Предполага се, че новите софтуерни продукти могат да „изградят“ мозъка на бебето по поръчка. Как родителите могат да се възползват от съвременна наука? Какво се случва с мозъка на детето, когато го отглеждаме?
Откриването на естеството и степента на пластичност на мозъка доведе до огромни пробиви в нашето разбиране за това какво се случва с мозъка по време на учебен процес, както и появата на различни софтуерни продукти, които, както твърдят производителите, повишават пластичността на мозъка на развиващите се деца. Много продукти рекламират използването на огромните пластични способности на мозъка като ключово предимство; Наред с това твърдението, че родителите, използващи данни компютърни програмимогат да направят мозъка на детето много „по-умен“ от другите и със сигурност са изключително привлекателни. Но какво е „пластичност“ и какво всъщност трябва да направят родителите, за да впрегнат този аспект от развитието на мозъка на децата си?
Пластичността е присъщата способност на мозъка да образува нови синапси, връзки между нервните клетки и дори да създава нови невронни пътища, създавайки и укрепвайки връзки, така че в резултат на това ученето да се ускори и способността за достъп до информация и прилагане на наученото става по-голяма , и по-ефективно.
Научните изследвания на пластичността са проследили промени в мозъчната архитектура и мозъчно окабеляване, когато той е изложен на необичайни, нестандартни ситуации. IN в такъв случайТерминът „мозъчно окабеляване“ се отнася до аксоналните връзки между мозъчните региони и дейностите, които тези региони извършват (т.е. за които са специализирани). Точно както един архитект чертае електрическа схема за вашия дом, показваща пътя, по който кабелите ще стигнат до печката, хладилника, климатика и т.н., изследователите чертаят електрическа схема за мозъка. В резултат на това те установиха, че мозъчната кора не е фиксирана субстанция, а субстанция, която непрекъснато се модифицира поради обучението. Оказва се, че "проводниците" на мозъчната кора непрекъснато образуват нови връзки и продължават да го правят въз основа на постъпващите данни от външния свят.
Нека да разгледаме какво се случва с пластичността на мозъка, когато детето се научи да чете. Първоначално нито една част от мозъка не е специално настроена за четене. Докато детето се учи да чете, все повече и повече мозъчни клетки и невронни вериги се набират за задачата. Мозъкът използва пластичност, когато детето започне да разпознава думите и да разбира какво четат. Думата „топка“, която детето вече разбира, сега се свързва с буквите M-Y-CH. По този начин ученето да четеш е форма на невронна пластичност.
Откритието, че развиващият се мозък може да „свърже“ процеса на разпознаване на букви и други изненадващи открития за невралната пластичност често са въплътени в търговски продукти, рекламиращи предимствата на подобрената „мозъчна годност“. Но фактът, че научен експеримент показва, че определена дейност активира пластичността на мозъка, не означава, че тази конкретна дейност, като например възможността за разпознаване на букви на компютърен монитор, е необходима за постигане на ефекта, нито означава, че такава дейност е единственото средство за постигане на пластичност.
Упражненията за разпознаване на букви на компютър всъщност активират и тренират центровете за разпознаване на символи в зрителната кора, използвайки мозъчната пластичност. Но ще постигнете същия ефект, ако седнете и почетете книга с детето си. Този интерактивен подход родител-дете се нарича диалогично четене (начин на четене, който позволява на децата да поемат по-активна роля в историята). Но компютърният екран и приложенията обучават мозъка да разпознава само букви, а не да разбира значението на думите, съставени от тези букви. За разлика от това, диалогичното четене - интуитивно и интерактивно - естествено ангажира невронната пластичност за изграждане на аксонални връзки между центровете за разпознаване на букви и езиковите и мисловните центрове на мозъка.
Изследователите са показали, че обикновено развиващите се деца се научават да различават звуците на речта доста ефективно със или без помощ. специални упражненияза разграничаване на звуците на речта или компютърните игри. Тези речево-речеви игри се продават като специални продукти за насърчаване на невралната пластичност и са разработени от водещи невролози. Всъщност деца, които никога не са били запознавани с подобни упражнения и игри, успешно развиват красиво организирана и гъвкава част от мозъчната кора, отговорна за
Екология на знанието: преди 30 години човешки мозъксе счита за орган, който завършва развитието си в зряла възраст. Нашите обаче нервна тъкансе развива през целия живот, отговаряйки на движенията на интелекта и промените в външна среда. Пластичността на мозъка позволява на човек да учи, изследва или дори да живее с едното полукълбо, ако другото е увредено.
© Адам Воорхес
Само преди 30 години човешкият мозък се смяташе за орган, който приключва развитието си в зряла възраст. Нашата нервна тъкан обаче се развива през целия ни живот, реагирайки на движенията на интелекта и промените във външната среда. Пластичността на мозъка позволява на човек да учи, изследва или дори да живее с едното полукълбо, ако другото е увредено.
Развитието на мозъка не спира, когато завърши формирането му. Днес знаем, че невронните връзки възникват, избледняват и се възстановяват постоянно, така че процесът на еволюция и оптимизация в главата ни никога не спира. Това явление се нарича "невронна пластичност" или "невропластичност". Това е, което позволява на нашите умове, съзнание и когнитивни умения да се адаптират към промените в околната среда и е ключът към интелектуалната еволюция на вида. Между клетките на нашия мозък непрекъснато се създават и поддържат трилиони връзки, изпълнени с електрически импулси и мигащи като малки мълнии. Всяка клетка е на мястото си. Всеки междуклетъчен мост е внимателно проверен от гледна точка на необходимостта от неговото съществуване. Нищо случайно. И нищо предсказуемо: в края на краищата пластичността на мозъка е способността му да се адаптира, подобрява и развива според обстоятелствата.
Пластичността позволява на мозъка да изпита невероятни промени. Например, едното полукълбо може допълнително да поеме функциите на другото, ако то не работи. Това се случи в случая на Джоди Милър, момиче, на което на тригодишна възраст поради нелечима епилепсия беше отстранен почти целият кортекс на дясното й полукълбо, запълвайки освободеното пространство гръбначно-мозъчна течност. Ляво полукълбоПочти мигновено започна да се адаптира към създадените условия и пое контрола над лявата половина на тялото на Джоди. Само десет дни след операцията момичето напусна болницата: вече можеше да ходи и да използва лявата си ръка. Въпреки че на Джоди е останала само половината от кората й, нейните интелектуални, емоционални и физическо развитиевърви без отклонения. Единственото напомняне за операцията е лека парализа на лявата страна на тялото, което обаче не попречи на Милър да посещава уроци по хореография. На 19 години завършва гимназия с отличен успех.
Всичко това стана възможно благодарение на способността на невроните да създават нови връзки помежду си и да изтриват старите, ако не са необходими. В основата на това свойство на мозъка са сложни и слабо разбрани молекулярни събития, които разчитат на генна експресия. Една неочаквана мисъл води до новасин на куче - зони на контакт между процесите на нервните клетки. Овладяване на нов факт - до раждането нова клеткамозък вХипот Аламус . Сънят ви дава възможност да развиете това, от което се нуждаете, и да премахнете това, което не ви трябва.аксони - дълги процеси на неврони, по които нервни импулсипреминават от тялото на клетката към нейните съседи.
Ако тъканта е увредена, мозъкът знае за това. Някои клетки, които преди това са анализирали светлина, могат да започнат например да обработват звук. Според изследвания, когато става въпрос за информация, нашите неврони са просто зверски апетит, така че са готови да анализират всичко, което им се предлага. Всяка клетка може да работи с всякаква информация. Психичните събития провокират лавина от молекулярни събития, които се случват в клетъчните тела. Хиляди импулси регулират производството на молекули, необходими за незабавния отговор на неврона. Генетичният пейзаж, на фона на който се развива това действие, е физически променинервна клетка - изглежда невероятно многостранен и сложен.
„Процесът на развитие на мозъка създава милиони неврони на правилните места и след това инструктира всяка клетка да формира уникални връзки с други клетки“, казва Сюзън Макконъл, невролог от Станфордския университет. „Можете да го сравните с театрална постановка: тя се развива по сценарий, написан от генетичен код, но няма нито режисьор, нито продуцент, а актьорите никога не са разговаряли помежду си, преди да излязат на сцената. И въпреки всичко това представлението продължава. Това е истинско чудо за мен.”
Пластичността на мозъка не се проявява само в крайни случаи – след нараняване или заболяване. Развитието на когнитивните способности и самата памет също е следствие от него. Изследванията доказват, че овладяването на всяко ново умение, било то учене чужд езикили привикване към нова диета, укрепва синапсите. Освен това декларативната памет (например запомняне на факти) и процедурната памет (например поддържане на двигателните умения при каране на велосипед) са свързани с два вида невропластичност, които познаваме.
Структурна невропластичност: константа на развитието
Структурната невропластичност е свързана с декларативната памет. Всеки път, когато имаме достъп до позната информация, синапсите между нашите нервни клетки се променят: те се стабилизират, укрепват или изтриват.
Това се случва в малкия мозък, амигдалата, хипокампуса и мозъчната кора на всеки човек всяка секунда. „Приемниците“ на информация на повърхността на невроните - така наречените дендритни шипове - растат, за да поемат повече информация. Освен това, ако процесът на растеж започне в един гръбнак, съседните веднага охотно следват примера му. Постсинаптичната кондензация, плътна зона, открита в някои синапси, произвежда повече от 1000 протеина, които помагат за регулиране на обмена на информация на химическо ниво. Много различни молекули циркулират през синапсите, чието действие им позволява да не се разпадат. Всички тези процеси протичат постоянно, така че от химическа гледна точка главата ни изглежда като метрополис, пронизан от транспортни мрежи, който е винаги в движение.
Невропластичност на ученето: мига в малкия мозък
Невропластичността на ученето, за разлика от структурното учене, се проявява на изблици. Свързва се с процедурната памет, която отговаря за баланса и двигателните умения. Когато се качим на велосипед след дълга пауза или се научим да плуваме кроул, така наречените катерещи и мъхести влакна се възстановяват или се появяват за първи път в малкия ни мозък: първите са между големите https://ru.wikipedia. org/wiki/Purkinje клетки в единия слой тъкан, вторият - между гранулираните клетки в другия. Много клетки се променят заедно, „в унисон“, в един и същи момент, така че ние, без да си спомняме нищо конкретно, можем да преместим скутер или да останем на повърхността.
Норман Дойдж, „Мозъкът, който се променя: истории за личен триумф от границите на науката за мозъка“
Моторната невропластичност е тясно свързана с феномена на дългосрочното потенциране - увеличаване на синаптичната трансмисия между невроните, което позволява пътят да се запази за дълго време. Сега учените вярват, че дългосрочното потенциране е в основата на клетъчните механизми на учене и памет. Това е тя през целия процес на еволюция различни видовегарантира способността им да се адаптират към промените в околната среда: да не падат от клон насън, да копаят замръзнала почва, да забелязват сенките на хищни птици в слънчев ден.
Очевидно е обаче, че двата типа невропластичност не описват всички промени, които се случват в нервните клетки и между тях през целия живот. Картината на мозъка изглежда толкова сложна, колкото и картината на генетичния код: колкото повече научаваме за него, толкова повече осъзнаваме колко малко всъщност знаем. Пластичността позволява на мозъка да се адаптира и развива, да променя структурата си, да подобрява функциите си на всяка възраст и да се справя с ефектите от болести и наранявания. Това е резултат от едновременната съвместна работа на различни механизми, чиито закони тепърва ще изучаваме. публикувани
В предишна статия идентифицирахме няколко области на мозъка, които са ключови за нашите когнитивни способности и ги картографирахме върху мозъка. Когнитивна невронаукадостигна своя връх през 90-те години на миналия век с изобретяването на инструменти за изобразяване на мозъка и фокус върху картографирането на мозъка. Различни области на мозъка са отговорни за различни функции.
Противниците на мозъчното картографиране шеговито го наричат модерна френология. Френолозите, онези шарлатани от 19 век, съдят за способностите на хората по структурата и формата на черепа. Като придават решаващо значение на формата на главата и черепа, те не само култивират псевдонауката, но и мелницата за мелницата на расовите и биологични учения от началото на 20 век.
И все пак сравнението с френологията донякъде опростява проблема. Върнън Маунткасъл, един от изключителните невролози на 20-ти век, въпреки че самият той не се е занимавал с изобразяване на мозъка, отчасти се обяви в защита на френолозите 86 . Според него френологията се основава на два основни постулата. Първият е, че различни функции са локализирани в различни области на мозъка. И второ: функциите на мозъка се отразяват във формата на черепа. Вторият постулат е абсолютна глупост, но първият постулат може да се счита за правилен и теоретично много важен.
Едно от първите изследвания, което показва как се локализират мозъчните функции, е проведено от френския невролог Пол Брока. Попаднал на пациент, който изведнъж онемял. След смъртта на пациента Брока изследва мозъка му и открива кръвоизлив в долната част на фронталния лоб. Тази част от мозъка сега е известна като областта на Брока. Но по това време Пол Брока все още вярваше, според традиционните представи, че тази зона е симетрична за двете полукълба. Но след това, въз основа на данни от многобройни наблюдения, той решително заяви, че функцията на речта принадлежи на лявото полукълбо. Откриването на моторния говорен център е първото анатомично доказателство за локализирането на мозъчната функция.
В началото на 20 век Корбиниан Бродман, въз основа на огромен сравнителен анатомичен материал, разделя повърхността на мозъчните полукълба на много повече или по-малко автономни области, различаващи се една от друга по клетъчна структураи следователно по функция. Той прави една от първите карти на мозъка, като го разделя на 52 области. Между другото, тази карта се използва и днес 87.
Техниките на позитронно-емисионната томография (PET) и функционалното ядрено-магнитен резонанс (fMRI) доведоха до пробив в мозъчното картографиране. Въз основа на нови знания учените с течение на времето изоставиха опростената идея, че една област на мозъка е отговорна за определена функция. Напротив, всяка функция е свързана с мрежа от области и една и съща област може да бъде част от много различни мрежи. Но фиксацията върху картите остава и по един или друг начин в такова системно описание се появяват следи от статично мислене. Картите изобразяват нещо, което не се променя. Планините и реките са там, където са. И едва наскоро науката обърна внимание на факта, че картите могат да се променят, и то по най-съществения начин.
Как се преначертават мозъчните карти
Мозъкът се променя - и това не е новина, а неоспорим научен факт. Ако например ученик не си е научил урока до сряда, а се е прибрал вкъщи и е учил, а до четвъртък вече знае какви са семенните растения, тогава мозъкът му се е променил. Повече информацияНяма къде да го съхранявате (освен за мамятни листове). Ние се интересуваме преди всичко от това кога, къде и как се променя мозъкът.
Вече казахме, че функционалните карти на мозъка се преначертават, когато мозъкът е лишен от приток на информация.
Ако човек, например, е загубил орган или част от тялото и сензорната област на мозъка вече не получава информация оттам, околните области на мозъка започват да навлизат в тази област. Ако сигналите от показалеца спрат да достигат до мозъка, тогава тази област съответно се стеснява. Но съседната зона, която получава сигнали от средния пръст, напротив, се разширява.
Не говорим за неврони, които мигрират от една област на мозъка в друга. Голям бройнови неврони умират скоро след края на миграцията. IN дългосроченоколо 50 процента от останалите клетки също умират. Смята се, че съдбата на новите клетки зависи от естеството на връзките, които те образуват, а елиминирането им служи като механизъм за поддържане на постоянен брой неврони.
Разбира се, възможно е нови неврони да се образуват в определени области на мозъка, но няма доказателства, че те ще бъдат надарени с някакви функции в определени области на мозъчната кора. Промените се наблюдават предимно в структурата на невроните, където някои малки процеси умират и се заменят с други. Процесите съдържат синапси, които контактуват с други неврони. Промените в процесите и синапсите водят от своя страна до промени в невронната функция. Ако погледнем мозъка отгоре, ще видим, че сензорната област на мозъка, която първо получи сигнали от показалеца, след това започна да получава сигнали от средния пръст. Така мозъчната карта се преначертава 88 .
Може би поради същите механизми зрителните зони на мозъка при слепи хора се активират при четене на текстове, набрани по брайловия метод. Но фактът, че зрителните зони са активирани, не означава непременно, че слепите хора ги използват за анализиране на сензорна информация. Не е напълно ясно какви процеси протичат в тези зони. Възможно е зрителните зони да се активират чрез механизъм на несъзнателна визуализация.
Основният въпрос е как се променят различните области на мозъка. Или първоначално са програмирани да изпълняват специална задача, или техните функции зависят от естеството на стимулите, които получават. Кой фактор играе основна роля в този процес - наследствеността или средата, природата или възпитанието?
Значителен принос в изследването на тези механизми направи научна група от изследователи от Масачузетския технологичен институт под ръководството на Mriganka Sur (Масачузетс, САЩ). Учените направиха порове операция: Свързва двата зрителни нерва с таламокортикалните пътища, водещи до слуховата сензорна кора 89 . Целта на експеримента е да се установи какви структурни и функционални променивъзникват в слуховата зона, когато към нея се предава визуална информация. Това доведе до преструктуриране на слуховата област и нейната структура започна да прилича повече на зрителната област. Функцията за сигнал също е префокусирана. Оказа се, че животните, когато се движат, използват слуховата зона, за да виждат. Никой учен не вярва, че само природата или само възпитанието са виновни за това, но резултатите на Mriganka Sur потвърждават важността на сензорната стимулация за мозъчната организация, което от своя страна подчертава безценната роля на околната среда 90 .
Стимулиращ ефект
Горният пример показва как мозъчната карта се преначертава, когато настъпят структурни промени в тялото, например функция спре да работи и мозъкът спре да получава информация от определен орган. Друг вид промяна се причинява от допълнителна стимулация, като трениране на специална функция. Не знаем много за явлението пластичност. Първата работа в тази посока е извършена през 90-те години.
Например, те са обучавали маймуни - те са развили способността да различават тоналността на звука. Маймуните владеят това умение. След като чуят два последователни звука, те определят дали са с еднаква височина и след това натискат бутона. Проучването установи, че първоначално, когато звуците са много различни един от друг, маймуните се представят добре на теста. Но те почти не различаваха звуци, които бяха подобни по тон. Няколко седмици по-късно, след стотици тренировки, маймуните започнаха да различават звуци, които бяха много сходни по тон. Когато учените решили да открият кои неврони в слуховата област са били активирани по време на тази задача, те открили, че след няколко седмици обучение броят на активираните неврони се е увеличил. Тоест зоната, която е била активирана по време на тестване, се е разширила след тренировка 91 .
Подобен експеримент беше проведен върху маймуни, когато те практикуваха специфично движение на пръстите. След няколко седмици тренировки двигателната зона, отговорна за движението на този пръст, се увеличи. Тези експерименти показват, че мозъчната карта в най-висока степенподлежи на промяна 92.
Музика и жонглиране
Повечето значителни промениучените установиха във връзка с подобрените двигателни умения. Изследователите са изследвали промените, които настъпват в мозъка по време на продължителни упражнения на музикални инструменти. При свирачите на инструменти с лък областта, получаваща сензорен вход от лявата ръка, е по-голяма от тази при немузикантите 93 .
Сара Бенгтсон и Фредрик Улен (Каролинска институт, Стокхолм) също установиха, че пътищата в бялото вещество на мозъка, през които се предават двигателните сигнали, са по-развити при пианистите. Освен това разликите се оказват толкова по-значителни, колкото по-дълго музикантите практикуват 94 .
Но когато практикувате музикален инструмент ние говорим заза много дългосрочни ефекти върху мозъка. Как по-кратките тренировки влияят на хората? В едно проучване участниците са тренирали специфично умение - те са свивали пръстите си в определена последователност: среден пръст - малък пръст - безименен пръст - среден пръст - показалеци така нататък 95. В началото направиха много грешки. След десет дни те вече бяха усвоили това упражнение и започнаха да го изпълняват с добро темпо и почти без грешки. В същото време се наблюдава повишаване на активността в първичната двигателна зона на мозъчната кора, тоест в областта, която контролира мускулите.
Научната литература често се позовава на резултатите от експерименти с жонгльори (както вече беше споменато във въведението) 96 . Според тези проучвания площта на тилния лоб се е увеличила в рамките на три месеца след началото на обучението. Това проучване също така демонстрира, че краткосрочното обучение може да доведе до толкова драматични промени, че да са видими дори при сканиране с магнитен резонанс, което не е много точно. точни показания. Но фактът, че промяната не винаги може да бъде записана, също показва, че пластичността е нож с две остриета; пасивността се отразява и на мозъка.
Каква е употребата и какво представлява?
Данни от експерименти с жонгльори и музиканти убеждават неврофизиолозите и психолозите в неизменността на тривиалната истина „използвайте го или го губете“ („използвайте го, иначе ще го загубите“). Дори и да се съгласим, че промените в мозъка зависят от това, което правим, този факт не трябва да се надценява. Първо трябва да се запитаме какво означава „използване“ в този контекст? Всички видове активизъм еднакви ли са? В крайна сметка никой няма да се съмнява в ползите активно изображениеживот, всеки знае, че тренировките и упражненията са много полезни за физическо здраве. Когато един крак е гипсиран след счупване, много трудно се връщаме здрав образживот - неподвижността и гипсът атрофират мускулите ни. В различни ситуации натоварваме различно мускулно-скелетна система. Едно е да отидете на работа и да прекарате целия ден в офиса, а друго е да тренирате във фитнес залата, давайки пълно натоварване на всички мускули.
Колко интензивни и дълготрайни трябва да бъдат умствените тренировки, за да усетим резултати? В крайна сметка между часовете във фитнес клуб и професионалист силови тренировкиима голяма разлика.
Трябва също да се помни, че „той“ не се отнася до целия мозък. „То“ в този случай се обръща към специфични функции и специфични области на мозъка. Ако започнем да се обучаваме да различаваме височината на звуците, промените ще настъпят в слуховите области, а не във фронталните или тилните дялове. Отново може да се направи паралел с физическата подготовка. Ако сгъваме и изправяме дясната си ръка с тежък дъмбел, тогава ще развием бицепс дясна ръкапри условие, че дъмбелът е достатъчно тежък, че упражненията се правят редовно и тренировката продължава няколко седмици. Но не можем да обобщим, че „упражненията с дъмбели развиват мускулите“ или „е добре за физическото здраве“. Това няма да е съвсем правилно.
Музикантите, които свирят на лъкови инструменти, имат разширена сензорна зона, която отговаря за сигналите от лявата, а не от дясната ръка. Упражненията по жонглиране развиват двигателната координация и зрително-пространствената ориентация.
Така че фразата „използвайте го или го изгубете“ може да се тълкува по изключително опростен начин. Например „добре е за мозъка да прави това и това...“. Само защото определен вид дейност има въздействие върху мозъка, не означава непременно, че тренираме мозъка и подобряваме IQ. Специфичните функции помагат за развитието на конкретни области.
В предишната глава се опитахме да обясним парадокса как интелектът от каменната ера се справя с информационния поток. Възможно обяснение за този феномен е, че мозъкът вероятно се адаптира към околната среда и изискванията, които прави. В същата тази глава дадохме много примери за това как мозъкът може да се адаптира към околната среда и да се променя по време на обучение и упражнения. Пластичността може да присъства както във фронталния, така и в париеталния лоб, включително ключови области, свързани с капацитета на работната памет. Така че теоретично е възможно да се тренира работна памет. Може би пластичността е резултат от адаптирането към конкретната среда, в която се намираме. И в същото време феноменът на пластичността може да се използва съвсем целенасочено, развивайки определени функции.
Така че, ако искаме да тренираме мозъка си, ще трябва да изберем функция и област. Възможността за жонглиране е малко вероятно да бъде полезна в ежедневието и вероятно няма смисъл да развивате това умение. По-добре е да отделите време за области, отговарящи за общи функции. Вече знаем, че определени области в теменната и фронтални дяловеса мултимодални по природа, тоест те не са свързани с никаква специфична сензорна стимулация, но се активират при изпълнение както на слухови, така и на визуални задачи. Обучението в мултимодалната зона би донесло повече ползиотколкото обучение на област, отговаряща, например, само за слуха. Тези ключови области също са свързани с факта, че работната ни памет е ограничена.
Ако тези области се обучават и развиват, това би било от полза за нашите интелектуални функции. Но реално ли е това? Ако можехме чрез упражнения да повлияем на тази затруднена област, щяхме ли да постигнем значителни резултати? В какви житейски ситуации най-често паметта ни изневерява?
БЕЛЕЖКИ
86
За френологията вижте: Mountcastle, V. Еволюцията на идеите относно функцията на неокортекса“, Церебрална кора, 1995, 5:289-295.
87
Brodmann, K. Vergleichende Lokalisationslehre der Grosshirnrinde. Лайпциг: Барт. 1909 г.
88
Относно пластичността в сетивните области вижте Kaas, J.H., Merzenich, M.M. & Killackey, N.R. Реорганизацията на соматосензорния кортекс след увреждане на периферните нерви при възрастни и развиващи се бозайници, Annual Review of Neuroscience, 1983, 6:325-356; Каас, Дж.Х. Пластичност на сензорни и двигателни карти при възрастни бозайници. Годишен преглед на невронауките. 1991, 14:137-167.
89
Относно трансплантацията оптичен нерввижте: Sharma, J., Angelucci, A. & Sur, M. Индукция на модули за визуална ориентация в слуховия кортекс. Природата. 2000, 404:841-847.
90
За поведенчески ефекти вижте: von Melchner, L., Pallas, S.L. & Sur, M. Визуално поведение, медиирано от проекции на ретината, насочени към слуховия път. Природата. 2000, 404: 871-876.
91
За информация относно обучението и неговите ефекти върху слуховата зона вижте: Recanzone, G.H., Schreiner, S.E. & Merzenich, M.M. Пластичност в честотното представяне на първичната слухова кора след обучение за дискриминация при възрастни маймуни сови. Journal of Neuroscience. 1993, 13:87-103.
92
Относно двигателното обучение и ефектите му върху мозъчната кора, вижте: Nudo, R.J., Milliken, G.W., Jenkins, W.M., & Merzenich, M.M. Зависещи от употреба промени в представянето на движението в първичната моторна кора на възрастни маймуни-катерици. Journal of Neuroscience. 1996, 16, 785-807.
93
Вижте изследване на свирачи на струнни инструменти: Elbert, T., Pantev, S., Wienbruch, S., Rockstroh, W. & Taub, E. Повишено кортикално представяне на пръстите на лявата ръка при свирачи на струнни инструменти. Наука. 1995, 270.
94
За изследване на бялото вещество при пианисти вижте: Bengtsson, S.L., Nagy, Z., Skare, S., Forsman, L., Forssberg, H. & Ullen, F. Екстензивното практикуване на пиано има регионално специфични ефекти върху развитието на бялото вещество . Неврология на природата. 2005.8.
95
За изследвания с функционален магнитен резонанс на изучаване на движенията на пръстите вижте Kami, A., Meyer, G., Jezzard, P., Adams, M.M., Turner, R. & Ungerleider, L.G. Функционални ЯМР доказателства за пластичност на моторния кортекс при възрастни по време на обучение на двигателни умения. Природата. 1995, 377:155-158.
96
За жонглирането вижте: Draganski, V., Gaser, S., Busch, V., Schuierer, G., Bogdahn, U. & May, A. Невропластичност: промени в сивото вещество, предизвикани от тренировка. Природата. 2004, 427: 311-312.
Торкел Клингберг
Човешкият мозък има висока пластичност. Това означава, че той е способен да се променя и адаптира към възникващите нови условия на живот.
Някога се смяташе, че ако човек вече не е дете, тогава мозъкът му е стабилен и запазва същата форма. Но в процеса на изследване се оказа, че могат да настъпят промени в мозъка - както в отделен неврон, който променя връзките си, така и в цели области на мозъка.
Мозъчните структури могат да бъдат променени от много фактори – трениране на паметта, упражняване на музикални инструменти, изучаване на чужди езици, танци, спорт, придобиване на нови двигателни умения и др.
Пластичността на мозъка има огромни положителни последици. Мозъкът може да се пренастрои, например след инсулт. Но наличието на фантомна болка след загуба на крайник също е резултат от пластиката.
Има няколко разновидности. При синаптичните промени връзката между невроните може да се засили или отслабне в зависимост от тяхната активност, което е важно за процеса на обучение. Повторението на учебния материал активира интерневронните синапси и укрепва връзките между нервните клетки.
В същото време започва обратен процес, отслабване на ненужните връзки. Например, забравяте имената на хора, които намирате за неприятни; когато се научите да танцувате, движенията стават по-сложни и по-красиви (по-сложните връзки се укрепват, а простите се отслабват).
Синаптичната пластичност е важна концепция, която се използва в терапията за промяна на определени поведенчески модели. Формират се нови модели на поведение, а старите, при липса на повторения, отслабват и се прекъсват.
Известно е, че колкото по-често се използва определена мускулна група, толкова по-голяма площ отделя мозъкът за нея.Например, след дълги периоди на практикуване на пиано, бяха открити забележими промени в двигателната област на мозъчната кора.
Моторните зони, съответстващи на пръстите на ръцете, са се увеличили и са се разпространили дори в съседните области, като плевели в градина.
Инсталиран че дори само да мислиш за определени движения се наблюдава подобен Оже ефект!Умствените упражнения влияят върху реорганизацията на мозъчната структура по подобен начин на физическите упражнения.Има добре известен пример за пластичност на мозъка на лондонските таксиметрови шофьори. Те трябва да запомнят карта на града, хиляди улици, десетки атракции.
Установено е, че те имат разширена част от хипокампуса, който отговаря за пространствената ориентация и пространствената памет. Освен това увеличаването на размера на хипокампуса корелира положително с продължителността на периода, прекаран зад волана.
Колкото повече опит има един таксиметров шофьор, толкова по-адаптиран е мозъкът му. При водачите на автобуси с редовен маршрут хипокампусът е с нормални размери.
Пример за пластичност на мозъка може да се наблюдава при дългосрочна практика на медитация. При редовна практика на медитация и концентрация върху молитва се наблюдава удебеляване на мозъчната кора поради увеличаване на броя на сивите клетки (неврони) в области, свързани с паметта, вниманието и контрола на емоциите. Има подобрение на когнитивните функции.
На този фон се наблюдава намаляване на размера на амигдалата, което е свързано с емоциите на страх и тревожност. Неговите взаимодействия с префронталния кортекс отслабват,вентралната част на която е свързана с отделите, отговорни за емоциите.
Реакциите на стрес стават по-съзнателни и инстинктивните процеси стават по-малко реактивни. Потокът от мисли става по-плавен и по-логичен и има по-малко прескачане от един обект на друг.
Упражненията също променят мозъка към по-добро. Три до четири часа бързо ходене на седмица илискандинавско ходене
, благоприятстват растежа и раждането на нервните клетки, което намалява риска от свързано с възрастта свиване на мозъка(енцефалопатия)
.
Установено е, че те реагират най-добре на физически дейностипредните области на мозъка и хипокампуса. При продължително натоварване обемът им се увеличава.
Нашият мозък е с нас вътре различни периодиживот - в добри и лоши времена, в болест и здраве. След краниално - мозъчна травмаили след товаудар
неговата пластичност подпомага рехабилитацията. Учените са установили, че мозъкът реорганизира клетките и връзките около лезията.
Например, в резултат на увреждане на мозъка, движенията на лявата ръка са ограничени. Ако в същото време ограничим използването на здравата дясна ръка и се опитаме да направим всичко само с „болната“ лява ръка, това води до увеличаване на обема на сивото вещество в двигателната зона на дясната ( засегнатото) полукълбо, променя зоните, съседни на увредената зона, така че техните клетки да поемат допълнителни функции.
Мозъкът се възстановява, адаптира се към новите условия. Нашият мозък не е напълно разграничен в определени зони; неговата карта може да се променя.
Той отразява стила на нашия живот, нашите емоции, движения, решения, стереотипи, жизнена среда. И променете много по-добра странаВсъщност никога не е късно.
Когато учим или получаваме ново преживяване, мозъкът установява поредица от невронни връзки. Тези невронни вериги са пътищата, по които невроните обменят информация помежду си
Структура и организация
„Пластичността на мозъка се отнася до способността нервна системапроменя структурата и функциите си през целия живот в отговор на разнообразието на околната среда. Този термин не е лесен за дефиниране, въпреки че сега е широко използван в психологията и неврологията. Използва се за обозначаване на промени, които настъпват в различни ниванервна система: V молекулярни структури, промени в генната експресия и поведение."
Невропластичността позволява на невроните да се възстановят както анатомично, така и функционално, както и да създават нови синаптични връзки.
Невронната пластичност е способността на мозъка да се възстановява и преструктурира.Този адаптивен потенциал на нервната система позволява на мозъка да се възстанови от нараняване и увреждане и може също така да намали ефектите от структурни промени, причинени от патологии като множествена склероза, болест на Паркинсон, когнитивно увреждане, болест на Алцхаймер, дислексия, ADHD, безсъние при възрастни, безсъние при деца и др.
Различни групи от невролози и когнитивни психолози, изучаващи процесите на синаптичната пластичност и неврогенезата, стигнаха до заключението, че батерията CogniFit от когнитивни клинични упражнения за мозъчна стимулация и обучение („CogniFit“) насърчава създаването на нови синапси и невронни вериги, които помагат за реорганизирането и възстановяването на функция на увредената област и прехвърляне на компенсаторни способности.
Изследванията показват, че пластичността на мозъка се активира и укрепва при използване на тази програма за клинични упражнения. На фигурата по-долу можете да видите как се развива невронна мрежа в резултат на постоянна и подходяща когнитивна стимулация.
Невронни мрежи преди обучение, Невронни мрежи след 2 седмици когнитивна стимулация, Невронни мрежи след 2 месеца когнитивна стимулация
Синаптична пластичност
Когато учим или имаме нов опит, мозъкът прави поредица от невронни връзки. Тези невронни вериги са пътищата, по които невроните обменят информация помежду си. Тези пътеки се образуват в мозъка чрез учене и практика, така както например се образува пътека в планината, ако един овчар и стадото му вървят по нея всеки ден. Невроните комуникират помежду си чрез връзки, наречени синапси, и тези комуникационни пътища могат да се обновяват през целия живот.
Всеки път, когато придобиваме нови знания (чрез постоянна практика), комуникацията или синаптичното предаване между участващите в процеса неврони се увеличава.
Подобрената комуникация между невроните означава, че електрическите сигнали се предават по-ефективно по новия път. Например, когато се опитате да разпознаете каква птица пее, се образуват нови връзки между някои неврони. Така невроните в зрителната кора определят цвета на птицата, слуховата кора определя нейната песен, а други неврони определят името на птицата. По този начин, за да идентифицирате птица, трябва многократно да сравнявате нейния цвят, глас и име. С всеки нов опит, при връщане към невронната верига и възстановяване на невронната трансмисия между участващите в процеса неврони, ефективността на синаптичното предаване се увеличава.По този начин комуникацията между съответните неврони се подобрява и процесът на познание протича всеки път по-бързо. Синаптичната пластичност е в основата на пластичността на човешкия мозък.
Неврогенеза
Като се има предвид, че синаптичната пластичност се постига чрез подобряване на комуникацията в синапса между съществуващите неврони, неврогенезата се отнася до раждането и възпроизвеждането на нови неврони в мозъка. Дълго време идеята за регенерация на неврони в мозъка на възрастни се смяташе за почти еретична. Учените вярваха, че нервни клеткиумират и не се възстановяват.
От 1944 г. и особено през последните години съществуването на неврогенезата е научно доказано и днес знаем какво се случва, когато стволовите клетки (специален вид клетки, разположени в зъбчатия гирус, хипокампуса и вероятно префронталния кортекс) се разделят на две клетки : стволова клетка и клетка, която ще се превърне в пълноправен неврон, с аксони и дендрити. След това нови неврони мигрират към различни области(включително отдалечените един от друг) на мозъка, до мястото, където са необходими, като по този начин се поддържа нервната функционалност на мозъка. Известно е, че както при животните, така и при хората внезапната смърт на неврони (например след кръвоизлив) е мощен стимул за задействане на процеса на неврогенеза.
Функционална компенсаторна пластичност
Литературата по невронаука обстойно обхваща темата за когнитивния спад с остаряването и обяснява защо по-възрастните хора показват по-ниска когнитивна производителност от по-младите възрастни. Изненадващо, не всички възрастни хора се представят зле: някои се представят също толкова добре, колкото по-младите хора.
Тези неочаквано различни резултати в подгрупа от хора на същата възраст бяха научно изследвани и беше установено, че при обработката на нова информация по-възрастните хора с по-висока когнитивна производителност използват същите области на мозъка като по-младите хора, както и други области на мозъка, които не се използват нито от млади, нито от други възрастни участници в експеримента.
Този феномен на прекомерна употреба на мозъка при възрастни хора е изследван от учени, които са стигнали до извода, че използването на нови когнитивни ресурси се случва като част от компенсаторна стратегия. В резултат на стареенето и намалената синаптична пластичност, мозъкът започва да демонстрира своята пластичност чрез преструктуриране на своите неврокогнитивни мрежи. Изследванията показват, че мозъкът стига до това функционално решение чрез активиране на други невронни пътища, по-често включващи области в двете полукълба (което обикновено е вярно само при по-млади хора).
Функциониране и поведение: обучение, опит и среда
Видяхме, че пластичността е способността на мозъка да променя своите биологични, химични и физически характеристики. Променя се обаче не само мозъкът – поведението и функционирането на цялото тяло също се променя.През последните години научихме, че генетичните или синаптичните промени в мозъка възникват в резултат както на стареенето, така и на излагането на безброй фактори на околната среда. Особено важни са откритията за пластичността на мозъка, както и неговата уязвимост в резултат на различни нарушения.
Мозъкът се учи през целия ни живот – във всеки момент и по всяко време. различни причиниполучаваме нови знания.Например, децата придобиват нови знания в огромни количества, което провокира значителни промени в мозъчните структури в моменти на интензивно учене. Нови знания могат да бъдат получени и в резултат на преживяна неврологична травма, например в резултат на увреждане или кръвоизлив, когато функциите на увредената част на мозъка са нарушени и трябва да се учи отново. Има и хора с жажда за знания, които изискват постоянно учене.
Предвид огромния брой обстоятелства, при които може да се наложи ново обучение, задаваме въпроса: всеки път ли се променя мозъкът?
Изследователите смятат, че това не е така. Изглежда мозъкът придобива нови знания и демонстрира своя потенциал за пластичност, ако новите знания спомагат за подобряване на поведението. Това е за физиологични променимозъка, необходимо е следствието от ученето да е промяна в поведението. С други думи, трябва да са необходими нови знания.Например знания за друг метод за оцеляване. Степента на полезност вероятно играе роля тук. По-специално, интерактивните игри помагат за развитието на пластичността на мозъка. Доказано е, че тази форма на обучение повишава активността в префронталния кортекс (PFC). Освен това е полезно да се играе с положително подсилване и награда, което традиционно се използва при обучението на деца.
Условия за осъществяване на мозъчна пластика
Кога и в кой момент от живота мозъкът е най-податлив на промени под въздействието на факторите на околната среда?Пластичността на мозъка изглежда зависи от възрастта и остава да се открие много повече за това как се влияе от околната среда в зависимост от възрастта на субекта.
Ние обаче знаем, че умственото представяне както при здрави възрастни хора, така и при възрастни хора с невродегенеративно заболяване има положителен ефект върху невропластичността. Важното е, че мозъкът е подложен както на положителни, така и на отрицателни промени още преди човек да се роди. Проучванията върху животни показват, че когато бъдещите майки са заобиколени от положителни стимули, бебетата образуват повече синапси в определени области на мозъка. И обратно, когато е включен ярка светлинаПо време на бременността, която ги въвежда в състояние на стрес, броят на невроните в префронталния кортекс (PFC) на плода намалява. В допълнение, PFC изглежда е по-чувствителен към влиянията на околната среда, отколкото други области на мозъка.
Резултатите от тези експерименти имат важно значение в дебата природа срещу околна среда, тъй като те демонстрират, че околната среда може да промени нервната генна експресия.
Как се развива пластичността на мозъка с течение на времето и какъв е ефектът от влиянието на околната среда върху нея?Този въпрос е най-важният за терапията.
Проведено генетични изследванияживотни са показали, че някои гени се променят дори в резултат на краткотрайна експозиция, други - в резултат на по-продължителна експозиция, докато има гени, които не могат да бъдат повлияни по никакъв начин и дори да са успели, в резултат на това те все още върнати в първоначалното си състояние.оригинално състояние.
Въпреки че терминът „пластичност“ на мозъка носи положителна конотация, всъщност под пластичност имаме предвид и негативни промени в мозъка, свързани с дисфункции и разстройства. Когнитивното обучение е много полезно за насърчаване на положителната пластичност на мозъка. Със систематични упражнения можете да създадете нови невронни вериги и да подобрите синаптичните връзки между невроните. Въпреки това, както отбелязахме по-рано, Мозъкът не учи ефективно, ако ученето не е полезно. Ето защо, когато учите, е важно да си поставяте и постигате лични цели. публикувани