят по тонким пучкам, практически не выявляется. Однако при поражении, например, правого полушария, когда нарушается двигательная активность мышц шеи и туловища левой стороны, в левом полушарии активируются именно эти мотонейроны, с аксонами в тонком пучке. В результате активность мышц частично восстанавливается. Можно предположить, что этот механизм также задействован при лечении инсультов в острой стадии транскраниальной микроэлектростимуляцией.
Замечательное проявление пластичности мозга — реорганизация повреждённой коры даже по прошествии многих лет с момента возникновения повреждения. Американский исследователь Эдвард Тауб (ныне работающий в университете Алабамы) и его коллеги из Германии Вольфганг Митнер и Томас Элберт предложили простую схему реабилитации двигательной активности у пациентов, перенёсших инсульт. Давность перенесённого поражения мозга среди их пациентов варьировала от полугода до 17 лет. Суть двухнедельной терапии заключалась в разработке движений парализованной руки с помощью различных упражнений, причём здоровая рука была неподвижной (фиксировалась). Особенность этой терапии — интенсивность нагрузки: пациенты упражнялись по шесть часов ежедневно! Когда же мозг пациентов, у которых восстановилась двигательная активность руки, обследовали с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии, то оказалось, что в выполнение движений этой рукой вовлекаются множество областей обоих полушарий. (В норме — при непоражённом мозге, — если человек двигает правой рукой, у него активируется преимущественно левое полушарие, а правое полушарие ответственно за движение левой руки.)
Восстановление активности парализованной руки через 17 лет после инсульта — бесспорно, волнующее достижение и яркий пример реорганизации коры. Однако реализовано это достижение высокой ценой — соучастием большого числа областей коры и притом обоих полушарий.
Принцип работы мозга таков, что в каждый момент та или иная область коры может участвовать только в одной функции. Вовлечение сразу многих областей коры в управление движениями руки ограничивает возможность параллельного (одновременного) выполнения мозгом разных задач. Представим себе ребёнка на двухколёсном велосипеде: он восседает на седле, крутит ногами педали, прослеживает свой маршрут, правой рукой фиксирует руль и её указательным пальцем нажимает на звонок, а левой рукой держит печенье, откусывая его. Выполнение такой простой программы быстрого переключения с одного действия на другое непосильно не только для поражённого, но и для реорганизованного мозга. Не умаляя важности предложенного метода реабилитации инсультных больных, хотелось бы заметить, что она не может быть совершенной. Идеальным вариантом представляется восстановление функции не за счёт реорганизации поражённого мозга, а за счёт его регенерации.
Пластичность головного мозга и нейрографика Текст научной статьи по специальности «Психологические науки»
пластичность головного мозгА и нейрографика
Мохова Ю.А.
Омский государственный педагогический университет, г. Омск, Российская Федерация
Решая проблему адаптации личности, рассматривается нейрографика как инструмент изменения пластичности головного мозга.
Ключевые слова: саморегуляция; головной мозг; нейропластич-ность; нейрографика; нейронные связи.
THE BRAIN pLAsTiciTY AND NEuRoGRApHics Mokhova J.A.
Omsk state pedagogical University, Omsk, Russian Federation
Solving the problem of the personal adaptation neurographics is considered as a tool for changing the brain plasticity.
Keywords: self-regulation; brain; neuroplasticity; neurographics; neural ensembles.
Стремительно развивающаяся в последнее десятилетие нейрофизиология своими открытиями в области работы головного мозга меняет многие устоявшиеся научные представления.
Так, с позиции нейрофизиологии способность к обновлению и успешной адаптации обусловлены образованием новых нейронных связей, которые и являются сутью нашего мышления, реагирования, поведения, а значит, и жизни в целом.
Открытие нейропластичность как свойства головного мозга «менять собственную структуру и функционирование, благодаря мыслям и действиям человека» [1, с. 27] проливает новый свет на проблему развития, адаптации, реабилитации, саморегуляции и достижений человека.
С точки зрения нейрофизиологии апперцепция, процесс принятия решения, реакции человека — это суть работы определенных (заранее известных) нейронных связей. И, как бы парадоксально не звучало, но мы управляемы не сознанием (высшим уровнем психического отражения и регуляции), а отлаженной работой нейронных связей головного мозга. Причем большая часть устойчивых нейронных связей (а значит, и обусловленных ими стереотипов восприятия, привычных способов реагирования и принятия решений) формируется к возрасту 7 лет [2]. И в зрелом возрасте человек продолжает использовать эту же отлаженную годами нейрофизиологическую систему. Неудивительно, что большой эффективностью она не отличается.
На наш взгляд, все возрастающая неудовлетворенность жизнью современного человека, подверженность стрессу и депрессивным состояниям обусловлена не столько быстроменяющимися экономическими и социальными факторами, сколько отсутствием освоенного эффективного и при этом легкодоступного инструмента саморегуляции, позволяющего «освежать» восприятие, гармонизировать эмоциональные состояния, принимать нестандартные решения, расширять персональные границы и быстро адаптироваться.
Другими словами, человеку необходим инструмент обновления работы головного мозга и образования новых нейронных связей, одним из которых, на наш взгляд, является нейрографика.
Нейрографика является авторским методом, который разработал и внедрил в практику российский психолог, архитектор и бизнес-коуч Павел Пискарёв в 2015 году.
Два корня в названии «нейро» и «графика» отражают взаимосвязь работы нервной системы, головного мозга человека и его графической деятельности. В процессе создания нейрорисунка происходят изменения в психике рисующего в результате появления новых нейронных связей через визуально-моторное восприятия и преобразование символов, образов, интеллектуальных объектов на плоскости листа (или других материальных носителях).
В основе метода лежит синтез идей К.Г. Юнга, гештальт-психологии, потоковых практик, межполушарной функциональной
асимметрии головного мозга, идея голлографичности вселенной и новейшие достижения в области нейробиологии и нейрофизиологии.
Нейрографика позволяет работать с глубинными слоями психики (бессознательным), где собственно и осуществляется мышление и принятие решений, а не в сознании, как это считалось ранее.
Решая любую проблему на уровне сознания с помощью речи, мы, как правило, так и остаемся в рамках привычного для себя наррати-ва, который оставляет нас в той же точке, а то и вовсе отбрасывает еще дальше от возможного эффективного решения.
Бессознательное же являет собой кладезь скрытой информации, ресурсов человека, и именно здесь осуществляется активизация и образование новых нейронных связей, которым понятен язык образов и движений, но не слов. Рисунок — это всегда результат движения и образа (графики). Спонтанный, интуитивный рисунок — это всегда выход бессознательного, доступ к его содержимому.
Нейрорисунок не предполагает умений академического рисования и доступен любому, кто может держать в руке пишущий предмет. Нейрорисунок работает через язык бессознательного (линии, символы, цвет, пространство). Всё, что необходимо для создания нейрорисунка — это лист бумаги и маркер, позволяющий оставить чёткую насыщенную линию, не требующую дополнительной повторной обводки, легко и четко воспринимаемую глазом.
В нейрорисунке выделяют 6 этапов: актуализация, выброс, округление, объединение, линии поля и вербализация. Попробуем последовательно кратко рассмотреть каждый этап с позиции изменения пластичности мозга.
Актуализация. На данном этапе человек концентрируется на своей проблеме внутриличностного, межличностного или делового характера. Сознание озадачивает наш мозг и включает привычные нейронные ансамбли для восприятия, обдумывания и принятия решений.
Выброс. В момент максимальной концентрации на проблеме необходимо в течении 4-7 секунд с помощью маркера эмоциональными движениями руки выплеснуть наполняющее вас напряжение и обеспокоенность на весь лист бумаги. Спонтанность и случайность нейролинии только кажущаяся, в действительности она является от-
ражением работы задействованных нейронных ансамблей. На данном этапе через движение тела проблема высвобождается и находит своё графическое отражение и материализуется для восприятия, покидая тем самым свое привычное местоположение — нарратив и обретая своё место на плоскости и в пространстве
Округление. Во всех местах, где пересеклись линии экспрессивного рисунка, необходимо округлить углы (воспринимаемые головным мозгом как носители конфликтности и противоречий). Моторно-зрительное восприятие закруглений, дорисовывания кругов нейрофизиологически сглаживает противоречия и помогает внутренне гармонизировать состояния и ситуации. Этап округления углов занимает от 20 до 40 минут и сначала вызывает у рисующего приятные эмоции, а после негативные вплоть до желания забросить начатый процесс. Так проявляется сопротивление головного мозга, задача которого удержать нас в рамках привычного функционирования и восприятия, задействовав годами согласованную работу нейронных связей. Ведь стереотипность наших действий — это фундаментальное свойство головного мозга.
На данном этапе мы продолжаем думать о проблеме в категориях ее решения. Если ситуация нам неприятна, то чаще всего через 5-10 минут мы от нее отказываемся, перескакивая ментально на другой привычный нам нарратив или пытаясь снизить чувство дискомфорта привычными для себя способами. Однако процесс округления «до конца» заставляет быть в ситуации размышления более 20 минут. И именно через 20-23 минуты сосредоточенных попыток решения какой-либо проблемы включаются в работу лобные доли головного мозга, которые и отвечают за возможность нахождения нового решения, новых отношений между интеллектуальными объектами [2].
С помощью графики активно меняется пластика головного мозга и начинают образовываться новые нейронные связи.
Объединение. Интеграция. На данном этапе проблема на листе бумаги выглядит как фигура на фоне. Необходимо слить ее с фоном с помощью дорисовывания дополнительных линий, кругов и прочих элементов. Таким образом, привычную для себя реальность мы словно растворяем и подключаем ее ко множеству других, обнару-
живая новые взаимосвязи между интеллектуальными объектами и новые ресурсы для решения проблемы.
Возможности нейрорисунка на данном этапе не имеют осознаваемых границ. Как справедливо отметил А.В. Курпатов: «… топология виртуального ментального пространства, в котором мы осуществляем реконструкцию реальности, дает нам практически неограниченные степени свободы, которыми мы обязаны пользоваться» [2, с. 628]. В этом же ключе Сьюзен Гринфилд пишет о том, что воображаемая практика также меняет пластику головного мозга как и реальные действия или воспринимаемые в картинках события, а значит нет смысла противопоставлять ментальное воображаемое физическому реальному [3].
Дополняя свой нейрорисунок, расширяя его и, возможно, выходя за его границы, мы расширяем персональные границы.
Можно подключить цвет, объединяя разные участки рисунка, и одновременно напитать головной мозг тем цветом, в котором он в данный момент нуждается. Выбор цвета осуществляется интуитивно, бессознательно, но с абсолютной точностью отражает те задачи, к решению которых в данный момент готов головной мозг, ведь он как камертон мгновенно реагирует на необходимый ему оттенок.
Линии поля. На данном этапе через весь лист бумаги необходимо провести нейрографические линии, которые двигаются в непривычном для глаз рисующего направлении. Такое нетипичное, непривычное, а оттого очень некомфортное рисование — это отличное графическое упражнение, активизирующее новые участки головного мозга и способствующее образования новых нейронных связей.
На рассмотренных выше этапах активно работала бессознательная часть психики. Последний этап предполагает активное участие сознания с привычным для него инструментом — речью.
Вербализация. Создавая нейрорисунок, мы задействовали работу лобных долей головного мозга, активизировали его спящие зоны, образовали новые нейронные связи и обнаружили абсолютно новые интеллектуальные объекты и возможные взаимосвязи между ними в процессе ментальной и топологической реконструкции реальности.
На этапе вербализации мы проговариваем и записываем все те новые решения, которые пришли к нам в процессе рисования.
Важным показателем завершенности проделанной работы является эстетическое удовольствие от рисунка, стабилизация эмоционального состояния и внутренняя удовлетворенность от возникших инсайтов.
Возможно, в процессе рисования инсайты не возникнут, но благодаря проделанной графической и ментальной работе мы озадачили головной мозг, который в результате комбинации новых нейронных связей спустя какое-то время обязательно выдаст новое нестандартное решение и понимание.
Таким образом, в данной статье мы рассмотрели нейрографику как инструмент изменения пластики мозга и образования новых нейронных связей, способствующих гармонизации эмоциональных состояний, расширению персональных границ, принятию решений и структурированию будущего.
Всё это, на наш взгляд, согласуется с идеей рассмотрения ней-рографики в качестве инструмента саморегуляции и делает его применение универсальным в сфере бизнеса, менеджмента, медицины, образования и лайф-коучинга.
Список литературы
1. Дойдж Норман. Пластичность мозга. Потрясающие факты о том, как мысли способны менять структуру и функции нашего мозга / Норман Дойдж; [ пер. с англ. Е.Виноградовой]. М.: Изд-во «Э», 2018. 544 с.
2. Курпатов А.В. Мышление. Системное исследование / Андрей Кур-патов. Москва: Капитал, 2018. 672 с.
3. Гринфилд С. Один день из жизни мозга. Нейробиология сознания от рассвета до заката. СПб.: Питер, 2018. 240 с.
References
1. Doydzh Norman. Plastichnost’ mozga. Potryasayushchie fakty o tom, kak mysli sposobny menyat’ strukturu i funktsii nashego mozga / Norman Doydzh; [ per. s angl. E.Vinogradovoy]. M.: Izdatel’stvo «E», 2018. 544 s.
2. Kurpatov A.V. Myshlenie. Sistemnoe issledovanie / Andrey Kurpatov. Moskva: Kapital, 2018. 672 s.
3. Grinfild S. Odin den’ iz zhizni mozga. Neyrobiologiya soznaniya ot rassveta do zakata. SPb.: Piter, 2018. 240 s.
Как опыт меняет пластичность (нейропластичность) мозга
Пластичность мозга, также известная как нейропластичность, — это термин, обозначающий способность мозга изменяться и адаптироваться в результате опыта. Когда люди говорят, что мозг обладает пластичностью, они не предполагают, что мозг похож на пластик. Neuro относится к нейронам, нервным клеткам, которые являются строительными блоками мозга и нервной системы, а пластичность относится к пластичности мозга.
Веривелл / JR BeeЧто такое пластичность мозга?
Человеческий мозг состоит примерно из 86 миллиардов нейронов. Ранние исследователи полагали, что нейрогенез или создание новых нейронов прекращается вскоре после рождения. Сегодня стало понятно, что мозг обладает замечательной способностью реорганизовывать пути, создавать новые связи, а в некоторых случаях даже создавать новые нейроны — концепция, называемая нейропластичностью или пластичностью мозга.
Существует два основных типа нейропластичности:
- Функциональная пластичность : способность мозга перемещать функции из поврежденной области мозга в другие неповрежденные области
- Структурная пластичность : Способность мозга фактически изменять свою физическую структуру в результате обучения
Преимущества пластичности мозга
Нейропластичность мозга дает множество преимуществ.Это позволяет вашему мозгу адаптироваться и изменяться, что помогает продвигать:
- Умение узнавать новое
- Возможность улучшить существующие когнитивные способности
- Восстановление после инсульта и черепно-мозговой травмы
- Укрепление участков при потере или ухудшении некоторых функций
- Улучшения, способствующие укреплению мозга
Как работает пластичность мозга
Первые несколько лет жизни ребенка — время быстрого роста мозга.При рождении каждый нейрон коры головного мозга имеет примерно 2500 синапсов; к трем годам это число выросло до колоссальных 15 000 синапсов на нейрон.
Однако у среднего взрослого человека количество синапсов примерно вдвое меньше. Почему? Потому что по мере того, как мы получаем новый опыт, одни связи укрепляются, а другие исчезают. Этот процесс известен как синаптическое сокращение.
Нейроны, которые используются часто, развивают более сильные связи, а те, которые используются редко или никогда не используются, в конечном итоге умирают.
Развивая новые связи и отсекая слабые, мозг может адаптироваться к меняющейся среде.
Ключевые характеристики пластичности мозга
Есть несколько определяющих характеристик нейропластичности.
Возраст и окружающая среда играют роль
Хотя пластичность проявляется на протяжении всей жизни, определенные типы изменений более преобладают в определенном возрасте. Мозг имеет тенденцию сильно меняться в первые годы жизни, например, когда незрелый мозг растет и самоорганизуется.
Как правило, молодой мозг более чувствителен и отзывчив к опыту, чем мозг гораздо более старшего возраста. Но это не значит, что мозг взрослого человека неспособен к адаптации.
Генетика также может иметь влияние. Взаимодействие между окружающей средой и генетикой также играет роль в формировании пластичности мозга.
Нейропластичность — непрерывный процесс
Пластичность сохраняется на протяжении всей жизни и включает в себя не нейроны, а клетки мозга, в том числе глиальные и сосудистые клетки.Это может произойти в результате обучения, опыта и формирования памяти или в результате повреждения мозга.
В то время как раньше люди полагали, что мозг становится устойчивым после определенного возраста, новые исследования показали, что мозг никогда не перестает изменяться в ответ на обучение.
В случаях повреждения мозга, например, во время инсульта, могут быть повреждены области мозга, связанные с определенными функциями. В конце концов, здоровые части мозга могут взять на себя эти функции, и способности могут быть восстановлены.
Пластичность мозга также имеет ограничения
Однако важно отметить, что мозг не всегда податлив. Определенные области мозга в значительной степени отвечают за определенные действия. Например, есть области мозга, которые играют решающую роль в таких вещах, как движение, язык, речь и познание.
Повреждение ключевых областей мозга может привести к дефициту в этих областях, потому что, хотя некоторое восстановление возможно, другие области мозга просто не могут полностью взять на себя те функции, которые были затронуты повреждением.
Как улучшить пластичность мозга
Есть вещи, которые вы можете сделать, чтобы побудить свой мозг адаптироваться и измениться. Вот некоторые из способов полезного использования нейропластичности:
Улучшение окружающей среды
Было показано, что учебная среда, которая предлагает множество возможностей для сосредоточенного внимания, новизны и проблем, стимулирует позитивные изменения в мозге. Это особенно важно в детстве и подростковом возрасте, но обогащение окружающей среды может по-прежнему приносить пользу мозгу и во взрослой жизни.
Вот что вы можете попробовать:
- Изучение нового языка
- Обучение игре на музыкальном инструменте
- Путешествие и знакомство с новыми местами
- Искусство и другие творческие занятия
- Чтение
Достаточно отдыхать
Исследования показали, что сон играет важную роль в росте дендритов в головном мозге. Дендриты — это наросты на концах нейронов, которые помогают передавать информацию от одного нейрона к другому.Укрепив эти связи, вы сможете повысить пластичность мозга.
Было показано, что сон оказывает важное влияние как на физическое, так и на психическое здоровье. Вы можете найти способы улучшить свой сон, соблюдая правила гигиены сна.
Упражнение
Было доказано, что регулярная физическая активность имеет ряд преимуществ для мозга. Некоторые исследования показывают, что упражнения могут помочь предотвратить потерю нейронов в ключевых областях гиппокампа, части мозга, отвечающей за память и другие функции.
В одном обзоре 2018 года, опубликованном в журнале Frontiers in Neuroscience , предполагается, что упражнения также могут играть роль в нейрогенезе в области гиппокампа.
История и исследования
Убеждения и теории о том, как работает мозг, существенно изменились с годами. Ранние исследователи полагали, что мозг «неподвижен», в то время как современные достижения показали, что мозг более гибкий.
Ранние теории
Вплоть до 1960-х годов исследователи полагали, что изменения в мозге могут происходить только в младенчестве и детстве.К раннему возрасту считалось, что физическая структура мозга в основном постоянна.
В своей книге 2007 года «Мозг, который меняет себя: истории личного триумфа от границ науки о мозге», в которой дан исторический взгляд на ранние теории, психиатр и психоаналитик Норман Дойдж предположил, что это убеждение в том, что мозг неспособен к изменениям в первую очередь происходит из трех основных источников, в том числе:
- Древнее поверье, что мозг во многом похож на необычную машину, способную творить удивительные вещи, но неспособную к росту и изменению
- Неспособность реально наблюдать микроскопическую активность мозга
- Наблюдение за тем, что люди, перенесшие серьезное повреждение головного мозга, часто не могли поправиться
Ранее психолог Уильям Джеймс предположил, что мозг, возможно, не так неизменен, как считалось ранее.Еще в 1890 году в своей книге «Принципы психологии» он писал: «Органическое вещество, особенно нервная ткань, кажется, наделено необычайной степенью пластичности». Однако в течение многих лет эту идею игнорировали.
Современные теории
В 1920-х годах исследователь Карл Лэшли обнаружил доказательства изменений нервных путей у макак-резусов. К 1960-м годам исследователи начали изучать случаи, когда пожилые люди, перенесшие массивный инсульт, смогли восстановить функции, демонстрируя, что мозг был более податливым, чем считалось ранее.Современные исследователи также нашли доказательства того, что мозг способен перестраивать себя после повреждения.
Современные исследования показали, что мозг продолжает создавать новые нейронные пути и изменять существующие, чтобы адаптироваться к новому опыту, изучать новую информацию и создавать новые воспоминания.
Благодаря современным достижениям в области технологий исследователи могут получить невиданное ранее представление о внутренней работе мозга. По мере того, как исследования современной нейробиологии процветали, ряд исследований продемонстрировал, что люди не ограничены умственными способностями, с которыми они родились, и что поврежденный мозг часто вполне способен к заметным изменениям.Взаимодействие с другими людьми
Пластичность может вызвать проблемы
Изменения в мозге часто воспринимаются как улучшения, но это не всегда так. В некоторых случаях на мозг могут влиять психоактивные вещества или патологические состояния, которые могут оказывать пагубное влияние на мозг и поведение.
Что такое пластичность мозга и почему она так важна?
Нейропластичность — или пластичность мозга — это способность мозга изменять свои связи или перепрограммировать себя.Без этой способности любой мозг, не только человеческий, не смог бы развиваться от младенчества до взрослой жизни или восстанавливаться после травмы мозга.
Особенность мозга заключается в том, что, в отличие от компьютера, он обрабатывает сенсорные и моторные сигналы параллельно. Он имеет множество нейронных путей, которые могут копировать функцию другого, так что небольшие ошибки в развитии или временную потерю функции из-за повреждения можно легко исправить, перенаправив сигналы по другому пути.
Проблема становится серьезной, когда ошибки в развитии значительны, такие как влияние вируса Зика на развитие мозга в утробе матери или в результате повреждения в результате удара по голове или после инсульта.Тем не менее, даже в этих примерах при правильных условиях мозг может преодолеть невзгоды и восстановить некоторую функцию.
Анатомия мозга гарантирует, что определенные области мозга выполняют определенные функции. Это то, что предопределено вашими генами. Например, есть область мозга, которая предназначена для движения правой руки. Повреждение этой части мозга нарушит движение правой руки. Но поскольку ощущения от руки обрабатываются другой частью мозга, вы можете чувствовать руку, но не можете ее пошевелить.Такое «модульное» устройство означает, что область мозга, не связанная с ощущениями или двигательной функцией, не может брать на себя новую роль. Другими словами, нейропластичность — не синоним того, что мозг бесконечно податлив.
Частично способность организма восстанавливаться после повреждения мозга можно объяснить улучшением состояния поврежденной области мозга, но в большинстве случаев это результат нейропластичности — образования новых нейронных связей. В исследовании Caenorhabditis elegans , типа нематоды, используемой в качестве модельного организма в исследованиях, было обнаружено, что потеря осязания усиливает обоняние.Это говорит о том, что потеря одного чувства перекладывает другие. Хорошо известно, что у людей потеря зрения в раннем возрасте может усилить другие чувства, особенно слух.
Как и в случае с развивающимся младенцем, ключом к развитию новых связей является обогащение окружающей среды, основанное на сенсорных (зрительных, слуховых, тактильных, обонятельных) и двигательных стимулах. Чем больше сенсорной и моторной стимуляции получает человек, тем больше у него шансов выздороветь после травмы мозга. Например, некоторые виды сенсорной стимуляции, используемые для лечения пациентов с инсультом, включают обучение в виртуальной среде, музыкальную терапию и умственную отработку физических движений.
Основная структура мозга определяется вашими генами еще до рождения. Но его дальнейшее развитие во многом зависит от процесса, называемого пластичностью развития, когда процессы развития изменяют нейроны и синаптические связи. В незрелом мозге это включает создание или потерю синапсов, миграцию нейронов через развивающийся мозг или изменение маршрута и рост нейронов.
В зрелом мозге очень мало мест, где формируются новые нейроны.Исключение составляют зубчатая извилина гиппокампа (область, связанная с памятью и эмоциями) и субвентрикулярная зона бокового желудочка, где генерируются новые нейроны, которые затем мигрируют в обонятельную луковицу (область, участвующая в обработке чувств. запаха). Хотя образование новых нейронов таким образом не считается примером нейропластичности, оно может способствовать восстановлению мозга после повреждений.
Выращивание и обрезка
По мере роста мозга отдельные нейроны созревают, сначала отправляя несколько ветвей (аксоны, которые передают информацию от нейрона, и дендриты, которые получают информацию), а затем увеличивая количество синаптических контактов с определенными связями.
Почему не все полностью восстанавливаются после инсульта? www.shutterstock.comПри рождении каждый младенец нейрон в коре головного мозга имеет около 2500 синапсов. К двум-трем годам количество синапсов на нейрон увеличивается примерно до 15000, поскольку младенец исследует свой мир и осваивает новые навыки — процесс, называемый синаптогенезом. Но к зрелому возрасту количество синапсов сокращается вдвое, так называемое синаптическое отсечение.
Спорный вопрос, сохраняет ли мозг способность увеличивать синаптогенез, но это может объяснить, почему агрессивное лечение после инсульта может обратить вспять повреждение, вызванное недостатком кровоснабжения определенной области мозга, путем усиления функции неповрежденных связей.
Ковка новых путей
Мы продолжаем иметь возможность изучать новые занятия, навыки или языки даже в пожилом возрасте. Эта сохраняемая способность требует, чтобы в мозгу был доступен механизм запоминания, чтобы знания сохранялись с течением времени для последующего использования. Это еще один пример нейропластичности, который, скорее всего, связан со структурными и биохимическими изменениями на уровне синапса.
Подкрепление или повторяющиеся действия в конечном итоге заставят мозг взрослого запомнить новое действие.По тому же механизму обогащенная и стимулирующая среда, предлагаемая поврежденному мозгу, в конечном итоге приведет к выздоровлению. Итак, если мозг настолько пластичен, почему не у всех, перенесших инсульт, полностью восстанавливаются функции? Ответ заключается в том, что это зависит от вашего возраста (у более молодого мозга больше шансов на выздоровление), размера поврежденной области и, что более важно, лечения, предлагаемого во время реабилитации.
Пластичность мозга — обзорЧто такое пластичность мозга ? Означает ли это, что наш мозг из пластика? Конечно нет.Пластичность или нейропластичность, описывает, как опыт реорганизует нервные пути в головном мозге. Длинный длительные функциональные изменения в мозге происходят, когда мы узнаем что-то новое или запоминать новую информацию. Эти изменения в нейронных связях — вот что мы позвоните , нейропластичность .Чтобы проиллюстрировать концепцию пластичности, представьте себе пленку камера. Представьте, что фильм представляет ваш мозг. Теперь представьте, что используете камера, чтобы сфотографировать дерево. Когда делается снимок, фильм подвергается воздействию новой информации — изображения дерева.Чтобы для сохранения изображения пленка должна реагировать на свет и «изменить», чтобы записать изображение дерева. Аналогично для новых знания, которые должны быть сохранены в памяти, изменения в мозге, представляющие должны появиться новые знания. Чтобы проиллюстрировать пластичность другим способом, представьте, что производите впечатление монеты в куске глины. Для того, чтобы оттиск монеты был в глине должны произойти изменения в глине — форма глина меняется, когда монета вдавливается в глину.Точно так же нейронная цепи в мозгу должны реорганизоваться в ответ на опыт или сенсорная стимуляция. Факты о нейропластичностиФАКТ 1 : Нейропластичность включает несколько различные процессы, происходящие на протяжении всей жизни.Нейропластичность не состоит из одного типа морфологическое изменение, а скорее включает в себя несколько различных процессов, которые происходят на протяжении всей жизни человека. Многие типы клеток мозга участвует в нейропластичности, включая нейроны, глии и сосуды клетки. ФАКТ 2 : Нейропластичность имеет четкое
возрастной детерминант. Хотя пластичность проявляется в течение жизни человека, разные типы пластичность преобладает в определенные периоды жизни и меньше преобладает в другие периоды. ФАКТ 3 : Нейропластичность головного мозга два основных условия: 1. Во время нормального развития мозга, когда сначала незрелый мозг начинает обрабатывать сенсорную информацию в зрелом возрасте (в процессе развития пластичность и пластичность обучения и памяти). 2. В качестве адаптивного механизм для компенсации утраченной функции и / или максимального увеличения оставшейся функционирует в случае черепно-мозговой травмы. ФАКТ 4 : Окружающая среда играет ключевую роль в
влияющие на пластичность. Помимо генетических факторов, мозг формируется характеристиками среды, в которой находится человек, и действиями тех же человек. Пластичность развития: синаптическая обрезкаGopnick et al. (1999) описывают нейроны как растущие телефонные провода, которые общаться друг с другом.После рождения мозг новорожденного наводнен информацией из органов чувств малыша. Эта сенсорная информация должна каким-то образом вернуться в мозг, где она можно обработать. Для этого нервные клетки должны соединяться с одним другой, передающий импульсы в мозг. Продолжая аналогия с телефонным проводом, например, с протянутой основной телефонной магистраль между городами гены новорожденного указывают «путь» к правильная область мозга из определенной нервной клетки.Например, нервные клетки в сетчатке глаза посылают импульсы в основной зрительный область в затылочной доле мозга, а не область языка продукция (зона Вернике) в левой задней височной доле. В основные магистральные линии установлены, но конкретные соединения из одного дома в другой требуются дополнительные сигналы.В течение первых нескольких лет жизни мозг быстро растет. Поскольку каждый нейрон созревает, он посылает несколько ветвей (аксонов, которые посылают информация, и дендриты, которые принимают информацию), увеличивая количество синаптических контактов и прокладка конкретных соединений от от дома к дому или, в случае мозга, от нейрона к нейрону.В При рождении каждый нейрон коры головного мозга имеет примерно 2500 синапсов. К двум-трем годам младенцу лет, количество синапсов составляет примерно 15000 синапсов на нейрон (Gopnick, et al., 1999). Это примерно вдвое больше, чем средний взрослый мозг. С возрастом старые связи удаляются через процесс называется синаптической отсечкой . Синаптическая обрезка устраняет более слабые синаптические контакты, в то время как более сильные связи сохраняются и укрепляются.Опыт определяет, какие связи будут укреплены и обрезаны; связи которые активировались наиболее часто, сохраняются. Нейроны должны иметь цель выжить. Без цели нейроны умирают в процессе называется апоптозом, при котором нейроны, которые не получают или не передают информация становится поврежденной и умирает. Неэффективные или слабые связи «обрезать» почти так же, как садовник подрезает дерево или куст, придание растению желаемой формы. Именно пластичность позволяет процесс развития и отсечения связей, позволяющий мозгу адаптироваться себя к своей среде. Пластичность обучения и памятиКогда-то считалось, что с возрастом сети мозга становятся фиксированный. Однако за последние два десятилетия было проведено огромное количество исследований. показал, что мозг никогда не перестает изменяться и приспосабливаться. Обучение, по определению Торторы и Грабовски (1996), — это способность получить новые знания или навыки с помощью инструкций или опыта. Память — это процесс, благодаря которому это знание сохраняется с течением времени. В способность мозга изменяться с обучением — это пластичность.Так как же мозг меняется с обучением? Согласно Дурбаху (2000), появляются быть по крайней мере двумя типами модификаций, которые происходят в мозге с обучение:
Первоначально вновь изученные данные «сохраняются» в кратковременной памяти, Это временная способность вспомнить несколько фрагментов информации.Некоторый данные подтверждают концепцию, что кратковременная память зависит от электрические и химические процессы в головном мозге в отличие от структурных изменения, такие как образование новых синапсов. Одна теория краткосрочного память утверждает, что воспоминания могут быть вызваны «реверберирующими» нейронами. цепи — то есть входящий нервный импульс стимулирует первый нейрон который стимулирует второй, и так далее, ветвями от второго нейрон синапсирует с первым. Через некоторое время информация может переместиться в более постоянный тип памяти, долговременную память, которая результат анатомических или биохимических изменений, происходящих в головном мозге (Tortora, Grabowski, 1996). Пластичность, вызванная травмой: пластичность и мозг РемонтВо время восстановления мозга после травмы необходимы пластические изменения. к максимальной функциональности, несмотря на повреждение мозга. В исследованиях с участием крыс, у которых была повреждена одна область мозга, клетки мозга окружающие поврежденный участок претерпели изменения в своей функции и форма, которая позволила им взять на себя функции поврежденного клетки. Хотя это явление не было широко изучено на людях, данные показывают, что аналогичные (хотя и менее эффективные) изменения происходят в человеческом мозг после травмы. |
Что такое пластичность мозга и может ли она помочь в лечении психических или дегенеративных заболеваний мозга?
- Опубликовано23 Apr 2012
- Отзыв написан 23 апреля 2012 г.
- Автор Рон Фростиг
- Источник BrainFacts / SfN
Пластичность мозга (от греческого слова «пластос», означающего «сформированный») относится к необычной способности мозга изменять свою собственную структуру и функции после изменений внутри тела или во внешней среде.Большой внешний слой мозга, известный как кора, особенно способен вносить такие изменения.
Пластичность мозга лежит в основе нормальных функций мозга, таких как наша способность учиться и изменять свое поведение. Он сильнее всего проявляется в детстве, что объясняет способность детей к быстрому обучению, но остается фундаментальным и важным свойством мозга на протяжении всей жизни. Пластичность мозга взрослых явно используется как средство восстановления после сенсомоторной депривации, периферических травм и травм головного мозга.Он также был вовлечен в облегчение хронической боли и развитие способности использовать протезные устройства, такие как роботизированные руки для людей с параличом нижних конечностей, или устройства для искусственного слуха и зрения для глухих и слепых.
В последние годы пластичность мозга была задействована в облегчении различных психических и нейродегенеративных расстройств как у людей, так и у животных. Эти расстройства включают навязчивую идею, депрессию, принуждение, психосоциальный стресс, болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона.Более того, недавние исследования показывают, что патология некоторых из этих разрушительных заболеваний связана с потерей пластичности. В совокупности растет признание того, что пластичность мозга играет фундаментальную роль либо в ухудшении, либо в облегчении психических и дегенеративных расстройств мозга.
Об авторе
Рон Фростиг
Рон Д.Фростиг — профессор кафедры нейробиологии и поведения и кафедры биомедицинской инженерии, а также научный сотрудник Центра нейробиологии обучения и памяти Калифорнийского университета в Ирвине, Калифорния, США.
BrainFacts.org приветствует все ваши вопросы, связанные с мозгом.Каждый месяц мы выбираем один вопрос читателя и получаем ответ от ведущего нейробиолога.Всегда что-то интересовало?
Заявление об ограничении ответственности: BrainFacts.org предоставляет информацию о понимании в этой области причин, симптомов и исходов заболеваний головного мозга. Он не предназначен для предоставления пациентам конкретных медицинских или иных советов. Посетители, заинтересованные в медицинской консультации, должны проконсультироваться с врачом.
Имя* Пожалуйста, введите ваше имя.
Фамилия* Пожалуйста, введите свою фамилию.
Адрес электронной почты* Пожалуйста, введите Ваш адрес электронной почты. Адрес электронной почты недействителен.
Город
Состояние Выберите OneAlabamaAlaskaArizonaArkansasCaliforniaColoradoConnecticutDelawareDistrict Of ColumbiaFloridaGeorgiaHawaiiIdahoIllinoisIndianaIowaKansasKentuckyLouisianaMaineMarylandMassachusettsMichiganMinnesotaMississippiMissouriMontanaNebraskaNevadaNew HampshireNew JerseyNew MexicoNew YorkNorth CarolinaNorth DakotaOhioOklahomaOregonPennsylvaniaRhode IslandSouth CarolinaSouth DakotaTennesseeTexasUtahVermontVirginiaWashingtonWest VirginiaWisconsinWyoming
Страна Выберите OneUnited StatesCanadaUnited KingdomIrelandAustraliaNew Zealand ——————- AfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийского океана TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCayman IslandsCentral африканского RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongoCongo, Демократическую Республику TheCook IslandsCosta RicaCote D’ivoireCroatiaCubaCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland (Мальвинские) острова Фарерские IslandsFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaFrench Южный TerritoriesGabonGambiaGeorgiaGermanyGhanaGibraltarGreeceGreenlandGrenadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuineaGuinea-bissauGuyanaHait Остров iHeard и МакДональда IslandsHoly Престол (Ватикан) HondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIran, Исламская Республика ofIraqIrelandIsraelItalyJamaicaJapanJordanKazakhstanKenyaKiribatiKorea, Корейская Народно-Демократическая Республика ofKorea, Республика ofKuwaitKyrgyzstanLao Народная Демократическая RepublicLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyan Арабская JamahiriyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacaoMacedonia, бывшая югославская Республика ofMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesia, Федеративные Штаты ofMoldova, Республика ofMonacoMongoliaMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPalestinian Территория, оккупированнаяПанамаПапуа-Новая ГвинеяПарагвайПеруФилиппиныПиткэрнПольшаПортугалияПуэрто-РикоКатарВоссоединениеРумынияРоссийская ФедерацияРуандаСвятой ЕленыСент-Китс и НевисСент-ЛюсияСент-Пьер и Мик uelonSaint Винсент и GrenadinesSamoaSan MarinoSao Том и PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbia и MontenegroSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Джорджия и Южные Сандвичевы IslandsSpainSri LankaSudanSurinameSvalbard и Ян MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyrian Arab RepublicTaiwan, провинция ChinaTajikistanTanzania, Объединенная Республика ofThailandTimor-lesteTogoTokelauTongaTrinidad и TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks и Кайкос IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited арабского EmiratesUnited KingdomUnited StatesUnited Штаты Экваторияльная IslandsUruguayUzbekistanVanuatuVenezuelaViet Нам-Виргинские острова, Британские Виргинские острова, U.С.Уоллис и Футуна, Западная Сахара, Йемен, Замбия, Зимбабве,
.Вопрос* Пожалуйста, введите свой вопрос.
Вопрос отправлен. Спасибо.
При отправке отзыва произошла ошибка. Пожалуйста, повторите попытку позже.
Пластичность мозга (нейропластичность) | Simply Psychology
- Биологическая психология
- Нейробиология
- Пластичность мозга
Также известна как нейропластичность
Автор Eagle Gamma, опубликовано 23 марта 2021 года
Take-home Messages
- Take-home Messages
- нейропластичность — это биологическая, химическая и физическая способность мозга реорганизовывать свою структуру и функции.
- Нейропластичность возникает в результате обучения, опыта и формирования памяти или в результате повреждения мозга.
- Обучение и новый опыт заставляют новые нервные пути укрепляться, тогда как нервные пути, которые используются нечасто, становятся слабыми и в конечном итоге умирают. Этот процесс называется синаптической отсечкой.
- Хотя это традиционно связано с изменениями в детстве, недавние исследования показывают, что зрелый мозг продолжает проявлять пластичность в результате обучения.
- Во время развития человека нейропластичность обеспечивает защитные эффекты с точки зрения управления травмами (Cioni et al., 2011). Кроме того, изучение музыки или второго языка может повысить нейропластичность (Herholtz & Zatorre, 2012).
- Пластичность позволяет мозгу лучше справляться с косвенными последствиями повреждения мозга в результате недостаточное кровоснабжение после инсульта.
- По сути, нервная система должна перестроиться, чтобы приспособиться к разворачивающейся ситуации, с которой она сталкивается.Гены программируют нейропластичность тела, чтобы животные могли выживать в непредсказуемых условиях.
Нейропластичность, также называемая пластичностью мозга, относится к способности мозга изменять и адаптироваться в структуре и функциях в ответ на обучение и опыт.
Behance Discovery — Алексей Кашперский
Мозг обладает замечательной способностью перепрограммировать себя. Эти изменения варьируются от отдельных нейронных путей, создающих новые связи, до систематических корректировок, таких как изменение кортикального слоя.
Это происходит у всех здоровых людей, особенно у детей, а также после различных проблем, например, травм головного мозга.
Ранние теории
Ранние экспериментальные исследования нейропластичности были проведены итальянским ученым восемнадцатого века Микеле Малакарне, который обнаружил, что животные, созданные для выполнения заданий, развивают более крупные структуры мозга (Rosenzweig, 1996).
Первые теоретические представления о нейронной пластичности были разработаны в девятнадцатом веке Уильямом Джеймсом, пионером психологии.Джеймс писал об этой теме в своей книге 1890 года «Принципы психологии» (James, 1890).
В двадцатом веке влиятельный нейробиолог Сантьяго Рамон-и-Кахаль предположил, что нейроны у взрослых разрушаются и восстанавливаются (Fuchs & Flügge, 2014).
Современные теории
Развитие идеи — современные теории: Современные экспериментальные инструменты, такие как инструменты визуализации, дали достаточно информации для разработки улучшенных теорий.
Ученые теперь считают, что нейропластичность проявляется на всех этапах жизни, имея обширные возможности — от детского развития до лечения болезней (Doidge, 2007).
Мозг может перестраиваться с точки зрения функций, которые он выполняет, а также с точки зрения базовой базовой структуры (Zilles, 1992).
Функциональная пластичность
Функциональное восстановление после травмы головного мозга
Функциональная пластичность — это способность мозга перемещать функции из поврежденной области мозга после травмы в другие неповрежденные области. Существующие нейронные пути, которые неактивны или используются для других целей, берут на себя и выполняют функции, утраченные из-за травмы.
После травмы головного мозга, такой как несчастный случай или инсульт, непораженные участки мозга могут адаптироваться и взять на себя функции пораженных частей. Этот процесс различается по скорости, но он может быть быстрым в первые несколько недель (фаза спонтанного восстановления), затем он становится медленнее.
Этому может помочь реабилитация, и характер реабилитационных программ варьируется в зависимости от типа травмы, от переобучения некоторых видов движений до логопедии.
Есть способы, с помощью которых пластичность мозга может позволить людям с повреждением мозга восстановить некоторые из своих прошлых способностей.Каждый из подходов, с помощью которых нервная система адаптирует свои функции, имеет различия в том, как это происходит, а также в том, у каких пациентов это происходит.
Разрастание аксонов
Функциональная пластичность может происходить посредством процесса, называемого прорастанием аксонов, где неповрежденные аксоны вырастают новые нервные окончания, чтобы повторно соединить нейроны, чьи связи были разорваны из-за повреждения.
Неповрежденные аксоны также могут прорастать нервные окончания и соединяться с другими неповрежденными нервными клетками, тем самым создавая новые связи и новые нервные пути для выполнения того, что было повреждено.
Адаптация гомологичной области
Хотя каждое полушарие мозга имеет свои собственные функции, если одно полушарие мозга повреждено, неповрежденное полушарие иногда может взять на себя некоторые функции поврежденного.
При адаптации гомологичной области поведение мозга становится активным в эквивалентной части на противоположной стороне мозга от того места, где оно обычно происходит (Grafman, 2000). Если это обычно происходит с правой стороны, то вместо этого он перемещается в левую сторону, и наоборот.
Эта функциональная нейропластичность чаще встречается у детей, чем у взрослых. Перемещение модуля на противоположную сторону приводит к смещению некоторых функций, которые изначально были там.
В результате эти две функции могут стать менее эффективными, загрязняя друг друга.
Межмодальное переназначение
Межмодальное переназначение происходит, когда мозг вместо этого использует область, которая обычно обрабатывает определенный тип сенсорной информации (например, зрение) для другого типа сенсорной информации (например, звука).
Когда область мозга не получает сенсорные данные, как ожидалось, например, из-за того, что человек ослеп, эта область мозга может быть перепрофилирована для других чувств, таких как осязание.
Это может позволить слепым людям «видеть» текст Брайля пальцами (Grafman, 2000).
Кроме того, некоторые слепые люди учатся повторно использовать свои зрительные центры для слышания звуков, тем самым приобретая способность «эхолокации» перемещаться по окружающей среде (Thaler & Goodale, 2010).
Расширение карты
При расширении карты мозг замечает, что определенная область широко используется, поэтому он расширяет эту область (Grafman, 2000).Это сравнимо с тем, как тело может заметить, что определенные мышцы используются больше (например, те, что участвуют в часто используемом виде спорта), а затем эти мышцы увеличиваются в размерах.
Когда человек часто занимается какой-либо деятельностью или переживанием, это приводит к увеличению соответствующей области мозга. Рост мозга происходит сразу же, поэтому нейробиологи могут обнаружить его с помощью технологий визуализации мозга, когда он происходит (Grafman, 2000).
Компенсационный маскарад
Компенсирующий маскарад включает в себя повторное использование мозгом компонента для выполнения мыслительной операции, отличной от того, что он обычно делает.
Например, если человек страдает черепно-мозговой травмой, при этом некоторые функциональные возможности утеряны, то этот человек может за кулисами повторно использовать другой метод, например, находить путь по запоминающимся направлениям, а не по ощущению местоположения (Grafman , 2000).
Доказательства функциональной пластичности
Адаптация гомологичной области:Тематические исследования жертв инсульта, которые испытали повреждение головного мозга и, таким образом, потеряли некоторые функции мозга, показали, что мозг имеет способность повторно подключаться к неповрежденным участкам мозга, занимающим функции поврежденных участков головного мозга.
Таким образом, нейроны рядом с поврежденными участками мозга могут брать на себя по крайней мере некоторые из утраченных функций.
Молодой человек с травмой правой теменной доли, в результате которой левая теменная доля взяла на себя некоторые функции, обычно выполняемые с правой стороны. Тогда у молодежи возникли трудности с задачами, обычно выполняемыми на левой стороне, потому что некоторые эквиваленты правой стороны перехватили ресурсы левого мозга (Grafman, 2000).
Разоблачение нейронов:
Уолл (1977) заметил, что мозг содержит «спящие синапсы» — нейронные связи, которые не имеют никакой функции.
Однако, когда происходит повреждение мозга, эти синапсы могут активироваться и открывать связи с областями мозга, которые обычно неактивны, и брать на себя нервную функцию, которая была потеряна в результате повреждения.
Структурная пластичность
Как опыт меняет пластичность мозга
Структурная нейропластичность — это способность мозга изменять свою физическую структуру в результате обучения, включающего изменение формы отдельных нейронов (нервных клеток).
В младенчестве в мозге быстро увеличивается количество синаптических связей. По мере созревания каждый нейрон посылает несколько ветвей, что увеличивает количество синаптических контактов от нейрона к нейрону. При рождении каждый нейрон коры головного мозга имеет примерно 2500 синапсов.
К тому времени, когда ребенку исполняется три года, количество синапсов составляет примерно 15 000 синапсов на нейрон (Гопник и др., 1999).
По мере того, как мы созреваем, связи, которые мы не используем, удаляются, а те, которые мы часто используем, укрепляются, и это называется нейронной отсечкой (Purcell & Zukerman, 2011).Этот процесс продолжается всю нашу жизнь.
Хотя пластичность проявляется на протяжении всей жизни, она особенно актуальна в первые «критические годы», когда пластичность мозга позволяет развиваться чувствам, языку и другим навыкам.
Пластичность развития
Часть развития системы зрения заложена генетически. Однако другая часть этого развития зависит от нейропластичности. По мере роста ребенка информация, поступающая от источников света, например свет, отражающийся от лиц лиц, ухаживающих за ним, дает мозгу необходимые сигналы для корректировки моделей своего роста.Эквивалентный рост, основанный на пластичности, происходит и с другими чувствами, адаптируя молодого человека к местным условиям.
Развитие языка еще больше раскрывает нейропластичность. Опять же, часть этой функциональности заложена генетически, но часть зависит от обратной связи с окружающей средой. У человека есть определенные нервные клетки, запрограммированные на то, чтобы стать грамматическими модулями. Для того, чтобы они функционировали правильно, они требуют ввода определенных грамматических правил из культуры, таких как правила английского или испанского языка.Таким образом, нейропластичность позволяет мозгу обрабатывать речь.
Новые нейронные связи, разная плотность нервных клеток, разная сила нервных связей
Как работает нейропластичность? На самом базовом уровне он начинается с производства новой нервной клетки (нейрогенез). Затем отдельные нейроны устанавливают новые связи друг с другом.
Нейрон работает, посылая или получая электрохимические сигналы с другими нейронами в головном мозге.
Способ, которым отдельные нейроны соединяются друг с другом, определяет способ отправки сигналов, например маршрутизацию сообщений через Интернет или кодов инструкций в процессоре компьютера.
По мере того, как каждый нейрон развивает связи с другими, это приводит к росту кластеров клеток. Нейроны могут регулировать уровень или силу сигнала с подключенными нейронами.
Этот непрерывный процесс обеспечивает точную настройку нейронной архитектуры. Нейропластичность использует каскады электрохимических сигналов, которые разворачиваются в результате экспрессии генетических кодов через сигнальные молекулы клетки (Flavell & Greenberg, 2008).
Перепрограммирование более крупных регионов, реорганизация нервной системы на нескольких уровнях
Нейроны работают вместе на нескольких разных уровнях.Не только отдельные клетки, но даже скопления в областях мозга могут расти с большей или меньшей плотностью.
По мере того, как клетки растут или умирают в разных регионах, относительная плотность меняется. Такие вариации могут обеспечить даже более широкую адаптацию или нейропластичность в мозге, чем отдельные соединения нервных клеток.
Когда нервные пучки разрываются в результате травмы или хирургического вмешательства, мозг может заново вырастить эти элементы (Doidge, 2007). Удивительно, но мозг может эффективно восстанавливать связь даже для того, чтобы справляться со значительными расстройствами.Он действует как растение, способное восстанавливать потерянные части.
Мозг может вырасти заново после травмы, начиная немедленно на молекулярном уровне в травмированной области (Wall & Wang, 2002). Постепенно ремонт распространяется через подкорковые слои, достигая более крупных корковых уровней мозга.
Этот рост происходит по всей нервной системе, включая позвоночник и распределенные ветви, а не только в головном мозге.
Повторяющиеся синаптические связи становятся более эффективными (теория сборки клеток)
Нервные клетки работают, производя электрохимическую активность в «синапсах», которые представляют собой промежутки, соединяющие клетки вместе.По мере того, как синаптическое соединение срабатывает чаще, оно становится более эффективным в соответствии с так называемой «теорией сборки клеток». Фраза, описывающая это явление, — «клетки, которые срабатывают вместе, соединяются вместе» (Lowel, 1992).
Нервные связи становятся сильнее, когда одна клетка срабатывает раньше другой, а не когда обе срабатывают одновременно. Последовательное возбуждение создает причинно-следственную связь, позволяя нервной системе учиться.
Для сравнения: поисковые системы в Интернете отслеживают, какие сайты напрямую ссылаются на другие сайты.Объединенные направленные ссылки миллиардов сайтов создают эффективную карту Интернета, поскольку объединенные направленные ссылки миллиардов нейронов создают эффективную карту тела и окружающей его среды.
Доказательства структурной пластичности
Известное исследование Maguire et al., 2000 демонстрирует пластичность мозга. Он изучил 16 лондонских таксистов и обнаружил увеличение объема серого вещества в задней части гиппокампа по сравнению с контрольной группой. Эта область мозга участвует в кратковременной памяти и пространственной навигации.
Дальнейшая поддержка исходит от Mechelli et al (2004), которые обнаружили, что изучение второго языка увеличивает плотность серого вещества в левой нижней теменной коре и что степень структурной реорганизации в этой области зависит от достигнутой беглости и возраста. на котором был изучен второй язык.
С возрастом нейропластичность снижается, однако Mahncke et al. (2006) использовали компьютерную программу обучения пожилых людей с нарушением памяти и обнаружили значительное улучшение по сравнению с контрольной группой.
Это имеет потенциальные преимущества для общества, поскольку вмешательство, основанное на пластичности мозга, направленное на нормальное возрастное когнитивное снижение, может отсрочить время, когда этим людям потребуется поддержка в повседневной жизни.
Обучение и новый опыт вызывают усиление новых нервных путей, тогда как нервные пути, которые используются нечасто, становятся слабыми и в конечном итоге умирают. Таким образом мозг приспосабливается к меняющимся условиям и опыту. Бойк (’08) обнаружил, что даже в возрасте 60 лет обучение новому навыку (жонглирование) приводит к усилению роста нервных клеток в зрительной коре головного мозга.
Кун (2014) обнаружил, что игра в видеоигры более 30 минут в день приводит к увеличению мозгового вещества в коре, гиппокампе и мозжечке. Таким образом, сложные когнитивные требования, связанные с освоением видеоигр, привели к образованию новых синаптических связей в участках мозга, контролирующих пространственную навигацию, планирование, принятие решений и т. Д.
Дэвидсон (2004) сравнил 8 опытных практиков тибетской буддийской медитации с 10 участниками. без опыта медитации.Уровни гамма-волн мозга были намного выше в группе опытных медитаторов как до, так и во время медитации. Гамма-волны связаны с координацией нервной активности в головном мозге. Это означает, что медитация может повысить пластичность мозга и вызвать постоянные и положительные изменения в нем.
Кемперманн (1998) обнаружил, что у крыс, содержащихся в более сложных условиях, наблюдалось увеличение количества нейронов по сравнению с контрольной группой, живущей в простых клетках. Изменения были особенно заметны в гиппокампе — связанные с памятью и пространственной навигацией.
Подобное явление было показано в исследовании лондонских таксистов. МРТ показало, что задняя часть гиппокампа была значительно больше, чем в контрольной группе, и размер разницы положительно коррелировал с количеством времени, проведенным в качестве водителя такси (т. Е. Более высокие требования к памяти = больше нейронов в этой части гиппокамп).
Критическая оценка
Нейропластичность может объяснить широкий спектр фактов о структуре и функциях мозга.Однако это понятие имеет некоторые ограничения.
Они включают постепенное снижение нейропластичности с возрастом, а также определенные ограничения с точки зрения того, насколько возможна нейропластичность даже у молодых, здоровых людей. Кроме того, ученым еще предстоит изучить многие важные аспекты нейропластичности.
Пределы пластичности мозга (снижение с возрастом, биологические ограничения)
Нейропластичность может зайти слишком далеко. Животные, не являющиеся людьми, обладают пластичностью во многих областях.Однако их мозг не может достаточно измениться, чтобы выучить человеческий язык или выполнить сложные математические операции.
Нейропластичность воздействует на биологически доступный материал, что накладывает ограничения, такие как корректировка только определенного нейронного субстрата когнитивной функции или некоторая адаптация функции мозга на время года.
У людей, чей мозг повторно использует большие области для различных операций, например, у слепых, чьи центры зрения становятся полезными для осязания или звука, эта способность может работать только для определенных типов обработки.
Даже люди, слепые от рождения, не смогут повторно использовать свои клетки мозга, определяющие цвет, для прикосновения, потому что в отличие от клеток мозга, определяющих геометрию, они имеют жесткое кодирование для визуального ввода (Grafman, 2000).
Даже у здоровых людей нейропластичность снижается с возрастом (Lu et al., 2004). С годами, по мере того как тело становится менее гибким, становится меньше и мозг.
Во многом нейропластичность направлена на то, чтобы дать молодым людям возможность развить понимание и способность действовать в своем окружении.Это до некоторой степени стабилизируется во взрослом возрасте и даже снижается у пожилых людей.
Можно увидеть снижение нейропластичности в том, как пожилые люди становятся более твердыми в своих привычках, в то время как молодые люди быстро учатся.
Чего мы не знаем о пластичности мозга?
Нейропластичность за последние столетия превратилась в тему, представляющую значительный интерес для ученых, но остается малоизученной. Инструменты визуализации мозга для проведения исследований по этой теме еще молоды.Таким образом, еще предстоит найти много знаний.
Ученые по-прежнему не уверены во многих механизмах, лежащих в основе пластичности мозга (Grafman, 2000). В то время как некоторые процессы были изучены детально на молекулярном уровне, другие — нет, и концептуальное понимание того, как они происходят, является источником невежества.
Таким образом, технические основы нейропластичности представляют собой область активного интереса, в которой проводятся дальнейшие исследования. / P>
Нейропластичность, свобода мозга корректировать свою маршрутизацию для обеспечения более эффективных расчетов в ответ на травму или нормальные проблемы, проявляются у ряда животных.
Однако мы все еще знаем только некоторые области мозга, в которых это происходит, некоторые механизмы, с помощью которых это происходит, а также некоторые издержки и преимущества, которые он предлагает.
Адаптация животных
Животные, не являющиеся людьми, обладают нейропластичностью так же, как и люди, а в некоторых случаях даже больше.
Животные эволюционировали, чтобы выжить в течение многих лет, в результате повторяющихся циклов погоды и других условий окружающей среды. Таким образом, некоторые виды проявляют нейропластичность в циклических моделях (Nottebohm, 1981).
Области мозга, участвующие в навигации по окружающей среде, такие как гиппокамп, часто растут во время брачного сезона (Nottebohm, 1981). Кроме того, у некоторых птиц в этот период увеличиваются мозговые центры по пению брачных песен.
У других животных мозг развивается по-разному в зависимости от сезона, например, чтобы приспосабливаться, когда откладывать больше яиц или забеременеть (Wayne et al., 1998).
Модификация поведения или окружающей среды
Некоторые изменения в поведении или условиях окружающей среды могут повлиять на структуру самого мозга.К ним относятся спорт или другие физические нагрузки, медитация, употребление наркотиков или загрязнение окружающей среды.
Когда человек становится физически активным, это влияет на мозг вместе с остальным телом. Аэробные нагрузки, такие как бег или езда на велосипеде, увеличивают скорость, с которой мозг производит нейроны (Gomez-Pinilla & Hillman, 2013). Это приводит к лучшему пониманию своего окружения, процесса принятия решений, а также к аффектам и другим умственным функциям.
Практики медитации, предполагающие сосредоточение внимания, также могут вызывать нейропластичность (Lutz et al., 2004). В этом случае мозг увеличивает свои способности контролировать эмоции или осознавать.
Наркотики, включая алкоголь, а также запрещенные наркотики и некоторые лекарства, могут влиять на мозг (Ganguly & Poo, 2013). Эти вещества часто вызывают некоторые химические изменения в мозге, которые могут длиться намного дольше, чем длительность употребления наркотиков, даже десятилетиями. В некоторых случаях, например, в пьянстве, целые области мозга могут реструктурировать себя, чтобы восстановить утраченные функции.
Мозг реагирует на окружающую среду как основная часть своей нормальной функции.Таким образом, мозг также может пострадать от экологических проблем. Загрязнение воздуха, тяжелые металлы и другие загрязнители могут препятствовать развитию мозга. Например, загрязнение воздуха может разрушать клетки мозга, снижая когнитивные функции (Calderón-Garcidueñas, 2002).
Об авторе
Eagle Gamma пишет о психологии, а также о других темах в науке и культуре. Он также занимается созданием 3D-анимации, игр и носимых устройств.
Как ссылаться на эту статью: Как ссылаться на эту статью:Gamma, E.(2021, 24 марта). Что такое пластичность мозга . Просто психология. https://www.simplypsychology.org/brain-plasticity.html
Ссылки на стиль APAБрюль-Юнгерман, Э., Дэвис, С., и Ларош, С. (2007). Механизмы пластичности мозга и память: группа из четырех человек. Невролог, 13 (5), 492–505. https://doi.org/10.1177/1073858407302725
Кальдерон-Гарсидуэньяс, Л., Аззарелли, Б., Акуна, Х., Гарсия, Р., Гэмблинг, Т. М., Осная, Н., Монрой, С., Дель Розарио Тизапанци, М., Карсон, Дж. Л., Вильярреал-Кальдерон, А., и Рьюкасл, Б. (2002). Загрязнение воздуха и повреждение мозга. Токсикологическая патология, 30 (3), 373–389. https://doi.org/10.1080/01926230252929954
Cioni, G., D’Acunto, G., & Guzzetta, A. (2011). Перинатальное поражение головного мозга у детей. Прогресс в исследованиях мозга, 139–154. https://doi.org/10.1016/b978-0-444-53884-0.00022-1
Craik, F. I. M., & Bialystok, E. (2006). Познание на протяжении всей жизни: механизмы изменения. Тенденции когнитивных наук, 10 (3), 131–138. https://doi.org/10.1016/j.tics.2006.01.007
Дойдж, Н. (2007). Мозг, который меняется: истории личного триумфа от границ науки о мозге (Переиздание). Книги пингвинов.
Флавелл, С. В., и Гринберг, М. Э. (2008). Сигнальные механизмы, связывающие активность нейронов с экспрессией генов и пластичностью нервной системы. Ежегодный обзор неврологии, 31 (1), 563–590. https: // doi.org / 10.1146 / annurev.neuro.31.060407.125631
Freed, W., de Medinaceli, L., & Wyatt, R. (1985). Повышение функциональной пластичности поврежденной нервной системы. Наука, 227 (4694), 1544–1552. https://doi.org/10.1126/science.3975624
Fuchs, E., & Flügge, G. (2014). Нейропластичность у взрослых: более 40 лет исследований. Нейропластичность, 2014 , 1–10. https://doi.org/10.1155/2014/541870
Гангули, К., и Пу, М.-. (2013). Зависимая от активности нейронная пластичность от скамьи до постели. Нейрон, 80 (3), 729–741. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2013.10.028
Графман, Дж. (2000). Концептуализация функциональной нейропластичности. Журнал коммуникативных расстройств, 33 (4), 345–356. https://doi.org/10.1016/s0021-9924(00)00030-7
Херхольц, С. К., & Заторре, Р. Дж. (2012). Музыкальное обучение как основа пластичности мозга: поведение, функции и структура. Neuron, 76 (3), 486–502. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2012.10.011
Джеймс, В.(1890). Принципы психологии, тт. 1-2.
Лоуэл, С. (1992, 10 января). Выбор внутренних горизонтальных связей в зрительной коре с помощью коррелированной нейрональной активности. Наука . https://science.sciencemag.org/content/255/5041/209.long
Лу, Т., Пань, Ю., Као, С.-Й., Ли, К., Кохане, И., Чан , Дж. И Янкнер, Б.А. (2004). Генная регуляция и повреждение ДНК в стареющем мозге человека. Nature, 429 (6994), 883–891. https://doi.org/10.1038/nature02661
Лутц, А., Грейшар, Л., Ролингс, Н. Б., Рикард, М., и Дэвидсон, Р. Дж. (2004). При длительной медитации во время умственной практики индуцируется гамма-синхронизация высокой амплитуды. Proceedings of the National Academy of Sciences, 101 (46), 16369–16373. https://doi.org/10.1073/pnas.0407401101
Nottebohm, F. (1981). Мозг на все времена: циклические анатомические изменения в ядрах мозга канареек, управляющих песней. Science, 214 (4527), 1368–1370. https://doi.org/10.1126/science.7313697
Перселл А. и Цукерман У. (17 августа 2011 г.). Синаптическая обрезка мозга продолжается и после 20 лет. Новый ученый . https://www.newscientist.com/article/dn20803-brains-synaptic-pruning-continues-into-your-20s/
Розенцвейг М. Р. (1996). Аспекты поиска нейронных механизмов памяти. Annual Review of Psychology, 47 (1), 1–32. https://doi.org/10.1146/annurev.psych.47.1.1
Талер Л., Арнотт С. Р. и Гудейл М. А. (2010).Эхолокация человека I. Journal of Vision, 10 (7), 1050. https://doi.org/10.1167/10.7.1050
Wall, J. T., Xu, J., & Wang, X. (2002). Пластичность человеческого мозга: новый взгляд на многочисленные субстраты и механизмы, которые вызывают корковые изменения и связанные с ними сенсорные дисфункции после повреждений сенсорных сигналов от тела. Обзоры исследований мозга, 39 (2–3), 181–215. https://doi.org/10.1016/s0165-0173(02)00192-3
Уэйн, Н. Л., Ким, Ю. Дж., и Йонг-Монтенегро, Р.Дж. (1998). Сезонные колебания секреторной реакции нейроэндокринных клеток аплизии калифорнийских. Ингибиторы протеинкиназы А и протеинкиназы С. Общая и сравнительная эндокринология, 109 (3), 356–365. https://doi.org/10.1006/gcen.1997.7040
Зиллес, К. (1992). Нейрональная пластичность как адаптивное свойство центральной нервной системы. Анналы анатомии — Anatomischer Anzeiger, 174 (5), 383–391. https://doi.org/10.1016/s0940-9602(11)80255-4
Упражнения для мозга и нейропластичности, нейрогенеза и познания с CogniFit
«Под пластичностью мозга понимается способность нервной системы изменять свою структуру и функции в течение жизни в ответ на разнообразие окружающей среды.Хотя этот термин сейчас широко используется в психологии и нейробиологии, его нелегко определить и он используется для обозначения изменений на многих уровнях нервной системы, начиная от молекулярных событий, таких как изменения в экспрессии генов, до поведения ».
Нейропластичность , или нейронная пластичность, позволяет нейронам регенерировать как анатомически, так и функционально и образовывать новые синаптические связи. Пластичность мозга или нейропластичность — это способность мозга восстанавливаться и реструктурировать себя. Этот адаптивный потенциал нервной системы позволяет мозгу восстанавливаться после расстройств или травм и уменьшать эффекты измененных структур из-за патологий, таких как рассеянный склероз, болезнь Паркинсона, когнитивные нарушения, болезнь Альцгеймера, дислексия, СДВГ, бессонница и т. Д.
Нейронные сети до обучения Нейронные сети 2 недели после стимуляции Нейронные сети 2 месяца после стимуляции
При получении нового опыта и обучении мозг устанавливает ряд нейронных путей.Эти нейронные пути или цепи представляют собой маршруты, состоящие из соединяющихся между собой нейронов. Эти маршруты создаются в мозгу в результате ежедневного использования и практики; очень похоже на горную тропу, которую ежедневно использует пастух и его стадо. Нейроны нейронного пути общаются друг с другом через соединения, называемые синапсами, и эти коммуникационные пути могут восстанавливаться на протяжении всей вашей жизни. Каждый раз, когда мы получаем новые знания (через повторяющуюся практику), синаптическая связь между нейронами усиливается.Лучшая связь между нейронами означает, что электрические сигналы распространяются более эффективно при создании или использовании нового пути. Например, при попытке распознать новую птицу между определенными нейронами устанавливаются новые связи. Нейроны зрительной коры определяют ее цвет, слуховая кора определяет ее песню, а другие — имя птицы. Чтобы узнать, что это за птица, ее атрибуты, цвет, песня и имя повторяются много раз. Пересмотр нейронной цепи и восстановление нейрональной передачи между вовлеченными нейронами при каждой новой попытке повышает эффективность синаптической передачи.Коммуникация между соответствующими нейронами облегчается, познание происходит быстрее и быстрее. Синаптическая пластичность, возможно, является той опорой, на которой зиждется удивительная податливость мозга.
В то время как синаптическая пластичность достигается за счет усиления связи в синаптическом участке между существующими нейронами, нейрогенез относится к рождению и пролиферации новых нейронов в головном мозге. Очень долгое время идея о продолжающемся рождении нейронов в мозге взрослого человека считалась еретической. Ученые считали, что нейроны умирают и никогда не заменяются новыми.С 1944 года, но в основном в последние годы, существование нейрогенеза было научно установлено, и мы знаем, что он возникает, когда стволовые клетки, особый тип клеток, расположенных в зубчатой извилине, гиппокампе и, возможно, в префронтальной коре, делятся. на две клетки: стволовую клетку и клетку, которая станет нейроном, полностью оснащенным аксоном и дентритами. Эти новые нейроны затем мигрируют в отдаленные области мозга, где они необходимы, и, таким образом, могут позволить мозгу пополнить запас нейронов.Из исследований на животных и людях известно, что внезапная гибель нейронов (например, после инсульта) является мощным триггером нейрогенеза.
Функциональная компенсаторная пластичность
Нейробиологический спад, сопровождающий старение, хорошо задокументирован в исследовательской литературе и объясняет, почему пожилые люди демонстрируют худшие результаты, чем молодые, по тестам на нейрокогнитивные функции. Удивительно, но не все пожилые люди демонстрируют более низкие показатели. Некоторые поступают так же хорошо, как и их более молодые коллеги.Это неожиданное поведенческое преимущество для подгруппы стареющих людей было научно исследовано, и было обнаружено, что при обработке новой информации более эффективные пожилые люди задействуют те же области мозга, что и молодые люди, но также привлекают дополнительные области мозга, которые молодые и малоэффективные пожилые люди не активируются. Исследователи размышляли о чрезмерном задействовании областей мозга у высокоэффективных пожилых людей и в целом пришли к выводу, что привлечение дополнительных когнитивных ресурсов отражает компенсаторную стратегию.При возрастном дефиците и снижении синаптической пластичности, которые сопровождают старение, мозг снова проявляет свою многостороннюю пластичность, реорганизуя свои нейрокогнитивные сети. Исследования показывают, что мозг достигает этого функционального решения посредством активации альтернативных нервных путей, которые чаще всего активируют области в обоих полушариях (когда у молодых людей активируется только одно).
Функции и поведение: обучение, опыт и окружающая среда
Мы видели, что пластичность — это свойство мозга, которое позволяет ему изменять свои биологические, химические и физические свойства.Однако по мере того, как мозг изменяется, функции и поведение изменяются параллельно. В последние годы мы узнали, что церебральные изменения на генетическом или синаптическом уровнях вызываются широким спектром факторов окружающей среды и опыта. Новое обучение лежит в основе пластичности, а измененный мозг, возможно, является наиболее ощутимым проявлением того, что произошло новое обучение, которое стало доступным благодаря окружающей среде. Новое обучение происходит во многих формах, по многим причинам и в любое время в течение нашей жизни.Например, дети приобретают новые знания в огромных количествах, и их мозг значительно изменяется в эти периоды интенсивного нового обучения. Новое обучение также может потребоваться при наличии неврологического повреждения, вызванного, например, поражением или инсультом, когда функции, поддерживаемые поврежденной областью мозга, нарушены, и их необходимо изучать заново. Новое обучение может быть присуще человеку и руководствоваться жаждой знаний. Множество обстоятельств для нового обучения поднимает вопрос о том, будет ли мозг меняться всякий раз, когда он чему-то учится.Исследования показывают, что это не так. Похоже, что мозг приобретет новые знания и тем самым реализует свой потенциал пластичности, если новое обучение поведенчески уместно. Чтобы научиться физиологически маркировать мозг, это обучение должно приводить к изменениям в поведении. Другими словами, новое обучение должно быть релевантным и необходимым с точки зрения поведения. Например, новое обучение, обеспечивающее выживание, будет интегрировано организмом и принято как поведение, и в результате мозг изменится.Возможно, более важным является то, насколько полезен опыт обучения. Например, новое обучение в форме интерактивной игры особенно способствует пластичности мозга и, как было обнаружено, увеличивает активность префронтальной коры. Кроме того, в контексте предоставления стимулов мы отметим давнюю традицию предоставления детям подкрепления и вознаграждения, пока они участвуют в обучении.
Понимание условий индукции пластичности
Когда в течение жизни мозг, скорее всего, изменится при воздействии стимуляции окружающей среды? Похоже, что паттерны нейропластичности различны в разном возрасте, и многое еще неизвестно относительно взаимодействия между типом активности, вызывающей пластичность, и возрастом субъекта.Тем не менее, мы знаем, что интеллектуальная и умственная деятельность способствует пластичности мозга при применении к здоровым пожилым людям или пожилым людям с нейродегенеративным расстройством. Что еще более важно, оказывается, что мозг подвержен как положительным, так и отрицательным изменениям еще до рождения организма. Исследования на животных показывают, что когда беременных женщин помещают в обогащенную и стимулирующую среду, у потомства увеличивается количество синапсов в определенных областях мозга. И наоборот, когда к беременной матери применяется легкий стресс, ее потомство позже демонстрирует уменьшенное количество нейронов в ПФС.Кроме того, оказывается, что ПФС более чувствительны к воздействиям окружающей среды, чем остальная часть мозга. Эти результаты имеют важное значение для дебатов «природа» и «воспитание», поскольку может показаться, что «воспитание» может вызывать изменения в экспрессии нейрональных генов. Как развивается пластичность мозга и каков эффект от продолжительности воздействия окружающей среды? Это очень важный вопрос для терапевтических проблем, и генетические исследования на животных предлагают очень ценные ответы, что некоторые гены подвержены влиянию даже при самом коротком периоде стимуляции, дополнительные гены продолжают подвергаться воздействию при более длительном периоде стимуляции, а третьи не претерпевают никаких изменений вообще повернуть вспять меняющуюся тенденцию.Хотя широко распространенное использование слова «пластичность» имеет положительный оттенок, «пластичность» относится ко всем способам изменения мозга, и некоторые изменения могут происходить одновременно с нарушением функции и поведения. Когнитивная тренировка кажется идеальной для развития пластичности мозга. Он обеспечивает систематическую практику, необходимую для создания новых нейронных цепей и для усиления синаптических связей между нейронами в цепи. Однако, как мы видели, в отсутствие ощутимых поведенческих преимуществ мозг не может эффективно обучаться.Таким образом, важность интеграции высоко персонализированных и актуальных целей с обучением невозможно переоценить.
[1] Определение взято из: Колб, Б., Мухаммад, А., и Гибб, Р., Поиск факторов, лежащих в основе церебральной пластичности в нормальном и поврежденном мозге, Журнал коммуникативных расстройств (2010), DOI: 10.1016 / j.jcomdis.2011.04.007
Пластичность мозга: как обучение меняет ваш мозг
Возможно, вы слышали, что мозг пластичен.
Как вам хорошо известно. мозг не сделан из пластика … Нейропластичность, или пластичность мозга, относится к способности мозга ИЗМЕНЯТЬСЯ на протяжении всей жизни.
Человеческий мозг обладает удивительной способностью к реорганизации, образуя новые связи между клетками мозга (нейронами).
Помимо генетических факторов значительную роль в пластичности играет среда, в которой живет человек, а также действия каждого человека.
Нейропластичность возникает в головном мозге…
1- В начале жизни: когда незрелый мозг организует себя.
2- В случае травмы головного мозга: для компенсации утраченных функций или максимизации оставшихся функций.
3- В зрелом возрасте: всякий раз, когда что-то новое узнается и запоминается
Пластичность, обучение и память
Долгое время считалось, что с возрастом связи в мозгу закрепляются, а затем просто поблекло. Исследования показали, что мозг никогда не перестает изменяться в процессе обучения. Пластичность — это способность мозга изменяться в процессе обучения.
Изменения, связанные с обучением, происходят в основном на уровне связей между нейронами: формируются новые связи и изменяется внутренняя структура существующих синапсов. Знаете ли вы, что когда вы станете экспертом в определенной области, области вашего мозга, отвечающие за этот тип навыков, будут расти?
Например, у водителей лондонских такси гиппокамп (в задней части тела) больше, чем у водителей лондонских автобусов. Это почему? Это потому, что эта область гиппокампа специализируется на получении и использовании сложной пространственной информации для эффективной навигации.Водители такси должны перемещаться по Лондону, тогда как водители автобусов следуют ограниченному набору маршрутов.
Пластичность также наблюдается в мозгу двуязычных. Похоже, что изучение второго языка возможно благодаря функциональным изменениям в головном мозге: левая нижняя теменная кора в двуязычном мозге больше, чем в одноязычном.
Пластические изменения также происходят в мозгу музыкантов по сравнению с не музыкантами. Газер и Шлауг сравнили профессиональных музыкантов (которые практикуют не менее 1 часа в день) с музыкантами-любителями и не музыкантами.Они обнаружили, что объем серого вещества (коры) был самым высоким у профессиональных музыкантов, промежуточным у музыкантов-любителей и самым низким у не-музыкантов в нескольких областях мозга, участвующих в воспроизведении музыки: моторных областях, передних верхних теменных областях и нижних височных областях.
Наконец, Драганский и его коллеги недавно показали, что обширное изучение абстрактной информации также может вызвать некоторые пластические изменения в мозге. Они визуализировали мозг немецких студентов-медиков за 3 месяца до медицинского осмотра и сразу после него и сравнили их с мозгом студентов, которые не готовились к экзамену в это время.В мозге студентов-медиков были обнаружены вызванные обучением изменения в областях теменной коры, а также в заднем гиппокампе. Эти области мозга, как известно, участвуют в восстановлении памяти и обучении.
Пластичность и травмы мозга
Удивительным следствием нейропластичности является тот факт, что активность мозга, связанная с данной функцией, может фактически перемещаться в другое место в результате опыта или повреждения мозга.
В своей книге «Мозг, который меняется: истории личного триумфа от границ науки о мозге» Норман Дойдж описывает многочисленные примеры функциональных сдвигов. В одном из них 50-летний хирург перенес инсульт. Его левая рука парализована. Во время реабилитации его здоровая рука и кисть обездвижены, и он готов мыть столы. Задача сначала невыполнима. Затем больная рука медленно вспоминает, как тоже двигалась. Он снова учится писать, снова играть в теннис: функции участков мозга, погибших в результате инсульта, перешли в здоровые области!
Мозг компенсирует повреждение за счет реорганизации и формирования новых связей между неповрежденными нейронами.Чтобы восстановить соединение, нейроны необходимо стимулировать посредством активности.
Наконец, позвольте мне ответить на пару вопросов, которые мы часто получаем…
Могут ли расти новые нейроны в моем мозгу?
Да, и независимо от того, сколько вам лет или сколько лет. Вот хорошая статья.