Tag Archives: нейропластичность

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


Тренировка мозга с BrainQ

Интерфейс онлайн-приложения brainQPositScience, компания, занимающаяся производством программ для брейнфитнеса, наконец-то вышла в онлайн. До этого только, кажется, она, во всяком случае, из главных игроков на поле, представляла свои программы по CD. Отличные, надо сказать, программы. И онлайн версия не подвела. В ближайшее время они собираются дополнять ее другими упражнениями. Вы можете попробовать упражнения без регистрации, как гость, и несколько игрушек можно пробовать на начальном уровне. Я не буду писать обзора, замечу лишь, что у компании реально солидная научная база за всеми этими игрушками. Их программы (не только эти) используются для исправления серьезных академических трудностей у детей, а главный научный сотрудник компании – профессор Майкл Мерзенич (Michael Merzenich), один из той команды, которая приложила руку в создании кохлеарного имплантата, и вообще человек, который как никто, понимает в пластичности мозга. Компании принадлежит патент на UFOV, о котором я писал. И здесь есть игрушка, которая тренирует полезное поле зрения, это та, где надо заметить птичку, отличную от окружающих ее птичек. А те, кто читал книжку Пластичность мозга: Потрясающие факты о том, как мысли способны менять структуру и функции нашего мозга, то знают, что ему там, если я не ошибаюсь, посвящена целая глава. В общем, для тех, кто думает о своем мозге, всячески рекомендую.

Собственно сайт с упражнениями.


Два часа для изменений

структурные изменения в мозге, зарегистрированные диффузионным томографомМы знаем о невероятной пластичности мозга, но, конечно же, не все. Недавнее исследование ученых из Израиля (Sagi et al., 2012) продемонстрировало доказательства скорости нейропластичности.

Структурные изменения мозга могут быть наблюдаемы через десятки минут обучению чему-то новому. Используя диффузионное тензорное сканирование (diffusion tensor imaging, DTI) томографом, ученые смогли увидеть изменения в гиппокампе уже после двух часов видеоигры. В экспериментах с крысами было установлено точно, что такие изменения связаны с нейротропным фактором мозга (brain derived neurotropic growth factor, BDNF), протеином, который отвечает за поддержку, рост и развитие нейронов. Вероятно, у людей задействован тот же механизм.

Что это означает? Вы можете изменить свой мозг всего за 2 часа, достаточно для заметных, или не совсем заметных, изменений в поведении. Всего лишь два часа танцев, или новой компьютерной игры превратят вас в несколько другого человека, в буквальном смысле. Ну, и конечно, это опять подтверждает, что видеоигры — очень хорошая штука!

Sagi, Y., Tavor, I., Hofstetter, S., Tzur-Moryosef, S., Blumenfeld-Katzir, T., & Assaf, Y. (2012). Learning in the fast lane: New insights into neuroplasticity. Neuron, 73(6), 1195-1203.

Изображение и графики — из Sagi et al., 2012.


Пластичность мозга

Пластичность мозга: Потрясающие факты о том, как мысли способны менять структуру и функции нашего мозгаТолько что случайно узнал, что книгу Нормана Доиджа (Norman Doidge) The Brain That Changes Itself. Stories of Personal Triumph from the Frontiers of Brain Science перевели на русский язык (Пластичность мозга: Потрясающие факты о том, как мысли способны менять структуру и функции нашего мозга), причем около двух лет назад. Сам читал эту книгу на английском, как только она вышла в 2007 году, потом перечитал, а некоторые главы — и пару раз, и слушал аудио книгу, и смотрел фильм, снятый по мотивам книги. Почитал, что и перевод на редкость хорош (что бывает, увы, довольно редко с такого рода литературой). Книга — поразительная, и ее просто надо прочитать. Книга про такие вещи, про которые вы никогда бы не подумали, что они возможны.

Paul Bach-y-RitaДавно уже планировал написать про человека, можно сказать, главного героя книги — Paul Bach-y-Rita, Пол Бакарита. Это был просто гениальный человек, умер в 2006 году. Почему ему не дали Нобелевскую премию — не укладывается в голове. Творил фантастические вещи. Вы и сами поймете, в начале книги, когда станете читать про женщину, потерявшую чувство равновесия, и про то, как Бакарита с коллегами в прямом смысле поставил ее на ноги.


Пластичность мозга, вызываемая тренировками памяти

Нейропластичность, вызываемая тренировками памятиЕще одно важное исследование, показывающее пользу тренировок для мозга, опубликовано недавно в журнале  Brain канадскими учеными (Belleville et al., 2011).

Человеческий мозг начинает терять свою массу, с 20-ти летнего возраста, и потери могут составить от 5 до 10%, по достижении преклонного возраста. Несмотря на постоянную потерю нейронов, мозг компенсирует ущерб двумя уникальными механизмами: нейропластичностью и избыточностью своих нейронных сетей. Пластичность мозга – это его способность реорганизовываться и изменяться. Ранее считалось, что пластичность исчезает с возрастом, но это верно только отчасти – эта способность в детском возрасте поистине фантастична, однако, и в 90 лет мозг может изменяться.

Гипотеза ученых была такова: некоторые регионы мозга, не задетые старческими ухудшением, могут помогать или брать на себя функции других поврежденных регионов, посредством тренировки памяти.

30 пожилых участников были разделены на две группы: здоровые  и с легкими когнитивными нарушениями (mild cognitive impairment или MCI). Были произведены тесты на память и съемка томографии за шесть недель до начала тренировок, за неделю до начала тренировок, и через неделю после окончания тренировок. У всех участников до начала тренировок тесты на память показывали активацию регионов, традиционно связанных с этой функцией. У людей с MCI активация была, соответственно, уменьшена.

Ученые использовали функциональную магнитную томографию, и смогли увидеть диверсификацию нервных клеток – те стали участвовать в активности, ранее им не свойственной. После эксперимента участники с легкой формой когнитивных нарушений стали на 33% лучше решать тесты на память. А именно у таких людей в 10 раз более вероятно проявление болезни Альцгеймера.

Улучшение памяти у двух групп участниковНа графике показано улучшение памяти у двух групп участников (Belleville et al., 2011). Как вы видите, улучшения есть у всех.

После тренировок, новые регионы мозга стали включаться в работу: обработки языка, пространственной памяти и способность распознавания, и зона обучения новым навыкам. Здоровая часть мозга стала помогать поврежденной.

Результаты исследования чрезвычайно важны – они означают, что мы можем, тренируя свой мозг, компенсировать нарушения работы мозга, вызванные старением, и, по крайней мере, отсрочить наступление катастрофических последствий, типа болезни Альцгеймера.

Belleville, S., Clement, F., Mellah, S., Gilbert, D., Fontaine, F., & Gauthier, S. (2011). Training-related brain plasticity in subjects at risk of developing Alzheimer’s disease. Brain. Journal of Neurology. First published online. Doi:10.1093/brain/awr037.