На что способен наш мозг?
Нейрофизиология – наука, изучающая способности мозга и нервной системы. Человеческий мозг можно назвать биологическим суперкомпьютером с закодированными данными, в котором электрические импульсы нервных клеток формируют информацию. Считывание и декодинг этой информации – ещё одна из задач нейрофизиологов.
Может, в ближайшем будущем благодаря результатам исследований в области нейрофизиологии и новым технологиям мы будем способны выполнять привычные бытовые операции силой мысли? Хотя, почему «может», если это происходит уже сейчас?
Психофизиолог, профессор биофака МГУ им. М. В. Ломоносова и заведующий лабораторией нейрофизиологии и нейрокомпьютерных интерфейсов Александр Каплан побывал в гостях у Российского общества «Знание». В ходе встречи он рассказал о своём видении будущего, чтении мыслей и пользе технологий для людей с ог
раниченными возможностями.
Эффективный тандем: энцефалография и современные технологииЭЭГ – метод исследования биоэлектрической мозговой активности при помощи воздействующих на него электрических импульсов.
Ранее он использовался для выявления отклонений: от опухолевых и воспалительных процессов до патологических изменений в сосудах. Применяясь вкупе с прорывными технологиями в областях микроэлектроники и программирования, сегодня ЭЭГ позволяет примерно в 85% случаев детектировать такие простейшие телесные образы, как сжатие руки. Кроме того, уже сегодня при помощи сложных систем и концентрации человека можно управлять физическими объектами.
Нейрофизиологические технологии помогают общаться с близкими и врачами тем, кто полностью обездвижен и не может говорить. Так, была создана коммуникационная система «НейроЧат», включающая в себя аппарат ЭЭГ, интерфейс «мозг-компьютер», специальную клавиатуру с интеллектуальным вводом и программное обеспечение. Как она работает: больной концентрирует внимание на определённых ячейках клавиатуры, и те меняют цвет. Каждая ячейка отвечает за свою команду, например включить телевизор, попросить воды, напечатать букву.
Важно понимать: коммуникационная система не читает мысли. Её работа базируется на способности головного мозга (его нейронов) генерировать электрические импульсы, которые считываются оборудованием и декодируются программой.
И снова «НейроЧат»! На его основе создана нейротренинговая платформа для тренировки реакции, внимательности, концентрации, памяти и прочих когнитивных способностей, а также контроля и улучшения психического состояния. На данный момент система используется для борьбы с последствиями COVID-19.
НейромаркетингНейрофизиология интегрируется в различные сферы бизнеса. И наиболее актуальна она для маркетинга, поскольку способствует считыванию и расшифровке истинных эмоций человека. С её помощью специального программного обеспечения можно точно понять, что испытывает представитель целевой аудитории при непосредственным контакте с продуктом или просмотре рекламы. Не стоит исключать, что именно эмоции станут заменой лайков и дизлайков – новой метрикой оценки медиаконтента.
Более того, подобные программные продукты будут полезны работодателям, которым важна безопасность и эффективность производства, в определении и оценке состояния сотрудников.
Пожалуй, самым сложным устройством в человеческом теле является мозг. В нем сконцентрировано около 100 миллиардов нейронов и примерно 100 триллионов соединений между ними. Ученые часто сравнивают его с современной технологической разработкой – компьютером, не менее умной системой.
Многолетние эксперименты в области нейрофизиологии и изучения организма позволили ученым neurophysiology понять, как работает самый главный орган в теле. Чем дольше эксперты его изучают, тем более непредсказуемым и загадочным он оказывается. Рассмотрим 5 невероятных фактов о нем.
Мозг умеет создавать ложные воспоминанияДоказано, что серое вещество человека может создавать ненастоящие воспоминания. И это не данные из прошлого, этого вообще никогда не было.
Вспомните, были ли у вас такие ситуации, когда вы находились с другом в той или иной ситуации, но потом по-разному пересказывали ее? Вроде бы и вы, и он были рядом, но каждый имеет свои воспоминания. Такие ситуации не редкость.
Дело в неидеальности нашей памяти. Каждый из нас полагается на свои воспоминания, но удивительный орган может их менять без нашего ведома. Например, вы точно уверены, что приобрели вещь, но на самом деле вы даже ее не видели на прилавке в магазине. Или же вам кажется, что вы дали соседу в долг, но он утверждает обратное.
Более впечатляющий факт заключается в том, что мозг способен убедить нас в совершении нарушения или преступления. Согласно одному из проведенных экспериментов, организаторы внушили 70% испытуемых ненастоящие воспоминания. Участники проекта действительно начали думать, что совершили правонарушение.
Как объяснить этот факт? Бытует мнение, что серая масса самостоятельно заполняет пробелы в памяти ложными данными при попытке вспомнить.
Спикер Александр Каплан (Alexander Kaplan) рассказал, что учеными, которые проводили исследования, было установлено, что в момент принятия внешней информации мозг прогнозирует исход событий. Это происходит потому, что поступление данных идет с некой задержкой.
Предсказывание будущего основывается и на прошлом опыте. Например, когда в нас летит мяч или другой предмет, мы отбегаем, отворачиваемся. Если на пути лужа или открытый люк, мы не наступим, а обойдем стороной. Эти действия происходят неосознанно. Человек не обдумывает такие действия, решение приходит само.
Таким образом, каждый из нас может предсказать будущее. И это позволяет избежать неблагоприятных ситуаций.
Наш мозг может точно оценить любого человека за доли секундыПри общении мы часто строим личное мнение о собеседнике. В некоторых моментах критически относимся к тому или иному событию. Но умный орган имеет свое представление на этот счет.
- внешний вид собеседника;
- манера говорить;
- жестикуляция;
- ухоженность.
В то время, когда мы сознательно пытаемся проанализировать человека, серое вещество на подсознательном уровне уже создало довольно истинное представление. Основываясь на бессознательном опыте, мы уже делаем вывод о том, нравится нам человек или нет.
Наш мозг может «слушать» и учиться во время снаПринято думать, что во сне все метаболизм в организме замедляется, и работа мозга в том числе. На самом деле этого нет, мозг никогда не спит. Конечно, согласно биологическим факторам, отдельные участки органа отдыхают, снижая активность. Но некоторые продолжают вести активную работу.
В это сложно поверить, но во сне тоже можно учиться и запоминать новую информацию. Это происходит в фазу быстрого сна. По результатам проведенного эксперимента над спящими участниками, было установлено, что некоторые из них запоминали информацию, полученную во сне.
Александр Каплан привел пример. Испытуемым включали музыку, которую они не слышали до этого. А после пробуждения включали мелодии по очереди и просили назвать те, что знакомы. Во многих случаях люди указывали именно на те звуки, которые им включали во сне.
Наш мозг способен наращивать мышцы в нашем телеОдни люди годами ходят в тренажерный зал, правильно питаются и хотят снизить вес, но не получают результата. А другие просто ложатся спать и наращивают мышцы во сне. Да, такая уникальная способность человеческого мозга удивляет. Но это факт.
Группу испытуемых попросили на протяжении 5 дней представлять занятия спортом. На это необходимо было выделять всего 11 минут. По итогам эксперимента результаты были поразительными. У тех исследуемых, кто представлял себя занимающимися физическими упражнениями, действительно увеличилась мышечная масса.
Возможности мозга безграничны. И нам еще многое предстоит о нем узнать.
Мозг и его ритмы – базовые знания
Физиология мозга.
Мы часто сравниваем человеческий мозг со сложным компьютером. Эта аналогия не слишком удачна, но если рассуждать о реальных возможностях и функциях мозга, то количество логических процессов, которые в нем происходят, поразительно велико.
- Глиальные клетки
- Нейроны
- Дендриты
1) Глиальные клетки
Название «глиальный» происходит от греческого слова «glia», означающего «клеить». Хотя эти клетки обладают мембранным потенциалом, глиальные клетки по большей части не имеют нервных окончаний и выполняют поддерживающую роль для головного и спинного мозга.
Выявлено 7 типов глиальных клеток, все они выполняют разные функции. Глиальные клетки поддерживают высокий уровень рибонуклеиновой кислоты (RNA), протеинов и энзимов (ферментов).
Один из энзимов, производимых глиальными клетками, является ацетилхолинестераза (AChE).
Другие синтезируют миелин, который используется для предотвращения пересечения друг с другом нервов и нейронов. Микроглия и астроциты являются фагоцитарными, это значит, что они очищают центральную нервную систему от мертвых клеток и продуктов распада.
Глиальные клетки обладают способностью делиться и размножаться в течение всей жизни. Они имеют ответвления, но не имеют аксонов и дендритов. В последних исследованиях выяснилось, что некоторые глиальные клетки могут действовать как усилители, наподобие транзисторов.
Их назначение — это поддержка нервных связей и обеспечение функционирования нервной сети, объединяющей различные области коры головного мозга.
Человеческий мозг в 5 раз больше, чем мозг шимпанзе, однако нейронов содержит всего на 30-50% больше. Похоже, что интеллектуальные границы, отделяющий человека от обезьяны, являются следствием действия в человеческом мозге именно глиальных клеток, которые превосходят по численности нейроны примерно 5 к 1.
В результате новых технологических разработок в создании современных исследовательских приборов, ученые смогли изучить различные виды активности, происходящие в глиальных клетках. Исследования нейрофизиолога Гарри Линча (Gary Lynch) из калифорнийского университета в Ирвине показали, что в зародыше, еще в период до роста нейронов и аксонов, глиальные клетки проявляют повышенную активность.
Глиальные клетки делятся и перемещаются в мозге через интактные ткани. Они преодолевают большие расстояния в мозге, чтобы достичь активных областей мозга, а те, которые уже присутствуют на месте, демонстрируют невероятные реакции. Они выбрасывают ответвления и становятся очень большими. Все это происходит еще до того, как аксоны вырастают из нейронов.
2) Нейроны
Нейроны – нервные клетки мозга. Они образуют серое вещество, представляющее собой самый внешний 2-х миллиметровый слой мозга. Нейроны состоят из тела клетки, аксона и одного или более дендритов.
Функция нейронов – создавать и проводить нервные импульсы.
Ко второму триместру беременности развивающийся мозг уже способен вырабатывать примерно сотню нейронов в минуту. К двухлетнему возрасту ребенок может иметь уже сотню миллионов нейронов в мозге.
Люди со временем могут терять нейроны, особенно в той части мозга, которая менее всего задействована, но потеря нейронов с лихвой компенсируется увеличением количества дендритов.
.
Если распрямить борозды и извилины мозга, мы получим поверхность, площадью примерно полтора квадратных фута.
3) Дендриты
Это слово происходит от греческого дерево. Аксоны и дендриты служат для связи различных нейронов. Дендриты образованы благодаря процессам в протоплазме нейронов, и передают импульсы к телу клетки нейрона.
Обычно задействованы несколько сотен дендритов.
Они формируют связи, которые называются «синапсы», с другими нейронами. В результате, дендриты представляют собой систему «проводов» мозга. Они формируются мыслительными процессами, воздействием окружающей среды, обучением и жизненным опытом.
ВОЛНОВАЯ АКТИВНОСТЬ МОЗГА
Типичному нейрону нужна 1 микросекунда, чтобы ответить на стимул, но когда миллионы нейронов реагируют в унисон, они производят «качающиеся» электрические разряды. Эти разряды создают ритм который получил название «мозговая волна».
Эти ритмы поддаются наблюдению посредством ЭЭГ. ЭЭГ записывает и измеряет огромное количество нейронов, реагирующих одновременно.
Эти ритмы волн мозговой активности формируются в несколько групп, в зависимости от их частот:
Бета, Альфа, Тета и Дельта (Beta, Alpha, Theta и Delta.
Майкл Маккензи
Электрическая активность мозга, может быть определена посредством ЭЭГ (электроэнцефалограммы), которая измеряет частоту электрического потенциала. Эта частота измеряется в циклах в секунду или Гц (Герц).
В любое определенное время эти частоты определяют Ваше настроение. Скорость частоты позволяет нам группировать наши мозговые волны в четыре категории.
Бета волны — самые быстрые мозговые волны, располагающиеся в частоте от 13 до 100 Гц. Во время Бета волновой активности мы находимся в нормальном бодрствующем состоянии, внимания и концентрации. Когда мы чувствуем себя взволнованными или обеспокоенными — это быстрые бета волны (30 гц ), Когда мы чувствуем угрозу, чрезвычайную опасность или вступаем борьбу или бегство — это сверхбыстрые бета волны.
Если закрыть глаза, расслабиться, станать пассивным и рассредоточенным активность мозговых волн замедлится, и появятся альфа-волны. Они располагаются в частоте от 8 до 12.
Поскольку спокойствие и расслабление углубляются в сонливость, мозговые сдвигаются в сторону более медленных тета-волны. Диапазон частот тета-волн от4 до 7.9 Гц. Тета-волны часто сопровождются неожиданными, сказочными умственными изображениями. Весьма часто эти изображения могут сопровождаться яркими воспоминаниями, преобладают, как правило, воспоминания детства. Тета активность мозговых волн связана с заживлением, увеличенным творческого потенциала, внезапной способностью проникновения в суть (эврика), когда все внезапно становится ясным.
Даже очень продвинутые медитаторы могут достигать тета-состояния в течение короткого периода времени.
Дельта волны — самые медленные мозговые волны, располагающиеся в частоте от 0.1 до 3.9 Гц.
Обычно, люди спят во время дельта волн, однако есть доказательство, что возможно остаться в сознании и в этом состоянии —чрезвычайно глубокого подобного трансу. Также в пределах дельта — волновой активности мозга значительно повышается продукция исцеляющего соматотропина.
Каждая из этих групп представляет собой особый тип корковой активности и соотносится с такими состояниями сознания, как тревога, спокойствие, сновидение или состояние сна.
Мы постоянно производим некоторое количество одновременно всех этих частот. Поэтому состояние нашего сознания отражает смешанную активность ритмов разных волн мозговой активности и их локализацию.
Ритм волн мозговой активности характеризуется самой большой мощностью волновой активности определенной категории. Например, человек с закрытыми глазами производит большое количество альфа и малое количество бета волн в визуальной части коры, т.к. он не обрабатывает визуальную информацию.
Когда глаза открыты, производство альфа – волн резко сокращается, а мощность бета–волн возрастет в результате обработки в визуальной части коры поступаюшей визуальной информации.
Каждый из ритмов волн мозговой активности и разные состояния сознания, соответствующие каждому типу волн. Классификация ритмов волн мозговой активности изменяется в процессе того, как ученые получают новые сведения о мозге и состояниях сознания. Например, многие из этих категорий теперь имеют различные подгруппы.
БЕТА ВОЛНЫ
Бета-волны – это быстрые волны, низкой амплитудой, приблизительно от 14 до 40 циклов в секунду (Hz).
Бета-волны генерируются естественным путем, когда мы находимся в состоянии бодрствования, тревожном состоянии сознания.
Изначально бета-волны представляют собой процесс обработки данных, включающий сотни мелких вычислений между двумя ближайшими областями коры, которые работают вместе для достижения результата («Что это был за звук или образ?», «Сколько будет 2 + 3?», «Это опасно?», «Я боюсь», «Что мне делать?»).
Существуют 3 основные подгруппы бета-волн: Гамма (от 35 до 40 Hz), Бета 2 (от 24 до 34 Hz) и Бета 1 (от 14 до 23).
Гамма волны, самые быстрые, отражают пиковую деятельность сознания. Чрезмерная активность бета 2 связана с повышенными эмоциональными состояниями, такими как волнение и страх. Частоты бета 1 связаны с познавательными процессами, такими как решение проблем и мышление.
АЛЬФА ВОЛНЫ
Альфа волны вибрируют в диапазоне примерно от 8 до 13 Hz. Альфа активность представляет собой вибрации между фрагментами коры и зрительным бугром, известным как корково-таламическая петля.
Альфа волны проявляются в период сенсорного покоя (например, в тихой комнате с закрытыми глазами), умственной релаксации, глубокой релаксации, медитации или умиротворенного сознания (диссоциации).
Альфа волны – вожделенный результат медитирующих.
Традиционные методы медитации требуют 10 лет практики, чтобы достичь производства идеальных альфа волн. Производство альфа волн сокращается в момент обработки данной частью мозга сенсорной информации, а также в процессе решения проблем и познавательной активности.
Увеличение количества альфа волн дает:
- чувство умиротворения
- улучшенное академическую успеваемость
- тепло в конечностях
- повышенную производительность на рабочем месте
- ощущение благополучия
- снижение тревожности, улучшение сна
- улучшение иммунной функции.
Считается, что самые креативные гении, такие, как Эйнштейн, постоянно пребывали в почти неизменном альфа состоянии.
Большинство из таких творческих людей имели плохую успеваемость в школе и считались неблагополучными учениками. Возможно, они были слишком сконцентрированы на творческой активности, чтобы уделять внимание учебе.
В последние несколько лет были выделены новые подгруппы альфа волн. Мю волны (иногда их называют Тальфа) пограничны между Альфа/Тета волнами (от 7 до 9 Hz). Их активное производство ассоциируется со здоровым состоянием сознания, дающим исключительную интуицию и опыт личной трансформации.
Некоторые исследователи уверены, что «здоровая» мю активность может снижать состояние беспричинного гнева и тревоги от скрытых проблемных воспоминаний детства или душевных травм прошлого. Примеры этих волн мозговой активности — резонанс Шумана или «пятая стадия» медитации.
ТЕТА ВОЛНЫ
Частоты тета волн — от 4 до 8 Hz.
Тета волны ассоциируются с состоянием сна, «сумеречным» состояние, состоянием гипнотического транса, БДГ – фазой сна и состоянием сновидений.
В этом состоянии увеличивается активность памяти. Память улучшается (особенно долговременная память), повышается доступ к подсознанию, возможность свободных ассоциаций, повышается креативность, имеют место неожиданные озарения.
Это таинственное, особое состояние сознания. Долгое время ученые не могли исследовать это состояние мозга, т.к. обычный человек не может долгое время в нем оставаться без того, чтобы ни свалиться в сон (что также дает большое количество тета волн).
ДЕЛЬТА ВОЛНЫ
Дельта волны – самые медленные волны мозговой активности с частотой, колеблющейся от 1 до 4 Hz. Дельта волны доминируют, когда мы засыпаем и продолжают преобладать в состоянии глубокого сна.
Некоторые исследователи уверены, что дельта-волны присутствуют у целителей в состоянии «целительства» и у экстрасенсов во время получения информации.
Следующая таблица представляет свод позитивных, ассоциируемых с активностью разных групп волн мозговой активности.
Позитивные факторы Категории волн мозговой активности
Возможно, связаны с пиком жизненной активности. Гамма 35 — 45 Hz
Очень активное внешнее внимание. Бета 2 22 — 35 Hz
Активное внешнее внимание. Бета 1 15-22 Hz
Релаксация, пассивное внимание. Медленные бета волны 12-15 Hz
Релаксация, внутреннее внимание, медитация, здоровое ментальное состояние. Альфа (Верхние) 9- 13 Hz
Глубокая медитация, проницательность, Резонанс Шуманна, гипноз Медленные альфа волны — Мю/ Тальфа 7-9Hz
Креативность, БДГ- фаза сна, гипнагогическое соостояние Тета 5-7Hz
Улучшение сна.
Дельта 1 -4 Hz
В течение нескольких минут мозг обычно производит некоторое количество всех видов волн. Однако, для специфического вида активности или поведения мозг способен производить изначально волны одной группы.
По сути, волны мозговой активности подобны волнам озера. Когда дует сильный ветер, большие волны появляются далеко в озере (большая амплитуда, низкая частота). А когда мы бросаем в озеро камешек, появляются небольшие волны очень близко к месту волнения (низкая амплитуда, высокая часота).
Интересная зависимость в том, что когда частота увеличивается, амплитуда уменьшается. Рисунок 3 показывает взаимосвязь типов поведения, ассоциируемых с преобладанием какой-то одной группы частот.
ВОЛНЫ МОЗГОВОЙ АКТИВНОСТИ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА
Здоровый мозг выполняет много важных ментальных функций одновременно, производя большое количество волн мозговой активности разных частот, отражающих эти функции.
При сегодняшнем стрессовом образе жизни мы часто демонстрируем повышенную бета активность. Чтобы преодолеть этот негатив, многие ищут способы производства альфа волн – умиротворенного существования, релаксации.
Когда мы повышаем нашу альфа и тета (включая мю) активность посредством конструктивных процессов – медитаций, упражнений, средствами аудио визуальной стимуляции (АВС), мы добиваемся изменений состояния сознания или «альфа активности».
Важно, чтобы мы научились производить альфа волны на ежедневной основе посредством медитации или АВС.
Однако, многие находят, что легче добиваться альфа активности путем применения деструктивных средств, таких, как наркотики или алкоголь. А также постоянное, неконтролируемое, ненормальное наличие низкочастотной альфа или тета активности является причиной усталости или болезненных состояний, ассоциируемых с бессонницей, депрессией, расстройствами внимания, предменструальным синдромом и синдромом хронической усталости.
Самый важный аспект, связывающий волны мозговой активности со здоровьем человека – это способность изменять эти состояния в соответствии с требованиями ситуации.
Наконец-то мы знаем, почему мозг потребляет так много энергии
Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.
(Изображение предоставлено Shutterstock)Согласно новому исследованию, из вашего мозга может утекать… энергия, которая может объяснить, почему ваша голова потребляет 20% энергии, необходимой для поддержания работы вашего тела.
Исследователи обнаружили, что крошечные мешочки, называемые везикулами, которые содержат сообщения, передаваемые между клетками мозга, могут постоянно выделять энергию, и эта утечка, вероятно, является компромиссом для того, чтобы мозг всегда был готов к работе, согласно новому исследованию. опубликовано 3 декабря в журнале Научные достижения .
«-й мозг -го считается очень дорогим органом», — сказал старший автор Тимоти Райан, профессор биохимии в Weill Cornell Medicine в Нью-Йорке.
Похожие: 10 фактов о мозге, которых вы не знали постоянно запускают электрические сигналы для связи, процесс, который сжигает большое количество молекулы энергии, известной как аденозин-5′-трифосфат (АТФ).
Но за последние пару десятилетий клинические исследования показали, что мозг людей, которые находились в вегетативном состоянии или коме, что означает очень минимальную электрическую активность мозга, по-прежнему потреблял огромное количество энергии, сказал Райан Live Science. Итак, нейробиологи столкнулись с загадкой: если не электрическая активность поглощает всю энергию мозга, то что?
В последние годы Райан и его команда исследовали соединения в мозгу, называемые синапсами, где нейроны встречаются и общаются, запуская крошечные везикулы, заполненные химическими посредниками, называемыми нейротрансмиттерами.
Ранее они показали, что активные синапсы потребляют много энергии. Но в новом исследовании, в котором они инактивировали синапсы нейронов крысы в лабораторных чашках с помощью токсина, а затем измерили уровни АТФ внутри синапсов, команда поняла, что синапсы потребляют много энергии, даже когда нейроны не возбуждаются.
Чтобы выяснить, почему, они отключили различные насосы на поверхности крошечных пузырьков, которые перемещают нейротрансмиттеры и другие молекулы внутрь и наружу, и таким образом лишили синапсы топлива. Они визуализировали синапсы с помощью флуоресцентного под микроскопом и вычислил, сколько АТФ сожгла синапс.
Они обнаружили, что «протонный насос» отвечает за примерно 44% всей энергии, используемой синапсом покоя. Когда они копнули дальше, исследователи обнаружили, что протонный насос должен продолжать работать и сжигать АТФ, потому что везикулы всегда «пропускают» протоны.
Неактивные синапсы готовятся запустить эти везикулы в любой момент, предварительно набив их нейротрансмиттерами.
Они делают это с помощью другого насоса, который находится на поверхности пузырьков. Этот тип помпы, называемый транспортным белком, меняет форму, чтобы переносить нейротрансмиттеры внутрь, а взамен они захватывают протон изнутри пузырька, снова изменить форму и выплюнуть протон из пузырька. Чтобы этот процесс работал, везикулы должны иметь более высокую концентрацию протонов внутри, чем в их окружении.
Но исследователи обнаружили, что даже после того, как везикулы были заполнены нейротрансмиттерами, транспортные белки продолжали изменять форму. Несмотря на то, что они не несли нейротрансмиттеры в везикулы, они продолжали выплевывать протоны, требуя, чтобы протонный насос продолжал работать, чтобы пополнить резервуар протонов везикул.
«Итак, мы обнаружили, что в нем есть некоторая неэффективность», — сказал Райан. Утечка невелика, но если сложить вместе триллионы утечек, это «оказывается довольно большими расходами даже без какой-либо электрической активности».
Исследования проводились с использованием крысиных нейронов в лаборатории, но «участвующие механизмы невероятно хорошо сохранились» между крысами и людьми, поэтому результаты, скорее всего, будут справедливы и для человеческого мозга, сказал Райан.
Непонятно, почему наш мозг эволюционировал, чтобы иметь эту утечку, но легкое изменение формы, вероятно, является компромиссом для везикул, чтобы быстро упаковать нейротрансмиттеры, сказал он.
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ СОДЕРЖАНИЕ
Только представьте, как быстро вы можете разогнаться, если ваша машина постоянно работает на холостом ходу на высоких оборотах, но сколько топлива вы бы потратили впустую, добавил он. «Возможно, ценой поддержания синапсов наготове было неэффективное использование энергии».
Райан и его команда надеются, что результаты могут помочь не только в фундаментальном понимании человеческого мозга, но и в клинической практике. Например, открытие может привести к лучшему пониманию и лечению некоторых заболеваний, таких как Болезнь Паркинсона , при которой мозгу может не хватать топлива для производства АТФ.
В таком случае, «вы говорите о машине, работающей на холостом ходу, [и] вы перерезали бензопровод», — сказал Райан. У вас «действительно будут проблемы».
Первоначально опубликовано на Live Science.
Ясемин — штатный автор Live Science, освещающий вопросы здоровья, неврологии и биологии. Ее работы публиковались в журналах Scientific American, Science и San Jose Mercury News. Она имеет степень бакалавра в области биомедицинской инженерии Университета Коннектикута и диплом о высшем образовании в области научной коммуникации Калифорнийского университета в Санта-Круз.
Здоровый мозг: используй или потеряешь!
Рисунок 1. Дорожно-транспортное происшествие, закрывающеепо Главной улице в городе без
большого количества переулков по сравнению с городом, в котором на
больше переулков и, следовательно, на
больше возможностей объехать аварию
. Пути в мозге
работают по одному и тому же принципу:
Мозг с большим количеством путей
между клетками предоставляет клеткам
больше возможностей общаться друг с другом.
При небольшом повреждении
одного пути мозг имеет
альтернативных вариантов
продолжать посылать сигналы
в мозг по другому пути.
Если вы хотите иметь сильные мышцы, вам необходимо много заниматься физическими упражнениями, например, регулярными физическими упражнениями, силовыми тренировками или поднятием тяжестей. «Используй или потеряешь» — это фраза, которая относится к наращиванию и поддержанию сильных мышц.
А как же твой мозг? Мозг — это не мышца, он не состоит из мышечных волокон. Вместо этого он состоит из множества более мелких клеток мозга, называемых нейронами. Эти нейроны посылают сигналы друг другу и общаются друг с другом с помощью химических веществ, называемых нейротрансмиттерами. Несмотря на то, что клетки мозга не являются мышечными волокнами, клетки мозга также действуют по тому же общему принципу: Используй или потеряй это . Если клетка мозга не используется или не сообщается с соседней клеткой, эта клетка мозга теряет свою функцию.
Когнитивный резерв
Гипотеза «когнитивного резерва» предполагает, что очень здоровый мозг с «большими возможностями» — мозг с высоким когнитивным резервом — это тот, в котором много здоровых клеток мозга, а у этих клеток много связей друг с другом. В мозге с низким когнитивным резервом не так много связей между клетками мозга и, вероятно, меньше здоровых клеток (Harrison et al., 2015). Итак, зачем нам нужен высокий когнитивный резерв?
Проведем аналогию с выполнением поручения (рис. 1). Вам нужно доставить машину из точки А (в северной части города) в точку Б (в южной части города). Как правило, когда вы выполняете это поручение, вы используете главную улицу, потому что это распространенный и легко доступный маршрут. А теперь представьте, что главная улица закрыта из-за дорожно-транспортного происшествия. Если вы находитесь в городе без очень хорошо связанной дорожной системы, вам, возможно, придется просто сидеть на главной улице, пока авария не будет устранена, потому что у вас нет других вариантов.
Теперь представьте, что вы живете в городе с множеством дорог, и все эти дороги соединены в сетку. В этом более связанном городе вам не нужно будет стоять в пробке. Вы все еще можете добраться до точки B, потому что вы можете выбрать альтернативный маршрут — у вас есть несколько вариантов путешествия.
Мозг работает аналогичным образом. Если он пытается послать сигнал из одной области в другую и по какой-то причине возникает проблема с отправкой этого сообщения обычным способом, мозг с хорошими связями (с высоким когнитивным резервом) будет иметь множество других путей (что ученые вызывать нервные пути), доступные для приема, и сигнал все еще может достичь своего назначения. Мозг с хорошими связями обладает большей «устойчивостью» к повреждениям — он может справиться с большим количеством повреждений, чем мозг с меньшим количеством альтернативных маршрутов вокруг поврежденных участков (Stern, 2012).
Наращивание когнитивного резерва с помощью мозговой активности
Чтобы построить связи между клетками мозга и увеличить связи между существующими клетками мозга, вам нужно использовать клетки для установления связи , а затем продолжать использовать клетки , к поддерживать эту связь .
Регулярное использование «мозговой стимуляции» на самом деле укрепляет здоровье мозга: люди, занимающиеся более интеллектуально стимулирующей работой или досугом, постоянно создают новые мозговые связи и используют существующие мозговые связи в своей повседневной жизни (Andel, Vigen, Mack, Clark , & Gatz, 2006; Fritsch et al., 2001; Stern, Albert, Tang, & Tsai, 1999). Даже если вы не живете и не работаете в интеллектуально стимулирующей среде, вы все равно можете создать свой собственный когнитивный резерв, бросив вызов своему мозгу:
- Изучая новую информацию и обрабатывая ее на более глубоком уровне.
- Посмотрите документальный фильм и обсудите его с другом.
- Читайте книги или статьи в новом жанре — если вам нравятся детективы, попробуйте научно-популярную литературу. Если вы обычно читаете журналы, попробуйте прочитать небольшой рассказ. Даже если это не ваш первый выбор, помните, что вы пробуете что-то новое, потому что бросаете вызов своему мозгу.
- Посещайте лекции или выступайте с приглашенными докладчиками в вашем районе по интересующим вас темам — в вашей библиотеке или дополнительном офисе должен быть календарь или список того, что бесплатно.
- Попробовать существующие действия по-новому.
- Чистите зубы противоположной рукой — это заставляет ваш мозг работать усерднее, чем вы думаете!
- Попробуйте изучить, а затем попробовать новую технику приготовления пищи. Вы слышали о приготовлении пищи методом sous vide? Если нет, поищите! Вы пробовали готовить со специями другой культуры? Процесс обучения и процесс проб могут быть хорошим испытанием для вашего мозга, а награда может быть вкусной.
- Стимулируйте свои чувства с помощью новых условий — смотрите, слушайте и обоняйте новые для вас вещи
- Если вы обычно ходите в кино, почему бы не посмотреть пьесу или оперу?
- Послушайте новую радиостанцию — даже если музыка на новой станции обычно не та, которую вы предпочитаете, вы можете подумать о различиях, которые вы слышите в музыкальных стилях, и вы даже можете обсудить с кем-то, почему определенные стили больше или менее привлекательна для вас. Возможно, вы откроете для себя новую область музыки, которая вам понравится
- Прогуляйтесь по новому маршруту – посмотрите новый район в вашем районе. Вместо того, чтобы ходить по своему кварталу, почему бы не подъехать к новому месту и не начать прогулку оттуда? Не забудьте сообщить людям, куда вы направляетесь, и взять с собой карту!
- Попробуйте новый сложный навык
- Выучите новый язык — или даже простые приветствия на нескольких языках — интернет поможет вам начать работу. Например, «Спасибо»:
- На японском языке это пишется как ありがとう и произносится как «аригато» (ар-их-га-то). Тренируйтесь писать и говорить.
- Спасибо по-исландски «Takk»
- На иврите «спасибо» будет «Тода» (тох-да),
- Посмотрите, сколько еще вы можете найти и запомнить,
- Найдите друга, который научит вас новой карточной игре,
- Попробуйте новый инструмент — видеоролики в Интернете могут стать отличным способом научиться самостоятельно из дома, если вы не хотите посещать урок,
Возможно, вы откроете для себя новую область музыки, которая вам понравится Действительно, все, что вы считаете интеллектуально сложным, скорее всего, вызывает рост новых нейронных связей или создание более эффективных существующих связей.
Используя свой мозг по-новому, вы наращиваете свой когнитивный резерв.
Позаботьтесь о своем мозге, заботясь о своем сердце и кровеносных сосудах
Здоровье мозга достигается не только за счет участия в новых или интеллектуально стимулирующих занятиях. Вы также должны практиковать здоровое поведение, которое помогает доставлять кислород к мозгу. Кислород доставляется в мозг по кровеносным сосудам, и вы можете поддерживать эти кровеносные сосуды в рабочем состоянии с помощью здорового питания, поддерживая артериальное давление и придерживаясь любых других полезных для сердца практик, рекомендованных вашим врачом. Упражнения также помогают мозгу, увеличивая приток крови и кислорода (Henderson, 2014). В общем, что хорошо для вашего сердца, хорошо и для вашего мозга.
Более высокий когнитивный резерв защищает от болезни Альцгеймера и других деменций
Наращивание когнитивного резерва может окупиться в пожилом возрасте за счет замедления ухудшения памяти и снижения риска болезни Альцгеймера и деменции (Wilson et al.
, 2003; Уолли, Дири, Эпплтон и Старр, 2004 г.). Ученые считают, что это достигается за счет того, что у мозга появляется больше возможностей для передачи мозговых сигналов туда, куда им нужно, даже если повреждение началось с самых ранних стадий заболевания (Akbaraly et al., 2009).; Скармис и Стерн, 2003 г.; Уилсон и др., 2002).
Вернемся к примеру с пробкой. Если очень ранняя болезнь Альцгеймера вызывает повреждение определенных маршрутов или нервных путей в мозге, и если этот мозг уже имел низкий когнитивный резерв, то есть изначально не было большого количества здоровых связей, симптомы потери памяти и проблемы с повседневными задачами будут заметны намного раньше, потому что у мозга нет альтернативных вариантов для передачи этих сигналов по поврежденным областям. В мозге с высоким когнитивным резервом — у человека уже был очень хорошо связанный мозг — мозг может быть в состоянии работать вокруг части с ранним повреждением Альцгеймера, и симптомы могут оставаться в страхе в течение более длительного времени.
Краткий обзор
Упражнения для ваших мышц делают мышцы крепкими, а для клеток мозга — сильными и здоровыми. Укрепите когнитивный резерв своего мозга — создайте мозг с хорошими связями и большими возможностями — за счет здорового образа жизни (диеты и физических упражнений) и включения умственно сложных занятий в свою повседневную жизнь. Чем больше у вашего мозга вариантов отправки сигналов, тем лучше он справляется с областями повреждения. Мозг с хорошими связями может лучше отсрочить или предотвратить такие болезни, как болезнь Альцгеймера. Скорее всего, эти умственно сложные занятия также сделают вашу жизнь веселой и интересной.
Ссылки
- Акбарали, Т. Н., Портет, Ф., Фустинони, С., Дартиг, Дж. Ф., Артеро, С., Руо, О., и Берр, К. (2009). Активный отдых и риск слабоумия у пожилых людей: результаты исследования трех городов. Неврология, 73, 854-861.
- Андел, Р., Виген, К., Мак, В.Дж., Кларк, Л.Дж., Гац, М. (2006). Влияние образования и профессиональной сложности на скорость снижения когнитивных функций у пациентов с болезнью Альцгеймера. Журнал Международного нейропсихологического общества, 12, 147-152.
- Фрич, Т., МакКлендон, М.Дж., Смит, К.А., Лернер, А.Дж., Чен, Ч.Х., Пето, Г.Дж., и Фридланд, Р.П. (2001). Влияние уровня образования на клиническое выражение болезни Альцгеймера: результаты исследовательского реестра. Американский журнал болезни Альцгеймера и других деменций, 16, 369–376.
- Харрисон С.Л., Саджад А., Брамер В.М., Икрам М.А., Тимейр Х. и Стефан Б.К. (2015). Изучение стратегий операционализации когнитивного резерва: систематический обзор обзоров. Журнал клинической и экспериментальной нейропсихологии, 37 (3), 253-264.
- Хендерсон, В.В., (2014). Три стратегии среднего возраста для предотвращения когнитивных нарушений из-за болезни Альцгеймера. Климактерический период: Журнал Международного общества менопаузы, 17 Suppl 2, 38-46.
- Скармиас, Н. и Стерн, Ю. (2003). Когнитивный резерв и образ жизни. Журнал клинической и экспериментальной нейропсихологии, 25, 625-633.
- Стерн Ю., Альберт С., Танг М. и Цай В. (1999). Скорость снижения памяти при БА связана с образованием и родом занятий: Когнитивный резерв? Неврология, 53, 1942-1947.
- Стерн, Ю. (2012). Когнитивный резерв при старении и болезни Альцгеймера. Ланцетная неврология, 11 (11), 1006–1012.
- Уолли, Л.Дж., Дири, И.Дж., Эпплтон, С.Л., и Старр, Дж.М. (2004). Когнитивный резерв и нейробиология когнитивного старения. Обзоры исследований старения, 3 (4), 369.-382.
- Уилсон, Р.С., де Леон, С.Ф.М., Барнс, Л.Л., Шнайдер, Дж.А., Бьениас, Дж.Л., Эванс, Д.А., и Беннетт, Д.А. (2002). Участие в когнитивно-стимулирующих мероприятиях и риск развития болезни Альцгеймера. ДЖАМА, 287, 742– 748.
(2006). Влияние образования и профессиональной сложности на скорость снижения когнитивных функций у пациентов с болезнью Альцгеймера. Журнал Международного нейропсихологического общества, 12, 147-152.
ДЖАМА, 287, 742– 748.Авторы
Элизабет Б. Фаут и Мария К. Нортон
Связанные исследования
Здоровый мозг: используй или потеряешь!
Если вам нужны сильные мышцы, вам необходимо много заниматься физическими упражнениями, например, регулярными физическими упражнениями, силовыми тренировками или поднятием тяжестей. «Используй или потеряешь» — это фраза, которая относится к построению и поддержанию сильных мышц.
Нормальны ли мои изменения памяти?
По мере старения человеческого тела стареет и мозг, даже при нормальном здоровом старении. Некоторые пожилые люди могут начать замечать, что теперь им требуется немного больше времени для изучения новых вещей, или они стали немного забывчивыми. Они могут потерять такие вещи, как ключи или стекло
Риск деменции: природа или воспитание?
Уже давно ведутся споры о том, являются ли большинство факторов, которые делают нас такими, какие мы есть, результатом генетики или влияния окружающей среды — так называемые дебаты «природа против воспитания».
Ученые, кажется, согласны с тем, что оба генетических влияния (то, с чем мы рождаемся) AN
Депрессия в пожилом возрасте
Периодическое чувство грусти или уныния, которое затем проходит само по себе, является нормальной частью жизни и не считается депрессией. Когда симптомы становятся более распространенными или более интенсивными, их не следует игнорировать. Врач, психиатр
Выбор образа жизни для снижения риска депрессии в пожилом возрасте
Жизнь полна испытаний, и у большинства из нас время от времени случаются периоды грусти. Однако длительная грусть в сочетании с другими симптомами, такими как трудности с концентрацией внимания, чувство вины, потеря интереса к вещам, которые раньше приносили удовольствие,
Повышение качества жизни людей с деменцией
Когда у близких развивается болезнь Альцгеймера или другой вид деменции, супруги и другие члены семьи часто помогают с повседневными потребностями, такими как вождение автомобиля, покупки и, в конечном итоге, даже уход за собой (кормление, купание и одевание).