Дізнайтеся про походження нейропластичності, її типи та використання в різних групах населення, а також про те, як можна перепрограмувати свій мозок, щоб покращити його пластичність.
Основні висновки
- Здатність мозку адаптуватися: Нейропластичність - це здатність мозку реорганізовуватися, утворюючи нові нейронні зв'язки протягом життя. Ця здатність дозволяє нейронам коригувати свою діяльність у відповідь на нові ситуації або зміни в навколишньому середовищі.
- Навчання та пам'ять: Нейропластичність має фундаментальне значення для навчання та пам'яті. Вона дозволяє мозку кодувати досвід, засвоювати нову інформацію та адаптуватися до травм шляхом реорганізації нейронних шляхів.
- Відновлення після травм: Пластичність мозку має вирішальне значення для відновлення після травм, таких як інсульти. Завдяки реабілітації пацієнти можуть відновити втрачені функції, створюючи нові шляхи та зміцнюючи існуючі.
- Поведінка та звички: Нейропластичність пояснює, як можна змінити поведінку та звички. Послідовна практика і повторення можуть змінити структури мозку, підтримуючи розвиток нових навичок і руйнування старих звичок.
- Психічне здоров'я: Нейропластичність відіграє важливу роль у психічному здоров'ї. Вона лежить в основі ефективності терапевтичних втручань при таких станах, як депресія, тривога і ПТСР, оскільки ці методи лікування можуть викликати корисні зміни в структурі і функціях мозку.
Що таке нейропластичність?
Чи знали ви, що людський мозок зазнає постійних змін через процес, відомий як нейропластичність?
Нейрони - це нервові клітини, з яких складається мозок і нервова система. Пластичність - це здатність мозку змінюватися та його податливість. Нервова тканина мозку має величезну здатність до пластичності.
Тому нейропластичність, також відома як пластичність мозку, - це здатність мозку адаптуватися і змінюватися. Цей термін означає здатність нервової системи реагувати на внутрішні та зовнішні подразники шляхом реструктуризації та реорганізації структури і функцій мозку, а також зростання нейронних мереж.
Структурні та функціональні зміни відбуваються внаслідок пошкодження мозку, змін у навколишньому середовищі, нового досвіду або структурних змін, пов'язаних з навчанням.
Нейропластичність допомагає нам адаптуватися до фізіологічних змін, нового досвіду та тиску навколишнього середовища. Коли ми отримуємо новий досвід, ми створюємо нові нейронні зв'язки між нейронами і перепрограмовуємо мозок для адаптації до нових ситуацій.
Хоча нейропластичність відбувається щодня, ми також можемо заохочувати і стимулювати пластичність мозку.
Історія та дослідження нейропластичності
Вперше термін "нейропластичність" ввів Єжи Конорський у 1948 році; нейробіолог описав зміни, які він спостерігав у структурах нейронів, а більш широке застосування він отримав у 1960-х роках.
До 1960-х років вчені вважали, що розвиток і зміни мозку можуть відбуватися лише в ранньому дитинстві та немовлячому віці. До дорослого віку структура мозку стає постійною.
Однак ідея нейропластичності бере свій початок ще з часів "батька нейронауки" Сантьяго Рамона-і-Кахала. На початку 1900-х років він виявив, що людський мозок змінюється після досягнення дорослого віку, всупереч поширеній на той час думці.
У 1960-х роках ще одне відкриття показало, що нейрони можуть реорганізовуватися після травматичної події. Дослідження також виявили, що стрес може змінювати структуру мозку та його функції.
Наприкінці 1990-х років дослідники виявили, що стрес також може вбивати клітини мозку, однак цей висновок ще не підтверджений.
Протягом кількох десятиліть мозок вважався "невідновлюваним органом", оскільки клітини мозку містяться в обмеженій кількості і вмирають з віком. Як сказав Рамон-і-Кахал:"У дорослих центрах нервові шляхи є чимось незмінним, закінченим і чимось фіксованим. Ніщо не може регенеруватися, і все може померти".
Подальші дослідження виявили інші способи вмирання, адаптації, відновлення зв'язків, поповнення та відростання клітин мозку - процес, який називають нейрогенезом у дорослих.
Як працює нейропластичність?
Мозок складається з окремих робочих одиниць або великих мереж, які називаються нейронами. Мільйони взаємопов'язаних нейронів працюють разом для виконання одного завдання.
Нейронні мережі слідують специфічним і унікальним моделям зв'язку, спрацьовуючи в однаково специфічних послідовностях, і нейрони допомагають людині виконувати різні завдання.
Швидкий розвиток і ріст мозку відбувається у людей протягом перших кількох років життя в дитинстві. Наприклад, коли дитина народжується, кожен нейрон у корі головного мозку має приблизно 2 500 маленьких проміжків, або синапсів, між нейронами, через які вони передають нервові імпульси.
До трьох років ця кількість збільшується до 15 000 синапсів на нейрон. Дорослі мають лише половину цієї кількості синапсів. Причиною цього є синаптична обрізка, коли новий досвід усуває деякі зв'язки в мозку, зміцнюючи інші.
Нейрони, які часто використовуються, мають сильніші зв'язки в мозку, тоді як нейрони, які ніколи або рідко використовуються, зрештою відмирають. Коли слабкі зв'язки руйнуються, а нові утворюються, мозок стає пристосованим до мінливих обставин і середовища.
Нейропластичність проти нейрогенезу
Хоча нейропластичність і нейрогенез пов'язані між собою, це два різних поняття.
Нейропластичність - це здатність мозку утворювати нові шляхи і зв'язки та перепрофілювати свої ланцюги. З іншого боку, нейрогенез - це здатність мозку вирощувати нові нейрони.
Нейрогенез - захоплююче поняття. Потенціал вирощування нових нейронів і заміни мертвих або пошкоджених нейронів прокладає шлях до нових методів профілактики і лікування деменції, відновлення після травм мозку і багатьох інших сфер, про які ми не знаємо.
Структурна та функціональна нейропластичність
Експериментальні дослідження мозку виявили два основних типи нейропластичності: функціональну та структурну.
Функціональна нейропластичність - це здатність мозку переносити функції на цілу ділянку мозку з пошкодженої ділянки мозку. Вона ініціюється навчанням і розвитком, що призводить до постійних структурних змін у нейронних синапсах.
Структурна пластичність - це зміна міцності зв'язків між нейронами в мозку. Мозок може змінювати свою фізичну структуру у відповідь на навчання та здатність мозку змінювати свої нейронні зв'язки.
Інші типи нейропластичності
Інші типи нейропластичності включають пластичність, залежну від досвіду. Залежна від досвіду пластичність - це постійний процес організації та створення нейронних зв'язків завдяки життєвому досвіду людини.
Гомеостатична пластика включає механізми мозку, які підтримують гомеостаз синаптичної мережі, координуючи зміни збудливості та зв'язку між декількома нейронами для стабілізації функції ланцюга.
Синаптична пластичність - це здатність мозку здійснювати довготривалі, залежні від досвіду зміни в міцності нейронних зв'язків. Це фундаментальна властивість нейронів, оскільки вони можуть змінювати ефективність і силу синаптичної передачі за допомогою різних механізмів, що залежать від активності, відомих як синаптична пластичність.
Синаптична пластичність виникає, коли пресинаптичний нейрон стимулює постсинаптичний нейрон, додаючи більше рецепторів нейромедіаторів і знижуючи поріг, необхідний для стимуляції пресинаптичного нейрона.
Переваги нейропластичності
Існує кілька переваг нейропластичності. Вона приносить користь мозку і пізнанню різними способами. Адаптації та зміни в мозку формують те, як працює мозок людини та її погляди на світ.
Це також впливає на здатність до навчання, пам'ять і підсвідомі переконання.
Деякі переваги нейропластичності включають
- Підвищення здатності до навчання нових речей
- Люди займаються діяльністю більш вдумливо
- Допомога людям, які переживають депресію і тривогу.
- Допомагає відновитися після черепно-мозкових травм та інсультів
- Збільшує пам'ять та об'єм мозку
- Здатність перепрограмувати роботу мозку.
- Покращення когнітивних навичок у людей.
- Посилення функції мозку в деяких ділянках мозку.
Характеристики нейропластичності
Спочатку дослідження стверджували, що нейронні мережі мозку стають жорсткими і фіксованими з віком. Однак нещодавно було виявлено, що мозок ніколи не перестає змінюватися і пристосовуватися.
Існує кілька визначальних характеристик нейропластичності.
Вік і середовище є визначальними характеристиками нейропластичності. Пластичність може відбуватися в будь-якому віці; певні зміни пов'язані з певним віком. Мозок зазнає багато змін протягом перших років життя, оскільки незрілий мозок організовується і росте.
Молодий мозок, як правило, більш чутливий і сприйнятливий до досвіду, ніж старший мозок. Однак це не означає, що старий мозок не може адаптуватися, вчитися новому і підвищувати свою пластичність.
Мозкові зв'язки стають сильнішими або слабшими залежно від того, які нейронні мережі використовуються частіше або рідше. Взаємодія між навколишнім середовищем і генетикою відіграє важливу роль у формуванні пластичності мозку людини. Нейропластичність - це безперервний процес, в якому беруть участь клітини мозку, включаючи судинні та гліальні клітини. Йому сприяють і перешкоджають рівні стресу, повсякденний спосіб життя і звички.
При пошкодженнях мозку, таких як інсульт, можуть бути пошкоджені ділянки мозку, пов'язані з певними функціями. Функціональна магнітно-резонансна томографія (фМРТ) показує, що здорові ділянки мозку можуть взяти на себе функції пошкоджених ділянок мозку і відновити втрачені здібності.
Обмеження пластичності мозку
Хоча пластичність мозку є багатообіцяючим шляхом для профілактики та лікування різних захворювань, вона має свої обмеження. Мозок не може бути пластичним до нескінченності. Певні ділянки мозку відповідають за певні функції. Наприклад, ділянки мозку мають важливе значення для пізнання, мовлення, мови та рухів.
Більшість доказів відновлення та пошкодження пластичності мозку стосуються кори головного мозку. Хоча деякі ділянки можуть компенсувати втрату, кора не може повністю взяти на себе функції складних ділянок мозку, які пошкоджені, наприклад, гіпокампу.
Нейропластичність і психологія
Важливим елементом ефективного консультування та коучингу є нейропластичність. Окрім змін мозку та функціональних адаптацій, нейропластичність пропонує потенційні шляхи для психологічних змін. Ліки та хімічні речовини використовуються для зміни роботи нашого мозку, і психологія доклала багато зусиль, щоб зрозуміти зміни в мозку через модифікацію мислення.
А що, якби ми могли досягти значних і постійних змін через щоденну діяльність і досвід? Саме тут навчання відіграє важливу роль. Коли люди навчаються, у мозку формуються нові шляхи. Кожен новий урок і досвід може змінити режим роботи мозку і підключити нові нейрони.
Вік і нейропластичність
Як можна подумати, з віком нейропластичність змінюється, але у різних людей по-різному.
Пластичність мозку і діти
У дітей мозок постійно змінюється, росте і розвивається. З кожним новим досвідом мозок, що розвивається, адаптується і вносить зміни в його структуру, функції або і те, і інше. Тому нейропластичність є найбільш активною в критичний період дитинства як частина нормального розвитку людини.
Під час критичного періоду нервова система отримує сенсорні входи для правильного розвитку.
Кожен нейрон у мозку немовляти має приблизно 7 500 зв'язків з іншими нейронами. До двох років кількість зв'язків між нейронами вдвічі більша, ніж у середньому в мозку дорослої людини.
Коли дитина дорослішає і критичний період закінчується, кількість зв'язків, що зберігаються, зменшується, а ті, що залишилися, зміцнюються.
У дітей спостерігаються чотири основні типи нейропластичності.
- Порушенанейропластичність: передбачає зміни мозку внаслідок набутих або генетичних порушень.
- Надмірна або неадаптивна пластичність передбачає реорганізацію неадаптивних і нових шляхів, що може призвести до інвалідності та розладів.
- Адаптивна пластичність: зміни, що виникають у результаті навчання або відпрацювання нової навички чи пристосування до структурних або функціональних змін після травми.
Ці процеси більш виражені у немовлят і дітей молодшого віку, що підвищує їхню здатність відновлюватися після травми ефективніше, ніж у дорослих. Існують глибокі випадки нейропластичного відновлення, адаптації та зростання у дітей.
Пластичність мозку у дорослих
На відміну від дітей, у дорослому мозку нейропластичність спостерігається з меншою силою і в меншій мірі, ніж у дітей, але дорослий мозок все ще може змінюватися і адаптуватися.
Дорослий мозок може відновлювати втрачені та старі функції і зв'язки, які не використовувалися часто, покращуючи когнітивні функції та пам'ять.
Хоча потенціал нейропластичності у дорослих нижчий, ніж у дітей або молодих людей, за допомогою здорового способу життя і певних зусиль дорослі можуть стимулювати позитивний ріст і зміни у своєму мозку так само, як і молоді люди.
Як перепрограмувати свій мозок і покращити пластичність?
Існує кілька способів стимулювати зміни в мозку, щоб підвищити нейропластичність у будь-який момент життя.
Збагачення середовища
Перший крок - створити сприятливе середовище. Стимулювання позитивних змін у мозку передбачає забезпечення збагаченого середовища, яке пропонує виклики, новизну та зосереджену увагу, особливо в підлітковому та дитячому віці.
Однак, збагачувальне середовище може також забезпечити винагороду для мозку в дорослому віці. Збагачене середовище стимулює мозок різними способами. Наприклад, це можуть бути подорожі, музичні тренування та досвід, читання художньої літератури, створення творів мистецтва і танці.
Сон і фізичні вправи
Інший спосіб - це відпочинок або сон. Сон відіграє важливу роль у рості дендритів у мозку. Дендрити ростуть на кінцях нейронів і передають інформацію між нейронами від одного до іншого. Зміцнення зв'язків між нейронами сприяє більшій пластичності мозку.
Сон має важливий вплив на фізичне та психічне здоров'я людини. Дослідження показують, що генетика і склад сірої речовини мозку також впливають на ці ефекти.
Практика належної гігієни сну може допомогти вам покращити свій сон. Це означає розробку і дотримання послідовного графіка сну і створення середовища, придатного для розслабленого і міцного сну.
Регулярні фізичні вправи або активність - ще один спосіб сприяти нейропластичності, оскільки вони мають кілька переваг. Наприклад, дослідження показують, що фізичні вправи можуть допомогти запобігти втраті нейронів у значних ділянках гіпокампу - області мозку, що відповідає за пам'ять. Вправи також можуть сприяти утворенню нових нейронів у тій самій ділянці мозку, підвищуючи його пластичність.
Нещодавні дослідження показують, що фізичні вправи також можуть підвищити пластичність мозку через вплив на нейротрофічний фактор головного мозку (BDNF, білок росту нервів), базальні ганглії (ділянка мозку, яка контролює рухову активність і навчання) та функціональну зв'язність. Збільшення BDNF призводить до підвищення нейрогенезу, що полегшує депресію, тривогу і призводить до поліпшення когнітивних функцій.
Рекомендується щонайменше 150 хвилин кардіотренувань помірної інтенсивності щотижня, включаючи плавання, їзду на велосипеді, танці або ходьбу, а також щонайменше два дні силових тренувань.
Зміна способу життя
Періодичне голодування також сприяє адаптивним реакціям у синапсах, покращуючи пластичність мозку.
Практика уважності та гра в настільні, карткові або відеоігри також можуть покращити пластичність мозку.
Зцілення мозку за допомогою пластичності
Дослідження нейропластичності просунулися вперед завдяки спостереженням за змінами в мозку людей, які перенесли важку черепно-мозкову травму.
Дослідження продемонстрували, що деякі люди, які пережили серйозну травму і мали серйозні пошкодження мозку, змогли відновитися до високого рівня функціональності завдяки нейропластичності. Нейропластичність дозволяє нервовим клітинам мозку компенсувати травму і пристосовувати діяльність у відповідь на зміни в навколишньому середовищі та нові ситуації.
Дослідження показують, що повна функціональність може бути відновлена у людей з різним ступенем черепно-мозкової травми. За даними Translational Research in Traumatic Brain Injury, після травми виділяють три фази нейропластичності.
-
Фаза 1: Відбувається одразу після травми, коли нейрони починають гинути, що призводить до зменшення гальмівних шляхів у корі головного мозку. Ця фаза триває приблизно від 24 до 48 годин і може виявити вторинні нейронні мережі, які рідко або ніколи не використовувалися.
-
Фаза 2: Відбувається через кілька днів після травми. Активність кіркових шляхів стає збудливою, створюючи нові синапси. Інші клітини мозку та нейрони замінюють мертві та пошкоджені клітини, щоб полегшити загоєння.
-
Фаза 3: Настає через кілька тижнів, коли мозок ремоделюється через утворення нових синапсів, що йде повним ходом. На цьому етапі реабілітація і терапія можуть допомогти мозку вивчити нові нейронні шляхи, обмежуючи травматичний вплив на мозок.
Багато фармакологічних методів лікування перебувають на стадії розробки та дослідження, які допомагають людям відновитися після травми шляхом посилення нейропластичності, на додаток до методів лікування та терапії, що включають експресію генів та стовбурові клітини, залучення імунних клітин для обмеження пошкоджень та регулювання запальних реакцій.
Коли тканини пошкоджені, запальні реакції призводять до збільшення ноцицептивного входу в центральну нервову систему з периферії.
Незважаючи на обмеження нейропластичності та складність відновлення після травми мозку, травми та пошкодження мозку є найкращими ситуаціями для використання нейропластичних здібностей мозку. Наприклад, мозок може відновлюватися, реорганізовуватися і викликати значні зміни після травми або пошкодження мозку.
Пластичність мозку та інсульт
У людей, які відновлюються після інсульту, спостерігається нейропластичність. Інсульти часто призводять до пошкодження мозку у пацієнтів через зменшення кровотоку. Пошкодження може варіюватися від помірної інтенсивності (обмежене порушення роботи лицьових м'язів) до важкої інтенсивності (серйозні проблеми з пам'яттю і порушення когнітивних функцій).
Залежно від тяжкості, об'єм мозку може зменшитися, а частина клітин мозку може загинути, що призведе до дисфункції мозку. Відновлення після інсульту залежить від здатності мозку до самовідновлення.
Однак пацієнти, які перенесли інсульт, також можуть успішно одужати. На думку експертів, найкращий спосіб стимулювати нейропластичність для відновлення після інсульту полягає у використанні двох ключових методів:
- Повторення завдань: постійне повторення навичок або рухів, що сприяють швидшому навчанню, наприклад, музичному тренуванню.
- Практика, орієнтована на конкретне завдання
Вивчення нової діяльності чи навички або повторне вивчення старої за допомогою регулярних і цілеспрямованих вправ може призвести до значних змін у мозку. Ви можете вчитися, повторюючи завдання, а конкретна практика і вдосконалення в одній сфері може також покращити інші навички та здібності.
Трудова, фізична та логопедична терапія може стимулювати нейропластичність і дозволити мозку подолати фізичні та розумові вади. Наприклад, якщо розпочати процес реабілітації одразу після інсульту або будь-якої неврологічної травми, можна скористатися природним збільшенням пластичності мозку після травми.
Частина реабілітації зосереджена на відновленні зв'язків між нервовими клітинами. Перепрограмування мозку може дозволити іншим ділянкам взяти на себе функції, які раніше виконували пошкоджені ділянки.
Пластичність мозку і депресія
Психічні розлади, в тому числі депресія і тривога, пов'язані зі зниженням нейропластичності. Негативна нейропластичність пов'язана з психічними розладами. Депресія може призвести до пошкодження мозку, що сприяє розвитку дезадаптивних і нездорових шляхів і перешкоджає адаптивним шляхам.
Сучасні методи лікування цих станів зосереджені на покращенні нейропластичності та навчанні пацієнтів цінним навичкам подолання труднощів.
Дослідження показують, що щоденна поведінка людини може змінювати структуру мозку. Наприклад, можна позбутися депресії та тривоги. Завдяки професійному нейронному тренінгу ці тенденції можна замінити на конструктивні шляхи.
Наприклад, посттравматичний стресовий розлад (ПТСР) може стати серйозною проблемою для здоров'я в майбутньому.
Розвитку нейропластичності можуть сприяти вправи на нейропластичність, в тому числі вправи для мозку, спілкування з близькими людьми та здорове харчування.
Вивчення нових навичок і мови, виконання мануальної рухової активності або гра в ігри для тренування мозку також можуть покращити нейропластичність і допомогти впоратися з депресією і тривогою.
Інші застосування нейропластичності
Дослідження виявили інші застосування нейропластичності та її участь у різних станах, включаючи бінокулярний зір, фантомні кінцівки та втрату слуху.
Бінокулярний зір
Протягом багатьох років вчені вважали, що стереопсис, або бінокулярний зір, людина набуває в ранньому дитинстві, інакше вона ніколи не зможе його розвинути. Зовсім недавно успішне поліпшення зору у людей з аномаліями стерео зору та амбліопії стало яскравим прикладом нейропластичності. Бінокулярний зір і нейропластичність - це постійні та активні клінічні та наукові дослідження.
Фантомні кінцівки
Фантомний біль у кінцівках - це коли люди продовжують відчувати відчуття або біль у частині тіла, яка була ампутована. Це явище характерне для людей, які перенесли ампутацію. В основі фантомного болю в кінцівках лежить нейропластичність.
Нейрони кори головного мозку або карти видалених кінцівок взаємодіють з навколишнім простором у постцентральній звивині. Ця активність неправильно інтерпретується ділянкою кори, відповідальною за ампутацію.
Люди можуть змінювати нейронні репрезентації своїх фантомних кінцівок, щоб генерувати команди для виконання складних рухів.
Медитація
Дослідження також вказують на зв'язок між медитацією та нейропластичністю. Практика медитації пов'язана зі змінами в інтенсивності та товщині кори сірої речовини мозку. Медитація може призвести до фізичних змін у структурі мозку, зокрема в ділянках, пов'язаних з депресією, тривогою, страхом, гнівом, співчуттям та увагою.
Втрата слуху та глухота
Втрата слуху або глухота може призвести до того, що слухова кора та інші пов'язані з нею ділянки мозку зазнають компенсаторної пластичності. Слухова кора в першу чергу відповідає за обробку слухової інформації, однак у людей з вадами слуху вона перенаправляється на інші функції, включаючи соматосенсорику і зір.
Висновок
Нейропластичність - це процес, яким можна маніпулювати як у здоровому, так і в хворому мозку, що призводить до численних переваг. З моменту, коли мозок починає розвиватися, і до нашої смерті, нейронні зв'язки в мозку адаптуються у відповідь на мінливі потреби. Цей нескінченний і динамічний процес дозволяє нам адаптуватися і вчитися на різному досвіді.
Посилання
Нейропластичність - StatPearls - Книжкова полиця NCBI.
Нейропластичність: Як досвід змінює мозок
Динамічний мозок та мінливі правила нейропластичності: Наслідки для навчання та відновлення
Нейропластичність | Психологія сьогодні в Канаді
Відмова від відповідальності
Зміст цієї статті надається виключно в інформаційних цілях і не призначений для заміни професійної медичної консультації, діагностики або лікування. Завжди рекомендується проконсультуватися з кваліфікованим медичним працівником, перш ніж вносити будь-які зміни, пов'язані зі здоров'ям, або якщо у вас є якісь питання чи занепокоєння щодо вашого здоров'я. Anahana не несе відповідальності за будь-які помилки, упущення або наслідки, які можуть виникнути в результаті використання наданої інформації.
