Ученым из Carnegie Mellon University’s Center for Cognitive Brain Imaging впервые удалось показать, как мозг адаптируется к повреждениям.  Исследование (Mason, Prat, & Just, 2013) показало, как в случае снижения функциональности одного региона, мозг немедленно подключает резервные регионы, выполняя работу не только выведенных из строя, но и поддерживающих их структур.

Ученые применяли транскраниальную магнитную стимуляцию (repetitive Transcranial Magnetic Stimulation (rTMS)) для временного выключения зоны Вернике (региона, ответственного за понимание языка) у участников эксперимента, используя функциональный магнитный томограф (fMRI). Людей просили выполнять задачи по пониманию смысла предложений до, во время воздействия и после воздействия rTMS.

Снижение функций и перекрывающее восстановление в ответ на стимуляцию rTMS. Применение транскраниальной магнитной стимуляции на зону Вернике (семантическая обработка, показана синим кружком) приводит к снижению функциональности в регионах, обрабатывающих речь (например, left temporal, left inferior frontal, left inferior parietal), в также правополушарных регионах (right inferior frontal), и главных визуальных регионах (bilateral occipital).

Воздействие rTMS, как и предполагалось, существенно угнетало работу зоны, но сканирование показало, что другие зоны мозга мгновенно начали подключаться к выполнению этой, не свойственной им, функции. Причем выполняли это так успешно, что не приводило к значимому ухудшению понимания предложений.

Компенсирующую роль на себя принимали следующие зоны:

• Контралатеральные, зеркально расположенные в другом полушарии;
• Соседние зоны в непосредственном окружении поврежденной;
• Фронтальный исполнительный регион.

Предположительно, именно фронтальный регион принимает на себя главную управляющую и вычислительную роль в распределении задач по выполнению функций вышедшего из сторя региона.

Выведение из строя одного региона приводит к нарушению других функций, поскольку для мышления и понимания мы используем сеть регионов, и, соответственно, это нарушает весь процесс. Если бы не компенсация от других зон, мы видели бы катастрофические последствия даже самых банальных сотрясений мозга. После окончания воздействия TMS, активность зоны Вернике вернулась в исходное, но некоторое время запасные регионы продолжали работать. Это приводило даже к улучшению работы мозга по выполнению задач – ведь он использовал больше регионов для того, с чем обычно справлялся ранее.

Эта автономная (независимая от нашего сознания) способность мозга самоорганизовываться в ответ на изменяющиеся обстоятельства, является, по-видимому, основой для гибкого интеллекта.

Исследование дает более глубокое понимание нейропластичности мозга и уверенность в том, что когнитивные тренировки мозга могут сыграть неоценимую роль в случае травмы головы или инсульта. Секрет заключается в развитии альтернативных методов мышления. Предыдущие исследования (Prat & Just, 2011) показали большую адаптивность у людей с хорошими навыками чтения и высокой емкостью рабочей памяти. В условиях снижения работоспособности региона мозга, их мозг способен лучше адаптироваться к изменениям, рекрутируя компенсирующие регионы, в сравнении с людьми с низкоемкой рабочей памятью.  На мой взгляд, еще один повод начать заниматься брейнфитнесом.

Mason, R. A., Prat, C. S., & Just, M. A. (2013). Neurocognitive brain response to transient impairment of Wernicke’s area. Cerebral Cortex. DOI: 10.1093/cercor/bhs423.

Prat, C. S., & Just, M. A. (2011). Exploring the neural dynamics underpinning individual differences in sentence comprehension. Cerebral Cortex. 21:1747–1760.

Изображение в начале статьи: Oliver Burston, 2005, Wellcome Images.