Det antas at nye programvareprodukter er i stand til å "bygge" babyens hjerne på bestilling. Hvordan kan foreldre dra nytte av moderne vitenskap? Hva skjer med et barns hjerne når vi oppdrar det?
Oppdagelsen av arten og omfanget av hjerneplastisitet har ført til et stort gjennombrudd i vår forståelse av hva som skjer med hjernen under læringsprosessen, samt fremveksten av mange programvareprodukter som produsenter hevder å øker hjernens plastisitet i utvikling av barn. Mange produkter annonserer bruken av de enorme mulighetene til hjerneplastisitet som en viktig fordel; sammen med denne påstanden om at foreldre ved hjelp av data dataprogrammer kan gjøre et barns hjerne mye "smartere" enn andre, selvfølgelig ekstremt attraktiv. Men hva er "plastisitet" og hva trenger foreldre egentlig å gjøre for å bruke dette aspektet av barnas hjerneutvikling?
Plastisitet er hjernens iboende evne til å danne nye synapser, forbindelser mellom nerveceller, og til og med kutte nye nevrale baner, bygge og styrke forbindelser på en slik måte at læring akselereres, og evnen til å få tilgang til informasjon og anvende det som er lært blir alltid sterkere og mer effektiv.
Den vitenskapelige studien av plastisitet har sporet endringen i hjernens arkitektur og hjernens "ledninger" i det øyeblikket den blir utsatt for uvanlige, ikke-standardiserte situasjoner. I dette tilfellet refererer begrepet "hjerneledninger" til de aksonale forbindelsene mellom områder av hjernen og aktivitetene som disse områdene utfører (dvs. der de spesialiserer seg). Akkurat som en arkitekt tegner et koblingsskjema for huset ditt, som indikerer ruten som ledningene vil ta til komfyren, kjøleskapet, klimaanlegget og så videre, tegnet forskerne et koblingsskjema for hjernen. Som et resultat fant de ut at hjernebarken ikke er en fast, men et stoff som kontinuerlig modifiseres som et resultat av læring. Det viser seg at «ledningene» til hjernebarken stadig danner nye relasjoner og fortsetter å gjøre det, basert på innkommende data som kommer fra omverdenen.
La oss ta en titt på hva som skjer med hjernens plastisitet når et barn først lærer å lese. I utgangspunktet er ingen del av hjernen spesifikt innstilt for lesing. Når et barn lærer å lese, blir flere og flere hjerneceller og nervekretsløp involvert i oppgaven. Hjernen bruker plastisitet når et barn begynner å gjenkjenne ord og forstå det de leser. Ordet "ball", som barnet allerede forstår, er nå knyttet til bokstavene M-Z-CH. Å lære å lese er altså en form for nevral plastisitet.
Oppdagelsen om at den utviklende hjernen kan "wire" prosessen med bokstavgjenkjenning, og andre fantastiske oppdagelser om nevronal plastisitet, er ofte nedfelt i kommersielle produkter som viser fordelene med økt "hjernekondisjon." Men det faktum at et vitenskapelig eksperiment viser at en bestemt aktivitet aktiverer hjernens plastisitet betyr ikke at den spesielle aktiviteten, for eksempel evnen til å skille bokstaver på en dataskjerm, er nødvendig for å oppnå effekten, og det betyr heller ikke at en slik aktivitet er det eneste middelet oppnå plastisitet.
Bokstavgjenkjenningsklasser på datamaskinen aktiverer og trener virkelig karaktergjenkjenningssentrene i den visuelle cortex, ved å bruke hjernens plastisitet. Men du vil oppnå samme effekt hvis du setter deg ned og leser en bok med barnet ditt. Denne interaktive foreldre-barn-tilnærmingen kalles "dialogisk lesing" (en måte å lese på som lar barn bli mer involvert i historien). Men dataskjermen og applikasjonene trener hjernen til å gjenkjenne bare bokstaver, ikke til å forstå betydningen av ord som består av disse bokstavene. I motsetning til dette bruker dialogisk lesing – intuitiv og interaktiv – naturlig nevral plastisitet for å bygge aksonale forbindelser mellom bokstavgjenkjenningssentrene og hjernens språk- og tankesentre.
Forskere har vist at normalt utviklende barn lærer å skille talelyder ganske effektivt med og uten hjelp. spesielle øvelser forskjellen mellom lyden av tale eller dataspill. Disse tale-til-tale-spillene markedsføres som et spesialitetsforbedrende nevroplastisitetsprodukt og ble utviklet av ledende nevrovitenskapsmenn. Faktisk utvikler barn som aldri har blitt introdusert for slike øvelser og spill med hell et velorganisert og fleksibelt område av hjernebarken som er ansvarlig for
Kunnskapsøkologi: 30 år siden Menneskehjerne ble ansett som et organ som avslutter sin utvikling i voksen alder. Imidlertid utvikler nervevevet vårt gjennom hele livet, og reagerer på intellektets bevegelser og endringer i eksternt miljø. Hjerneplastisitet lar en person lære, utforske eller til og med leve med en halvkule hvis den andre har blitt skadet.
© Adam Voorhes
Selv for 30 år siden ble den menneskelige hjernen ansett som et organ som avslutter sin utvikling i voksen alder. Imidlertid utvikler nervevevet vårt gjennom hele livet, og reagerer på intellektets bevegelser og endringer i det ytre miljøet. Hjerneplastisitet lar en person lære, utforske eller til og med leve med en halvkule hvis den andre har blitt skadet.
Hjerneutvikling stopper ikke når dannelsen er fullført. I dag vet vi at nevrale forbindelser stadig skapes, slukkes og gjenopprettes, så prosessen med evolusjon og optimalisering i hodet vårt stopper aldri. Dette fenomenet kalles "nevronal plastisitet" eller "nevroplastisitet". Det er hun som lar sinnet, bevisstheten og kognitive ferdighetene våre tilpasse seg endringer i omgivelsene, og det er hun som er nøkkelen til artens intellektuelle utvikling. Mellom cellene i hjernen vår oppstår og vedlikeholdes trillioner av forbindelser konstant, gjennomsyret av elektriske impulser og blinker som små lyn. Hver celle er på sin plass. Hver intercellulær bro blir nøye kontrollert fra synspunktet om nødvendigheten av dens eksistens. Ikke noe tilfeldig. Og ingenting forutsigbart: Hjernens plastisitet er tross alt dens evne til å tilpasse seg, forbedre seg selv og utvikle seg etter omstendighetene.
Plastisitet lar hjernen oppleve fantastiske endringer. For eksempel kan den ene halvkulen i tillegg ta over funksjonene til den andre, hvis det ikke fungerer. Dette skjedde i tilfellet med Jody Miller, en jente som i en alder av tre på grunn av ubehandlet epilepsi fikk fjernet cortex på høyre hjernehalvdel nesten fullstendig, og fylte det ledige rommet med cerebrospinalvæske. Venstre hjernehalvdel begynte nesten umiddelbart å tilpasse seg de skapte forholdene og tok kontroll over venstre side av kroppen til Jody. Bare ti dager etter operasjonen forlot jenta sykehuset: hun kunne allerede gå og bruke venstre hånd. Selv om Jodie bare hadde halvparten av cortex igjen, hennes intellektuelle, emosjonelle og fysisk utvikling går uten problemer. Den eneste påminnelsen om operasjonen er en lett lammelse av venstre side av kroppen, som imidlertid ikke hindret Miller fra å delta på koreografitimer. Som 19-åring ble hun uteksaminert fra videregående med utmerkede karakterer.
Alt dette ble mulig takket være nevronenes evne til å skape nye forbindelser seg imellom og slette gamle hvis de ikke er nødvendige. Denne egenskapen til hjernen er basert på komplekse og dårlig forstått molekylære hendelser som er avhengige av genuttrykk. En uventet tanke fører til en ny sina hund - kontaktsoner mellom prosessene til nerveceller. Mestring av et nytt faktum - til fødselen av en ny hjernecelle i hypothalamus . Søvn gjør det mulig å vokse nødvendig og fjerne unødvendig aksoner - lange prosesser av nevroner, langs hvilke nerveimpulser går fra cellekroppen til naboene.
Hvis vevet er skadet, vil hjernen vite om det. En del av cellene som pleide å analysere lys kan begynne for eksempel å behandle lyd. Ifølge forskning, når det kommer til informasjon, våre nevroner rett og slett brutal appetitt, slik at de er klare til å analysere alt som tilbys dem. Enhver celle er i stand til å håndtere alle typer informasjon. Psykiske hendelser provoserer frem et snøskred av molekylære hendelser som skjer i cellekropper. Tusenvis av impulser regulerer produksjonen av molekyler som er nødvendige for den umiddelbare responsen til et nevron. Det genetiske landskapet som denne handlingen utspiller seg mot er fysiske endringer nervecelle - ser utrolig mangefasettert og kompleks ut.
"Prosessen med hjerneutvikling lar deg lage millioner av nevroner på de riktige stedene, og deretter "instruerer" hver celle, og hjelper den med å danne unike forbindelser med andre celler, sier Susan McConnell, en nevroforsker ved Stanford University. «Du kan sammenligne det med en teateroppsetning: den utspiller seg i henhold til et manus skrevet av den genetiske koden, men den har ingen regissør eller produsent, og skuespillerne har aldri snakket med hverandre før de gikk på scenen. Og til tross for alt dette, fortsetter forestillingen. For meg er det et virkelig mirakel."
Hjerneplastisitet manifesteres ikke bare i ekstreme tilfeller - etter en skade eller sykdom. I seg selv er utviklingen av kognitive evner og hukommelse også dens konsekvens. Forskning har vist at å lære enhver ny ferdighet, enten det er å lære et fremmedspråk eller å venne seg til et nytt kosthold, styrker synapser. Samtidig er deklarativ hukommelse (for eksempel å huske fakta) og prosedyreminne (for eksempel opprettholde motoriske ferdigheter i sykling) assosiert med to typer nevroplastisitet kjent for oss.
Strukturell nevroplastisitet: en utviklingskonstant
Strukturell nevroplastisitet er assosiert med deklarativ hukommelse. Hver gang vi får tilgang til kjent informasjon, endres synapsene mellom nervecellene våre: stabiliseres, styrkes eller falmer.
Det skjer i lillehjernen, mandlene, hippocampus og hjernebarken til hver person hvert sekund. "Reseptorene" av informasjon på overflaten av nevroner - de såkalte dendritiske ryggradene - vokser til å absorbere mer informasjon. Dessuten, hvis vekstprosessen starter i den ene ryggraden, følger naboene umiddelbart villig dets eksempel. De postsynaptiske hulene, en tett sone som finnes i noen synapser, produserer mer enn 1000 proteiner som hjelper til med å regulere utvekslingen av informasjon på kjemisk nivå. Mange forskjellige molekyler går gjennom synapsene, hvis handling gjør at de ikke faller fra hverandre. Alle disse prosessene pågår hele tiden, så fra et kjemisynspunkt ser hodet vårt ut som en metropol full av transportnettverk, som alltid er i bevegelse.
Nevroplastisitet ved læring: blinker i lillehjernen
Nevroplastisiteten til læring, i motsetning til den strukturelle, skjer i støt. Det er assosiert med prosedyreminne, som er ansvarlig for følelsen av balanse og motoriske ferdigheter. Når vi sitter på en sykkel etter en lang pause eller lærer å svømme crawl, i lillehjernen gjenopprettes de såkalte klatre- og mosefibrene eller vises for første gang: den første - mellom store Purkinje-celler i ett lag med vev, andre - mellom granulære celler i en annen. Mange celler endres sammen, "i kor", i samme øyeblikk, slik at vi uten å huske noe med vilje kan flytte scooteren eller holde oss flytende.
Norman Doidge, "Hjernen som forandrer seg: Historier om personlig triumf fra hjernevitenskapens grenser"
Motorisk nevroplastisitet er nært knyttet til fenomenet langsiktig potensering - en økning i synaptisk overføring mellom nevroner, som gjør det mulig å bevare banen i lang tid. Forskere tror nå at langsiktig potensering ligger til grunn for de cellulære mekanismene for læring og hukommelse. Dette er det gjennom hele evolusjonsprosessen forskjellige typer ga dem muligheten til å tilpasse seg endringer i miljøet: å ikke falle fra en gren i en drøm, å grave frossen jord, å legge merke til skyggene til rovfugler på en solrik dag.
Det er imidlertid åpenbart at de to typene nevroplastisitet gjør det mulig å på ingen måte beskrive alle endringene som skjer i og mellom nerveceller gjennom livet. Bildet av hjernen ser ut til å være like komplekst som bildet av den genetiske koden: jo mer vi lærer om den, jo mer innser vi hvor lite vi egentlig vet. Plastisitet lar hjernen tilpasse seg og utvikle seg, endre strukturen, forbedre funksjonene i alle aldre og takle virkningene av sykdom og skade. Dette er resultatet av det samtidige felles arbeidet med forskjellige mekanismer, hvis lover vi ennå ikke har studert. publisert
I en tidligere artikkel identifiserte vi flere områder av hjernen som er nøkkelen til våre kognitive evner og plottet dem på et hjernekart. Kognitiv nevrovitenskap nådde sitt høydepunkt på 1990-tallet med oppfinnelsen av hjerneavbildningsenheter og fokuserte på hjernekartlegging. Ulike områder av hjernen er ansvarlige for forskjellige funksjoner.
Motstandere av hjernekartlegging kaller det spøkefullt moderne frenologi. Frenologer, disse sjarlatanene fra det nittende århundre, dømte folks evner ut fra hodeskallens struktur og form. Ved å legge avgjørende vekt på formen på hodet og hodeskallen, dyrket de ikke bare pseudovitenskap, men helte også vann på møllen til rasebiologiske lære fra det tidlige 20. århundre.
Likevel forenkler sammenligningen med frenologi problemet noe. Vernon Mountcastle, en av de fremste nevrologene på 1900-tallet, selv om han ikke var involvert i hjerneavbildning selv, kom delvis ut til forsvar for frenologene 86 . Etter hans mening bygger frenologi på to hovedpostulater. Den første av dem: forskjellige funksjoner er lokalisert i forskjellige områder av hjernen. Og for det andre: hjernens funksjoner reflekteres i hodeskallens form. Det andre postulatet er absolutt tull, men det første postulatet kan betraktes som riktig og teoretisk svært viktig.
En av de første studiene som viste hvordan hjernefunksjoner lokaliseres ble utført av den franske nevrologen Paul Broca. Han kom over en pasient som plutselig var målløs. Etter pasientens død undersøkte Broca hjernen hans og fant blødninger - i nedre del av frontallappen. Denne delen av hjernen er nå kjent som Brocas område. Men på den tiden trodde Paul Broca fortsatt, ifølge tradisjonelle ideer, at denne sonen er symmetrisk for begge halvkuler. Men så, basert på dataene fra en rekke observasjoner, uttalte han resolutt at talens funksjon tilhører venstre hjernehalvdel. Oppdagelsen av det motoriske talesenteret var det første anatomiske beviset for lokalisering av hjernefunksjon.
På begynnelsen av 1900-tallet delte Korbinian Brodmann, på grunnlag av et enormt komparativt anatomisk materiale, overflaten av hjernehalvdelene inn i mange mer eller mindre autonome seksjoner, forskjellig fra hverandre i cellulær struktur og følgelig i funksjoner. Han laget et av de første kartene over hjernen, og delte den inn i 52 regioner. Dette kartet brukes forresten fortsatt i dag 87 .
Positron emisjonstomografi (PET) og funksjonell magnetisk resonans imaging (fMRI) teknikker har gitt gjennombrudd innen hjernekartlegging. Basert på ny kunnskap, forlot forskere over tid den forenklede ideen om at ett område av hjernen er ansvarlig for en bestemt funksjon. Tvert imot tilsvarer hver funksjon et nettverk av områder, og det samme området kan inngå i mange ulike nettverk. Men fikseringen på kartene gjensto, og på en eller annen måte dukker spor av statisk tenkning opp i en slik systemisk beskrivelse. Kortene representerer noe uforanderlig. Fjell og elver er der de er. Og først nylig har vitenskapen lagt merke til at kart kan endre seg på den mest betydningsfulle måten.
Hvordan hjernekart tegnes på nytt
Hjernen er i endring – og dette er ingen nyhet, men et udiskutabelt vitenskapelig faktum. Hvis for eksempel en skolegutt ikke lærte en leksjon innen onsdag, men kom hjem og trente, og på torsdag vet han allerede hva frøplanter er, så har hjernen hans endret seg. Det er ingen andre steder å lagre informasjon (med unntak av jukseark). Vi er først og fremst interessert i når, hvor og hvordan hjernen forandrer seg.
Vi har allerede sagt at de funksjonelle kartene over hjernen tegnes på nytt når hjernen blir fratatt en tilstrømning av informasjon.
Hvis en person, for eksempel, har mistet et organ eller en del av kroppen, og det sensoriske området i hjernen ikke lenger mottar informasjon derfra, begynner de omkringliggende områdene av hjernen å trenge inn i dette området. Hvis signalene fra pekefingeren slutter å komme til hjernen, smalner dette området tilsvarende. Men naboområdet, som mottar signaler fra langfingeren, utvider seg tvert imot.
Dette handler ikke om nevroner som migrerer fra ett område av hjernen til et annet. Et stort antall nye nevroner dør kort tid etter slutten av migrasjonen. PÅ langsiktig omtrent 50 prosent av de gjenværende cellene dør også. Det antas at skjebnen til nye celler avhenger av arten av forbindelsene som er dannet av dem, og deres eliminering fungerer som en mekanisme for å opprettholde konstanten til antall nevroner.
Selvfølgelig er nye nevroner i visse områder av hjernen mulige, men det er ingen bevis for at de vil bli utstyrt med noen funksjoner i visse områder av hjernebarken. Endringer observeres først og fremst i strukturen til nevroner, hvor noen små prosesser dør ut og erstattes av andre. På prosessene er synapser som er i kontakt med andre nevroner. Endringer i prosesser og synapser fører i sin tur til en endring i funksjonen til nevroner. Hvis vi ser på hjernen ovenfra, ser vi at det sensoriske området i hjernen, som først mottok signaler fra pekefingeren, deretter begynte å motta signaler fra langfingeren. Dermed er kartet over hjernen tegnet på nytt 88 .
Kanskje, på grunn av de samme mekanismene, blir synsområdene i hjernen hos blinde aktivert når man leser tekster skrevet med blindeskriftsmetoden. Men det at synsområdene er aktivert betyr ikke nødvendigvis at blinde bruker dem til å analysere sanseinformasjon. Det er ikke helt klart hvilke prosesser som foregår i disse sonene. Kanskje de visuelle områdene aktiveres av mekanismen med ubevisst visualisering.
Det underliggende spørsmålet er hvordan ulike deler av hjernen endres. Enten er de i utgangspunktet programmert til å utføre en spesiell oppgave, eller funksjonene deres avhenger av arten av stimuli som mottas. Hvilken faktor spiller en primær rolle i denne prosessen - arv eller miljø, natur eller oppvekst?
Et betydelig bidrag til studiet av disse mekanismene ble gitt av en vitenskapelig gruppe forskere fra Massachusetts Institute of Technology ledet av Mriganka Sura (Massachusetts, USA). Forskere laget ildere kirurgisk operasjon: begge optiske nerver ble implantert i de thalamokortikale banene som førte til den auditive sensoriske cortex 89 . Hensikten med forsøket er å finne ut hvilke strukturelle og funksjonelle endringer som skjer i den auditive sonen når visuell informasjon overføres til den. Dette førte til en omstrukturering av den auditive regionen, og i sin struktur begynte den å ligne mer på den visuelle. Funksjonen til signaler har også blitt reorientert. Det viste seg at dyrene i bevegelse brukte hørselsområdet for å se. Ingen av forskerne tror at bare naturen eller bare pleie har «skylden» for dette, men resultatene til Mriganka Sur bekrefter betydningen av sensorisk stimulering for organiseringen av hjernen, som igjen understreker miljøets uvurderlige rolle 90 .
Stimulerende effekt
Eksempelet ovenfor viser hvordan hjernekartet tegnes på nytt når det skjer strukturelle endringer i kroppen, for eksempel en funksjon slutter å virke og hjernen slutter å motta informasjon fra et bestemt organ. En annen type endring er forårsaket av ekstra stimulering, for eksempel å trene en spesifikk funksjon. Vi vet ikke mye om fenomenet plastisitet. Det første arbeidet i denne retningen ble utført på 1990-tallet.
For eksempel trente de apekatter – de utviklet evnen til å skille tonen i lyden. Aper mestrer denne ferdigheten. Etter å ha hørt to lyder etter hverandre, avgjør de om de er av samme toneart, og trykker deretter på knappen. Studien viste at til å begynne med, da lydene var veldig forskjellige fra hverandre, klarte apene testen vellykket. Men de skilte nesten ikke lyder som var nære i tonalitet. Noen uker senere, etter hundrevis av treningsøkter, begynte apene å skille lyder som var veldig like i tone. Da forskerne satte ut for å finne ut hvilke hørselsnevroner som avfyrte under denne oppgaven, fant de ut at etter noen ukers trening økte antallet nevroner som ble avfyrt. Det vil si at området som ble aktivert under testene utvidet seg etter trening 91 .
Et lignende eksperiment ble utført på aper da de praktiserte en viss fingerbevegelse. Etter flere uker med trening har det motoriske området som er ansvarlig for bevegelsen av denne fingeren økt. Disse eksperimentene viser at kartet over hjernen i høyeste grad kan endres 92.
Musikk og sjonglering
Forskerne fant de viktigste endringene i forbindelse med forbedring av motoriske ferdigheter. Forskere har studert endringene som skjer i hjernen ved langvarig trening på musikkinstrumenter. Hos musikere som spiller bueinstrumenter er området som mottar sanseinntrykk fra venstre hånd større enn det samme området hos ikke-musikere 93 .
Sarah Bengtsson og Fredrik Ullen (Karolinska Institutet, Stockholm) fant også ut at banene i hjernens hvite substans som bærer motoriske signaler er mer utviklet hos pianister. Dessuten viste forskjellene seg å være større jo lenger musikerne øvde 94 .
Men når du øver på et musikkinstrument vi snakker om en svært langsiktig effekt på hjernen. Hvordan fungerer kortere treningsøkter for folk? I en studie trente forsøkspersoner en spesifikk ferdighet der de bøyde fingrene i en bestemt sekvens: langfinger - lillefinger - ringfinger - langfinger - pekefinger, og så videre 95 . Først gjorde de mange feil. Ti dager senere hadde de allerede mestret denne øvelsen og begynte å utføre den i godt tempo og nesten uten feil. Samtidig var det en økning i aktiviteten i hovedmotorisk cortex, det vil si i området som styrer musklene.
Den vitenskapelige litteraturen viser ofte til resultatene av eksperimenter med gjøglere (som allerede var nevnt innledningsvis) 96 . I følge disse studiene økte området av occipitallappen så tidlig som tre måneder etter treningsstart. Denne studien viser også at kortvarig trening kan føre til endringer så store at de kan sees selv på magnetisk resonansskanning, som ikke viser mye. nøyaktige avlesninger. Men det faktum at endringer ikke alltid kan fikses, viser også at plastisitet er et tveegget sverd; passivitet påvirker også hjernen.
Hva er bruk og hva er det?
Data fra eksperimenter med sjonglører og musikere overbeviser nevrofysiologer og psykologer om uforanderligheten til den trivielle sannheten "bruk den eller mist den" ("bruk den, ellers vil du miste den"). Selv om vi er enige om at endringer i hjernen avhenger av hva vi gjør, bør dette faktum ikke overvurderes. Vi må først spørre oss selv, hva betyr "bruk" i denne sammenhengen? Har alle aktiviteter lik verdi? Tross alt er det ingen som tviler på fordelene aktivt bilde livet vet alle at trening og trening er veldig gunstig for fysisk helse. Når gips settes på et ben etter et brudd, er det veldig vanskelig for oss å komme tilbake til sunn livsstil liv - immobilitet og gipsatrofier musklene våre. I ulike situasjoner gir vi en annen belastning på muskel- og skjelettsystemet. En ting er å gå på jobb og tilbringe hele dagen på kontoret, og en annen ting er å trene i treningsstudioet, noe som gir full belastning på alle musklene.
Hvor intens og hvor lang tid må den mentale treningen være for at vi skal kjenne resultatene? Tross alt, mellom timene i en treningsklubb og en profesjonell styrketrening det er stor forskjell.
Det bør også huskes at "det" ikke refererer til hele hjernen. "Det" refererer i dette tilfellet til spesifikke funksjoner og spesifikke områder av hjernen. Hvis vi begynner å trene for å skille tonaliteten til lyder, vil endringer skje i de auditive områdene, og ikke i frontal- eller occipitallappene. Og igjen, du kan trekke en parallell med fysisk trening. Hvis vi bøyer og løsner høyre arm, med en tung manual, vil bicepsene våre utvikle seg nøyaktig høyre hånd forutsatt at manualen er tung nok, at øvelsene gjennomføres regelmessig, og at treningen varer i flere uker. Men vi kan ikke generalisere at «hanteltrening bygger muskler» eller «er bra for fysisk helse». Det blir ikke helt riktig.
Bueinstrumentspillere har et forstørret sanseområde, som er ansvarlig for signaler fra venstre hånd, og ikke fra høyre hånd. Sjonglereøvelser utvikler koordinering av bevegelser og visuell-romlig orientering.
Så uttrykket "bruk det eller mist det" kan tolkes ekstremt forenklet. For eksempel, "Det er bra for hjernen å gjøre det og det ...". Hvis en viss type aktivitet har effekt på hjernen, betyr ikke dette nødvendigvis at vi trener hjernen og forbedrer intelligensen. Spesifikke funksjoner hjelper spesifikke områder med å utvikle seg.
I forrige kapittel prøvde vi å forklare paradokset i hvordan steinalderens intelligens takler informasjonsflyten. En mulig forklaring på dette fenomenet er at hjernen sannsynligvis vil tilpasse seg omgivelsene og kravene den stiller. I samme kapittel har vi gitt mange eksempler på hvordan hjernen kan tilpasse seg omgivelsene og endre seg i prosessen med trening og trening. Plastisitet kan være tilstede i både frontallappene og parietallappene, inkludert de nøkkelområdene knyttet til arbeidsminnekapasitet. Så i teorien kan arbeidsminnet trenes. Kanskje er plastisitet et resultat av tilpasning til det spesielle miljøet vi befinner oss i. Og samtidig kan plastisitetsfenomenet brukes ganske målrettet, og utvikle visse funksjoner.
Så hvis vi vil trene hjernen vår, må vi velge en funksjon og et område. Evnen til å sjonglere er neppe nyttig i hverdagen, og det gir nok ikke mye mening å utvikle denne ferdigheten. Det er bedre å bruke tid på områder som er ansvarlige for generelle funksjoner. Vi vet allerede at visse områder i parietal og frontallappene er polymodale i naturen, det vil si at de ikke er assosiert med noen spesifikk sansestimulering, men aktiveres når de utfører oppgaver både auditive og visuelle. Opplæring av det polymodale området ville bringe mer nytte enn å trene et område med ansvar for eksempel kun for hørsel. Disse nøkkelområdene er også relatert til vårt begrensede arbeidsminne.
Hvis vi trener og utvikler disse områdene, vil det være til fordel for våre intellektuelle funksjoner. Men er det ekte? Hvis vi kunne påvirke dette flaskehalsområdet gjennom øvelser, ville vi oppnå betydelige resultater? I hvilke livssituasjoner svikter vi oftest hukommelsen?
MERKNADER
86
For frenologi, se Mountcastle, V. Utviklingen av ideer om funksjonen til neocortex', Cerebral Cortex, 1995, 5:289-295.
87
Brodmann, K. Vergleichende Lokalisationslehre der Grosshirnrinde. Leipzig: Barth. 1909.
88
For plastisitet i sensoriske områder, se: Kaas, J.H., Merzenich, M.M. & Killackey, N.R. Omorganiseringen av somatosensorisk cortex etter perifer nerveskade hos voksne og utviklende pattedyr, Annual Review of Neuroscience, 1983, 6:325-356; Kaas, J.H. Plastisitet av sensoriske og motoriske kart hos voksne pattedyr. Årlig gjennomgang av nevrovitenskap. 1991, 14:137-167.
89
Om transplantasjon synsnerven se: Sharma, J., Angelucci, A. & Sur, M. Induksjon av visuelle orienteringsmoduler i auditiv cortex. Natur. 2000, 404:841-847.
90
For atferdseffekter, se von Melchner, L., Pallas, S.L. & Sur, M. Visuell atferd mediert av netthinneprojeksjoner rettet mot den auditive banen. Natur. 2000, 404: 871-876.
91
Om trening og dens effekt på det auditive området, se: Recanzone, G.H., Schreiner, C.E. & Merzenich, M.M. Plastisitet i frekvensrepresentasjonen av primær auditiv cortex etter diskrimineringstrening hos voksne ugleaper. Journal of Neuroscience. 1993.13:87-103.
92
For motorisk trening og dens effekter på hjernebarken, se Nudo, R.J., Milliken, G.W., Jenkins, W.M., & Merzenich, M.M. Bruksavhengige endringer av bevegelsesrepresentasjoner i primær motorisk cortex hos voksne ekornaper. Journal of Neuroscience. 1996.16, 785-807.
93
Se en studie om strengespillere: Elbert, T., Pantev, C., Wienbruch, C., Rockstroh, B. & Taub, E. Økt kortikal representasjon av fingrene på venstre hånd hos strykere. Vitenskap. 1995, 270.
94
For studiet av hvit substans hos pianister, se: Bengtsson, S.L., Nagy, Z., Skare, S., Forsman, L., Forssberg, H. & Ullen, F. Utstrakt pianoøving har regionalt spesifikke effekter på utviklingen av hvit substans . natur nevrovitenskap. 2005.8.
95
For en funksjonell magnetisk resonansstudie av fingerbevegelseslæring, se: Kami, A., Meyer, G., Jezzard, P., Adams, M.M., Turner, R. & Ungerleider, L.G. Funksjonell MR-bevis for voksen motorisk cortex-plastisitet under motorisk læring. Natur. 1995, 377:155-158.
96
Om sjonglering se: Draganski, B., Gaser, C., Busch, V., Schuierer, G., Bogdahn, U. & May, A. Nevroplastisitet: endringer i grå substans indusert av trening. Natur. 2004, 427: 311-312.
Thorkel Klingberg
Den menneskelige hjernen er svært plastisk. Dette betyr at han er i stand til å endre seg og tilpasse seg nye levekår.
Det ble en gang antatt at hvis en person ikke lenger er et barn, er hjernen hans stabil og beholder samme form. Men i prosessen med forskning viste det seg at endringer kan skje i hjernen - både i en enkelt nevron som endrer forbindelsene, og i hele områder av hjernen.
Hjernestrukturer kan endre mange faktorer - hukommelsestrening, spille musikkinstrumenter, lære fremmedspråk, danse, sport, tilegne seg nye motoriske ferdigheter, etc.
Hjerneplastisitet har en enorm positiv verdi. Hjernen kan omkoble seg selv, for eksempel etter et slag. Men - tilstedeværelsen av fantomsmerter etter tap av et lem er også et resultat av plastisitet.
Den har flere varianter. Med synaptiske endringer kan forbindelsen mellom nevroner øke eller redusere, avhengig av deres aktivitet, som er relevant for læringsprosessen. Repetisjon av undervisningsmateriell aktiverer interneuronale synapser og styrker forbindelser mellom nerveceller.
Samtidig starter den og omvendt prosess svekke unødvendige forbindelser. For eksempel blir navnene på personer som er ubehagelige for deg glemt, når du lærer å danse, blir bevegelsene mer kompliserte, de blir vakrere (mer komplekse forbindelser styrkes og enkle svekkes).
Synapseplastisitet er et viktig konsept som brukes i terapi for å endre visse atferdsmønstre. Nye atferdsmønstre dannes, og de gamle, i fravær av repetisjoner, svekkes og blir avbrutt.
Det er kjent at jo oftere en bestemt muskelgruppe brukes, desto større område er hjernen tildelt til den.For eksempel, etter langvarige pianotimer, ble det funnet merkbare endringer i det motoriske området av hjernebarken.
De motoriske sonene som tilsvarer fingrene på hendene har økt og spredt seg til og med til nærliggende områder, som ugress i hagen.
etablert, at selv om du bare tenker på visse bevegelser, så er en lignende effekt observert Auger!Mentale øvelser påvirker omorganiseringen av strukturen i hjernen som fysiske.Det er et velkjent eksempel på hjerneplastisitet hos taxisjåfører i London. De må huske kartet over byen, tusenvis av gater, dusinvis av severdigheter.
Det ble funnet at de har en forstørret del av hippocampus som er ansvarlig for romlig orientering og romlig hukommelse. Dessuten korrelerer en økning i størrelsen på hippocampus positivt med varigheten av perioden bak rattet.
Jo mer erfaring drosjesjåføren har, jo mer er hjernen tilpasset. Hos bussjåfører med vanlig rute har hippocampus vanlig størrelse.
Et eksempel på hjerneplastisitet kan også observeres i langsiktig meditasjonspraksis. Ved vanlig meditasjon, med fokus på bønn, er det en fortykkelse av hjernebarken på grunn av en økning i antall grå celler (nevroner) i områder assosiert med hukommelse, oppmerksomhet og kontroll av følelser. Det er en forbedring i kognitive funksjoner.
På denne bakgrunn er det en reduksjon i størrelsen på amygdala, som er assosiert med følelser av frykt og angst. Dens interaksjoner med prefrontal cortex i hjernen er svekket,den ventrale delen er sammenkoblet med avdelingene som er ansvarlige for følelser.
Reaksjoner på stress blir mer bevisste og instinktive prosesser mindre reaktive. Tankestrømmen blir jevn, logisk, det er mindre hopp fra ett objekt til et annet.
Fysisk trening endrer også hjernen til det bedre. Tre til fire timers rask gange per uke ellernordisk gåing
, favoriserer vekst og fødsel av nerveceller, noe som reduserer risikoen for aldersrelatert hjernekrymping(encefalopati)
.
funnet å svare best på fysiske aktiviteter forhjernen og hippocampus. På bakgrunn av langvarig trening øker volumet deres.
Hjernen vår er med oss i ulike perioder av livet – i medgang og motgang, ved sykdom og helse. Etter kranien hjerneskade eller etterslag
dens plastisitet hjelper rehabilitering. Forskere har funnet ut at hjernen omorganiserer celler og forbindelser rundt lesjonen.
For eksempel, som følge av hjerneskade, er bevegelser i venstre hånd begrenset. Hvis vi samtidig begrenser bruken av en sunn, høyre hånd og prøver å gjøre alt bare med en "syk", venstre hånd, fører dette til en økning i volumet av grå substans i motorsonen til høyre (berørt) hjernehalvdel, endrer sonene ved siden av det skadede området slik at cellene deres tar på seg ytterligere funksjoner.
Hjernen bygger seg selv opp igjen, den tilpasser seg nye forhold. Hjernen vår er ikke definitivt avgrenset i visse soner, kartet kan endre seg.
Det gjenspeiler stilen i livet vårt, våre følelser, bevegelser, beslutninger, stereotypier, livsmiljø. Og for å endre mye til det bedre, er det faktisk aldri for sent.
Når vi lærer eller opplever nye ting, etablerer hjernen en rekke nevrale forbindelser. Disse nevrale kretsene er banene som nevroner utveksler informasjon med hverandre på.
Struktur og organisering
"Hjerneplastisitet refererer til evnen nervesystemet endre strukturen og funksjonene gjennom hele livet som svar på mangfoldet i miljøet. Dette begrepet er ikke så lett å definere, selv om det for tiden er mye brukt i psykologi og nevrovitenskap. Det brukes til å referere til endringer i ulike nivåer nervesystemet: i molekylære strukturer, endringer i genuttrykk og atferd".
Nevroplastisitet lar nevroner regenerere både anatomisk og funksjonelt, samt å skape nye synaptiske forbindelser.
Nevral plastisitet er hjernens evne til å reparere og omstrukturere. Dette adaptive potensialet til nervesystemet gjør at hjernen kan komme seg etter skade og forstyrrelse, og kan også redusere effekten av strukturelle endringer forårsaket av patologier som multippel sklerose, Parkinsons sykdom, kognitiv svikt, Alzheimers sykdom, dysleksi, ADHD, søvnløshet hos voksne, barndoms søvnløshet og så videre.
Ulike grupper av nevrovitenskapsmenn og kognitive psykologer som studerer prosessene for synaptisk plastisitet og nevrogenese har konkludert med at CogniFit-batteriet med kognitive kliniske øvelser for hjernestimulering og trening fremmer dannelsen av nye synapser og nevrale kretsløp som hjelper til med å reorganisere og gjenopprette funksjonen til det skadede området og overføring av kompenserende evner.
Studier har vist at hjerneplastisitet aktiveres og styrkes av dette kliniske treningsprogrammet. I figuren under kan du se hvordan det nevrale nettverket utvikler seg som følge av konstant og hensiktsmessig kognitiv stimulering.
Nevrale nettverk før trening, Nevrale nettverk etter 2 uker med kognitiv stimulering, Nevrale nettverk etter 2 måneder med kognitiv stimulering
Synaptisk plastisitet
Når vi lærer eller opplever nye ting, etablerer hjernen en rekke nevrale forbindelser. Disse nevrale kretsene er banene som nevroner utveksler informasjon med hverandre på. Disse banene dannes i hjernen under læring og praksis, som for eksempel en sti dannes i fjellet hvis en gjeter daglig går langs den med flokken sin. Nevroner kommuniserer med hverandre gjennom forbindelser kalt synapser, og disse kommunikasjonsveiene kan regenereres over et helt liv.
Hver gang vi tilegner oss ny kunnskap (gjennom konstant praksis), forbedres kommunikasjon eller synaptisk overføring mellom nevronene som er involvert i prosessen.
Forbedret kommunikasjon mellom nevroner betyr at elektriske signaler overføres mer effektivt gjennom den nye banen. For eksempel, når du prøver å gjenkjenne hva slags fugl som synger, dannes det nye forbindelser mellom noen nevroner. Så nevronene i den visuelle cortex bestemmer fargen på fuglen, den auditive cortex - dens sang, og andre nevroner - navnet på fuglen. Derfor, for å identifisere en fugl, må du gjentatte ganger sammenligne fargen, stemmen, navnet. Med hvert nytt forsøk, når man går tilbake til den nevrale kretsen og gjenoppretter nevrale overføring mellom nevronene som er involvert i prosessen, øker effektiviteten til synaptisk overføring. Dermed forbedres kommunikasjonen mellom de korresponderende nevronene, og prosessen med erkjennelse er raskere hver gang. Synaptisk plastisitet er grunnlaget for menneskelig hjerneplastisitet.
neurogenese
Gitt at synaptisk plastisitet oppnås ved å forbedre synapsekommunikasjon mellom eksisterende nevroner, refererer nevrogenese til fødsel og reproduksjon av nye nevroner i hjernen. I lang tid ble ideen om nevronal regenerering i den voksne hjernen ansett som nesten kjetteri. Forskere trodde det nerveceller dø og ikke bli frisk.
Etter 1944, og spesielt de siste årene, ble eksistensen av nevrogenese vitenskapelig bevist, og i dag vet vi hva som skjer når stamceller (en spesiell type celler lokalisert i dentate gyrus, hippocampus og muligens prefrontal cortex) deler seg i to celler: en stamcelle og en celle som vil bli til et fullverdig nevron, med aksoner og dendritter. Etter det migrerer nye nevroner til ulike områder(inkludert fjernt fra hverandre) av hjernen, til der de er nødvendige, og opprettholder dermed hjernens nevrale kapasitet. Det er kjent at både hos dyr og mennesker er plutselig nevronal død (for eksempel etter en blødning) en kraftig stimulans for å utløse prosessen med nevrogenese.
Funksjonell kompenserende plastisitet
Den nevrovitenskapelige litteraturen har dekket emnet kognitiv tilbakegang med aldring og forklart hvorfor eldre mennesker viser lavere kognitiv ytelse enn yngre mennesker. Overraskende nok viser ikke alle eldre dårlige prestasjoner: noen presterer like bra som yngre.
Disse uventet forskjellige resultatene i en undergruppe av mennesker på samme alder ble vitenskapelig undersøkt, som et resultat av at det ble funnet at når de behandler ny informasjon, bruker eldre mennesker med større kognitiv ytelse de samme områdene av hjernen som unge mennesker, også som andre områder av hjernen. , som ikke brukes av verken unge eller andre eldre deltakere i eksperimentet.
Dette fenomenet med overforbruk av hjernen av eldre har blitt undersøkt av forskere som konkluderte med at bruken av nye kognitive ressurser skjer som en del av en kompenserende strategi. Som et resultat av aldring og en reduksjon i synaptisk plastisitet, begynner hjernen, som demonstrerer sin plastisitet, å omstrukturere sine nevrokognitive nettverk. Forskning har vist at hjernen kommer frem til denne funksjonelle avgjørelsen ved å aktivere andre nevrale veier, og engasjere områder i begge halvkuler oftere (som vanligvis bare finnes hos yngre mennesker).
Funksjon og atferd: Læring, erfaring og miljø
Vi har vurdert at plastisitet er hjernens evne til å endre sine biologiske, kjemiske og fysiske egenskaper. Imidlertid er ikke bare hjernen i endring - atferden og funksjonen til hele organismen endres også. De siste årene har vi lært at genetiske eller synaptiske hjernesykdommer oppstår som følge av både aldring og eksponering for et stort antall miljøfaktorer. Spesielt viktig er oppdagelser om hjernens plastisitet, samt dens sårbarhet som følge av ulike lidelser.
Hjernen lærer gjennom hele livet – når som helst og iht ulike årsaker vi får ny kunnskap. For eksempel tilegner barn seg ny kunnskap i store mengder, noe som provoserer betydelige endringer i hjernestrukturer i øyeblikk med intens læring. Ny kunnskap kan også oppnås som følge av nevrologiske traumer opplevd, for eksempel som følge av skade eller blødning, når funksjonene til den skadede delen av hjernen er svekket, og du trenger å lære nytt. Det er også mennesker med en tørst etter kunnskap, som det er nødvendig å hele tiden studere.
På grunn av det store antallet omstendigheter der ny opplæring kan være nødvendig, lurer vi på om forandrer hjernen seg hver gang?
Forskere mener at dette ikke er tilfelle. Det ser ut til at hjernen tilegner seg ny kunnskap og demonstrerer sitt potensial for plastisitet hvis den nye kunnskapen bidrar til å forbedre atferd. Det vil si at for fysiologiske endringer i hjernen er det nødvendig at konsekvensene av læring er endringer i atferd. Det må med andre ord være behov for ny kunnskap. For eksempel kunnskap om en annen måte å overleve på. Sannsynligvis spiller graden av nytte en rolle her. Spesielt bidrar interaktive spill til å utvikle hjernens plastisitet. Denne formen for læring har vist seg å øke aktiviteten til den prefrontale cortex (PFC). I tillegg er det nyttig å leke med positiv forsterkning og belønning, som tradisjonelt brukes i undervisning av barn.
Betingelser for implementering av hjerneplastisitet
Når, på hvilket tidspunkt i livet er hjernen mest utsatt for endringer under påvirkning av miljøfaktorer? Hjerneplastisitet ser ut til å være aldersavhengig, og det er fortsatt mange funn som må gjøres om miljøets påvirkning på den avhengig av personens alder.
Vi vet imidlertid at mental aktivitet til både friske eldre og eldre med en nevrodegenerativ sykdom har en positiv effekt på nevroplastisiteten. Det viktige er at hjernen er utsatt for både positive og negative endringer allerede før en person er født. Dyrestudier har vist at når fremtidige mødre er omgitt av positive stimuli, danner babyer flere synapser i visse områder av hjernen. Omvendt, når aktivert sterkt lys hos gravide kvinner, som introduserte dem i en stresstilstand, reduserte antallet nevroner i den prefrontale cortex (PFC) til fosteret. I tillegg ser PFC ut til å være mer følsom for miljøpåvirkning enn resten av hjernen.
Resultatene av disse eksperimentene er viktige i debatten om natur kontra miljø, da de viser at miljøet kan endre nevronalt genuttrykk.
Hvordan utvikler hjernens plastisitet seg over tid, og hva er resultatet av miljøpåvirkninger på den? Dette spørsmålet er det viktigste for terapi.
Gjennomført genetisk forskning dyr har vist at noen gener endres selv etter en kort eksponering, andre etter en lengre eksponering, mens det også er gener som ikke kunne påvirkes på noen måte, og selv om de gjorde det, returnerte de likevel til sin opprinnelige tilstand.
Selv om begrepet "plastisitet" i hjernen har en positiv konnotasjon, mener vi faktisk med plastisitet også negative endringer i hjernen forbundet med dysfunksjoner og lidelser. Kognitiv trening er svært nyttig for å stimulere positiv hjerneplastisitet. Ved hjelp av systematiske øvelser kan du lage nye nevrale kretsløp og forbedre synaptiske forbindelser mellom nevroner. Imidlertid, som vi merket tidligere, Hjernen lærer ikke effektivt hvis læring ikke er givende. Derfor, når du lærer, er det viktig å sette og oppnå dine personlige mål.. publisert