Что такое нейропластичность

Узнайте о происхождении, типах и использовании нейропластичности в различных группах населения, а также о том, как можно перестроить свой мозг, чтобы повысить его пластичность.

Основные выводы

• Способность мозга к адаптации: Нейропластичность - это способность мозга перестраиваться, образуя новые нейронные связи на протяжении всей жизни. Эта способность позволяет нейронам корректировать свою деятельность в ответ на новые ситуации или изменения в окружающей среде.
• Обучение и память: Нейропластичность является основой обучения и памяти. Он позволяет мозгу кодировать опыт, усваивать новую информацию и адаптироваться к травмам путем реорганизации нейронных путей.
• Восстановление после травмы: Пластичность мозга имеет решающее значение для восстановления после таких травм, как инсульт. Благодаря реабилитации пациенты могут восстановить утраченные функции, создавая новые и укрепляя существующие пути.
• Поведение и привычки: Нейропластичность объясняет, как можно изменить поведение и привычки. Последовательная практика и повторение могут изменить структуру мозга, способствуя развитию новых навыков и отказу от старых привычек.
• Психическое здоровье: Нейропластичность играет важную роль в психическом здоровье. Она лежит в основе эффективности терапевтических вмешательств при таких состояниях, как депрессия, тревога и посттравматическое стрессовое расстройство, поскольку эти методы лечения могут вызывать благоприятные изменения в структуре и функции мозга.

Что такое нейропластичность?

Знаете ли вы, что человеческий мозг постоянно претерпевает изменения благодаря процессу, известному как нейропластичность?

Нейроны - это нервные клетки, из которых состоит мозг и нервная система. Пластичность означает способность мозга меняться и его податливость. Нервная ткань мозга обладает огромной способностью к пластичности.

Таким образом, нейропластичность, также известная как пластичность мозга, - это способность мозга адаптироваться и изменяться. Это термин, обозначающий способность нервной системы реагировать на внутренние и внешние раздражители путем перестройки и реорганизации структуры и функций мозга и развития нейронных сетей.

Структурные и функциональные изменения происходят в результате повреждения мозга, изменений окружающей среды, нового опыта или структурных изменений, связанных с обучением.

Нейропластичность помогает нам адаптироваться к физиологическим изменениям, новому опыту и давлению окружающей среды. Когда мы получаем новый опыт, мы создаем новые нейронные связи между нейронами и перестраиваем мозг, чтобы адаптироваться к новым ситуациям.

Хотя нейропластичность происходит ежедневно, мы также можем поощрять и стимулировать пластичность мозга.

История и исследования нейронной пластичности

Ежи Конорски впервые ввел термин "нейропластичность" в 1948 году; нейробиолог описывал изменения, которые он наблюдал в структурах нейронов, а более широко он стал использоваться в 1960-х годах.

До 1960-х годов ученые считали, что развитие и изменения мозга могут происходить только в раннем и младенческом возрасте. К зрелому возрасту структура мозга становится постоянной.

Однако идея нейропластичности восходит еще к "отцу нейронауки" Сантьяго Рамону-и-Кахалю. В начале 1900-х годов он обнаружил, что мозг человека меняется после достижения им зрелого возраста, что противоречило распространенным в то время представлениям.

В 1960-х годах было сделано еще одно открытие: нейроны могут реорганизовываться после травматического события. Исследования также показали, что стресс может изменить структуру мозга и его функции.

Исследователи в конце 1990-х годов обнаружили, что стресс также может убивать клетки мозга, однако этот вывод пока не подтвержден.

В течение нескольких десятилетий мозг считался "невозобновляемым органом", поскольку клетки мозга содержатся в ограниченном количестве и отмирают с возрастом. Как сказал Рамон и Кахаль,"в центрах для взрослых нервные пути - это нечто неизменное, законченное и фиксированное. Ничто не может возродиться, и все может умереть".

Дальнейшие исследования показали, что клетки мозга могут умирать, адаптироваться, соединяться, восстанавливаться и расти заново - этот процесс называется нейрогенезом у взрослых.

Как работает нейропластичность?

Мозг состоит из отдельных рабочих единиц или обширных сетей, называемых нейронами. Миллионы взаимосвязанных нейронов работают вместе, чтобы выполнить одну задачу.

Нейронные сети следуют специфическим и уникальным схемам соединения, срабатывая в одинаково определенной последовательности, и нейроны помогают человеку выполнять различные задачи.

Быстрое развитие и рост мозга происходят у людей в первые несколько лет детства. Например, когда ребенок рождается, каждый нейрон в коре головного мозга имеет около 2500 маленьких промежутков, или синапсов, между нейронами, через которые они передают нервные импульсы.

К трем годам их количество увеличивается до 15 000 синапсов на нейрон. У взрослых людей количество синапсов вдвое меньше. Причиной этого является синаптическая обрезка, когда новый опыт устраняет одни связи в мозге, а другие укрепляет.

Часто используемые нейроны имеют более прочные связи в мозге, в то время как никогда или редко используемые нейроны в конечном итоге умирают. Когда слабые связи отсеиваются, а новые создаются, мозг становится адаптируемым к меняющимся обстоятельствам и среде.

Нейропластичность против нейрогенеза

Хотя нейропластичность и нейрогенез связаны между собой, это два разных понятия.

Нейропластичность - это способность мозга формировать новые пути и связи и перестраивать свои схемы. С другой стороны, нейрогенез - это способность мозга выращивать новые нейроны.

Нейрогенез - интереснейшая концепция. Возможность выращивать новые нейроны и заменять ими мертвые или поврежденные открывает путь к новым методам профилактики и лечения деменции, восстановления после травм мозга и многих других областей, о которых мы еще не знаем.

Структурная и функциональная нейропластичность

Экспериментальные исследования мозга выявили два основных типа нейропластичности - функциональную и структурную.

Функциональная нейропластичность - это способность мозга переносить функции всей области мозга с поврежденного участка мозга. Он возникает в процессе обучения и развития, приводя к необратимым структурным изменениям в нейронных синапсах.

Структурная пластичность - это изменение прочности связей между нейронами в мозге. Мозг может изменять свою физическую структуру в ответ на обучение и способность мозга изменять свои нейронные связи.

Другие виды нейропластичности

Другие виды нейропластичности включают в себя пластичность, зависящую от опыта. Зависимая от опыта пластичность - это постоянный процесс организации и создания связей между нейронами под влиянием жизненного опыта человека.

Гомеостатическая пластичность включает в себя механизмы мозга, которые поддерживают гомеостаз синаптической сети, координируя изменения возбудимости и связи между несколькими нейронами для стабилизации функции цепи.

Синаптическая пластичность - это способность мозга производить длительные, зависящие от опыта изменения в прочности связей между нейронами. Это фундаментальное свойство нейронов, поскольку они могут изменять эффективность и силу синаптической передачи с помощью различных механизмов, зависящих от активности, известных как синаптическая пластичность.

Синаптическая пластичность возникает, когда пресинаптический нейрон стимулирует постсинаптический нейрон, добавляя больше нейромедиаторных рецепторов и снижая порог, необходимый для получения стимула от пресинаптического нейрона.

Преимущества нейропластичности

Существует несколько преимуществ нейропластичности. Она приносит пользу мозгу и познанию во многих отношениях. Адаптации и изменения в мозге определяют работу мозга человека и его мировоззрение.

Она также влияет на способность к обучению, память и подсознательные убеждения человека.

Некоторые преимущества нейропластичности включают:

• Повышение способности людей к обучению новому
• Люди занимаются деятельностью более обдуманно
• Помощь людям, испытывающим депрессию и тревогу.
• Помогает людям восстановиться после травматических повреждений мозга и инсультов
• Увеличивает память и объем мозга
• Способность перестраивать работу мозга.
• Улучшение когнитивных навыков у людей.
• Усиление мозговой деятельности в некоторых областях мозга.

Характеристики нейропластичности

Изначально в исследованиях утверждалось, что с возрастом нейронные сети мозга становятся жесткими и неподвижными. Однако недавно было обнаружено, что мозг никогда не перестает меняться и подстраиваться.

Есть несколько определяющих характеристик нейропластичности.

Возраст и окружающая среда являются определяющими характеристиками нейропластичности. Пластичность может проявиться в любом возрасте; определенные изменения связаны с определенным возрастом. В первые годы жизни мозг претерпевает множество изменений, поскольку незрелый мозг организуется и растет.

Молодой мозг, как правило, более восприимчив и чувствителен к переживаниям, чем мозг старшего поколения. Однако это не означает, что пожилой мозг не может адаптироваться, учиться новому и повышать свою пластичность.

Мозговые связи становятся сильнее или слабее в зависимости от того, какие нейронные сети используются чаще или реже. Взаимодействие окружающей среды и генетики играет определенную роль в формировании пластичности мозга человека. Нейропластичность - это непрерывный процесс, в котором участвуют клетки мозга, в том числе сосудистые и глиальные. Этому способствуют и препятствуют уровень стресса, повседневный образ жизни и привычки.

При таких повреждениях мозга, как инсульт, могут быть повреждены участки мозга, связанные с некоторыми функциями. Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) показывает, что здоровые участки мозга могут взять на себя функции поврежденных участков мозга и восстановить утраченные способности.

Ограничения пластичности мозга

Хотя пластичность мозга является перспективным направлением для профилактики и лечения различных заболеваний, она имеет свои ограничения. Мозг не может быть податливым до бесконечности. Определенные участки мозга отвечают за конкретные функции. Например, области мозга играют важную роль в познании, речи, языке и движениях.

Большинство свидетельств восстановления и повреждения пластичности мозга находится в коре головного мозга. Хотя некоторые участки могут компенсировать потерю, кора не может полностью взять на себя функции сложных областей мозга, которые повреждены, например гиппокампа.

Нейропластичность и психология

Важнейшим элементом эффективного консультирования и коучинга является нейронная пластичность. Помимо изменений в мозге и функциональной адаптации, нейропластичность предлагает потенциальные пути для психологических изменений. Лекарства и химические препараты используются для изменения работы мозга, а психология приложила немало усилий для понимания изменений в мозге путем модификации моделей мышления.

Что, если бы мы могли добиться значительных и постоянных изменений благодаря повседневной деятельности и опыту? Именно здесь обучение играет важную роль. Когда человек учится, в его мозге формируются новые пути. Каждый новый урок и опыт может изменить режим работы мозга и подключить новые нейроны.

Возраст и нейропластичность

Как и следовало ожидать, с возрастом нейропластичность меняется, но у разных людей она разная.

Пластичность мозга и дети

Мозг детей постоянно меняется, растет и развивается. С каждым новым опытом развивающийся мозг адаптируется и вносит изменения в его структуру, функции или и то, и другое. Поэтому нейропластичность наиболее активна в критический детский период как часть нормального развития человека.

В критический период нервная система получает сенсорные сигналы, необходимые для правильного развития.

Каждый нейрон в мозге младенца имеет около 7 500 связей с другими нейронами. К двум годам количество связей между нейронами в два раза больше, чем в среднем мозге взрослого человека.

Когда ребенок вырастает и критический период заканчивается, количество поддерживаемых связей уменьшается, а оставшиеся укрепляются.

У детей наблюдаются четыре основных типа нейропластичности.

1. Нарушенная нейропластичность: включает изменения в мозге, вызванные приобретенными или генетическими нарушениями.
2. Чрезмерная или дезадаптивная пластичность предполагает реорганизацию дезадаптивных и новых путей, что может привести к инвалидности и расстройствам.
3. Адаптивная пластичность: изменения, возникающие в результате обучения или отработки нового навыка или адаптации к структурным или функциональным изменениям после травмы.

Эти процессы более выражены у малышей и детей младшего возраста, что повышает их способность восстанавливаться после травм более эффективно, чем у взрослых. Существуют глубокие случаи нейропластического восстановления, адаптации и роста у детей.

Пластичность мозга у взрослых

В мозге взрослых нейропластичность, напротив, проявляется с меньшей силой и в меньшей степени, чем у детей, но взрослый мозг все равно способен меняться и адаптироваться.

Мозг взрослого человека способен восстанавливать утраченные и старые функции и связи, которые часто не использовались, улучшая когнитивные функции и память.

Хотя потенциал нейропластичности у взрослых ниже, чем у детей или молодых людей, при здоровом образе жизни и определенных усилиях взрослые могут стимулировать положительный рост и изменения в своем мозге так же, как и молодые люди.

Как перепрошить мозг и улучшить пластичность?

Существует несколько способов стимулировать изменения в мозге, чтобы увеличить и усилить нейропластичность в любой момент жизни.

Обогащение окружающей среды

Первый шаг - создание благоприятной среды. Стимулирование позитивных изменений в мозге включает в себя создание обогащенной среды, которая предлагает вызов, новизну и сосредоточенное внимание, особенно в подростковом и детском возрасте.

Однако обогащающая среда может принести пользу мозгу и во взрослой жизни. Обогащенная среда стимулирует мозг различными способами. Например, это могут быть путешествия, музыкальные занятия и опыт, чтение художественной литературы, создание произведений искусства и танцы.

Сон и физические упражнения

Еще один способ - это отдых или сон. Сон играет важную роль в росте дендритов в мозге. Дендриты растут на конце нейронов и передают информацию между нейронами от одного к другому. Укреплению связей между нейронами может способствовать большая пластичность мозга.

Сон оказывает важное влияние на физическое и психическое здоровье человека. Исследования показывают, что генетика и структура серого вещества мозга также способствуют этим эффектам.

Соблюдение правил гигиены сна поможет вам улучшить сон. Это означает разработку и соблюдение последовательного графика сна, а также создание условий, способствующих спокойному и крепкому сну.

Регулярные физические упражнения или активность - еще один способ развития нейропластичности, поскольку они обладают рядом преимуществ. Например, исследования показывают, что физические упражнения могут помочь предотвратить потерю нейронов в значительных областях гиппокампа - области мозга, участвующей в запоминании. Упражнения также могут способствовать образованию новых нейронов в той же области мозга, повышая пластичность мозга.

Недавние исследования показывают, что физические упражнения также могут повысить пластичность мозга благодаря воздействию на нейротрофический фактор, производимый мозгом (BDNF, белок роста нервов), базальные ганглии (область мозга, контролирующая двигательную активность и обучение) и функциональную связь. Повышение уровня BDNF приводит к увеличению нейрогенеза, что облегчает депрессию и тревогу и приводит к улучшению когнитивных способностей.

Рекомендуется не менее 150 минут кардиоупражнений умеренной интенсивности каждую неделю, включая плавание, езду на велосипеде, танцы или ходьбу, а также не менее двух дней силовых тренировок.

Изменения в образе жизни

Также доказано, что прерывистое голодание способствует адаптивным реакциям в синапсах, улучшая пластичность мозга.

Практика осознанности и настольные игры, карточные игры или видеоигры также могут улучшить пластичность мозга.

Исцеление мозга с помощью пластичности

Исследования нейропластичности продвинулись вперед благодаря наблюдению за изменениями в мозге людей, перенесших тяжелые черепно-мозговые травмы.

Исследования показали, что некоторые люди, пережившие серьезную травму и получившие серьезные повреждения мозга, смогли восстановиться до высокой степени функциональности благодаря нейропластичности. Нейропластичность позволяет нервным клеткам мозга компенсировать травму и корректировать деятельность в ответ на изменения в окружающей среде и новые ситуации.

Исследования показывают, что люди с разной степенью травмы мозга могут полностью восстановить работоспособность. Согласно данным Translational Research in Traumatic Brain Injury, после травмы наступают три фазы нейропластичности.

1. Этап 1: Возникает сразу после травмы, когда нейроны начинают умирать, что приводит к уменьшению тормозных путей в коре головного мозга. Этот этап длится примерно 24-48 часов и может выявить вторичные нейронные сети, которые редко или никогда не использовались.

2. Фаза 2: Возникает через несколько дней после травмы. Деятельность корковых путей становится возбуждающей, создавая новые синапсы. Другие клетки мозга и нейроны заменяют мертвые и поврежденные клетки, способствуя заживлению.

3. Фаза 3: Происходит через несколько недель, когда мозг перестраивается благодаря генерации новых синапсов полным ходом. На этом этапе реабилитация и терапия могут помочь мозгу освоить новые нейронные пути, ограничивая травматическое воздействие на мозг.

В настоящее время разрабатывается и исследуется множество фармакологических методов лечения, которые помогают людям восстановиться после травмы благодаря усилению нейропластичности, а также методы лечения и терапии, включающие экспрессию генов и стволовых клеток, привлечение иммунных клеток для ограничения повреждений и регулирования воспалительных реакций.

При повреждении тканей воспалительные реакции приводят к усилению ноцицептивного воздействия на центральную нервную систему с периферии.

Несмотря на ограничения нейропластичности и трудности восстановления после травм мозга, травмы и повреждения мозга - это лучшие ситуации для использования нейропластических способностей мозга. Например, мозг может восстанавливаться, реорганизовываться и вызывать значительные изменения после травмы или черепно-мозговой травмы.

Пластичность мозга и инсульт

У людей, восстанавливающихся после инсульта, наблюдается нейропластичность. Инсульты часто приводят к повреждению мозга пациентов из-за снижения кровотока. Повреждения могут варьироваться от умеренных (ограниченное нарушение работы лицевых мышц) до тяжелых (серьезные проблемы с памятью и нарушения когнитивных функций).

В зависимости от степени тяжести заболевания объем мозга может уменьшиться, а клетки мозга могут погибнуть, что приведет к дисфункции мозга. Восстановление после инсульта зависит от способности мозга к самовосстановлению.

Однако пациенты, перенесшие инсульт, также могут успешно восстановиться. По мнению экспертов, лучший способ стимулировать нейропластичность для восстановления после инсульта включает в себя использование двух ключевых методов:

1. Повторение заданий: постоянное повторение навыка или движения способствует более быстрому обучению, например, музыкальное обучение.
2. Практика для конкретной задачи

Освоение нового вида деятельности или навыка или повторное освоение старого с помощью регулярной и конкретной практики может привести к значительным изменениям в мозге. Вы можете учиться, повторяя задания, а конкретная практика и совершенствование в одной области могут улучшить и другие навыки и способности.

Трудовая, физическая и логопедическая терапия способствует нейропластичности и позволяет мозгу преодолеть физические и умственные недостатки. Например, если начать процесс реабилитации сразу после инсульта или любой неврологической травмы, можно воспользоваться преимуществами естественного повышения пластичности мозга после травмы.

Часть реабилитации направлена на восстановление связей между нервными клетками. Перепрограммирование мозга может позволить другим областям взять на себя функции, которые ранее выполняли поврежденные участки.

Пластичность мозга и депрессия

Психические расстройства, включая депрессию и тревогу, связаны со снижением нейронной пластичности. Негативная нейропластичность связана с психическими расстройствами. Депрессия может привести к повреждению мозга, способствуя развитию дезадаптивных и нездоровых путей и препятствуя адаптивным путям.

Современные методы лечения этих заболеваний направлены на улучшение нейропластичности и обучение пациентов ценным навыкам преодоления трудностей.

Исследования показывают, что ежедневное поведение человека может изменить структуру его мозга. Например, они могут избавиться от депрессии и тревоги. Благодаря профессиональному нейротренингу эти тенденции могут быть заменены конструктивными путями.

Например, посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР) может стать серьезной проблемой для здоровья в будущем.

Способствовать нейропластичности могут упражнения для мозга, общение с близкими людьми и здоровое питание.

Обучение новым навыкам и языку, выполнение двигательных действий вручную или игры для тренировки мозга также могут улучшить нейропластичность и помочь справиться с депрессией и тревогой.

Другие области применения нейропластичности

В ходе исследований были обнаружены другие области применения пластичности нейронов и ее участие в различных заболеваниях, включая бинокулярное зрение, фантомные конечности и потерю слуха.

Бинокулярное зрение

В течение многих лет ученые полагали, что стереопсис или бинокулярное зрение должно быть приобретено человеком в раннем детстве, в противном случае оно никогда не появится у него. В последнее время яркими примерами нейропластичности являются успешные улучшения у людей с аномалиями стереозрения и амблиопией. Бинокулярное зрение и нейропластичность - это области постоянных и активных клинических и научных исследований.  

Призрачные конечности

Фантомная боль в конечности - это когда человек продолжает испытывать ощущения или боль в части тела, которая была ампутирована. Это явление характерно для людей, перенесших ампутацию. В основе фантомных болей в конечностях лежит нейропластичность.

Нейроны коры или карты удаленных конечностей взаимодействуют с окружающей областью в постцентральной извилине. Эта активность неправильно интерпретируется областью коры головного мозга, ответственной за ампутацию.

Люди могут изменять нейронные представления своих фантомных конечностей, чтобы генерировать команды для выполнения сложных движений.

Медитация

Исследования также указывают на связь между медитацией и нейропластичностью. Практика медитации связана с изменением интенсивности и толщины коры серого вещества в мозге. Медитация может привести к физическим изменениям в структуре мозга, в частности в областях, связанных с депрессией, тревогой, страхом, гневом, состраданием и вниманием.

Потеря слуха и глухота

Потеря слуха или глухота могут привести к тому, что слуховая кора и другие связанные с ней области мозга подвергнутся компенсаторной пластике. Слуховая кора в основном отвечает за обработку слуховой информации, однако у слабослышащих людей она перенаправлена на другие функции, включая соматосенсацию и зрение.

Заключение

Нейропластичность - это процесс, которым можно манипулировать как в здоровом, так и в больном мозге, что приводит к многочисленным положительным результатам. С момента зарождения мозга и до нашей смерти нейронные связи в нем адаптируются в ответ на меняющиеся потребности. Этот бесконечный и динамичный процесс позволяет нам адаптироваться и учиться на разном опыте.

Ссылки

Нейропластичность - StatPearls - Книжная полка NCBI.

Нейропластичность: Как опыт меняет мозг

Динамичный мозг и меняющиеся правила нейропластичности: Последствия для обучения и восстановления

Нейропластичность | Psychology Today Canada

Отказ от ответственности

Содержание этой статьи представлено исключительно в информационных целях и не заменяет собой профессиональную медицинскую консультацию, диагностику или лечение. Прежде чем вносить какие-либо изменения в свое здоровье, а также если у вас есть вопросы или опасения по поводу своего здоровья, рекомендуется проконсультироваться с квалифицированным медицинским работником. Anahana не несет ответственности за любые ошибки, упущения или последствия, которые могут возникнуть в результате использования предоставленной информации.