Ipinapalagay na ang mga bagong produkto ng software ay maaaring "bumuo" ng utak ng isang sanggol upang mag-order. Paano makikinabang ang mga magulang modernong agham? Ano ang nangyayari sa utak ng isang bata kapag pinalaki natin siya?
Ang pagtuklas ng kalikasan at lawak ng plasticity ng utak ay humantong sa malalaking tagumpay sa ating pag-unawa sa kung ano ang nangyayari sa utak sa panahon ng prosesong pang-edukasyon, pati na rin ang paglitaw ng iba't ibang mga produkto ng software na, bilang inaangkin ng mga tagagawa, ay nagpapataas ng plasticity ng utak ng mga umuunlad na bata. Ipinagmamalaki ng maraming produkto ang paggamit ng malawak na kakayahan sa plasticity ng utak bilang pangunahing benepisyo; Kasabay nito, ang pahayag na ang mga magulang ay gumagamit ng data programa ng Computer maaaring gawing "mas matalino" ang utak ng isang bata kaysa sa iba, at tiyak na lubhang kaakit-akit. Ngunit ano ang "plasticity" at ano ang dapat talagang gawin ng mga magulang upang magamit ang aspetong ito ng pag-unlad ng utak ng kanilang mga anak?
Ang plasticity ay ang likas na kakayahan ng utak na bumuo ng mga bagong synapses, mga koneksyon sa pagitan ng mga nerve cell, at kahit na lumikha ng mga bagong neural pathway, na lumilikha at nagpapalakas ng mga koneksyon upang ang pag-aaral ay mapabilis bilang isang resulta, at ang kakayahang ma-access ang impormasyon at ilapat ang natutunan ay nagiging mas malaki. .at mas mahusay.
Ang mga siyentipikong pag-aaral ng plasticity ay may mga pagbabago sa arkitektura ng utak at mga kable ng utak kapag nalantad ito sa hindi pangkaraniwang, mga hindi pamantayang sitwasyon. SA sa kasong ito Ang terminong "mga kable ng utak" ay tumutukoy sa mga axonal na koneksyon sa pagitan ng mga rehiyon ng utak at ang mga aktibidad na isinasagawa ng mga rehiyong ito (ibig sabihin, kung saan sila nagdadalubhasa). Kung paanong ang isang arkitekto ay gumuhit ng wiring diagram para sa iyong tahanan, na nagpapakita ng rutang dadalhin ng mga wire patungo sa kalan, refrigerator, air conditioner, at iba pa, ang mga mananaliksik ay gumuhit ng wiring diagram para sa utak. Bilang isang resulta, itinatag nila na ang cerebral cortex ay hindi isang nakapirming sangkap, ngunit isang sangkap na patuloy na binago dahil sa pag-aaral. Lumalabas na ang "mga wire" ng cerebral cortex ay patuloy na bumubuo ng mga bagong koneksyon at patuloy na ginagawa ito batay sa mga papasok na data mula sa labas ng mundo.
Tingnan natin kung ano ang nangyayari sa kaplastikan ng utak kapag ang isang bata ay unang natutong magbasa. Sa una, walang bahagi ng utak ang partikular na nakatutok sa pagbabasa. Habang natutong magbasa ang isang bata, parami nang parami ang mga selula ng utak at mga neural circuit na nare-recruit sa gawaing nasa kamay. Ang utak ay gumagamit ng kaplastikan habang ang isang bata ay nagsisimulang makilala ang mga salita at maunawaan ang kanilang binabasa. Ang salitang "bola," na naiintindihan na ng bata, ay nauugnay na ngayon sa mga titik M-Y-CH. Kaya, ang pag-aaral na magbasa ay isang anyo ng neural plasticity.
Ang pagkatuklas na ang umuunlad na utak ay maaaring "mag-wire" sa proseso ng pagkilala ng titik at iba pang nakakagulat na pagtuklas tungkol sa neural plasticity ay kadalasang kasama sa mga komersyal na produkto na nagpapakilala sa mga benepisyo ng pinahusay na "brain fitness." Ngunit ang katotohanan na ang isang siyentipikong eksperimento ay nagpapakita na ang isang partikular na aktibidad ay nagpapagana ng plasticity ng utak ay hindi nangangahulugan na ang partikular na aktibidad na iyon, tulad ng kakayahang makilala ang mga titik sa isang computer monitor, ay kinakailangan upang makamit ang epekto, at hindi rin nangangahulugan na ang naturang aktibidad ay ang tanging paraan upang makamit ang kaplastikan.
Ang mga pagsasanay sa pagkilala ng titik sa isang computer ay aktwal na nagpapagana at nagsasanay sa mga sentro ng pagkilala ng simbolo sa visual cortex, gamit ang plasticity ng utak. Ngunit makakamit mo ang parehong epekto kung uupo ka at magbasa ng libro kasama ang iyong anak. Ang interactive na diskarte ng magulang-anak na ito ay tinatawag na dialogic reading (isang paraan ng pagbabasa na nagpapahintulot sa mga bata na magkaroon ng mas aktibong papel sa kuwento). Ngunit ang screen ng computer at mga app ay nagsasanay sa utak na kilalanin lamang ang mga titik, hindi upang maunawaan ang kahulugan ng mga salitang binubuo ng mga titik na iyon. Sa kabaligtaran, ang dialogic na pagbabasa—intuitive at interactive—na natural na nagsasagawa ng neural plasticity upang bumuo ng mga axonal na koneksyon sa pagitan ng mga sentro ng pagkilala ng titik at ng mga sentro ng wika at pag-iisip ng utak.
Ipinakita ng mga mananaliksik na kadalasang natututo ang mga bata sa pagbuo ng diskriminasyon sa mga tunog ng pagsasalita nang may tulong o walang tulong. mga espesyal na pagsasanay upang makilala ang pagitan ng mga tunog ng pagsasalita o mga laro sa kompyuter. Ang mga speech-speech game na ito ay ibinebenta bilang mga espesyal na produkto para sa pagtataguyod ng neural plasticity at binuo ng mga nangungunang neuroscientist. Sa katunayan, ang mga bata na hindi pa nakikilala sa mga ganitong ehersisyo at laro ay matagumpay na nakabuo ng isang magandang organisado at nababaluktot na bahagi ng cerebral cortex na responsable para sa
Ekolohiya ng kaalaman: 30 taon na ang nakakaraan utak ng tao ay itinuturing na isang organ na nagtatapos sa pag-unlad nito sa pagtanda. Gayunpaman, ang aming nerve tissue nagbabago sa buong buhay, tumutugon sa mga galaw ng talino at mga pagbabago sa panlabas na kapaligiran. Ang kaplastikan ng utak ay nagpapahintulot sa isang tao na matuto, mag-explore, o mabuhay sa isang hemisphere kung ang isa ay nasira.
© Adam Voorhes
30 taon lamang ang nakalilipas, ang utak ng tao ay itinuturing na isang organ na nagtapos sa pag-unlad nito sa pagtanda. Gayunpaman, ang ating nervous tissue ay nagbabago sa buong buhay natin, na tumutugon sa mga paggalaw ng talino at mga pagbabago sa panlabas na kapaligiran. Ang kaplastikan ng utak ay nagpapahintulot sa isang tao na matuto, mag-explore, o mabuhay sa isang hemisphere kung ang isa ay nasira.
Ang pag-unlad ng utak ay hindi titigil kapag nakumpleto ang pagbuo nito. Ngayon alam natin na ang mga koneksyon sa neural ay lumitaw, kumukupas at patuloy na naibabalik, kaya ang proseso ng ebolusyon at pag-optimize sa ating ulo ay hindi tumitigil. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na "neuronal plasticity" o "neuroplasticity". Ito ang nagpapahintulot sa ating mga isip, kamalayan at mga kasanayan sa pag-iisip na umangkop sa mga pagbabago sa kapaligiran, at ito ang susi sa intelektwal na ebolusyon ng mga species. Sa pagitan ng mga selula ng ating utak, ang trilyong koneksyon ay patuloy na nalilikha at pinapanatili, na puno ng mga electrical impulses at kumikislap na parang maliliit na kidlat. Ang bawat cell ay nasa lugar nito. Ang bawat intercellular bridge ay maingat na sinusuri mula sa punto ng view ng pangangailangan ng pagkakaroon nito. Walang random. At walang mahuhulaan: pagkatapos ng lahat, ang plasticity ng utak ay ang kakayahang umangkop, mapabuti ang sarili at umunlad ayon sa mga pangyayari.
Ang plasticity ay nagpapahintulot sa utak na makaranas ng mga kamangha-manghang pagbabago. Halimbawa, ang isang hemisphere ay maaari ding pumalit sa mga tungkulin ng isa pa kung hindi ito gumana. Nangyari ito sa kaso ni Jodie Miller, isang batang babae na sa edad na tatlo, dahil sa hindi magagamot na epilepsy, ay inalis ang halos buong cortex ng kanyang kanang hemisphere, na pinupuno ang bakanteng espasyo. cerebrospinal fluid. Kaliwang hemisphere Halos agad itong nagsimulang umangkop sa mga nilikhang kondisyon at kinuha ang kontrol sa kaliwang kalahati ng katawan ni Jody. Sampung araw lamang pagkatapos ng operasyon, umalis ang batang babae sa ospital: nakakalakad na siya at nagagamit ang kaliwang braso. Kahit kalahati na lang ng cortex ni Jodie ang natitira, ang kanyang intelektwal, emosyonal at pisikal na kaunlaran napupunta nang walang mga paglihis. Ang tanging paalala ng operasyon ay bahagyang paralisis ng kaliwang bahagi ng katawan, na, gayunpaman, ay hindi pumigil kay Miller na dumalo sa mga klase ng koreograpia. Sa edad na 19, nagtapos siya ng mataas na paaralan na may mahusay na mga marka.
Ang lahat ng ito ay naging posible salamat sa kakayahan ng mga neuron na lumikha ng mga bagong koneksyon sa pagitan nila at burahin ang mga luma kung hindi sila kinakailangan. Ang pinagbabatayan ng pag-aari ng utak na ito ay kumplikado at hindi gaanong nauunawaan ang mga molekular na kaganapan na umaasa sa pagpapahayag ng gene. Ang isang hindi inaasahang pag-iisip ay humahantong sa isang bago anak ng aso - mga zone ng pakikipag-ugnay sa pagitan ng mga proseso ng mga selula ng nerbiyos. Mastering isang bagong katotohanan - sa kapanganakan bagong cell utak sa Hypot Alamuse . Ang pagtulog ay nagbibigay sa iyo ng pagkakataong palakihin ang kailangan mo at alisin ang hindi mo kailangan. axons - mahabang proseso ng mga neuron kung saan mga impulses ng nerve pumunta mula sa cell body patungo sa mga kapitbahay nito.
Kung nasira ang tissue, alam ito ng utak. Ang ilang mga cell na dati nang nagsuri ng liwanag ay maaaring magsimula, halimbawa, upang magproseso ng tunog. Ayon sa pananaliksik, pagdating sa impormasyon, ang ating mga neuron ay simple halimaw na gana, kaya handa silang suriin ang lahat ng inaalok sa kanila. Ang anumang cell ay may kakayahang magtrabaho sa impormasyon ng anumang uri. Ang mga kaganapan sa isip ay nag-uudyok ng isang avalanche ng mga molekular na kaganapan na nangyayari sa mga cell body. Libu-libong impulses ang kumokontrol sa paggawa ng mga molecule na kailangan para sa agarang pagtugon ng neuron. Ang genetic na tanawin kung saan lumaganap ang pagkilos na ito ay pisikal na pagbabago nerve cell - mukhang hindi kapani-paniwalang multifaceted at kumplikado.
"Ang proseso ng pag-unlad ng utak ay lumilikha ng milyun-milyong neuron sa mga tamang lugar at pagkatapos ay nagtuturo sa bawat cell na bumuo ng mga natatanging koneksyon sa iba pang mga cell," sabi ni Susan McConnell, isang neuroscientist sa Stanford University. "Maaari mong ihambing ito sa isang theatrical production: ito ay naglalahad ayon sa isang script na isinulat ng genetic code, ngunit wala itong direktor o producer, at ang mga aktor ay hindi kailanman nagsalita sa bawat isa sa kanilang buhay bago pumunta sa entablado. At sa kabila ng lahat ng ito, nagpapatuloy ang pagganap. Ito ay isang tunay na himala para sa akin."
Ang plasticity ng utak ay hindi lamang lumilitaw sa matinding mga kaso - pagkatapos ng pinsala o sakit. Ang pag-unlad ng mga kakayahan sa pag-iisip at memorya mismo ay bunga din nito. Napatunayan ng pananaliksik na ang pag-master ng anumang bagong kasanayan, maging ito ay pag-aaral Wikang banyaga o masanay sa isang bagong diyeta, nagpapalakas ng mga synapses. Bukod dito, ang deklaratibong memorya (halimbawa, pag-alala sa mga katotohanan) at pamamaraang memorya (halimbawa, pagpapanatili ng mga kasanayan sa motor ng pagsakay sa bisikleta) ay nauugnay sa dalawang uri ng neuroplasticity na alam natin.
Structural neuroplasticity: isang patuloy na pag-unlad
Ang Structural neuroplasticity ay nauugnay sa deklaratibong memorya. Sa tuwing maa-access natin ang pamilyar na impormasyon, nagbabago ang mga synapses sa pagitan ng ating mga nerve cell: nagiging matatag, lumalakas, o nabubura ang mga ito.
Nangyayari ito sa cerebellum, amygdala, hippocampus at cerebral cortex ng bawat tao bawat segundo. Ang mga "receiver" ng impormasyon sa ibabaw ng mga neuron - ang tinatawag na dendritic spines - ay lumalaki upang sumipsip ng higit pang impormasyon. Bukod dito, kung ang proseso ng paglago ay nagsisimula sa isang gulugod, ang mga kalapit ay agad na kusang sumunod sa halimbawa nito. Ang postsynaptic condensation, isang siksik na zone na matatagpuan sa ilang synapses, ay gumagawa ng higit sa 1,000 mga protina na tumutulong sa pag-regulate ng pagpapalitan ng impormasyon sa antas ng kemikal. Maraming iba't ibang mga molekula ang umiikot sa mga synapses, ang pagkilos nito ay nagpapahintulot sa kanila na hindi maghiwa-hiwalay. Ang lahat ng mga prosesong ito ay patuloy na nagpapatuloy, kaya mula sa isang kemikal na pananaw, ang aming ulo ay mukhang isang metropolis na natatakpan ng mga network ng transportasyon, na palaging gumagalaw.
Neuroplasticity ng pag-aaral: kumikislap sa cerebellum
Ang neuroplasticity ng pag-aaral, hindi katulad ng structural learning, ay nangyayari sa mga pagsabog. Ito ay nauugnay sa memorya ng pamamaraan, na responsable para sa balanse at mga kasanayan sa motor. Kapag nakasakay tayo sa bisikleta pagkatapos ng mahabang pahinga o natutong lumangoy gumapang, ang tinatawag na climbing at mossy fibers ay naibalik o lumilitaw sa unang pagkakataon sa ating cerebellum: ang una ay nasa pagitan ng malalaking https://ru.wikipedia. org/wiki/Purkinje cells sa isang layer ng tissue, ang pangalawa - sa pagitan ng butil-butil na mga cell sa isa pa. Maraming mga cell ang sabay na nagbabago, "sabay-sabay," sa parehong sandali, upang tayo, nang hindi partikular na naaalala ang anumang bagay, ay makapagpalipat ng scooter o manatiling nakalutang.
Norman Doidge, "Ang Utak na Nagbabago sa Sarili: Mga Kuwento ng Personal na Pagtatagumpay mula sa mga Frontiers ng Brain Science"
Ang motor neuroplasticity ay malapit na nauugnay sa hindi pangkaraniwang bagay ng pangmatagalang potentiation - isang pagtaas sa synaptic transmission sa pagitan ng mga neuron, na nagpapahintulot sa pathway na mapanatili sa mahabang panahon. Naniniwala ngayon ang mga siyentipiko na ang pangmatagalang potentiation ay sumasailalim sa mga mekanismo ng cellular ng pag-aaral at memorya. Ito ay siya sa buong proseso ng ebolusyon iba't ibang uri siniguro ang kanilang kakayahang umangkop sa mga pagbabago sa kapaligiran: hindi mahulog mula sa isang sanga sa isang panaginip, maghukay ng frozen na lupa, mapansin ang mga anino ng mga ibong mandaragit sa isang maaraw na araw.
Ito ay malinaw, gayunpaman, na ang dalawang uri ng neuroplasticity ay hindi naglalarawan sa lahat ng mga pagbabago na nangyayari sa mga selula ng nerbiyos at sa pagitan ng mga ito sa buong buhay. Ang larawan ng utak ay lumilitaw na kasing kumplikado ng larawan ng genetic code: kapag mas natututo tayo tungkol dito, mas napagtanto natin kung gaano kaliit ang aktwal na alam natin. Ang plasticity ay nagpapahintulot sa utak na umangkop at umunlad, baguhin ang istraktura nito, mapabuti ang mga function nito sa anumang edad, at makayanan ang mga epekto ng sakit at pinsala. Ito ang resulta ng sabay-sabay na pinagsamang gawain ng iba't ibang mekanismo, ang mga batas na hindi pa natin pinag-aaralan. inilathala
Sa isang nakaraang artikulo, natukoy namin ang ilang mga rehiyon ng utak na susi sa aming mga kakayahan sa pag-iisip at na-map ang mga ito sa utak. Cognitive neuroscience umabot sa rurok nito noong 1990s sa pag-imbento ng mga instrumento sa brain imaging at pagtutok sa brain mapping. Iba't ibang bahagi ng utak ang may pananagutan iba't ibang function.
Ang mga kalaban sa brain mapping ay pabirong tinatawag itong modernong phrenology. Ang mga phrenologist, yaong mga charlatan noong ika-19 na siglo, ay hinuhusgahan ang mga kakayahan ng mga tao sa pamamagitan ng istraktura at hugis ng bungo. Sa pamamagitan ng paglalagay ng mapagpasyang kahalagahan sa hugis ng ulo at bungo, hindi lamang nila nilinang ang pseudoscience, kundi pati na rin ang grist para sa mill ng lahi at biyolohikal na mga turo noong unang bahagi ng ika-20 siglo.
Ngunit ang paghahambing sa phrenology ay medyo nagpapadali sa problema. Si Vernon Mountcastle, isa sa mga namumukod-tanging neurologist noong ika-20 siglo, bagaman hindi siya kasangkot sa brain imaging, bahagyang lumabas bilang pagtatanggol sa mga phrenologist 86 . Sa kanyang opinyon, ang phrenology ay batay sa dalawang pangunahing postulates. Ang una ay ang iba't ibang mga pag-andar ay naisalokal sa iba't ibang bahagi ng utak. At pangalawa: ang mga function ng utak ay makikita sa hugis ng bungo. Ang pangalawang postulate ay ganap na walang kapararakan, ngunit ang unang postulate ay maaaring ituring na tama at theoretically napakahalaga.
Isa sa mga unang pag-aaral upang ipakita kung paano na-localize ang mga function ng utak ay isinagawa ng French neurologist na si Paul Broca. May nadatnan siyang pasyente na biglang natahimik. Matapos ang pagkamatay ng pasyente, sinuri ni Broca ang kanyang utak at natuklasan ang pagdurugo sa ibabang bahagi ng frontal lobe. Ang bahaging ito ng utak ay kilala na ngayon bilang lugar ni Broca. Gayunpaman, sa oras na iyon, naniniwala pa rin si Paul Broca, ayon sa mga tradisyonal na ideya, na ang zone na ito ay simetriko para sa parehong hemispheres. Ngunit pagkatapos, batay sa data mula sa maraming mga obserbasyon, tiyak na sinabi niya na ang pag-andar ng pagsasalita ay kabilang sa kaliwang hemisphere. Ang pagtuklas ng motor speech center ay ang unang anatomical na ebidensya ng lokalisasyon ng pag-andar ng utak.
Sa simula ng ika-20 siglo, ang Korbinian Brodmann, batay sa napakalaking comparative anatomical material, ay hinati ang ibabaw ng cerebral hemispheres sa mas marami o mas kaunting autonomous na mga lugar, na naiiba sa isa't isa sa cellular na istraktura at samakatuwid sa pamamagitan ng pag-andar. Gumawa siya ng isa sa mga unang mapa ng utak, na hinati ito sa 52 rehiyon. Sa pamamagitan ng paraan, ang card na ito ay ginagamit pa rin ngayon 87.
Ang Positron emission tomography (PET) at functional magnetic resonance imaging (fMRI) na mga diskarte ay nagbigay ng mga tagumpay sa pagmamapa ng utak. Batay sa bagong kaalaman, sa paglipas ng panahon ay tinalikuran ng mga siyentipiko ang simplistic na ideya na ang isang bahagi ng utak ay may pananagutan para sa isang partikular na function. Sa kabaligtaran, ang bawat function ay nauugnay sa isang network ng mga lugar, at ang parehong lugar ay maaaring maging bahagi ng maraming iba't ibang mga network. Ngunit ang pag-aayos sa mga mapa ay nanatili, at sa isang paraan o iba pa, ang mga bakas ng static na pag-iisip ay lumilitaw sa isang sistematikong paglalarawan. Ang mga card ay naglalarawan ng isang bagay na hindi nagbabago. Bundok at ilog ang kinaroroonan nila. At kamakailan lamang ay binigyang pansin ng agham ang katotohanang maaaring magbago ang mga mapa, at sa pinakamahalagang paraan.
Paano iginuhit muli ang mga mapa ng utak
Ang utak ay nagbabago - at ito ay hindi balita, ngunit isang hindi mapag-aalinlanganang siyentipikong katotohanan. Kung, halimbawa, ang isang mag-aaral ay hindi natutunan ang kanyang aralin sa Miyerkules, ngunit umuwi at nag-aral, at sa Huwebes alam na niya kung ano ang mga buto ng halaman, kung gayon ang kanyang utak ay nagbago. Karagdagang informasiyon Walang kahit saan upang iimbak ito (maliban sa mga cheat sheet). Pangunahing interesado kami sa kung kailan, saan at paano nagbabago ang utak.
Nasabi na natin na ang mga functional na mapa ng utak ay muling iginuhit kapag ang utak ay pinagkaitan ng isang pagdagsa ng impormasyon.
Kung ang isang tao, halimbawa, ay nawalan ng isang organ o bahagi ng katawan, at ang sensory area ng utak ay hindi na tumatanggap ng impormasyon mula doon, ang mga nakapaligid na bahagi ng utak ay nagsisimulang makapasok sa lugar na ito. Kung ang mga signal mula sa hintuturo ay huminto sa pag-abot sa utak, kung gayon ang lugar na ito ay makitid nang naaayon. Ngunit ang kalapit na lugar, na tumatanggap ng mga signal mula sa gitnang daliri, sa kabaligtaran, ay lumalawak.
Hindi namin pinag-uusapan ang tungkol sa mga neuron na lumilipat mula sa isang lugar ng utak patungo sa isa pa. Malaking bilang ng ang mga bagong neuron ay namamatay sa lalong madaling panahon pagkatapos ng pagtatapos ng paglipat. SA pangmatagalan humigit-kumulang 50 porsiyento ng natitirang mga selula ay namamatay din. Ito ay pinaniniwalaan na ang kapalaran ng mga bagong selula ay nakasalalay sa likas na katangian ng mga koneksyon na kanilang nabuo, at ang kanilang pag-aalis ay nagsisilbing isang mekanismo para sa pagpapanatili ng isang pare-parehong bilang ng mga neuron.
Siyempre, posible para sa mga bagong neuron na mabuo sa ilang mga bahagi ng utak, ngunit walang katibayan na sila ay pagkakalooban ng anumang mga pag-andar sa ilang mga lugar ng cerebral cortex. Ang mga pagbabago ay pangunahing sinusunod sa istraktura ng mga neuron, kung saan ang ilang maliliit na proseso ay namamatay at pinapalitan ng iba. Ang mga proseso ay naglalaman ng mga synapses na nakikipag-ugnayan sa iba pang mga neuron. Ang mga pagbabago sa mga proseso at synapses ay humahantong, sa turn, sa mga pagbabago sa neuronal function. Kung titingnan natin ang utak mula sa itaas, makikita natin na ang sensory area ng utak, na unang nakatanggap ng mga signal mula sa hintuturo, pagkatapos ay nagsimulang makatanggap ng mga signal mula sa gitnang daliri. Kaya, ang mapa ng utak ay muling iginuhit 88 .
Marahil dahil sa parehong mga mekanismo, ang mga visual na bahagi ng utak sa mga bulag ay isinaaktibo kapag nagbabasa ng mga tekstong na-type gamit ang Braille na paraan. Ngunit ang katotohanan na ang mga visual na lugar ay isinaaktibo ay hindi kinakailangang nagpapahiwatig na ang mga bulag ay gumagamit ng mga ito upang pag-aralan ang pandama na impormasyon. Hindi lubos na malinaw kung anong mga proseso ang nangyayari sa mga zone na ito. Posible na ang mga visual na lugar ay isinaaktibo sa pamamagitan ng isang mekanismo ng walang malay na visualization.
Ang pangunahing tanong ay kung paano nagbabago ang iba't ibang bahagi ng utak. Alinman sa una ay na-program ang mga ito upang magsagawa ng isang espesyal na gawain, o ang kanilang mga pag-andar ay nakasalalay sa likas na katangian ng stimuli na kanilang natatanggap. Aling salik ang gumaganap ng pangunahing papel sa prosesong ito - pagmamana o kapaligiran, kalikasan o pangangalaga?
Ang isang makabuluhang kontribusyon sa pag-aaral ng mga mekanismong ito ay ginawa ng isang siyentipikong grupo ng mga mananaliksik mula sa Massachusetts Institute of Technology sa ilalim ng pamumuno ng Mriganka Sur (Massachusetts, USA). Ang mga siyentipiko ay gumawa ng mga ferrets operasyon: Ikinonekta ang parehong optic nerve sa mga thalamocortical pathway na humahantong sa auditory sensory cortex 89 . Ang layunin ng eksperimento ay upang malaman kung ano ang istruktura at mga pagbabago sa pagganap mangyari sa auditory zone kapag ang visual na impormasyon ay ipinadala dito. Ito ay humantong sa isang restructuring ng auditory area, at ang istraktura nito ay nagsimulang mas malapit na kahawig ng visual na lugar. Ang pagpapaandar ng signal ay muling itinuon. Lumalabas na ang mga hayop, kapag gumagalaw, ay gumagamit ng auditory area upang makakita. Walang scientist na naniniwala na ang kalikasan o tanging pag-aalaga lamang ang dapat sisihin para dito, ngunit ang mga resulta ng Mriganka Sur ay nagpapatunay sa kahalagahan ng sensory stimulation para sa brain organization, na kung saan ay binibigyang-diin ang napakahalagang papel ng kapaligiran 90 .
Epekto ng pagpapasigla
Ipinapakita ng halimbawa sa itaas kung paano iginuhit muli ang brain map kapag naganap ang mga pagbabago sa istruktura sa katawan, halimbawa, huminto sa paggana ang isang function at huminto ang utak sa pagtanggap ng impormasyon mula sa isang partikular na organ. Ang isa pang uri ng pagbabago ay sanhi ng karagdagang pagpapasigla, tulad ng pagsasanay ng isang espesyal na function. Wala tayong masyadong alam sa phenomenon ng plasticity. Ang unang gawain sa direksyong ito ay isinagawa noong 1990s.
Halimbawa, sinanay nila ang mga unggoy - binuo nila ang kakayahang makilala ang tonality ng tunog. Kabisado ng mga unggoy ang kasanayang ito. Pagkarinig ng dalawang magkasunod na tunog, tinutukoy nila kung pareho sila ng pitch, at pagkatapos ay pindutin ang button. Natuklasan ng pag-aaral na sa simula, kapag ang mga tunog ay ibang-iba sa isa't isa, ang mga unggoy ay gumanap nang maayos sa pagsubok. Ngunit halos hindi nila nakikilala ang mga tunog na magkatulad sa tono. Pagkalipas ng ilang linggo, pagkatapos ng daan-daang mga sesyon ng pagsasanay, nagsimulang makilala ng mga unggoy ang mga tunog na halos magkapareho sa tono. Nang magpasya ang mga siyentipiko na alamin kung aling mga neuron sa auditory area ang na-activate sa gawaing ito, nalaman nila na pagkatapos ng ilang linggo ng pagsasanay, ang bilang ng mga neuron na na-activate ay tumaas. Iyon ay, ang lugar na na-activate sa panahon ng pagsubok ay lumawak pagkatapos ng pagsasanay 91 .
Ang isang katulad na eksperimento ay isinagawa sa mga unggoy kapag nagsanay sila ng isang partikular na paggalaw ng daliri. Pagkatapos ng ilang linggo ng pagsasanay, ang lugar ng motor na responsable para sa paggalaw ng daliri na ito ay tumaas. Ang mga eksperimentong ito ay nagpapakita na ang utak ay nasa pinakamataas na antas maaaring magbago 92.
Musika at juggling
Karamihan makabuluhang pagbabago natuklasan ng mga siyentipiko na may kaugnayan sa pinahusay na mga kasanayan sa motor. Pinag-aralan ng mga mananaliksik ang mga pagbabagong nagaganap sa utak sa panahon ng pangmatagalang ehersisyo sa mga instrumentong pangmusika. Sa nakayukong mga manlalaro ng instrumento, ang lugar na tumatanggap ng sensory input mula sa kaliwang kamay ay mas malaki kaysa sa mga hindi musikero 93 .
Nalaman din nina Sara Bengtsson at Fredrik Ullen (Karolinska Institutet, Stockholm) na ang mga pathway sa white matter ng utak kung saan ipinapadala ang mga signal ng motor ay mas binuo sa mga pianista. Bukod dito, ang mga pagkakaiba ay naging mas makabuluhan kung mas matagal ang mga musikero na nagsasanay 94 .
Ngunit kapag nagsasanay ng isang instrumentong pangmusika pinag-uusapan natin tungkol sa napakatagal na epekto sa utak. Paano nakakaapekto sa mga tao ang mas maikling pag-eehersisyo? Sa isang pag-aaral, ang mga paksa ay nagsanay ng isang partikular na kasanayan - binaluktot nila ang kanilang mga daliri sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod: gitnang daliri - maliit na daliri - singsing na daliri - gitnang daliri - hintuturo at iba pa 95. Sa una ay marami silang pagkakamali. Pagkaraan ng sampung araw, natutunan na nila ang pagsasanay na ito at sinimulang gawin ito sa isang mahusay na bilis at halos walang pagkakamali. Kasabay nito, nagkaroon ng pagtaas ng aktibidad sa pangunahing lugar ng motor ng cerebral cortex, iyon ay, sa lugar na kumokontrol sa mga kalamnan.
Ang siyentipikong panitikan ay madalas na tumutukoy sa mga resulta ng mga eksperimento sa jugglers (tulad ng nabanggit na sa panimula) 96 . Ayon sa mga pag-aaral na ito, ang lugar ng occipital lobe ay tumaas sa loob ng tatlong buwan pagkatapos ng pagsisimula ng pagsasanay. Ang pag-aaral na ito ay nagpapakita rin na ang panandaliang pagsasanay ay maaaring gumawa ng mga pagbabago na napakaganda na makikita ang mga ito kahit na sa magnetic resonance imaging scan, na hindi masyadong tumpak. tumpak na mga pagbabasa. Gayunpaman, ang katotohanan na ang pagbabago ay hindi palaging naitala ay nagpapakita rin na ang kaplastikan ay isang tabak na may dalawang talim; nakakaapekto rin sa utak ang pagiging pasibo.
Ano ang gamit at ano ito?
Ang mga datos mula sa mga eksperimento sa mga juggler at musikero ay nakumbinsi ang mga neurophysiologist at psychologist sa hindi nababago ng walang kabuluhang katotohanan na "gamitin ito o mawala ito" ("gamitin ito, kung hindi, mawawala ito sa iyo"). Kahit na sumasang-ayon tayo na ang mga pagbabago sa utak ay nakasalalay sa kung ano ang ginagawa natin, ang katotohanang ito ay hindi dapat palakihin. Dapat muna nating tanungin ang ating sarili kung ano ang ibig sabihin ng "gamitin" sa kontekstong ito? Pantay ba ang lahat ng uri ng aktibismo? Pagkatapos ng lahat, walang sinuman ang magdududa sa mga benepisyo aktibong larawan buhay, alam ng lahat na ang pagsasanay at ehersisyo ay lubhang kapaki-pakinabang para sa pisikal na kalusugan. Kapag ang isang binti ay inilagay sa plaster pagkatapos ng bali, ito ay napakahirap para sa amin upang bumalik sa malusog na imahe buhay - immobility at plaster atrophy ang ating mga kalamnan. Sa iba't ibang sitwasyon ay naglalagay kami ng iba't ibang mga pagkarga musculoskeletal system. Isang bagay ang pumasok sa trabaho at magpalipas ng buong araw sa opisina, at isa pang bagay ang magsanay sa gym, na nagbibigay ng buong karga sa lahat ng kalamnan.
Gaano katindi at pangmatagalan ang kailangan ng mental na pagsasanay para maramdaman natin ang mga resulta? Pagkatapos ng lahat, sa pagitan ng mga klase sa isang fitness club at propesyonal pagsasanay sa lakas Mayroong malaking pagkakaiba.
Dapat ding tandaan na ang "ito" ay hindi tumutukoy sa buong utak. Ang "Ito" sa kasong ito ay umaapela sa mga tiyak na pag-andar at mga partikular na bahagi ng utak. Kung sisimulan nating sanayin ang ating mga sarili na ibahin ang pitch ng mga tunog, ang mga pagbabago ay magaganap sa mga auditory area, hindi sa frontal o occipital lobes. Muli, ang isang parallel ay maaaring iguguhit sa pisikal na pagsasanay. Kung yumuko tayo at ituwid ang ating kanang braso gamit ang isang mabigat na dumbbell, magkakaroon tayo ng biceps kanang kamay sa kondisyon na ang dumbbell ay sapat na mabigat, na ang mga pagsasanay ay ginagawa nang regular at ang pagsasanay ay tumatagal ng ilang linggo. Ngunit hindi natin maaaring i-generalize na "ang pag-eehersisyo gamit ang mga dumbbells ay nagkakaroon ng mga kalamnan" o "ay mabuti para sa pisikal na kalusugan." Hindi ito magiging ganap na tama.
Ang mga musikero na tumutugtog ng mga nakayukong instrumento ay may pinalaki na sensory area na responsable para sa mga signal mula sa kaliwa kaysa sa kanang kamay. Ang mga juggling exercise ay nagkakaroon ng motor coordination at visual-spatial orientation.
Kaya, ang pariralang "gamitin ito o mawala ito" ay maaaring bigyang-kahulugan sa isang napakasimpleng paraan. Halimbawa, "mabuti para sa utak na gumawa ng ganito at ganyan...". Dahil lamang sa isang partikular na uri ng aktibidad ay may epekto sa utak ay hindi nangangahulugang sinasanay natin ang utak at pinapabuti ang IQ. Ang mga partikular na function ay tumutulong sa mga partikular na lugar na bumuo.
Sa nakaraang kabanata sinubukan naming ipaliwanag ang kabalintunaan ng kung paano kinakaya ng intelihensya ng Panahon ng Bato ang daloy ng impormasyon. Ang isang posibleng paliwanag para sa hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ang utak ay malamang na umaangkop sa kapaligiran at ang mga hinihingi na ginagawa nito. Sa parehong kabanatang ito, nagbigay kami ng maraming halimbawa kung paano makakaangkop ang utak sa kapaligiran nito at nagbabago sa panahon ng pagsasanay at ehersisyo. Maaaring naroroon ang plasticity sa parehong frontal at parietal lobes, kabilang ang mga pangunahing rehiyon na nauugnay sa kapasidad ng memorya sa pagtatrabaho. Kaya, sa teorya, posible na sanayin ang memorya sa pagtatrabaho. Marahil ang kaplastikan ay resulta ng pagbagay sa tiyak na kapaligiran kung saan matatagpuan natin ang ating sarili. At sa parehong oras, ang kababalaghan ng plasticity ay maaaring magamit nang may layunin, pagbuo ng ilang mga pag-andar.
Kaya, kung gusto nating sanayin ang ating utak, kailangan nating pumili ng isang function at isang lugar. Ang kakayahang mag-juggle ay malamang na hindi kapaki-pakinabang sa pang-araw-araw na buhay, at malamang na may maliit na punto sa pagbuo ng kasanayang ito. Mas mainam na gumugol ng oras sa mga lugar na responsable para sa mga pangkalahatang pag-andar. Alam na natin na ang ilang mga lugar sa parietal at frontal lobes ay multimodal sa kalikasan, iyon ay, hindi sila nauugnay sa anumang partikular na sensory stimulation, ngunit isinaaktibo kapag gumaganap ng parehong auditory at visual na mga gawain. Pagsasanay sa multimodal na lugar ay magdadala mas maraming benepisyo kaysa sa pagsasanay ng isang lugar na responsable, halimbawa, para lamang sa pagdinig. Ang mga pangunahing lugar na ito ay nauugnay din sa katotohanan na ang ating memorya sa pagtatrabaho ay limitado.
Kung ang mga lugar na ito ay sinanay at binuo, ito ay makikinabang sa ating mga intelektwal na tungkulin. Pero totoo ba ito? Kung maaari nating, sa pamamagitan ng ehersisyo, maimpluwensyahan ang bottleneck na lugar na ito, makakamit ba natin ang mga makabuluhang resulta? Sa anong mga sitwasyon sa buhay ang ating memorya ay madalas na nabigo sa atin?
MGA TALA
86
Sa phrenology tingnan ang: Mountcastle, V. Ang ebolusyon ng mga ideya tungkol sa paggana ng neocortex', Cerebral Cortex, 1995, 5:289-295.
87
Brodmann, K. Vergleichende Lokalisationslehre der Gros- shirnrinde. Leipzig: Barth. 1909.
88
Sa plasticity sa sensory areas, tingnan ang Kaas, J.H., Merzenich, M.M. & Killackey, N.R. Ang muling pagsasaayos ng somatosensory cortex kasunod ng peripheral nerve damage sa adult at pagbuo ng mga mammal, Taunang Pagsusuri ng Neuroscience, 1983, 6:325-356; Kaas, J.H. Plasticity ng sensory at motor na mga mapa sa mga adult na mammal. Taunang Pagsusuri ng Neuroscience. 1991, 14:137-167.
89
Tungkol sa paglipat optic nerve tingnan ang: Sharma, J., Angelucci, A. & Sur, M. Induction ng visual orientation modules sa auditory cortex. Kalikasan. 2000, 404:841-847.
90
Para sa mga epekto sa pag-uugali, tingnan ang: von Melchner, L., Pallas, S.L. & Sur, M. Visual na gawi na pinapamagitan ng mga retinal projection na nakadirekta sa auditory pathway. Kalikasan. 2000, 404: 871-876.
91
Para sa impormasyon sa pagsasanay at mga epekto nito sa auditory zone, tingnan ang: Recanzone, G.H., Schreiner, S.E. & Merzenich, M.M. Plasticity sa dalas na representasyon ng pangunahing auditory cortex kasunod ng pagsasanay sa diskriminasyon sa mga adult owl monkey. Journal ng Neuroscience. 1993,13:87-103.
92
Sa pagsasanay sa motor at ang mga epekto nito sa cerebral cortex, tingnan ang: Nudo, R. J., Milliken, G. W., Jenkins, W. M., & Merzenich, M. M. Mga pagbabagong umaasa sa paggamit ng mga representasyon ng paggalaw sa pangunahing motor cortex ng mga adult squirrel monkey. Journal ng Neuroscience. 1996,16, 785-807.
93
Tingnan ang pananaliksik sa mga manlalarong may kuwerdas na instrumento: Elbert, T., Pantev, S., Wienbruch, S., Rockstroh, W. & Taub, E. Nadagdagang representasyon ng cortical ng mga daliri ng kaliwang kamay sa mga manlalaro ng string. Agham. 1995, 270.
94
Para sa pag-aaral ng white matter sa mga pianista, tingnan ang: Bengtsson, S.L., Nagy, Z., Skare, S., Forsman, L., Forssberg, H. & Ullen, F. Ang malawakang pagsasanay sa piano ay may partikular na epekto sa rehiyon sa pagbuo ng white matter. . Kalikasan Neuroscience. 2005.8.
95
Para sa functional magnetic resonance imaging studies ng finger movement learning, tingnan ang Kami, A., Meyer, G., Jezzard, P., Adams, M.M., Turner, R. & Ungerleider, L.G. Ang functional na ebidensya ng MRI para sa pang-adultong motor cortex plasticity sa panahon ng pag-aaral ng kasanayan sa motor. Kalikasan. 1995, 377:155-158.
96
Sa juggling tingnan ang: Draganski, V., Gaser, S., Busch, V., Schuierer, G., Bogdahn, U. & May, A. Neuroplasticity: mga pagbabago sa gray matter na dulot ng pagsasanay. Kalikasan. 2004, 427: 311-312.
Torkel Klingberg
Ang utak ng tao ay may mataas na kaplastikan. Nangangahulugan ito na kaya niyang magbago at umangkop sa mga bagong kondisyon sa buhay na lumitaw.
Minsan ay pinaniniwalaan na kung ang isang tao ay hindi na bata, kung gayon ang kanyang utak ay matatag at nananatili ang parehong hugis. Ngunit, sa proseso ng pananaliksik, lumabas na ang mga pagbabago ay maaaring mangyari sa utak - kapwa sa isang indibidwal na neuron na nagbabago ng mga koneksyon nito, at sa buong mga lugar ng utak.
Ang mga istruktura ng utak ay maaaring mabago ng maraming mga kadahilanan - pagsasanay sa memorya, pagsasanay ng mga instrumentong pangmusika, pag-aaral ng mga banyagang wika, pagsasayaw, palakasan, pagkuha ng mga bagong kasanayan sa motor, atbp.
Ang plasticity ng utak ay may malaking positibong implikasyon. Maaaring i-rewire ng utak ang sarili nito, halimbawa, pagkatapos ng isang stroke. Ngunit ang pagkakaroon ng phantom pain pagkatapos ng pagkawala ng isang paa ay resulta din ng plasticity.
Ito ay may ilang mga varieties. Sa mga pagbabago sa synaptic, ang koneksyon sa pagitan ng mga neuron ay maaaring lumakas o humina, depende sa kanilang aktibidad, na mahalaga para sa proseso ng pag-aaral. Ang pag-uulit ng materyal na pang-edukasyon ay nagpapagana ng mga interneuron synapses at nagpapalakas ng mga koneksyon sa pagitan ng mga nerve cell.
Kasabay nito, nagsisimula ito baliktad na proseso, pagpapahina ng mga hindi kinakailangang koneksyon. Halimbawa, nakalimutan mo ang mga pangalan ng mga taong hindi kanais-nais; kapag natutong sumayaw, ang mga paggalaw ay nagiging mas kumplikado at mas maganda (mas kumplikadong mga koneksyon ay lumalakas at ang mga simple ay humihina).
Ang synaptic plasticity ay isang mahalagang konsepto na ginagamit sa therapy upang baguhin ang ilang mga pattern ng pag-uugali. Ang mga bagong pattern ng pag-uugali ay nabuo, at ang mga luma, sa kawalan ng mga pag-uulit, ay humihina at naaantala.
Ito ay kilala na mas madalas ang isang tiyak na grupo ng kalamnan ay ginagamit, mas malaki ang lugar na inilalaan ng utak para dito.Halimbawa, pagkatapos ng mahabang panahon ng pagsasanay sa piano, ang mga kapansin-pansing pagbabago ay natagpuan sa lugar ng motor ng cerebral cortex.
Ang mga motor zone na naaayon sa mga daliri ng mga kamay ay tumaas at kumalat kahit sa mga kalapit na lugar, tulad ng mga damo sa isang hardin.
Naka-install na kahit na isipin mo lamang ang ilang mga paggalaw, ang isang katulad na epekto ng Auger ay sinusunod!Ang mga pagsasanay sa pag-iisip ay nakakaapekto sa muling pagsasaayos ng istraktura ng utak sa katulad na paraan sa mga pisikal na ehersisyo.Mayroong isang kilalang halimbawa ng kaplastikan ng utak sa mga driver ng taxi sa London. Kailangan nilang kabisaduhin ang isang mapa ng lungsod, libu-libong kalye, dose-dosenang mga atraksyon.
Napag-alaman na mayroon silang pinalaki na bahagi ng hippocampus, na responsable para sa spatial orientation at spatial memory. Bukod dito, ang pagtaas sa laki ng hippocampus ay positibong nauugnay sa tagal ng panahon na ginugol sa likod ng manibela.
Kung mas maraming karanasan ang isang taxi driver, mas nababagay ang utak. Sa mga driver ng mga bus na may regular na ruta, normal ang laki ng hippocampus.
Ang isang halimbawa ng plasticity ng utak ay maaaring maobserbahan sa pangmatagalang pagsasanay sa pagmumuni-muni. Sa regular na pagsasanay sa pagmumuni-muni at konsentrasyon sa panalangin, ang isang pampalapot ng cerebral cortex ay sinusunod dahil sa pagtaas ng bilang ng mga kulay-abo na selula (neuron) sa mga lugar na nauugnay sa memorya, atensyon, at kontrol ng mga emosyon. Mayroong pagpapabuti sa mga pag-andar ng nagbibigay-malay.
Laban sa background na ito, mayroong isang pagbawas sa laki ng amygdala, na nauugnay sa mga damdamin ng takot at pagkabalisa. Ang mga pakikipag-ugnayan nito sa prefrontal cortex ay humina,ang ventral na bahagi nito ay magkakaugnay sa mga departamentong responsable para sa mga damdamin.
Ang mga reaksyon sa stress ay nagiging mas sinadya at ang mga likas na proseso ay nagiging hindi gaanong reaktibo. Ang daloy ng mga pag-iisip ay nagiging mas maayos at mas lohikal, at may mas kaunting pagtalon mula sa isang bagay patungo sa isa pa.
Binabago din ng ehersisyo ang utak para sa mas mahusay. Tatlo hanggang apat na oras ng mabilis na paglalakad kada linggo opaglalakad ng nordic
, pinapaboran ang paglaki at pagsilang ng mga nerve cell, na binabawasan ang panganib ng pag-urong ng utak na nauugnay sa edad(encephalopathy)
.
Napag-alaman na mas mahusay silang tumugon sa pisikal na aktibidad ang mga nauunang rehiyon ng utak at ang hippocampus. Sa matagal na ehersisyo, ang kanilang dami ay tumataas.
Ang utak natin ay kasama natin iba't ibang panahon buhay - sa mabuti at masama, sa karamdaman at sa kalusugan. Pagkatapos ng cranially - pinsala sa utak o pagkataposstroke
ang kaplastikan nito ay nakakatulong sa rehabilitasyon. Natuklasan ng mga siyentipiko na ang utak ay muling nag-aayos ng mga selula at mga koneksyon sa paligid ng sugat.
Halimbawa, bilang resulta ng pinsala sa utak, ang mga paggalaw sa kaliwang kamay ay limitado. Kung, sa parehong oras, nililimitahan namin ang paggamit ng malusog na kanang kamay at subukang gawin ang lahat sa kaliwang kamay na "may sakit", kung gayon ito ay humantong sa isang pagtaas sa dami ng kulay-abo na bagay sa motor zone ng kanan ( apektado) hemisphere, binabago ang mga zone na katabi ng nasirang lugar upang ang kanilang mga cell ay magkaroon ng karagdagang mga function.
Ang utak ay muling itinayo ang sarili nito, umaangkop ito sa mga bagong kondisyon. Ang ating utak ay hindi ganap na na-demarcate sa ilang mga zone; maaaring magbago ang mapa nito.
Sinasalamin nito ang istilo ng ating buhay, ang ating mga damdamin, mga galaw, mga desisyon, mga stereotype, ang kapaligiran ng pamumuhay. At, maraming pagbabago sa mas magandang panig Sa katunayan, hindi pa huli ang lahat.
Kapag tayo ay natuto o nakatanggap bagong karanasan, ang utak ay nagtatatag ng isang serye ng mga koneksyon sa neural. Ang mga neural circuit na ito ay ang mga landas kung saan ang mga neuron ay nagpapalitan ng impormasyon sa bawat isa
Istruktura at organisasyon
"Ang kaplastikan ng utak ay tumutukoy sa kakayahan sistema ng nerbiyos baguhin ang istraktura at mga tungkulin nito sa buong buhay bilang tugon sa pagkakaiba-iba ng kapaligiran. Ang terminong ito ay hindi madaling tukuyin kahit na ngayon ay malawakang ginagamit sa sikolohiya at neuroscience. Ito ay ginagamit upang ipahiwatig ang mga pagbabagong nagaganap sa iba't ibang antas sistema ng nerbiyos: V mga istrukturang molekular, mga pagbabago sa pagpapahayag at pag-uugali ng gene."
Ang neuroplasticity ay nagpapahintulot sa mga neuron na mabawi ang parehong anatomically at functionally, pati na rin lumikha ng mga bagong synaptic na koneksyon.
Ang neural plasticity ay ang kakayahan ng utak na ayusin at muling ayusin. Ang kakayahang umangkop na ito ng sistema ng nerbiyos ay nagpapahintulot sa utak na makabawi mula sa pinsala at kapansanan at maaari ring mabawasan ang mga epekto ng mga pagbabago sa istruktura na dulot ng mga pathologies tulad ng multiple sclerosis, Parkinson's disease, cognitive impairment, Alzheimer's disease, dyslexia, ADHD, insomnia sa mga matatanda, insomnia sa mga bata at iba pa.
Napagpasyahan ng iba't ibang grupo ng mga neurologist at cognitive psychologist na nag-aaral sa mga proseso ng synaptic plasticity at neurogenesis na ang CogniFit na baterya ng mga cognitive clinical exercises para sa pagpapasigla at pagsasanay ng utak ("CogniFit") ay nagtataguyod ng paglikha ng mga bagong synapses at neural circuit na tumutulong sa muling pag-aayos at pagpapanumbalik ng pag-andar ng nasirang lugar at paglipat ng mga kakayahan sa pagbabayad.
Iminumungkahi ng pananaliksik na ang plasticity ng utak ay isinaaktibo at pinalakas kapag ginagamit ang klinikal na programang ehersisyo na ito. Sa figure sa ibaba makikita mo kung paano nabubuo ang isang neural network bilang resulta ng pare-pareho at naaangkop na cognitive stimulation.
Mga neural network bago ang pagsasanay, Mga neural network pagkatapos ng 2 linggo ng cognitive stimulation, Mga neural network pagkatapos ng 2 buwan ng cognitive stimulation
Synaptic plasticity
Kapag natututo tayo o may mga bagong karanasan, ang utak ay gumagawa ng isang serye ng mga koneksyon sa neural. Ang mga neural circuit na ito ay ang mga landas kung saan ang mga neuron ay nagpapalitan ng impormasyon sa bawat isa. Ang mga landas na ito ay nabuo sa utak sa pamamagitan ng pag-aaral at pagsasanay, tulad ng, halimbawa, ang isang landas ay nabuo sa mga bundok kung ang isang pastol at ang kanyang kawan ay lumalakad dito araw-araw. Ang mga neuron ay nakikipag-usap sa isa't isa sa pamamagitan ng mga koneksyon na tinatawag na synapses, at ang mga landas ng komunikasyon na ito ay maaaring mag-renew ng kanilang mga sarili sa buong buhay.
Sa tuwing nakakakuha tayo ng bagong kaalaman (sa pamamagitan ng patuloy na pagsasanay), tumataas ang komunikasyon o synaptic transmission sa pagitan ng mga neuron na kasangkot sa proseso.
Ang pinahusay na komunikasyon sa pagitan ng mga neuron ay nangangahulugan na ang mga de-koryenteng signal ay ipinapadala nang mas mahusay sa buong bagong landas. Halimbawa, kapag sinubukan mong kilalanin kung anong uri ng ibon ang kumakanta, ang mga bagong koneksyon ay nabuo sa pagitan ng ilang mga neuron. Kaya, tinutukoy ng mga neuron sa visual cortex ang kulay ng ibon, tinutukoy ng auditory cortex ang kanta nito, at tinutukoy ng iba pang mga neuron ang pangalan ng ibon. Kaya, upang makilala ang isang ibon, kailangan mong paulit-ulit na ihambing ang kulay, boses, at pangalan nito. Sa bawat bagong pagtatangka, kapag bumabalik sa neural circuit at nagpapanumbalik ng neural transmission sa pagitan ng mga neuron na kasangkot sa proseso, ang kahusayan ng synaptic transmission ay tumataas. Kaya, ang komunikasyon sa pagitan ng kaukulang mga neuron ay nagpapabuti, at ang proseso ng katalusan ay nangyayari nang mas mabilis sa bawat oras. Ang synaptic plasticity ay ang batayan ng plasticity ng utak ng tao.
Neurogenesis
Dahil sa ang synaptic plasticity ay nakakamit sa pamamagitan ng pagpapabuti ng komunikasyon sa synapse sa pagitan ng mga umiiral na neuron, ang neurogenesis ay tumutukoy sa pagsilang at pagpaparami ng mga bagong neuron sa utak. Sa loob ng mahabang panahon, ang ideya ng neuronal regeneration sa utak ng may sapat na gulang ay itinuturing na halos erehe. Naniniwala ang mga siyentipiko mga selula ng nerbiyos mamatay at hindi na maibabalik.
Mula noong 1944, at lalo na sa mga nakaraang taon, ang pagkakaroon ng neurogenesis ay napatunayan sa siyensiya, at ngayon alam natin kung ano ang nangyayari kapag ang mga stem cell (isang espesyal na uri ng cell na matatagpuan sa dentate gyrus, hippocampus at posibleng prefrontal cortex) ay nahahati sa dalawang selula : isang stem cell at isang cell na magiging isang ganap na neuron, na may mga axon at dendrite. Pagkatapos nito, lumilipat ang mga bagong neuron sa iba't ibang lugar(kabilang ang mga malayo sa isa't isa) ng utak, kung saan sila kinakailangan, sa gayon ay pinapanatili ang neural functionality ng utak. Ito ay kilala na sa parehong mga hayop at mga tao, ang biglaang pagkamatay ng mga neuron (halimbawa, pagkatapos ng pagdurugo) ay isang malakas na pampasigla para sa pag-trigger ng proseso ng neurogenesis.
Functional Compensatory Plasticity
Ang panitikan ng neuroscience ay malawak na sumasaklaw sa paksa ng paghina ng cognitive sa pagtanda at ipinaliwanag kung bakit ang mga matatanda ay nagpapakita ng mas mababang pagganap ng pag-iisip kaysa sa mga nakababatang nasa hustong gulang. Nakapagtataka, hindi lahat ng matatandang tao ay gumaganap nang hindi maganda: ang ilan ay gumaganap nang kasinghusay ng mga nakababata.
Ang mga hindi inaasahang iba't ibang resulta sa isang subgroup ng mga taong may parehong edad ay sinisiyasat ayon sa siyensiya, at napag-alaman na kapag nagpoproseso ng bagong impormasyon, ang mga matatandang tao na may mas mataas na cognitive performance ay gumagamit ng parehong mga rehiyon ng utak gaya ng mga mas bata, pati na rin ang iba pang mga rehiyon ng utak , na ay hindi ginagamit ng mga bata o iba pang matatandang kalahok sa eksperimento.
Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ng labis na paggamit ng utak sa mga matatanda ay pinag-aralan ng mga siyentipiko na napagpasyahan na ang paggamit ng mga bagong mapagkukunang nagbibigay-malay ay nangyayari bilang bahagi ng isang diskarte sa kompensasyon. Bilang resulta ng pagtanda at pagbaba ng synaptic plasticity, nagsisimulang ipakita ng utak ang plasticity nito sa pamamagitan ng muling pagsasaayos ng mga neurocognitive network nito. Ipinakita ng pananaliksik na ang utak ay nakarating sa functional na desisyon na ito sa pamamagitan ng pag-activate ng iba pang mga neural pathway, na mas madalas na kinasasangkutan ng mga lugar sa parehong hemispheres (na kadalasan ay totoo lamang sa mga nakababata).
Pag-andar at pag-uugali: pag-aaral, karanasan at kapaligiran
Nakita natin na ang plasticity ay ang kakayahan ng utak na baguhin ang biological, chemical at physical na katangian nito. Gayunpaman, hindi lamang ang utak ang nagbabago - ang pag-uugali at paggana ng buong katawan ay nagbabago din. Sa mga nakalipas na taon, nalaman namin na ang genetic o synaptic na mga pagbabago sa utak ay nangyayari bilang resulta ng parehong pagtanda at pagkakalantad sa napakaraming mga kadahilanan sa kapaligiran. Ang partikular na kahalagahan ay ang mga pagtuklas tungkol sa plasticity ng utak, pati na rin ang kahinaan nito bilang resulta ng iba't ibang mga karamdaman.
Natututo ang utak sa buong buhay natin - anumang sandali at anumang oras. iba't ibang dahilan nakakakuha tayo ng bagong kaalaman. Halimbawa, ang mga bata ay nakakakuha ng bagong kaalaman sa napakalaking dami, na naghihikayat ng mga makabuluhang pagbabago sa mga istruktura ng utak sa mga sandali ng matinding pag-aaral. Ang mga bagong kaalaman ay maaari ding makuha bilang resulta ng pagkaranas ng neurological trauma, halimbawa, bilang resulta ng pinsala o pagdurugo, kapag ang mga function ng nasirang bahagi ng utak ay nagambala at kailangan mong matutong muli. Mayroon ding mga taong uhaw sa kaalaman na nangangailangan ng patuloy na pag-aaral.
Dahil sa dami ng mga pangyayari kung saan maaaring kailanganin ang bagong pagsasanay, itatanong namin ang tanong: nagbabago ba ang utak sa bawat oras?
Naniniwala ang mga mananaliksik na hindi ito ang kaso. Ang utak ay lumilitaw na nakakakuha ng bagong kaalaman at nagpapakita ng potensyal nito para sa plasticity kung ang bagong kaalaman ay nakakatulong na mapabuti ang pag-uugali. Iyon ay para sa mga pagbabago sa pisyolohikal utak, ito ay kinakailangan na ang kahihinatnan ng pag-aaral ay mga pagbabago sa pag-uugali. Sa madaling salita, kailangan ang bagong kaalaman. Halimbawa, kaalaman tungkol sa isa pang paraan ng kaligtasan. Ang antas ng utility ay malamang na gumaganap ng isang papel dito. Sa partikular, ang mga interactive na laro ay nakakatulong sa pagbuo ng plasticity ng utak. Ang paraan ng pag-aaral na ito ay ipinakita upang mapataas ang aktibidad sa prefrontal cortex (PFC). Bilang karagdagan, kapaki-pakinabang ang paglalaro ng positibong pampalakas at gantimpala, na tradisyonal na ginagamit sa pagtuturo sa mga bata.
Mga kondisyon para sa pagpapatupad ng plasticity ng utak
Kailan at sa anong punto ng buhay ang utak ay pinaka-madaling kapitan sa mga pagbabago sa ilalim ng impluwensya ng mga kadahilanan sa kapaligiran? Lumilitaw na ang plasticity ng utak ay nakasalalay sa edad, at marami pa ang nananatiling matutuklasan tungkol sa kung paano ito naiimpluwensyahan ng kapaligiran depende sa edad ng paksa.
Gayunpaman, alam namin na ang pagganap ng pag-iisip sa parehong malusog na matatanda at matatandang may sakit na neurodegenerative ay may positibong epekto sa neuroplasticity. Ang mahalagang bagay ay ang utak ay napapailalim sa parehong positibo at negatibong mga pagbabago bago pa man ipanganak ang isang tao. Ipinakita ng mga pag-aaral sa hayop na kapag ang mga umaasam na ina ay napapalibutan ng positibong stimuli, ang mga sanggol ay bumubuo ng mas maraming synapses sa ilang bahagi ng utak. At vice versa, kapag naka-on maliwanag na ilaw Sa panahon ng pagbubuntis, na nagpakilala sa kanila sa isang estado ng stress, ang bilang ng mga neuron sa prefrontal cortex (PFC) ng fetus ay nabawasan. Bilang karagdagan, ang PFC ay lumilitaw na mas sensitibo sa mga impluwensya sa kapaligiran kaysa sa iba pang mga rehiyon ng utak.
Ang mga resulta ng mga eksperimentong ito ay may mahalagang implikasyon sa debate sa kalikasan kumpara sa kapaligiran dahil ipinapakita nila na maaaring baguhin ng kapaligiran ang pagpapahayag ng neural gene.
Paano umuusbong ang plasticity ng utak sa paglipas ng panahon at ano ang epekto ng mga impluwensya sa kapaligiran dito? Ang tanong na ito ay ang pinakamahalaga para sa therapy.
Isinagawa pananaliksik sa genetiko ipinakita ng mga hayop na ang ilang mga gene ay nagbabago kahit na bilang isang resulta ng panandaliang pagkakalantad, ang iba - bilang isang resulta ng mas mahabang pagkakalantad, habang mayroon ding mga gene na hindi maimpluwensyahan sa anumang paraan, at kahit na sila ay nagtagumpay, bilang isang resulta sila bumalik pa rin sa kanilang orihinal na kalagayan.orihinal na kalagayan.
Bagama't ang terminong "plasticity" ng utak ay nagdadala ng isang positibong konotasyon, sa katunayan, sa pamamagitan ng plasticity ay nangangahulugan din kami ng mga negatibong pagbabago sa utak na nauugnay sa mga dysfunction at karamdaman. Ang pagsasanay sa nagbibigay-malay ay lubhang kapaki-pakinabang para sa pagtataguyod ng positibong plasticity ng utak. Sa sistematikong ehersisyo, maaari kang lumikha ng mga bagong neural circuit at pagbutihin ang mga synaptic na koneksyon sa pagitan ng mga neuron. Gayunpaman, tulad ng nabanggit namin kanina, Hindi mabisang natututo ang utak kung hindi kapaki-pakinabang ang pag-aaral. Samakatuwid, kapag nag-aaral, mahalagang itakda at makamit ang iyong mga personal na layunin. inilathala