Tag Archives: моторные функции

Депривация для активации

мышка и ее усы

Нейропластичность мозга – популярная и захватывающая тема, потому что показывает, как мало мы еще знаем о себе. Нейропластичность активируется после травмы или повреждения мозга – ведь это не магия какая-то, а адаптивный способ восстановления. Сегодня известны несколько механизмов спонтанно возникающей пластичности, и усиление работы этих механизмов способствует восстановлению. Один из механизмов называется remapping (переделка карты мозга), то есть функциональная реорганизация мозга.

Так, уже давно известно, что для активации этого механизма требуется активное использование пострадавшей конечности. Пример: терапия движениями за счет ограничения, когда здоровую руку приматывают бинтами к телу, тем самым вынуждая мозг постоянно пытаться двигать (используя моторные нейроны) и ощущать (используя сенсорные нейроны) пострадавшей рукой. Это не парадигма классической «выученной беспомощности», но метафорически чуть похоже.

В эксперименте (Kraft et al., 2018) мышкам инициировали специфический инсульт в левом полушарии, приводящий к параличу правой лапки. В экспериментальной группе мышкам обстригали усики с правой стороны, потому что регион, обрабатывающий сигналы, находится рядом с поврежденным регионом, управляющим лапкой. Гипотеза заключалась в том, что мозг, в попытках восстановить работу лапки, начнет перекраивать карту, подключая другие регионы. Когда рядом появляется свободный регион – а отсутствие или значительное снижение симуляции усиков практически его «освобождает», то это должно ускорять процесс восстановления функций движения.

Так и оказалось: мышам с подстриженными усиками потребовалось 5 недель для полного восстановления функций правой лапки, тогда как мышам в контрольной группе потребовалось 7 недель, и даже тогда восстановление произошло не полностью.

Что интересно, так то, что когда усикам дали полностью отрасти, регион, который уже к тому времени управлял лапкой вместо обработки сенсорной информации, спокойно и привычно заново подключился к обработке информации с усиков, принял, так сказать, «корабль в родную гавань».

Но в условиях, когда мозг невредим, и мы хотим изменить функционал его работы для каких-то своих прихотливых целей (например, в рамках биохакинга или майндхакинга), мы можем прецизионно активировать нейропластичность. В этом исследовании много любопытного: например, то, что моторные функции были подстегнуты депривацией сенсорных функций, просто по признаку близости регионов. Это отчасти подчеркивает плодотворную идею, что почти все наше поведение – в той или иной степени, моторное, или может быть активировано через моторное поведение.

Посмотрите, как это исследование сочетается с объяснением иллюзии движения.

Kraft, A. W., Bauer, A. Q., Culver, J. P., & Lee, J.-M. (2018). Sensory deprivation after focal ischemia in mice accelerates brain remapping and improves functional recovery through Arc-dependent synaptic plasticity. Science Translational Medicine, 10(426). doi: 10.1126/scitranslmed.aag1328


Функциональные и анатомические изменения мозга, вызванные упражнениями.

Жонглер с тремя шариками

James Jay. Publicity photos.

Японские исследователи (Harada, Okagawa & Kubota, 2004) из университета Нихон-Хукуши изучали эффект бега трусцой на производительность работы фронтальных частей мозга. Они замерли когнитивные функции участников эксперимента, а затем разделили их на две группы. Одна группа ничего не делала, а вторая занималась бегом 2-3 раза в неделю на протяжении 30 минут, в течение 12 недель. Кроме того, замерялось максимальное потребление кислорода. В группе, которая занималась бегом, было зарегистрировано статистически значимое улучшение когнитивных функций, выразившееся в  лучших показателях психологических тестов. После эксперимента, и с прекращением пробежек, через несколько месяцев, когнитивные функции, однако, вернулись к исходным параметрам.

В Германии, в двух сериях экспериментов, как с молодыми (Draganski et al., 2004), так и с пожилыми людьми, 60-летнего возраста, в среднем,  (Boyke et al., 2008) было изучено влияние новых умений на мозг человека. Участникам предлагалось научиться жонглировать тремя шариками, так, чтобы они легко и непринужденно делать это в течение одной минуты. Жонглирование – сложный сенсомоторный навык, который, однако, можно освоить довольно быстро. Была проведена структурная томография мозга до начала занятий, через три месяца, в пик их умений, и через три месяца после окончания занятий, когда никто из участников уже не практиковал жонглирование. Были обнаружены анатомические изменения, выразившиеся в росте объема серого вещества в зонах мозга, отвечающих за память и приобретение знаний, вознаграждение, понимание, зрение и моторные функции. Однако, к моменту последнего сканирования, все эти изменения исчезли, и объемы серого вещества вернулись в начальный уровень, также как и способность людей жонглировать.

Если мы хотим, чтобы какие-то позитивные изменения сохранялись в нашем мозге, нам надо практиковать и поддерживать то, что мы освоили.

Boyke, J., Driemeyer, J., Gaser, C., Büchel, C., & May, A. (2008). Training-Induced Brain Structure Changes in the Elderly. Journal of Neuroscience, 28(28), 7031-7035.

Draganski, B., Gaser, C., Busch, V., Schuierer, G., Bogdahn, U., & May, A. (2004). Neuroplasticity: Changes in grey matter induced by training. Nature, 427(6972), 311-312.

Harada, T., Okagawa, S., & Kubota, K. (2004). Jogging improved performance of a behavioral branching task: implications for prefrontal activation. Neuroscience Research, 49(3), 325-337.