Нейропластичность мозга

Сегодня под нейропластичностью понимается способность нервной системы восстанавливать свою функцию посредством качественных и количественных нейрональных перестроек, изменения нейрональных связей и глиальных элементов. «Нейро» в данном случае означает «нейроны» - нервные клетки, из которых состоят наши мозг и нервная система. «Пластичность» подразумевает гибкость, способность изменяться.

Нейропластичность опровергает положение о том, что разные виды мозговых функций закреплены за отдельными его районами.

Для изучения механизмов, лежащих в основе феномена нейропластичности, было проведено большое количество исследований – в начале in vitro, затем на животных, а с развитием методов нейровизуализации и на людях.

Полученные с помощью современных методов изображения мозга позволили убедиться, что в некоторых случаях человек способен работать и учиться, быть социально и биологически полноценным, даже утратив, весьма значительную часть мозга.

Мозг представляет собой чрезвычайно сложную сеть нейронов, которые контактируют друг с другом посредством специальных образований – синапсов. Можно выделить два уровня нейропластичности – макро- и микроуровень. Макроуровень связан с изменением сетевой структуры мозга, обеспечивающей сообщение между полушариями и между различными областями в пределах каждого полушария. На микроуровне происходят молекулярные изменения в самих нейронах и в синапсах. На том и другом уровне пластичность мозга может проявляться как быстро, так и медленно.

Следует сказать, что сегодня получены научные доказательства того, что мозг может изменяться не только под воздействием повреждений. Другие проявления нейропластичности связаны с развитием мозга, точнее с механизмами, ответственными за память, обучение и другие. Как было доказано, вопреки утверждению о том, что новые нейроны не способны образовываться в головному мозге, нейроногенез всё-таки происходит.

В экспериментальных исследованиях на животных показано, что во взрослом возрасте новые нейроны появляются преимущественно зубчатой извилине гиппокампа, в области обонятельной луковицы и даже в неокортексе. Кроме того, нейроногенез может наблюдаться и у человека. Есть данные о том, что гиппокампальный нейроногенез у взрослых играет важную роль в обучении и запоминании. В настоящее время изучается совокупное влияние некоторых факторов, таких как нейротрофины, генная экспрессия, окружающая среда, стресс, упражнения, различные виды медитаций на процесс нейропластичности.

Немного истории (некоторые примеры из жизни)

Множество экспериментов, проведенных на животных, показали, что функциональная организация нейрональных структур коры головного мозга может быть подвержена модуляции в процессе обучения, а также при повреждениях периферической нервной системы или ЦНС.

Было установлено, что обучение двигательным навыкам в зависимости от его интенсивности способно расширить область коркового представительства задействованных мышц. Также было показано, что при повреждении двигательной зоны, ряд реабилитационных мероприятий, способны реорганизовать нейрональную структуру неповрежденной коры, прилежащей к очагу, что похоже играет важную роль при восстановлении двигательных функций за счет активации структур неповрежденной коры (феномен, получивший название «рекрутинг»).

При выполнении исследований головного мозга у человека в период обучения двигательным навыкам была выявлена активация зон, расположенных в непосредственной близости от основной моторной области. Этот факт свидетельствует о рекрутинге прилежащих к двигательной коре участков для обучения.

Изучение пластичности также показало, что наши пять чувств, которые раньше считались изолированными системами в мозге, на самом деле взаимозаменяемы. Ещё в 1969 году ведущий европейский научный журнал Nature опубликовал небольшую статью, которая казалась научно-фантастической. Её автор, Пол Бач-и-Рита из Университета Висконсина, описывал аппарат, который давал слепым от рождения людям возможность видеть. У всех участников эксперимента была повреждена сетчатка глаза и все считались полностью неизлечимыми. Бач-и-Рита разработал «тактильно-зрительный аппарат», который позволял слепым людям читать, распознавать лица и тени, а также распознавать, какие объекты находятся ближе к ним, а какие дальше. Этот так называемый машинно-мозговой интерфейс позволял слепому человеку видеть с помощью маленькой видеокамеры, установленной у него на голове.

Сначала революционные идеи Бач–и–Риты вызывали усмешки у коллег-ученых. В 2008 году на Всемирном конгрессе по психофизиологии, который проходил в Санкт-Петербурге, Юрий Данилов, который много лет работает под руководством Пола Бач-и-Риты, представлял результаты экспериментов. Абсолютно незрячие люди выполняли команды, передвигаясь по комнате, выбирая по форме и объему предметы на столе, бросали мячик в корзину, — и попадали! И описывали то, что видят при этом — выходило что–то вроде картинки в ненастроенном черно–белом телевизоре.

Видеть им помогал прибор, который по–английски для простоты называют «brain–port» или «tactile vision substitution system (TVS)», то есть «система тактильно–визуального замещения», которую и изобрел Бач-и-Рита. Видеокамера передает изображение в компьютер, который преобразует его в черно–белую картинку. Картинку пересылают на плоскую матрицу — 100 электродов, покрытых золотом. Матрицу кладут на язык слепого человека и передают на нее изображение, преобразованное в электрические импульсы со скоростью 30 раз в секунду. Язык передает сигнал в мозг — и тот позволяет человеку видеть окружающие его предметы, ориентироваться в пространстве. Мозг быстро обучается правильно интерпретировать эти сигналы - изображения, первоначально воспринимаемые как прикосновения к языку, вскоре начинают восприниматься как зрительные образы в пространстве, правда не цветные и не слишком детальные. Слепой может самостоятельно ходить, читать, играть в крестики–нолики, распознавать лица и многое другое. Так ученые экспериментально доказали утверждение Пола Бач–и–Риты: «Мы смотрим не глазами, а мозгом».

Разгадка удивительных эффектов скрыта и в свойствах нашего языка, и в способности головного мозга обучаться. Язык, считают ученые, это не только самая сильная мышца тела, но и универсальный сенсор. А ключевая особенность мозга — нейропластичность, то есть способность его клеток изменять свои функции или структуру в зависимости от потребностей или изменения внешних условий.

В то время как работа многих специалистов по нейропластичности направлена на то, чтобы помочь людям в формировании или восстановлении навыков – чтения, движения, преодоление проблем в обучении, - доктор Рамачандран использует пластичность для перестройки нашего сознания. В своих исследованиях он показывает, что мы можем реорганизовать свой мозг с помощью достаточно непродолжительного, безболезненного лечения, в основе которого лежит использование воображения и восприятия.

Доктор Рамачандран работал с пациентом, которому ампутировали руку выше локтя. Когда учёный касался его левой щеки, пациент уверял его, что чувствует прикосновения к своей ампутированной руке — то к большому пальцу, то к мизинцу. Когда у пациента зачесалась рука, которую он потерял, и он почесал левую щеку, неприятное ощущение прошло. Доктор Рамачандран пришел к выводу, что у людей, которые лишились конечности, мозг реорганизуется: часть области, которая обрабатывает сигналы от лица, расширяется на зону, которая ранее контролировала эту конечность. Поэтому прикосновение к лицу пациента создает у него впечатление того, что прикасаются к руке, которая на самом деле потеряна.

Перспективы теории нейропластичности чрезвычайно велики как для людей, страдающий тяжелыми заболеваниями (в случае восстановления после повреждения), так и для здоровых людей, когда проявления нейропластичности связаны с развитием мозга. Как видно из описанного выше, клиническое значение нейропластичности трудно переоценить. Фармакологические препараты, реабилитационные мероприятия, транскраниальные магнитные стимуляции головного мозга и даже трансплантация клеток – могут запускать механизмы нейропластичности мозга, ведущие к структурно-функциональным изменениям и в итоге приводить к качественным изменениям в жизнедеятельности человека (перенесшего инсульт, страдающего рассеянным склерозом и др.).

В то же время, некоторые авторы отмечают, что нейропластичность не всегда можно рассматривать как исключительно положительный процесс, т.к. в ряде случаев она может лежать в основе изменений, приводящих к ухудшению состояния больного. Так, например, обзоры данных по визуальным исследованиям мозга сходятся в том, что при шизофрении часто уменьшается кора фронтальной области. Но нередки также изменения коры и в других областях мозга. Следовательно, уменьшается число нейронов и контактов между нейронами поражённой области, а также число её связей с другими отделами мозга.

В настоящее время возникло абсолютно новое терапевтическое направление, появившееся на стыке нейробиологии и научной медицины, кардинально отличающееся от фармакологического. Это направление обозначают разными терминами: биоуправление, нейротерапия, биологическая обратная связь (БОС). В англоязычной литературе пользуются терминами biofeedback и neurofeedback. Физиологическая основа этих методов – пластичность головного мозга, процедурная основа – условнорефлекторное обучение или обуславливание. Применение этих новых методов дает хорошие результаты как при лечении многих хронических заболеваний, клинических синдромов и симптомов, так и при применении у практически здоровых людей, для уменьшения уровня тревожности, стресса и т.д.

Сегодня чрезвычайно актуальными становятся исследования проявлений нейропластичности, связанных с развитием мозга, точнее с механизмами, ответственными за память, обучение и другие процессы. Так, например, развивая результаты базовых исследований, полученных на животных, доктор Мерцених вместе с партнерами основал компанию Posit Science, которая начала продажу программного обеспечения, способного, если верить его создателям, «омолодить» мозг. На тренировку мозга нужно потратить 40 часов; сидя перед монитором компьютера, вы будете отвечать на вопросы, задаваемые программой, и решать поставленные ею задачи. Программа напоминает видеоигру, которая просит вас перестраивать рассказы и последовательности слов или отличать восходящий тон от нисходящего. Когда ухо внимательно и усердно работает, оно передает в мозговые центры, отвечающие за память и восприятие, более чистую информацию. Майкл Мерцених заявляет, что его программа позволяет мозгу выполнять когнитивные тесты так, как будто он как минимум на десять лет моложе. Хотя притязания Posit Science пока не находят поддержки у американского Управления по продовольствию и лекарствам (FDA), Мерцених говорит, что в некоторых случаях его метод может заставить семидесятипятилетнего человека думать и запоминать так же хорошо, как если бы ему было 55 лет.

Одним из замечательных открытий можно считать также тот факт, что мысли, упражнения и различные виды медитаций также могут приводить к перестройкам в мозгу здорового человека. Многочисленные исследования Ричарда Дэвидсона и его коллег подтверждают это в работах последнего десятилетия. Полученные учеными данные открывают новые возможности и позволяют сделать первые выводы о том, какие нейрофизиологические механизмы лежат в основе формирования и обеспечения устойчивого состояния счастья.

Источник: clublr.livejournal.com

Комментарии: