Нейронные связи в мозгу: CogniFit — Нейронная пластичность и когнитивность

CogniFit - Нейронная пластичность и когнитивность

"Под пластичностью мозга подразумевается способность нервной системы изменять свою структуру и функции на протяжении всей жизни в ответ на многообразие окружающей среды. Этому термину не так просто дать определение даже несмотря на то, что в настоящее время он широко применяется в психологии и нейронауке. Он используется для обозначения изменений, происходящих на различных уровнях нервной системы: в молекулярных структурах, изменения экспрессии генов и поведения".

Нейропластичность позволяет нейронам восстанавливаться как анатомически, так и функционально, а также создавать новые синаптические связи. Нейронная пластичность - это способность мозга к восстановлению и реструктуризации. Этот адаптивный потенциал нервной системы позволяет мозгу восстановиться после травм и нарушений, а также может уменьшить последствия структурных изменений, вызванных такими патологиями, как рассеянный склероз, болезнь Паркинсона, когнитивное расстройство, болезнь Альцгеймера, дислексия, СДВГ, бессонница у взрослых, бессонница у детей и т.д.

Нейронные сети до тренировокНейронные сети

после 2-х недель когнитивной стимуляцииНейронные сети после 2-х месяцев когнитивной стимуляции

Синаптическая пластичность

Когда мы учимся или получаем новый опыт, мозг устанавливает серию нейронных связей. Эти нейронные сети представляют собой пути, по которым нейроны обмениваются между собой информацией. Эти пути формируются в мозге при обучении и практике, как, например, в горах образуется тропа, если по ней ежедневно ходит пастух со своим стадом. Нейроны взаимодействуют между собой посредством соединений, называемых синапсом, и эти коммуникационные пути могут восстанавливаться в течение всей жизни. Каждый раз, когда мы приобретаем новые знания (путем постоянной практики), коммуникация или синаптическая трансмиссия между участвующими в процессе нейронами усиливается. Улучшение коммуникации между нейронами означает, что электрические сигналы более эффективно передаются на протяжении всего нового пути. Например, когда вы пытаетесь распознать что за птица поёт, между некоторыми нейронами образуются новые связи. Так, нейроны зрительной коры определяют цвет птицы, слуховой коры - её пение, а другие нейроны - название птицы. Таким образом, чтобы идентифицировать птицу, нужно многократно сопоставить её цвет, голос, название. С каждой новой попыткой, при возвращении к нейронной цепи и восстановлении нейронной передачи между вовлечёнными в процесс нейронами, эффективность синаптической трансмиссии повышается. Таким образом, коммуникация между соответствующими нейронами улучшается, и процесс познания с каждым разом происходит быстрее. Синаптическая пластичность является основой пластичности человеческого мозга.

С учётом того, что синаптическая пластичность достигается путём улучшения коммуникаций в синапсе между существующими нейронами, под нейрогенезом подразумевается рождение и размножение новых нейронов в мозге. В течение длительного времени идея о регенерации нейронов в мозге взрослого человека считалась чуть ли не ересью. Учёные верили, что нервные клетки умирают и не восстанавливаются. После 1944 г., и особенно в последние годы, научным путём было доказано существование нейрогенеза, и сегодня мы знаем, что происходит, когда стволовые клетки (особый вид клеток, расположенных в зубчатой извилине, гиппокампе и, возможно, в префронтальной коре) делятся на две клетки: стволовую и клетку, которая превратится в полноценный нейрон, с аксонами и дендритами. После этого новые нейроны мигрируют в различные области (включая удалённые друг от друга) мозга, туда, где они нужны, поддерживая тем самым нейронную дееспособность мозга. Известно, что как у животных, так и у людей внезапная гибель нейронов (например, после кровоизлияния) является мощным стимулом для запуска процесса нейрогенеза.

Функциональная компенсационная пластичность

В научной литературе по нейробиологии широко раскрыта тема снижения когнитивных способностей при старении и объяснено, почему пожилые люди демонстрируют более низкую когнитивную производительность, чем молодёжь. Удивительно, однако далеко не все пожилые люди показывают низкую производительность: у некоторых результаты ничуть не хуже, чем у молодых. Эти неожиданно разные результаты у подгруппы людей одного и того же возраста были исследованы научным путём, в результате чего было обнаружено, что при обработке новой информации пожилые люди с большей когнитивной производительностью используют те же самые области мозга, что и молодёжь, а также другие области мозга, которые не используются ни молодыми, ни другими пожилыми участниками эксперимента. Этот феномен сверхиспользования мозга пожилыми людьми был исследован учёными, которые пришли к выводу о том, что использование новых когнитивных ресурсов происходит в рамках компенсационной стратегии. В результате старения и снижения синаптической пластичности мозг, демонстрируя свою пластичность, начинает реструктурировать свои нейрокогнитивные сети. Исследования показали, что мозг приходит к этому функциональному решению путём активации других нервных путей, чаще задействуя области в обоих полушариях (что обычно характерно только для более молодых людей).

Функционирование и поведение: обучение, опыт и окружение

Мы рассмотрели, что пластичность — это способность мозга изменять свои биологические, химические и физические характеристики. Однако меняется не только мозг - также меняется поведение и функционирование всего организма. За последние годы мы узнали о том, что генетические или синаптические нарушения мозга происходят в результате как старения, так и воздействия огромного количества факторов окружающей среды. Особенно важны открытия о пластичности мозга, а также о его уязвимости в результате различных расстройств. Мозг учится на протяжении всей нашей жизни - в любой момент и по разным причинам мы получаем новые знания. Например, дети приобретают новые знания в огромных количествах, что провоцирует значительные изменения в мозговых структурах в моменты интенсивного обучения. Новые знания можно получить и в результате пережитой неврологической травмы, например, в результате повреждения или кровоизлияния, когда функции повреждённой части мозга нарушаются, и нужно учиться заново. Есть также люди с жаждой знаний, для которых необходимо постоянно учиться. В связи с огромным количеством обстоятельств, при которых может потребоваться новое обучение, мы задаемся вопросом, меняется ли каждый раз при этом мозг? Исследователи полагают, что это не так. По-видимому, мозг приобретает новые знания и демонстрирует свой потенциал пластичности в том случае, если новые знания помогут улучшить поведение. То есть для физиологических изменений мозга необходимо, чтобы следствием обучения были перемены в поведении. Другими словами, новые знания должны быть нужными. Например, знания о еще одном способе выживания. Вероятно, тут играет роль степень полезности. В частности, развить пластичность мозга помогают интерактивные игры. Было доказано, что такая форма обучения повышает активность префронтальной коры головного мозга (ПФК). Кроме того, полезно играть с положительным подкреплением и вознаграждением, что традиционно используется при обучении детей.

Условия реализации пластичности мозга

Когда, в какой момент жизни мозг наиболее подвержен изменениям под воздействием факторов окружающей среды? По-видимому, пластичность мозга зависит от возраста, и предстоит сделать ещё немало открытий о влиянии на неё окружающей среды в зависимости от возраста субъекта. Однако нам известно о том, что умственная деятельность как здоровых пожилых людей, так и пожилых людей, страдающих нейродегенеративным заболеванием, положительно влияет на нейропластичность. Важно то, что мозг подвержен как положительным, так и негативным изменениям ещё до рождения человека. Проведённые на животных исследования показали, что если будущие матери находятся в окружении положительных стимулов, у младенцев образуется больше синапсов в определённых областях мозга. И наоборот, при включении яркого света при беременных, который вводил их в состояние стресса, количество нейронов в префронтальной коре головного мозга (ПФК) плода снижалалось. Кроме того, похоже, что ПФК более чувствительна к воздействию окружающей среды, чем остальные области мозга. Результаты этих экспериментов имеют важное значение в споре "природа против окружения", поскольку демонстрируют, что окружающая среда может менять нейронную экспрессию генов. Как эволюционирует мозговая пластичность со временем и каков результат воздействия на неё окружающей среды? Этот вопрос является важнейшим для терапии. Проведённые генетические исследования животных показали, что некоторые гены меняются даже в результате непродолжительного воздействия, другие - в результате более длительного воздействия, в то время как также существуют гены, на которые не удалось никак повлиять, и даже если удалось, то в результате они всё равно вернулись в своё первоначальное состояние. Несмотря на то, что термин "пластичность" мозга несёт позитивный оттенок, на самом деле, под пластичностью мы также подразумеваем и негативные изменения мозга, связанные с дисфункциями и расстройствами. Когнитивная тренировка очень полезна для стимулирования положительной пластичности мозга. С помощью систематических упражнений можно создать новые нейронные сети и улучшить синаптические связи между нейронами. Однако, как мы отметили ранее, мозг не обучается эффективно если учёба не является полезной. Поэтому при обучении важно ставить и достигать свои личные цели.

1] Определение взято из: Колб, Б., Мохамед, A., & Гибб, Р., Поиск факторов, лежащих в основе пластичности мозга в нормальном и повреждённом состоянии, Revista de Trastornos de la Comunicación (2010), doi: 10.1016/j.jcomdis.2011.04 0.007 Этот раздел является производным от работы Колба, B., Мохамеда, A., & Гибба, Р., Поиск факторов, лежащих в основе пластичности мозга в нормальном и повреждённом состоянии, Revista de Trastornos de la Comunicación (2010), doi: 10.1016 / j . jcomdis.2011.04.007

Нейропластичность: как заставить мозг лучше работать :: Здоровье :: РБК Стиль

© absolutvision/unsplash

Автор Ирина Рудевич

05 декабря 2019

Ученые утверждают, что, тренируя мозг посредством нового опыта, можно восстановить его после повреждений и достичь многого в личном развитии. Рассказываем о том, как этого можно добиться.

Магия нейронов

Цепочки нейронов, нервных клеток мозга, отвечающих за передачу информации, регенерируются, как и ткани организма. Известны случаи, когда люди возвращались к привычной жизни после черепно-мозговых травм и инсульта. Доктор Селеста Кэмпбелл, нейропсихолог из Ветеранского медицинского центра в Вашингтоне, утверждает, что в результате взаимодействия с окружающей средой происходят физиологические изменения в головном мозге. Это и есть нейропластичность. Помимо нее существует концепция нейрогенеза, в соответствии с которой мозг может не только менять имеющиеся связи и создавать новые, но и выращивать нейроны.

С момента рождения и в течение всей жизни клетки реорганизуются в соответствии с потребностями человека, позволяя адаптироваться к происходящему. Мозг можно сравнить с компьютером, но последний работает на неизменных алгоритмах, которые требуют обновлений программного обеспечения. Процесс построения новых нейронных связей происходит постоянно, но если его стимулировать, то клетки будут обновляться быстрее, а способности — развиваться активнее.

Нейропластичность и психология

Эксперты по нейропластичности Кристофер А. Шоу и Джилл К. МакИчерн считают, что нейропластичность — это фундаментальный процесс, который описывает изменения нервной активности в мозге. Специалисты делят область исследований на две части: функциональную и структурную. Первая описывает изменения в синапсах (нейронах) за счет обучения и развития, вторая — силу связей между ними. Нейропластичность интересна не только химикам и нейробиологам, но также психологам, так как предполагает потенциальные возможности для изменений в обучении, поведении и настроении.

Если постоянно выполнять одни и те же действия, полагаясь на привычные реакции, то человек рискует начать жить «на автомате». Так работа превращается в рутину, а отношения с близкими и эмоциональное состояние переходят в застойный режим. Специалисты изучают возможности преодоления шаблонов мышления, потому что постоянная практика способна внести существенные изменения в структуру и функции мозга.

Учеба для нейронов

Без смены привычек и в отсутствие новых знаний человек использует малую часть нейронов. Нейробиолог Ричард Дэвидсон организовал Институт здорового мышления и совместно с его специалистами провел ряд исследований. Ученый считает, что люди способны целенаправленно создавать связи в мозге, помогающие стать счастливее. При этом у каждого из нас наиболее активны различные участки мозга. Например, в соответствии с исследованиями Дэвидсона, у оптимистов лучше развита определенная область префронтальной коры головного мозга. Нейробиолог указывает, что при помощи специальных упражнений можно справиться с болью, стрессом и депрессией, активируя нейронные связи, которые отвечают за ощущение радости.

Семь дней счастья

Нейропластичность уникальна тем, что новые способности возникают почти мгновенно, но для устойчивости цепочек нейронов нужно минимум семь дней тренировок. Причем этого времени достаточно для человека любого возраста, хотя с годами скорость восприятия информации может снижаться. Ричард Дэвидсон считает, что достаточно потратить полчаса в день, чтобы научиться новому и закрепить эти знания. Когда человек сталкивается с задачей, которую раньше не приходилось решать, мозг активирует скрытые ресурсы. Таким упражнением может быть что угодно — от нового маршрута с работы домой до изучения иностранного языка.

Аэробика для мозга

© alice achterhof/unsplash

Исследователь Лоренс Кац создал направление для тренировки мозга — нейробику. Эта практика помогает формировать новые, более эффективные связи для развития и самочувствия человека. В основе тренировок — смена шаблонов, которая затрагивает пять органов чувств. Упражнения можно выполнять без специальной подготовки, в любое время суток и в любом месте. Например, Кац советует начать день по-другому. Поставьте другую мелодию на будильник и заварите чай вместо кофе. Стойкую ассоциацию с запахом последнего можно перебить ароматами для дома и периодически менять их для обновления восприятия. Задействуйте тактильные ощущения и пространственную память в привычном месте: попробуйте позавтракать в тишине, если привыкли слушать музыку, или смотреть в окно, а не в монитор.

Мир вверх ногами

Если у вас насыщенный график и нет желания кардинально менять привычные вещи, Лоренс Кац предлагает посмотреть на них по-другому. На полке или столе рядом с вашим рабочим местом наверняка есть предметы, которые стоят там давно (календарь, статуэтка, фотография в рамке). Исследователь советует перевернуть их вверх ногами. Как это работает: при взгляде на вещь логическая часть мозга моментально обрабатывает информацию, а затем подключается абстрактное мышление. Если мозг определил предмет как знакомый, то ему не нужно активизировать мыслительный процесс: вещь становится «частью пейзажа» и человек не обращает на нее внимания. Непривычная картинка требует дополнительных нейронных ресурсов, подключает творческое правое полушарие и аналитику формы, сочетания цветов, качеств предмета. Такая реорганизация внесет эффект новизны и позволит сломать шаблон мышления.

Что еще можно сделать для мозга

Для полноценного восстановления мозгу нужны сон, правильное питание и спорт. По данным исследований, физическая активность влияет на настроение, самочувствие и познавательные способности. Можно начать с пеших прогулок, совместив их с поиском нового маршрута по системе «прокачки мозга» от Ричарда Дэвидсона.

Специалисты советуют применять различные техники для активизации нейропластичности. Например, на формирование новых нейронных связей позитивно влияют чтение, игра на музыкальных инструментах, путешествия и рукоделие, которое задействует мелкую моторику. Большинство этих тренировок считаются развлечениями, поэтому выбирайте занятия, которые доставляют вам удовольствие. Уже через неделю «тренировок» можно отметить изменения в восприятии, настроении и скорости мышления. 

как перестроить мозг за два месяца — Личный опыт на vc.ru

Мозг привык идти по простейшему пути и сохранять старые привычки. Но есть способы его перехитрить.

{"id":70935,"url":"https:\/\/vc.ru\/life\/70935-marshrut-66-kak-perestroit-mozg-za-dva-mesyaca","title":"\u041c\u0430\u0440\u0448\u0440\u0443\u0442 66: \u043a\u0430\u043a \u043f\u0435\u0440\u0435\u0441\u0442\u0440\u043e\u0438\u0442\u044c \u043c\u043e\u0437\u0433 \u0437\u0430 \u0434\u0432\u0430 \u043c\u0435\u0441\u044f\u0446\u0430","services":{"facebook":{"url":"https:\/\/www.facebook.com\/sharer\/sharer.php?u=https:\/\/vc.ru\/life\/70935-marshrut-66-kak-perestroit-mozg-za-dva-mesyaca","short_name":"FB","title":"Facebook","width":600,"height":450},"vkontakte":{"url":"https:\/\/vk.com\/share.php?url=https:\/\/vc.ru\/life\/70935-marshrut-66-kak-perestroit-mozg-za-dva-mesyaca&title=\u041c\u0430\u0440\u0448\u0440\u0443\u0442 66: \u043a\u0430\u043a \u043f\u0435\u0440\u0435\u0441\u0442\u0440\u043e\u0438\u0442\u044c \u043c\u043e\u0437\u0433 \u0437\u0430 \u0434\u0432\u0430 \u043c\u0435\u0441\u044f\u0446\u0430","short_name":"VK","title":"\u0412\u041a\u043e\u043d\u0442\u0430\u043a\u0442\u0435","width":600,"height":450},"twitter":{"url":"https:\/\/twitter.com\/intent\/tweet?url=https:\/\/vc.ru\/life\/70935-marshrut-66-kak-perestroit-mozg-za-dva-mesyaca&text=\u041c\u0430\u0440\u0448\u0440\u0443\u0442 66: \u043a\u0430\u043a \u043f\u0435\u0440\u0435\u0441\u0442\u0440\u043e\u0438\u0442\u044c \u043c\u043e\u0437\u0433 \u0437\u0430 \u0434\u0432\u0430 \u043c\u0435\u0441\u044f\u0446\u0430","short_name":"TW","title":"Twitter","width":600,"height":450},"telegram":{"url":"tg:\/\/msg_url?url=https:\/\/vc.ru\/life\/70935-marshrut-66-kak-perestroit-mozg-za-dva-mesyaca&text=\u041c\u0430\u0440\u0448\u0440\u0443\u0442 66: \u043a\u0430\u043a \u043f\u0435\u0440\u0435\u0441\u0442\u0440\u043e\u0438\u0442\u044c \u043c\u043e\u0437\u0433 \u0437\u0430 \u0434\u0432\u0430 \u043c\u0435\u0441\u044f\u0446\u0430","short_name":"TG","title":"Telegram","width":600,"height":450},"odnoklassniki":{"url":"http:\/\/connect.ok.ru\/dk?st.cmd=WidgetSharePreview&service=odnoklassniki&st.shareUrl=https:\/\/vc.ru\/life\/70935-marshrut-66-kak-perestroit-mozg-za-dva-mesyaca","short_name":"OK","title":"\u041e\u0434\u043d\u043e\u043a\u043b\u0430\u0441\u0441\u043d\u0438\u043a\u0438","width":600,"height":450},"email":{"url":"mailto:?subject=\u041c\u0430\u0440\u0448\u0440\u0443\u0442 66: \u043a\u0430\u043a \u043f\u0435\u0440\u0435\u0441\u0442\u0440\u043e\u0438\u0442\u044c \u043c\u043e\u0437\u0433 \u0437\u0430 \u0434\u0432\u0430 \u043c\u0435\u0441\u044f\u0446\u0430&body=https:\/\/vc.ru\/life\/70935-marshrut-66-kak-perestroit-mozg-za-dva-mesyaca","short_name":"Email","title":"\u041e\u0442\u043f\u0440\u0430\u0432\u0438\u0442\u044c \u043d\u0430 \u043f\u043e\u0447\u0442\u0443","width":600,"height":450}},"isFavorited":false}

166 354 просмотров

Если бы вы увидели меня несколько недель назад в обычное утро четверга, вы задумались бы, все ли со мной в порядке. Я начинал улыбаться ни с того ни с сего и не мог остановиться. Прилив удовлетворения был слишком большим. Наконец-то получилось. Мои многолетние попытки окупились.

Отчего такая эйфория? С глубоким удовлетворением я поставил значок «X» в календаре, что означало, что я закончил 66-й день моей новой утренней рутины: чтение, упражнения и медитация.

Чем отличается 66-й день от остальных? Исследователи обнаружили, что среднее время, необходимое для формирования новой привычки, составляет 66 дней.

Мне нравилось связывать свой проект с Керуаком, поэтому я решил сделать своей целью 66 дней — построить свой собственный нейронный Маршрут 66.

Это был непростой путь. Он был больше похож на попытку научиться писать левой рукой: выполнимо, но мучительно.

Однажды я возвращался с выступления на мероприятии, которое проходило в четырех часах езды от моего дома. После долгого изнурительного дня общения с совершенно незнакомыми людьми я заполз в машину и отправился домой. Въезжая на подъездную дорожку в 23:45, я внезапно вспомнил, что в утренней спешке не проделал новую рутину.

Если я не лягу спать, чтобы сделать это, завтра я не высплюсь, потому что должен выступить на раннем утреннем вебинаре, к которому еще не подготовился. Я сидел, уставившись на свой руль — все соседи вокруг крепко спали — и понимал, что нужно сделать ужасный выбор. Пропустить один день (может, я смогу сделать это завтра?) или сделать что-то иррациональное — проглотить горькую пилюлю и прямо сейчас выделить час на чтение, упражнения и медитацию.

Хотя исследования показывают, что пропущенный день не обязательно означает провал по внедрению привычки, выяснилось, что лично для меня это так. Выбившись из накатанной колеи, мне сложно в нее вернуться.

Зная это, я напомнил себе: чтобы действительно привить себе привычку, нужно проделывать эту процедуру каждый день, не задумываясь, первые 66 дней. Поэтому я проделал всю рутину, а затем потащился спать в 1:15 ночи.

Я старался применять науку о мозге для формирования привычек, которые приносят счастье, сосредоточенность и производительность. В этой статье я расскажу, что узнал и как вы можете пройти через сложный путь изменения привычек: преодолеть инерцию старых привычек и установить новые.

Революция нейропластичности

Одно из самых революционных открытий, сделанных за последние несколько десятилетий, заключается в том, насколько пластичен наш мозг. До этой смены парадигмы ученые думали, что мозг не изменяется после примерно 25 лет. Это не так: наш мозг постоянно обновляется. Завтра у вас будет другой мозг, не такой, как сегодня. И это происходит на протяжении всей жизни. В одном исследовании, в котором участвовали люди 57-72 лет, ученые обнаружили, что их мозг создает от 500 до 1000 новых нейронов в одном только гиппокампе каждый день.

Так почему нам так сложно даются изменения, если мозг так легко изменить? Почему нам нужно так долго повторять что-то, прежде чем это становится привычкой?

Умный мозг/глупый мозг

Я ненавижу сообщать плохие новости, но ваш мозг одновременно и умен, и глуп. Ключ в том, чтобы научиться использовать умный мозг, чтобы перехитрить глупый.

Иными словами, основная задача вашего мозга — сохранить вас в безопасности. Ему нравится знать, что будет дальше, он любит предсказывать будущее. Таким образом, мозг всеми силами поддерживает статус-кво не потому, что это полезно для вас, а потому, что он предсказуем. Изменение, с точки зрения мозга, может означать опасность. (Это его глупая часть.) Нет, никакой реальной опасности нет. Но ваш мозг этого не знает (и, честно говоря, его это не волнует). В нейронной логике его операционной системы заложена тенденция сохранять вещи неизменными. Если вы не убедите его в том, что изменения, которые вы пытаетесь осуществить, действительно имеют важное значение.

Как же это сделать? Тут и выходит на первый план «делать, не задумываясь».

Если я хоть однажды позволю себе пропустить занятия, чуствуя себя истощенным, то, естественно, я всегда буду думать об этой лазейке — лазейке, которая часто становится пропастью. С другой стороны, если я скажу себе, что нет никаких исключений, я буду искать возможности проделать необходимое раньше в тот же день (мой мозг не любит ложиться спать в 1:15 еще больше, чем я). Со временем ежедневная (а иногда иррациональная — например, моя утренняя рутина в полночь) последовательность убеждает мозг в том, что у него есть новая задача — чтобы новая деятельность происходила каждый день.

Последовательность — это ключ

Я пытался тренироваться на протяжении многих лет. Вы знаете — то начну, то брошу. Не то чтобы у меня не было светлых полос. Были. Как, например, 7-минутная тренировка по NYTimes, прямо перед тем, как принять душ. Или время, когда я отправлялся на прогулку сразу после пробуждения.

Но у меня всегда были проблемы с постоянством. После успешных двух недель я неизбежно выбиваюсь из колеи. Затем я возвращаюсь, потом снова выпадаю, снова возвращаюсь… словом, вы поняли. После нескольких витков я выдыхался. Это не было движение по спирали вверх, это был бег по кругу. С каждым разом двигаться дальше оказывалось все труднее и труднее. Почему я не могу набрать достаточный импульс, чтобы выдержать значимые изменения?

Проблема была не в мотивации. Не в недостаточном старании. Не в том, что цель была слишком сложной (в какой-то момент я пытался делать 30-секундную планку вместо целой тренировки). Все было куда проще. Я не делал то, что нужно, последовательно в течение достаточного количества дней подряд.

Мой новый утренний распорядок был частью более масштабного годового квеста по перестройке моего мозга — и я знал, что этот год будет другим, и мне нужно серьезно отнестись к тому, насколько упрям мой мозг.

Почему сложно формировать новые привычки

Оказывается, в мозге много энергии — ему просто не нравится ее использовать. На нейронном уровне это буквально форма метаболической энергии (или способность нейронов многократно вспыхивать).

Как утверждает Даниэль Койл в его блестящей книге «Код таланта», мозг скупо накапливает свою силу. Представьте, что дядя Скрудж стоит перед хранилищем, полным энергии — со своим этим угрюмым лицом, — и вы получите полную картину. Старые привычки — это всегда более простая и менее энергоемкая программа для мозга. Имея возможность выбора, мозг всегда предпочтет более легкий вариант.

Заметьте, я сказал, что ваш мозг любит придерживаться старых, а не «вредных» привычек. Вашему мозгу на самом деле нет дела до привычек. Неважно, хороша или плоха старая привычка — его логика более проста. Мозг заботит только то, насколько легко или сложно запустить нейронную программу.

Если вы запускаете программу месяцами или годами, это легко — она становится программой по умолчанию. Если программа работает всего несколько дней, это сложно — поэтому вам нужно приложить больше усилий, чтобы Скрудж открыл хранилище.

Но как только вы убедите его открывать хранилище, скажем, 66 дней подряд, у вас появляется новая программа по умолчанию. То, что раньше было трудным, становится простым. То, что раньше требовало усилий, дается легко. Скрудж изменил свое отношение.

От грунтовых дорог до супер-автомагистралей

Другая проблема с мозгом заключается в том, что ему нравится двигаться по пути, где ездят чаще всего. Дайте ему выбор, и он всегда выберет «нейронную автостраду». Представьте, что вы едете по пустыне Невада — ничего, кроме полыни на много миль вокруг.

А теперь представьте, что вы хотите добраться из Лас-Вегаса в Лос-Анджелес. Магистраль I-15 — это, конечно, самый быстрый маршрут, и вы, вероятно, выберете его. Теперь представьте, что вы пристегиваетесь и едете через полынь. Что происходит со скоростью машины? На чем сейчас сосредоточено ваше внимание? Это более приятно или менее? Цель по-прежнему Лос-Анджелес. Вы просто используете менее эффективный маршрут. Вы доберетесь туда? Конечно. (Если у вашей машины полный привод.) Это займет больше времени и будет более мучительно? Определенно.

Но если вы будете ездить по менее популярной дороге день за днем, снова и снова проезжая по одному и тому же клочку пустыни, в конце концов останутся следы от колес. Возможно, ваша скорость вырастет не сильно, но хотя бы… до 15 миль в час.

Теперь представьте, что вы не единственный, кто там ездит. Сотни — а может быть и тысячи — автомобилей снова и снова ездят по одной и той же земле. В конечном итоге получится грунтовая дорога. Теперь вы можете увеличить скорость до 30 миль в час.

Чем больше скорость, тем больше автомобилей, вероятно, захотят использовать этот маршрут, и вскоре по одной и той же грунтовой дороге ездят десятки тысяч автомобилей. Теперь мы привлекли внимание Министерства транспорта Невады.

Очевидно, что если существует достаточный спрос на альтернативный маршрут в Лос-Анджелес (основанный исключительно на частоте использования), кажется логичным, что следует инвестировать в него больше ресурсов. Вскоре министерство решает проложить дорогу. Теперь автомобили могут развивать скорость до 60 миль в час на этой дороге. Серьезный прорыв.

Но что, если там слишком много машин? Что делать, если по этой дороге каждый день ездят сотни тысяч автомобилей, и там образуются пробки? В этом случае будет вложено еще больше ресурсов, и дорога станет автострадой с несколькими полосами движения.

Какое отношение все это имеет к процессу формирования привычек? Прямое. Ваш мозг — не что иное, как сложная взаимосвязанная система нейронных колес, грунтовых дорог, двуполосного шоссе и автодороги с шестью полосами движения.

Каждый день ваш мозг пытается решить, куда направить свои запасы ресурсов. Он распределяет эти ресурсы в зависимости от того, какие области мозга более активны. Новая утренняя рутина? Отлично! Отправить подкрепление. Привычная дорожная ярость? Здорово! Усилить схемы гнева. Негативный внутренний разговор? Супер! Новым нейронам нужны негативные беседы. Медитация? Замечательно! Укрепление префронтальной коры. Ваш мозг решает, куда вложить энергию, в зависимости от использования. Нейробиологи называют этот феномен «нейропластичностью, зависящей от активности» — области, которые используются, получают усиление.

Есть множество способов перестройки мозга. Первый называется «нейрогенез», или выращивание новых клеток. Помните те 500–1000 новых нейронов в вашем гиппокампе каждое утро? Они должны куда-то отправиться, и мозг распределяет их по требованию.

Другой способ изменения мозга — это нейропластичность, причудливое слово, означающее способность мозга перестраиваться. Если вы будете снова и снова использовать определенную часть своего мозга — точно так же, как мышцы, — сформируется конкретный путь, а другие, недостаточно используемые пути ослабнут.

Нейропластичность принимает много форм, но одна из наиболее интересных — это создание миелиновой оболочки (или миелина для краткости). Миелин работает как своего рода изоляция для нервных путей, помогая нейронным сигналам проходить быстрее и эффективнее в областях, которые получают много трафика.

Миелин, сделанный из жировой ткани, которая обволакивает самую длинную часть нейрона (аксон), подобен тротуару, который позволяет обеспечить скорость. Чем больше слоев миелина, тем быстрее передаются сигналы вашего мозга. Чем быстрее распространяются эти сигналы, тем быстрее вы думаете и тем легче реализовать привычку.

Скорость нервной проводимости можно измерить. Хотя измеренное значение зависит от ряда факторов, в значительной степени на него влияет миелиновая «изоляция». Слабоизолированный нейрон движется со скоростью около 2 миль в час. Полностью изолированный нейрон — около 200 миль в час. И если этого недостаточно, миелин также может уменьшить количество времени между нейронными вспышками до 30 раз. Это большой потенциал. Как же получить доступ к нему? Бросайте вызов мозгу, выбирая непопулярную нейронную дорогу. Снова. И снова. И снова.

В те моменты в прошлом, когда я выбивался из колеи, мой мозг просто хотел вернуться на удобную нейронную дорогу, где не было упражнений. Поскольку тренировки не были моей программой по умолчанию, каждый раз, когда я начинал ездить по «нейронной грунтовой дороге», мой мозг протестовал. Но с долей упрямства день за днем я возвращался на грунтовую дорогу — и, как, несомненно, добавил бы поэт Роберт Фрост, это все изменило. Откуда я это знаю?

Через 66 дней на меня смотрело вот это.

Объявляя о своем прогрессе, ставя «X» напротив каждой части моей утренней рутины (включая четвертый квадратик, который означал сообщения партнеру по ответственности), я день за днем создавал визуальные доказательства, которые превращались в уверенность, мотивацию и импульс, необходимые мне для продолжения пути.

Мой бег по кругу наконец-то превратился в восходящую спираль. Я придерживался этой привычки — и теперь она у меня закрепилась.

Моя система отслеживания, однако, была лишь внешним подтверждением более глубокой внутренней истины — внешним отражением внутренней трансформации. Несмотря на то, что это было невидимо для глаз, я был дизайнером проекта нейронного строительства. Моя утренняя рутина фактически изменила и укрепила нейронные магистрали в моем мозге, которых раньше там не было. Я был не просто дизайнером привычек. Я был нейронным архитектором.

Но это был не просто труд, который помог зафиксировать новую привычку. Еще три аспекта имели принципиальное значение.

Как построить свой нейронный Маршрут 66

Теперь вы понимаете первостепенную значимость последовательности. Но понимать это и делать — разные вещи.

Вот три тактики для поддержки постоянства, которые я использую, и советы по их самостоятельной реализации.

1. Избавиться от двусмысленности

В моем мозге (как и во всех других) есть внутренний адвокат, который любит снимать меня с крючка. Как я перехитрил его на этот раз?

Я избавился от любой двусмысленности. Для этого я определил свой план в черно-белых тонах — чтобы не было места для умственной фальсификации.

Например, я не просто сказал себе, что буду выполнять три элемента утренней рутины в течение часа, я точно определил, сколько времени выделяется на каждый: 30 минут на чтение, 20 минут на тренировку и 10 — на медитацию.

Я также устанавливал таймер, когда принимался за каждый элемент, и не останавливался, пока он не срабатывал. Это может показаться незначительным моментом, но мозг усердно работает, чтобы избавиться от ненужных усилий. Установка внешних отметок (таких, как таймер) помогает мозгу поддерживать честность и сохранять цель кристально четкой.

Цель должна быть конкретной. Определите ее в измеряемых терминах, таких как время, расстояние, повторения и т. п.

Определившись со значениями, составьте план измерения и постарайтесь сделать это частью своего обычного графика.

2. Укрепите привычки планами «если… то»

Еще один важный момент — создание планов «если/то», чтобы укрепить мою решимость в критические моменты.

Поскольку моя новая привычка касалась утреннего распорядка, то проблема возникла с ночным графиком. Я обычно ложился спать на час позже, чем хотел. Почему? Потому что часто я был слишком уставшим, чтобы выделить 10 минут на чистку зубов и надеть пижаму. Вместо этого мой мозг, как зомби, выбирал более простой вариант — например, бездельничать или сидеть в соцсетях.

Решение? Планы «если… то».

Психолог Питер Голлвитцер обнаружил, что удивительно простой план «если… то» может автоматизировать поведение — и благодаря этому в трудную минуту легче принять правильное решение. С планом «если… то» вы эффективно «заранее решаете», что будете делать в той или иной ситуации до того, как она случится. Если ______, то _______.

Каков был мой план «если… то», чтобы ложиться спать пораньше? Если подходит время сна моей 5-летней дочери, то я отправляюсь чистить зубы/надевать пижаму до начала сказок на ночь. Как только она засыпает, я без промедления иду прямо в кровать и отыгрываю тот час, который потерял раньше.

Хотя я не планировал это заранее, я мог бы использовать план «если… то» в тот день, который я почти пропустил: если я вернусь домой после напряженного дня и пойму, что не выполнил программу, то напомню себе, что последовательность — ключевое для меня в формировании привычки, и сделаю рутину в любое время дня.

3. Добавьте «партнера по пластичности»

Еще одним решением для меня было добавление ответственности.

Я долгое время сопротивлялся этому. Я думал, что смогу сам справиться. Но тот факт, что друг ждал моего ежедневного отчета о выполнении всех частей распорядка, добавил мне рвения в выполнении задачи.

Почему «партнер по пластичности», а не партнер по ответственности? Потому что для меня слово «ответственность» кажется тяжелым. Но что еще более важно, мне нравится идея, что другой человек помогает мне не только придерживаться привычки, но и перестраивать мозг!

На пути к переменам

Для меня изменение поведения сводилось к тому, чтобы делать что-то тяжелое в течение 66 дней.

Ваша привычка может занять немного меньше или немного больше времени. Но главной была готовность смотреть на полынь моей новой привычки, стискивать зубы и делать это снова и снова. Как сказал однажды отец американской психологии Уильям Джеймс:

«Приобретая новую привычку или отказываясь от старой, нужно опираться на максимально сильную и решительную инициативу… Никогда не допускайте исключений, пока новая привычка не будет надежно закреплена в вашей жизни. Каждое отклонение — все равно что бросить клубок, который вы так тщательно сматывали. Один пропуск стоит больше, чем то количество оборотов, которые вам придется совершить снова».

Измененить причину поведения так сложно не потому, что мы не можем измениться. Это потому, что мы не умеем этого… пока.

Да, изменить свои привычки сложно в начале — без вопросов. Но как только ваша нейронная супермагистраль построена, игра изменяется. То, что когда-то было болезненным, теперь приносит радость. То, что когда-то было трудным, теперь — раз плюнуть. То, что когда-то едва давалось, теперь происходит автоматически. И нет лучшего чувства, чем оглядываться на свою супермагистраль и знать, что она появилась не случайно. Она была создана по собственному замыслу.

Статьи по теме

Как тренировать мозг и не дать себе деградировать в любом возрасте — объясняет Наталья Бехтерева из Института мозга человека РАН

Как тренировать мозг и поддерживать нейропластичность?

Когда я была подростком, моя бабушка Наталья Петровна Бехтерева рассказывала, что никогда не пользуется ежедневниками, потому что тренирует мозг. Когда ей было 80 лет, она освоила компьютер и интернет. Если вы все время решаете задачу одним и тем же образом, то при столкновении с новой будете не готовы ее решить – вы будете применять или старые знания, то есть пытаться открыть замок не нужным ключом, а тем, который у вас уже есть. Или просто спасуете. В тоже время жизнь ставит перед нами все новые задачи — для успешной адаптации важно поддерживать нейропластичность головного мозга. Наверняка, большинство из вас занимается спортом, а поддержание нейропластичности, как показывают исследования — это такой же спорт, но для мозга.

  • Заботьтесь о здоровье в целом и занимайтесь спортом

Для формирования новых нейронных связей и для профилактики деградации важно, чтобы ваш организм и головной мозг находились в ресурсном состоянии. Сложно развиваться, делать что-то новое, включать осознанность, если ваше физиологическое состояние неудовлетворительно. Как бы это банально не звучало, крайне важно правильно питаться, достаточно спать – 7-9 часов по рекомендации National Sleep Foundation, особенно после 40 лет, (сон важен для эффективной работы памяти и эффективного обучения), употреблять достаточное количество воды, и получать достаточное количество кислорода – проветривать помещение и гулять на свежем воздухе. Это необходимые элементы для хорошей работы мозга. Так же за последнее время проведено множество исследований, которые говорят о том, что 20-25 минут физической нагрузки в день благоприятно влияют на нейропластичность. Это происходит за счет нормализации уровня гормона кортизола. При стрессе он, напротив, повышается и негативно сказывается на нейропластичности.   

  • Не бойтесь сложных задач

Для тренировки нейропластичности мозга следует самостоятельно ставить перед собой новые интересные цели — например, старайтесь брать в работу не только привычные задачи, которые фактически делаются вами на автопилоте, а такие решение которых потребует находить новые пути.

  • Разнообразьте привычную рутину

Самый простой и доступный совет — ищите новые маршруты для привычной дороги домой и на работу, находите новые любимые места в городе. Я много лет назад взяла за правило регулярно пробовать новые блюда – как в ресторанах, так и дома.

  • Слушайте новую музыку

Чаще всего мы слушаем привычные треки, потому что можем с помощью них испытать знакомые эмоции. Здесь тоже работает механизм привычных нейронных связей — любимые песни становятся хорошим способом войти в ресурсное энергетическое состояние. Это отличный механизм, однако стоит искать баланс и осмыслять новые музыкальные композиции.

  • Ищите новых друзей и знакомых

Конечно же, здорово, когда есть друзья, с которыми все просто и понятно. Важно уметь расслабиться и вести себя в компании близких привычных образом. Однако в выстраивании близких отношений тоже важно соблюдать баланс. Социальные инструменты, заложенные в нас, очень сильно влияют на образ мышления. Иногда бывает так, что мы, под влиянием тех или иных людей, меняем точку зрения, набор интересов, видим то, что было для нас недоступно и получаем массу новых впечатлений.  

Как восстановить нервные клетки — Wonderzine

Обучение и наслаждение

Учёные сходятся в мнении, что мозгу вредят те же процессы, что не приносят пользы остальному организму: депрессия, хроническое переутомление, недосыпание, несбалансированное питание, слишком большое количество алкоголя. Эти факторы, скорее всего, препятствуют и образованию новых. Логично, что обратный эффект должны нести занятия, которые полезны в целом — а в идеале ещё и приятны. 

Образование новых нейронов и их встраивание сильно зависит от микроокружения, в том числе от нейромедиаторов — специальных веществ, помогающим клеткам передавать друг другу сигналы; эти сигналы могут быть и возбуждающими, и тормозящими. Нейромедиаторов множество, и к ним относятся, например, всем известные дофамин и серотонин — они положительно влияют на формирование нервных связей. Деятельность, которая способствует выбросу дофамина или серотонина, может способствовать нейрогенезу; к ней относится всё приятное или полезное для выживания и продолжения рода: еда, смех, любовь, секс, а также получение новых знаний.

Захаров уточняет, что пока сложно выделить конкретный нейромедиатор, гарантированно влияющий на нейрогенез, но можно точно сказать, что получение свежей информации играет положительную роль. Познавательные процессы и опыт не только способствуют возникновению новых нейронов, но и «помогают» им выжить — обучение вовлекает клетки в создание новых цепочек.

Кроме этого, на нейрогенезе хорошо сказывается и так называемая обогащённая окружающая среда. У мышей, которые жили в клетках со своими собратьями, а также множеством занимательных предметов — от бегового колеса, игрушек и лабиринтов до самой разнообразной еды, — количество новых нейронов было больше, чем у грызунов, одиноко обитавших в пустых клетках. В мире людей под богатой окружающей средой подразумевают «человеческую» версию всего того, что было у мышей: нам нужны социальные контакты, развлечения, решения различных задач, физическая активность, богатый рацион и совершение открытий.

У вашего мозга есть кнопка Delete. Вот как ее использовать

Мозг использует очень интересный способ освобождения места для создания новых, более прочных связей, чтобы вы могли запомнить больше.

У вашего мозга есть кнопка Delete. Вот как ее использовать

Алексей Зеньков

В неврологии есть старое выражение: нейроны, которые загораются вместе, связываются друг с другом. Иными словами, чем чаще используется нейросвязь, тем прочнее она становится. Именно поэтому верна другая старая поговорка: повторение – мать учения. Чем больше вы тренируетесь в игре на пианино, во владении другим языком, в жонглировании, тем прочнее становятся эти связи. 

Наша способность учиться зависит не только от построения и укрепления нейросвязейМногие годы это считалось главным залогом освоения новых навыков. Но оказалось, что способность учиться зависит не только от построения и укрепления нейросвязей. Даже важнее этого наша способность разрушать старые связи. Этот процесс называется «синаптический прунинг». Вот как он работает.

Представьте, что ваш мозг – это сад, разве что вместо выращивания цветов, фруктов и овощей вы растите синаптические связи между нейронами. По этим связям передаются такие нейромедиаторы, как допамин, серотонин и другие.

В вашем мозге есть и садовники – глиальные клетки, которые могут ускорять сигналы между определенными нейронами. В то же время другие глиальные клетки убирают все лишнее: удаляют сорняки, убивают вредителей, подметают опавшие листья. Эти садовники-уборщики вашего мозга называются «микроглиальные клетки». Они разрушают синаптические связи. Вопрос в том, как они выбирают, какие связи разрушать.

Исследователи пока только начинают открывать эту тайну, но уже сейчас они знают точно, что те синаптические связи, которые мы используем реже других, помечаются белком C1q (и другими). Когда микроглиальные клетки замечают эту метку, они вступают в реакцию с белком и уничтожают – то есть, отрезают – синапс.

Таким образом ваш мозг освобождает место для новых, более прочных связей, чтобы вы смогли запоминать больше.

Фото: Adrian/Flickr

Было ли у вас когда-нибудь ощущение, что мозг переполнен? Возможно, при переходе на новую работу или при кропотливой работе над проектом. Вы слишком мало спите и при этом постоянно получаете новую информацию. В некотором роде ваш мозг действительно переполнен.

Заниматься умственной деятельностью при долгом отсутствии сна – то же самое, что прорубаться сквозь густые джунгли с мачетеКогда вы узнаете много нового, мозг строит связи, но это неэффективные, временные связи. Он должен обрезать все эти связи и на их месте построить более четкие, эффективные пути. Этим наш мозг занимается, пока мы спим.

Пока вы спите, объем мозговых клеток может сократиться на 60%, чтобы дать возможность глиальным клеткам начать работу, убрать лишнее и обрезать синапсы.

Просыпались ли вы когда-нибудь после хорошего сна с чистыми мыслями и ясной головой? Так было потому, что в результате очистки и усиления связей, произошедших ночью, в вашем мозге теперь есть много места для приема и синтеза новой информации – то есть для обучения.

Изображение: Sue Clark

По этой же причине небольшие перерывы на сон улучшают ваши когнитивные способности. Если вы отправитесь вздремнуть на 10-20 минут, у ваших микроглиальных садовников будет возможность поработать – удалить неиспользуемые связи и освободить место для построения новых.

Заниматься умственной деятельностью при долгом отсутствии сна – то же самое, что прорубаться сквозь густые джунгли с мачете. Это трудно, медленно и утомительно. Пути переплетаются, и свет не может проникнуть внутрь. Умственная деятельность после хорошего отдыха – это приятная прогулка по регулярному парку. Дорожки ничем не перекрываются, и можно четко увидеть точки их пересечения, деревья прибраны, и можно видеть свой путь далеко вперед. Это воодушевляет.

В действительности, у вас есть возможность решать, какие связи ваш мозг разрушит, пока вы будете спать. Зачистке подвергаются те синаптические связи, которые вы не используете. Те связи, которые вы используете, получают все необходимое для роста. Поэтому нужно контролировать то, о чем вы думаете.

Кадр из фильма «Вспомнить все»

Если вы тратите слишком много времени на чтение фанатских теорий о том, чем кончится «Игра престолов» и лишь изредка думаете о работе, угадайте, какие синапсы будут помечены для удаления.

Если на работе у вас с кем-то произошел конфликт, и теперь вы думаете, как наказать этого человека, а не о том, как справиться с важным проектом, ваш мозг будет генерировать отличные идеи для мести и посредственные идеи для инноваций.

Чтобы по максимуму использовать естественную систему очистки вашего мозга, думайте о том, что действительно для вас важно. Ваши садовники усилят эти связи и уберут ненужные. Так вы сможете помочь своему мозгу расцвести.

Источник.

Фото на обложке: Pixabay


Материалы по теме:

11 стартапов для прокачки мозга

7 небольших привычек, которые приведут вас к впечатляющим результата

10 вещей, которым можно научиться за 10 минут

Как я стала жаворонком, выучила новый язык и прочитала в 5 раз больше книг за год

Видео по теме:

Накачать мозги. Четыре научно обоснованных способа стать умнее

https://ria.ru/20200216/1564798980.html

Накачать мозги. Четыре научно обоснованных способа стать умнее

Накачать мозги. Четыре научно обоснованных способа стать умнее

Аэробика укрепляет память и улучшает когнитивные функции в любом возрасте, заявили на днях исследователи из Колумбийского университета (США). И чем старше... РИА Новости, 16.02.2020

2020-02-16T08:00

2020-02-16T08:00

2020-02-16T08:07

наука

болезнь альцгеймера

биология

здоровье

открытия - риа наука

колумбийский университет

/html/head/meta[@name='og:title']/@content

/html/head/meta[@name='og:description']/@content

https://cdn22.img.ria.ru/images/152451/99/1524519902_0:3:1036:586_1920x0_80_0_0_8b427d9fcf45b275b8bd0a39e19c4466.jpg

МОСКВА, 16 фев — РИА Новости, Альфия Еникеева. Аэробика укрепляет память и улучшает когнитивные функции в любом возрасте, заявили на днях исследователи из Колумбийского университета (США). И чем старше человек, тем полезнее спорт для мозга. Ранее ученые уже показывали, что нейрогенезу — увеличению количества нейронов и улучшению работы синапсов — способствуют не только физические упражнения. Среди потенциально полезного — йога и даже правильно подобранные продукты питания. Как еще можно улучшить работу мозга — в материале РИА Новости. Много бегаешь, лучше думаешьЭксперименты на лабораторных животных еще несколько лет назад показали, что регулярные физические нагрузки улучшают умственные способности. Так, у крыс, которых в течение семи недель заставляли ежедневно заниматься бегом, увеличилось число нейронов гиппокампа — области мозга, отвечающей в том числе за обучение и память. Причем длина дистанций, пробегаемых грызунами, прямо коррелировала с количеством новых нервных клеток в их мозге. А вот упражнения с утяжелением хоть и способствовали увеличению мышечной массы зверей, такого эффекта на гиппокамп не оказывали.Согласно данным американских и ливанских ученых (они тоже заставляли мышей бегать), во время тренировок в организме животных выделяется больше нейротрофического фактора мозга BDNF. Этот белок отвечает за нейрогенез и играет важную роль в процессах формирования долговременной памяти. Именно он, вероятно, способствует появлению новых нейронов в мозге животных.Косвенные данные указывают на то, что физические нагрузки повышают пластичность и человеческого мозга — способность его клеток менять связи с другими нейронами и запоминать новую информацию. Кроме того, занятия аэробикой делают гиппокамп более эластичным — в нем улучшается кровоснабжение и практически не бывает воспалительных процессов, что благотворно сказывается на умственных способностях.Проверка памяти, концентрации внимания и целеполагания у 132 добровольцев, проведенная учеными Колумбийского университета, это подтвердила. После полугода регулярных тренировок у всех участников эксперимента наблюдались когнитивные улучшения. Причем, чем старше были волонтеры, тем больший эффект спорт оказывал на состояние их мозга.Впрочем, с физическими занятиями не стоит перебарщивать, предупреждают французские нейробиологи. Многочасовые изнурительные тренировки, наоборот, негативно сказываются на функциях мозга и заставляют людей принимать необдуманные решения.Йога для мозговСогласно работе американских ученых, йога влияет на мозг аналогичным образом — усиливает его структуры, связанные с памятью и управлением эмоциями. Результаты 11 исследований показали, что при занятиях медитацией и специальными дыхательными упражнениями увеличивается объем гиппокампа. Кроме того, у людей, регулярно практикующих йогу, по сравнению с остальными более развиты префронтальная и поясная кора головного мозга, а также миндалевидное тело. Эти области связаны с планированием и принятием решений, вниманием, памятью, обучением и эмоциональной регуляцией.Изучение мозга 42 пожилых женщин, часть из которых в течение 15 лет регулярно занималась йогой, подтвердило: у сторонников этих практик увеличена толщина левой префронтальной коры. Причем по сравнению с теми, кто никогда не медитировал и не выполнял дыхательных упражнений, разница была значительная. По мнению авторов исследования, благодаря этому у любителей восточных практик больше шансов сохранить ясный ум в преклонном возрасте.Кроме того, занятия медитацией помогают остановить деградацию серого вещества и уменьшение количества нервных связей у людей, страдающих от постоянных болей. У йогов со стажем фиксируется также значительное увеличение количества нейронов в области островковой коры — области мозга, играющей важную роль в толерантности к болевым ощущениям.Рисование улучшает памятьВ 2014 году британские и бельгийские исследователи обнаружили, что у профессиональных художников повышено количество нейронов в областях мозга, отвечающих за мелкую моторику и визуализацию образов. Ученые предположили, что эта особенность может быть врожденной, хотя и не исключали воздействия внешних факторов, в том числе воспитания и регулярных занятий рисованием.По мнению немецких нейробиологов, именно постоянная художественная практика приводит к увеличению числа нервных клеток и улучшает нейронные связи. Они попросили 28 добровольцев, чей средний возраст около 64 лет, пройти десятидневные курсы рисования или посетить несколько картинных галерей. Перед экспериментом и сразу после него всем волонтерам провели МРТ-сканирование. Оказалось, что у участников из первой группы увеличилась функциональная плотность нейронных связей в префронтальной и теменной коре — областях, связанных с принятием решений и планированием сложного когнитивного поведения. Иными словами, нервные клетки в этих зонах мозга стали лучше взаимодействовать друг с другом.По данным ученых из Дрексельского университета (США), рисование улучшает кровоток в мозге и активирует в префронтальной коре центр удовольствия. Причем совершенно неважно, что и насколько профессионально изображает человек. Кроме того, рисование может значительно улучшить память. По крайней мере, студенты, чертившие во время экспериментов геометрические фигуры и незамысловатые узоры (им в это время читали лекции), демонстрировали лучшее запоминание рассказанного материала.Пища для умаСогласно сразу нескольким исследованиям, на работу мозга могут влиять продукты, содержащие природные антиоксиданты флаваноиды. Прежде всего речь идет о кофе и горьком шоколаде. Так, в эксперименте австралийских ученых участники, которые ели шоколад хотя бы раз в неделю, легче справлялись с различными заданиями на память и внимание. В случае с кофе флаваноиды защищают мозг от преждевременного старения и скопления в его структурах белков, которые могут привести к болезни Альцгеймера. А кофеин, в свою очередь, улучшает память.

https://ria.ru/20190131/1550227161.html

https://ria.ru/20191213/1562368329.html

https://ria.ru/20181120/1533188320.html

https://ria.ru/20140112/988816279.html

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2020

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn21.img.ria.ru/images/152451/99/1524519902_127:0:911:588_1920x0_80_0_0_2788a02df0f976716a98022dcddaa977.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

болезнь альцгеймера, биология, здоровье, открытия - риа наука, колумбийский университет

Архитектура мозга

Развитие архитектуры мозга ребенка обеспечивает основу для всего будущего обучения, поведения и здоровья.

Мозги строятся с течением времени снизу вверх. Базовая архитектура мозга строится в ходе непрерывного процесса, который начинается до рождения и продолжается во взрослой жизни. Сначала формируются более простые нейронные связи и навыки, а затем - более сложные схемы и навыки. В первые несколько лет жизни каждую секунду формируется более 1 миллиона новых нейронных связей.* После этого периода быстрого распространения связи сокращаются в результате процесса, называемого отсечкой, который позволяет мозговым цепям стать более эффективными.

Архитектура мозга состоит из миллиардов соединений между отдельными нейронами в разных областях мозга. Эти соединения обеспечивают молниеносную связь между нейронами, которые специализируются на различных функциях мозга. Первые годы - наиболее активный период для установления нейронных связей, но новые связи могут формироваться на протяжении всей жизни, а неиспользуемые связи продолжают сокращаться.Поскольку этот динамический процесс никогда не прекращается, невозможно определить, какой процент развития мозга происходит к определенному возрасту. Что еще более важно, связи, которые формируются на раннем этапе, обеспечивают либо прочную, либо слабую основу для связей, которые образуются позже.

Взаимодействие генов и опыта формирует развивающийся мозг. Хотя гены обеспечивают схему формирования мозговых цепей, эти цепи подкрепляются многократным использованием. Основным компонентом этого процесса развития является взаимодействие между детьми и их родителями и другими опекунами в семье или сообществе.В отсутствие ответственного ухода - или если ответы ненадежны или неуместны - архитектура мозга не формируется так, как ожидалось, что может привести к неравенству в обучении и поведении. В конечном итоге гены и опыт работают вместе, чтобы построить архитектуру мозга.

Легче и дешевле сформировать сильные мозговые цепи в первые годы жизни, чем вмешиваться или «исправлять» их позже.

Когнитивные, эмоциональные и социальные способности неразрывно связаны на протяжении всей жизни. Мозг - это высоко интегрированный орган, и его многочисленные функции работают в координации друг с другом. Эмоциональное благополучие и социальная компетентность обеспечивают прочную основу для новых когнитивных способностей, и вместе они являются кирпичиками и строительным раствором архитектуры мозга. Эмоциональное и физическое здоровье, социальные навыки и когнитивно-лингвистические способности, которые появляются в первые годы жизни, важны для успеха в школе, на рабочем месте и в обществе в целом.

Игра «Архитектура мозга» была разработана, чтобы помочь объяснить науку о раннем развитии мозга - что этому способствует, что мешает и каковы последствия для общества.

Токсический стресс ослабляет архитектуру развивающегося мозга, что может привести к пожизненным проблемам в обучении, поведении, а также к физическому и психическому здоровью. Стресс - важная часть здорового развития. Активация стрессовой реакции вызывает широкий спектр физиологических реакций, которые подготавливают организм к борьбе с угрозой. Однако, когда эти реакции остаются активными на высоком уровне в течение значительных периодов времени, без поддерживающих отношений, помогающих их успокоить, возникает токсический стресс.Это может нарушить развитие нейронных связей, особенно в областях мозга, отвечающих за навыки высшего порядка.


* Число «более 1 миллиона новых нейронных соединений в секунду» обновляет более раннюю оценку 700–1000 новых соединений (которая все еще появляется в некоторых печатных публикациях Центра, но по состоянию на апрель 2017 года была обновлена ​​в Интернете и в целом PDF-файлы). Все эти числа являются приблизительными, рассчитанными различными способами, но мы вносим это изменение в наши материалы после тщательного изучения дополнительных данных, на которые мы обратили внимание.Центр глубоко привержен строгому процессу постоянного уточнения того, что мы знаем, и постоянно обязуется обновлять эти знания по мере появления дополнительных данных.

Игра «Архитектура мозга» - Центр развития ребенка в Гарвардском университете

Эта настольная настольная игра была разработана для того, чтобы заинтересовать политиков, лидеров сообществ и бизнеса, поставщиков медицинских и образовательных услуг, а также государственных чиновников в понимании науки о раннем развитии мозга - что способствует этому, что мешает этому и каковы последствия для общества .Первоначально разработанная в 2009 году в рамках партнерства Центра по развитию ребенка и Школы кинематографических искусств Университета Южной Калифорнии, игра была протестирована более 12 000 человек в командах на небольших семинарах и крупных конференциях.

Игра теперь доступна для покупки - в готовой и самостоятельной версии - в рамках партнерства с Центром развития ребенка, Центром творческих медиа и поведенческого здоровья Университета Южной Калифорнии, Институтом клинических и трансляционных наук Университет Питтсбурга и Институт FrameWorks.Версии «сделай сам» доступны на английском, испанском и португальском языках.

В ответ на текущие потребности в онлайн-обучении во время глобального пандемического кризиса, теперь доступна версия Remote Team Edition игры Brain Architecture . В этом выпуске вы можете играть с одной страницы с помощью видеоконференцсвязи и совместного использования экрана в группах (и виртуальных комнатах обсуждения) по 3-6 человек. Обратите внимание, что одному человеку все равно потребуются очистители для труб, соломинки, утяжелители и работающая веб-камера. Для получения дополнительной информации посетите: https: // play.thebrainarchitecturegame.com/.

С момента выпуска игра Brain Architecture Game была куплена во всех 50 штатах и ​​десятках стран. Синие точки на карте ниже показывают, где была доставлена ​​готовая игра в США и Канаду. Оранжевые точки указывают, где была загружена самодельная версия игры.

Для получения дополнительной информации об игре посетите http://www.thebrainarchitecturegame.com/

Для получения дополнительной информации о научных концепциях, используемых в игре, перейдите в раздел «Ключевые концепции: архитектура мозга».

Нейронные связи

Клетки мозга обладают механизмами, которые действуют как своего рода красный свет, не позволяя нейронам соединяться друг с другом до того, как они будут готовы. Недостатки в этих средствах контроля могут привести к определенным формам умственной отсталости. Слуховые волосковые клетки Дендриты с шипами. Любезно предоставлено Матиасом Де Ру через Wikimedia

, май 2012 г. - Представьте, что существует лекарство, которое может улучшить интеллектуальную функцию у людей с аутизмом или другими когнитивными расстройствами.

Такого лекарства не существует - и перспектива его появления по-прежнему ускользает от нас, - говорит Сет Марголис, доцент кафедры биологической химии. Однако что нового, так это то, что такие исследователи, как Марголис, сейчас серьезно рассматривают научные возможности, которые могут привести к созданию такого препарата. Нейробиологи теперь знают гораздо больше о молекулах и молекулярных путях познания, что такие представления больше не являются пустыми мечтами.

Исследования Марголиса сосредоточены на формировании синапсов, коммуникативных узлах между нейронами.По оценкам, триллионы синапсов мозга позволяют нам каждую мысль и жест. Но они не образуются случайно. «Возникает интересный вопрос: каковы механизмы, которые контролируют эти синапсы, определяют, когда и где они образуются и сколько форм?» - говорит Марголис. Кроме того, «я хочу понять, как генетические мутации или влияние окружающей среды нарушают количество, место или время этих событий и какую роль эти изменения играют в когнитивном дефиците».

Последствия таких сбоев на самом деле можно визуализировать, как однажды Марголис демонстрирует, вызывая на экране своего компьютера пару изображений.На каждом изображен увеличенный дендрит, один из ответвлений, обнаруженных вокруг тела клетки нейрона. Отдельные нейроны содержат два типа выступов - несколько дендритов и один длинный выступ, называемый аксоном. Нейронная коммуникация происходит, когда электрохимические сигналы передаются по аксону одного нейрона, через синапс и к дендриту второго нейрона.

Однако дендрит - это не просто прямая голая ветвь. Вместо этого по всей длине выступают короткие выступы, как шипы на стебле розы.Эти выступы называются дендритными шипами, и они принимают входящие сигналы, которые проходят по аксону и через синапс.

Два изображения на экране Марголис демонстрируют эту сложную морфологию, но они разительно отличаются. На изображении слева показан здоровый дендрит. Его шипы толстые, короткие и плодовитые, и они появляются примерно через равные промежутки времени. Однако в дендрите справа шипы тонкие, тонкие и редкие. По словам Марголиса, этот дендрит принадлежит младенцу с умственной отсталостью.Он считает, что такие аномалии - слишком мало или слишком много шипов или шипов, которые появляются в неправильном месте или в неправильное время в развитии - являются основным признаком определенных когнитивных расстройств, таких как синдром Дауна, синдром ломкой Х-хромосомы и редкое состояние. называется синдромом Ангельмана. «Я хочу знать, - говорит он, указывая на экран, - какова молекулярная биология этого».

Дендрит с шипами. Источник: Wikimedia

Марголис выдвигает гипотезу о том, что нейроны обладают своего рода «переключателем», который при «включении» способствует формированию дендритного шипа - таким образом, синапса.Кроме того, нейроны содержат «механизмы контрольных точек» или «тормоза», которые предотвращают преждевременное формирование синапсов. «Эти механизмы говорят нейрону:« Не двигайтесь вперед, пока не произойдут определенные события », - говорит Марголис. Он также выдвигает гипотезу о том, что при некоторых заболеваниях «тормоза» никогда не отпускаются и неуклонно продолжают сдерживать развитие дендритных шипов и синапсов. Результат: меньшее количество и более слабые дендритные шипы.

Одним из таких механизмов контрольных точек, по-видимому, является белок EPHEXIN5, говорит Марголис.Кроме того, одним «переключателем» для создания синапсов, по-видимому, является белок под названием UBE3A. На ранней стадии развития EPHEXIN5 - тормоза - ограничивает образование синапсов. Затем следуют другие молекулярные события, которые активируют UBE3A. После включения UBE3A связывается с EPHEXIN5 и разрушает его, тем самым ослабляя тормоза и позволяя сформироваться синапсу. Исследования на мышах и клетках, проведенные Марголисом во время постдока в лаборатории нейробиолога Майка Гринберга в Гарвардской медицинской школе, подтверждают эту гипотезу.

Но что произойдет, если одна из этих молекул выйдет из строя? Тогда тормоза могут не отпустить, и синапс не образуется.

Марголис подозревает, что такая неисправность возникает при синдроме Ангельмана, который встречается примерно у 1 из 15 000 человек во всем мире и характеризуется задержкой в ​​развитии, нарушениями речи, судорогами и проблемами с ходьбой и равновесием. Люди с синдромом Ангельмана также часто смеются и улыбаются.

В большинстве случаев синдром Ангельмана включает мутацию в гене UBE3A. Эта мутация может помешать белку UBE3A расщеплять EPHEXIN5, говорит Марголис.Используя мышиную модель синдрома, Марголис анализирует взаимодействие этих двух молекул. Вооружившись этими знаниями, он надеется, что сможет разработать низкомолекулярные препараты, которые компенсируют дефектный белок UBE3A. Например, одним из планов было бы разработать небольшую молекулу, которая ингибирует EPHEXIN5, фактически освобождая тормоза от UBE3A и позволяя прорастать новым синапсам.

«Маловероятно, что такое лекарство вылечит синдром Ангельмана», - говорит Марголис. Но это может улучшить некоторые особенности, возможно, снизив риск судорог или улучшив качество речи пострадавшего.«Синдром Ангельмана может быть одним из первых когнитивных расстройств, которые можно вылечить». Такая возможность, как говорит Марголис, «подталкивает меня вперед».

—Мелисса Хендрикс

Истории по теме:
Сет Марголис о том, что нельзя недооценивать обучающий потенциал неудачного эксперимента

Как составить карту мозга

Синапс между двумя нейронами (ганглиозная клетка сетчатки, синий; амакриновая клетка, желтый) в сетчатке мыши, реконструированной для игры по картированию нейронов Eyewire.Предоставлено: Алекс Нортон / Eyewire

.

Апрель 2019 года в Институте исследований мозга Аллена в Сиэтле, штат Вашингтон. В комнате с пятью просвечивающими электронными микроскопами кружатся три блестящих шара для вечеринок. Воздушные шары должны отметить, что исследователи института достигли последней вехи в попытке отобразить каждый из 100000 нейронов и один миллиард связей или синапсов между ними в кубическом миллиметре мозга мыши - образец размером примерно с зерно. песка.

Микроскопы работали непрерывно в течение пяти месяцев, собирая более 100 миллионов изображений 25 000 срезов зрительной коры головного мозга мыши, каждый толщиной всего 40 нанометров. Затем программному обеспечению, разработанному компьютерными учеными института, потребовалось около трех месяцев, чтобы собрать изображения в единый трехмерный объем. Воздушные шары объявляют размер завершенного набора данных, написав «2 ПБ» (2 петабайта, что эквивалентно 2 миллионам гигабайт) синими и серебряными буквами. Спутниковые снимки Земли за более чем 30 лет, собранные миссиями Landsat, занимают всего около 1.3 петабайта, что делает изображения мозга мыши почти «миром в песчинке», - говорит Клэй Рид, нейробиолог из Института Аллена, цитируя английского поэта Уильяма Блейка.

Проект кубического миллиметра мозга мыши - лишь одна из нескольких попыток различных видов нанести на карту наноразмерный коннектом - электрическую схему нервной системы с деталями на уровне синапсов. Нейробиологи думают, что эти усилия дадут им беспрецедентное понимание того, как нейронные цепи кодируют информацию и управляют поведением, короче говоря, как работает мозг.

До конечного достижения в этой области - создания наноразмерного коннектома всего человеческого мозга - еще далеко. Человеческий мозг имеет 10 15 соединений и содержит примерно столько же нейронов, сколько звезд в Млечном Пути, около 100 миллиардов. Используя современные технологии визуализации, потребовались бы десятки микроскопов, работающих круглосуточно, тысячи лет только для того, чтобы собрать данные, необходимые для такой работы.

Но достижения в области микроскопии, а также разработка более мощных компьютеров и алгоритмов для анализа изображений продвинули область коннектомики вперед со скоростью, удивившей даже тех, кто в ней участвовал.«Пять лет назад думать о кубическом миллиметре казалось слишком амбициозным», - говорит Рид. Многие исследователи теперь думают, что картографирование всего мозга мыши - объемом около 500 кубических миллиметров - станет возможным в следующем десятилетии. И делать это для гораздо большего человеческого мозга становится законной долгосрочной целью. «Сегодня отображение человеческого мозга на синаптическом уровне может показаться невероятным. Но если неуклонный прогресс будет продолжаться, как в вычислительных возможностях, так и в научных методах, еще один коэффициент в 1000 не исключен.

Все мелочи

Наноразмерные коннектомы были созданы у двух видов: нематода Caenorhabditis elegans 1 в 1986 году и личинка морского организма, известного как Ciona Кишечник 2 в 2016 году.

Эти нейронные карты - мощный инструмент веялки. «Существует множество гипотез, которые были опровергнуты электрической схемой C. elegans », - говорит Бобби Кастури, нейробиолог из Аргоннской национальной лаборатории в Лемонте, штат Иллинойс.Если наблюдение за нервной системой или поведением червя можно легко объяснить с помощью электрической схемы, нет необходимости в дальнейших экспериментах; исследователи могут перейти к более плодотворным направлениям исследования. Но когда коннектом не предлагает готового объяснения результатов, он может указать на продуктивные направления исследований для ученых.

Некоторые исследователи сомневаются в фокусе внимания на наноразмерных коннектомах. Огромное количество времени, усилий и денег, которые вкладываются в такие проекты, могут оказаться излишними, говорит Энтони Мовшон, нейробиолог из Нью-Йоркского университета в Нью-Йорке, изучающий зрительную систему.Когда дело доходит до сложного мозга, такого как мозг мышей или людей, «мне не нужно знать точные детали соединения каждой клетки и каждого синапса в каждом из этих мозгов», - говорит Мовшон. «Вместо этого мне нужно знать организационные принципы, которые объединяют их воедино». Он предполагает, что это можно получить с более грубым уровнем разрешения.

Тем не менее, наноразмерный коннектом - это цель, которая захватывает воображение многих ученых. Они говорят, что эта работа может помочь раскрыть истоки психических заболеваний и привести к более информированному лечению, а также найти применение во множестве областей, включая искусственный интеллект и энергоэффективные вычисления.

Распространение проекта

Чтобы нанести на карту коннектом C. elegans в нанометровом масштабе, в 1980-х годах исследователи под руководством биолога Сиднея Бреннера из Кембриджского университета, Великобритания, тонко нарезали миллиметровых червей и сфотографировали каждый срез с помощью пленки. камера прикреплена к электронному микроскопу. На полученных изображениях они затем тщательно вручную проследили пути нейронов и связи между ними.

Но C. elegans имеет всего 302 нейрона и около 7600 синапсов.Методы, используемые для создания его коннектома, просто не могли использоваться в более крупных нервных системах. Исследователи серьезно не задумывались о том, чтобы приступить к значительно более крупным проектам до 2004 года, когда физик Винфрид Денк и нейроанатом Хайнц Хорстманн, работавшие тогда в Институте медицинских исследований Макса Планка в Гейдельберге, Германия, предложили использовать автоматический микроскоп для срезания и визуализации мозга и программное обеспечение для наложения и выравнивания полученных изображений 3 .

Один из крупнейших полных наноразмерных коннектомов, которые будут выпущены, представляет собой примерно 100-микрометровый куб сетчатки глаза мыши, содержащий около 1000 нейронов и 250 000 синапсов.Денк, ныне директор Института нейробиологии Макса Планка в Мартинсриде, Германия, и его сотрудник Мориц Хельмштадтер, содиректор Института исследований мозга Макса Планка во Франкфурте, Германия, опубликовали анализ 4 в 2013 году. -Мозг в кубическом миллиметре будет рассматривать 100 000 нейронов, и другие аналогичные программы также находятся в стадии реализации.

«Кубический миллиметр - это размер, который кажется достаточным, по крайней мере, для нейронов в центре этой песчинки, чтобы получить большую часть своих локальных связей», - говорит Нуно да Коста, нейробиолог из Института Аллена.Таким образом, проект «мозг мыши» позволит ученым исследовать целые локальные цепи, а не отдельные нейроны с разреженной сетью соединений. Работа, проводимая в Институте Аллена, является частью сотрудничества с исследователями из Медицинского колледжа Бейлора в Хьюстоне, Техас, Принстонского университета в Нью-Джерси и Гарвардского университета в Кембридже, Массачусетс, известного как Machine Intelligence from Cortical Networks, которое финансируется правительство США.

Его прогресс привел к тому, что некоторые предсказали, что наноразмерный коннектом полного мозга мыши, который, вероятно, будет производить около одного эксабайта (один миллиард гигабайт) данных, может быть нанесен на карту в следующем десятилетии.«Для этого потребуется много лабораторий», - говорит Джефф Лихтман, нейробиолог из Гарвардского университета. «Но это выполнимо, - говорит он, - и это интересно».

Остальные остаются осторожными. «Есть так много логистических проблем» для проекта такого размера, - говорит Стивен Плаза, ученый-компьютерщик из Исследовательского кампуса Джанелии Медицинского института Говарда Хьюза в Эшберне, штат Вирджиния. Он считает, что эта область должна быть нацелена на проекты среднего масштаба, прежде чем заниматься чем-то столь сложным, как мозг мыши.«Мы все еще находимся на стадии обучения коннектомике», - говорит он.

Plaza управляет одним из таких проектов. Он называется FlyEM и предназначен для получения коннектома центральной нервной системы плодовой мушки Drosophila melanogaster . Его команда ожидает опубликовать данные примерно по одной трети мозга D. melanogaster в начале 2020 года. Плаза ожидает, что коннектом всей центральной нервной системы, состоящий из примерно 100000 нейронов и 100 миллионов соединений только в мозгу мухи, плюс такое же количество нейронов и синапсов в вентральном нервном шнуре (примерно эквивалентном спинному мозгу позвоночных) - через несколько лет.

Тем временем Лихтман работает над коннектомом рыбок данио ( Danio rerio ), а также анализирует небольшой фрагмент человеческого мозга - образец медиальной височной извилины, полученный от человека, перенесшего операцию на головном мозге по поводу эпилепсии. Этот кусок также имеет объем примерно один кубический миллиметр, но для того, чтобы охватить всю толщину коры головного мозга человека, образец имеет форму плиты, а не куба.

Денк и его коллеги составляют карту частей коннектома у зебрового вьюрка ( Taeniopygia guttata ), маленькой птицы, чей процесс обучения песне может помочь понять человеческую речь.А у Кастури есть ряд проектов в стадии разработки. «Теперь, когда доступно много данных о схемах мозга мышей, я думаю, что лучший способ сделать это - либо взглянуть на разные виды, либо на развитие», - говорит он. «Лучшая информация будет получена при сравнении этой диаграммы с другими показателями».

С этой целью Кастури стремится отобразить визуальную часть мозга у нечеловеческих приматов, а также у осьминога ( Octopus bimaculoides ). «Вероятно, это существо, которое наиболее чужое для нас, по-прежнему умно, - говорит он об осьминоге.«Итак, мне интересно сравнить проводку этого мозга с проводкой мозга мыши».

Kasthuri также работает над полными коннектомами молодых мышей и осьминогов; Сравнение этих незрелых коннектомов с коннектомами взрослых животных может помочь понять, как мозг учится на собственном опыте. Из-за его небольшого размера он надеется нанести на карту коннектом молодого осьминога примерно за год.

AI spy

Теперь, когда исследователи из Института Аллена закончили визуализацию своего кубического миллиметра мозга мыши, они передали данные Себастьяну Сеунгу, нейробиологу и специалисту по информатике из Принстонского университета.Лаборатория Сына выровняет полученные изображения, а затем аннотирует синапсы и отследит или сегментирует примерно четыре километра нервных волокон, содержащихся в объеме.

Сегментация долгое время была ограничивающим шагом в коннектомике. На то, чтобы вручную проследить путь отдельного нейрона через стопку электронных микрофотографий, могут потребоваться недели. Но теперь в дело вмешивается искусственный интеллект. Команда Сына разработала алгоритм машинного обучения, который может оценивать изображения пиксель за пикселем, чтобы определить расположение нейронов.

Компьютеры могут выполнять сегментацию быстрее, чем человеческий глаз, что сокращает время, необходимое для отслеживания нейронов, до нескольких минут или часов. Но они не так точны: алгоритмы могут упустить биты нейрона или неправильно объединить два нейрона в один. Поэтому люди все еще нуждаются в проверке реконструкции. Сын решает это требование с помощью краудсорсинга и, в частности, онлайн-игры под названием Eyewire, в которой игрокам предлагается исправить ошибки в черновом наброске коннектома.По словам Эми Робинсон Стерлинг, исполнительного директора Eyewire, запущенная в 2012 году, компания Eyewire насчитывает 290 000 зарегистрированных пользователей, которые вместе приложили усилия, эквивалентные 32 сотрудникам, работающим полный рабочий день в течение 7 лет.

Проект «Развитие человеческого коннектома» направлен на визуализацию нервных волокон в головном мозге новорожденных. Фото: Макс Пич / DHCP

До сих пор игроки отслеживали клетки сетчатки глаза мыши. Они внесли свой вклад в открытие шести типов нейронов, которые игроки назвали в честь древнегреческих божеств.Стерлинг и ее команда готовят новую версию игры под названием Neo, которая будет использоваться с набором данных визуальной коры головного мозга мыши.

Neo основан на программе Neuroglancer, разработанной Google, которая визуализирует плоские черно-белые электронные микрофотографии в виде красочного трехмерного леса нейронов. Многие попытки наноразмерного картирования коннектомов используют эту программу для визуализации данных.

Google также разработал алгоритм сегментации нейронов. Команда, возглавляемая Виреном Джайном из Google AI, в Маунтин-Вью, Калифорния, разработала алгоритм машинного обучения, называемый сетью заполнения наводнения, который строит структуры из точки на изображении, а не пытается определить границы всех нейронов. сразу.«Это немного похоже на то, как человек раскрашивает книжку-раскраску», - говорит Джайн. Его команда применяет эту технику к данным FlyEM и построила черновой вариант коннектома всего мозга мухи, который был визуализирован другой командой в исследовательском кампусе Janelia. Они также работают с данными из лабораторий Денка и Лихтмана.

«Это действительно красиво», - говорит Лихтман о результате, отмечая, что алгоритм способен отслеживать нейроны быстрее, чем его команда может собирать данные визуализации.«Мы не в состоянии за ними угнаться», - добавляет он. «Это отличное место».

Джейн делает более осторожную заметку и указывает, что по мере того, как ученые берут на себя все более масштабные проекты, алгоритмы сегментации должны становиться более точными, чтобы поддерживать количество необходимых проверок со стороны человека.

Присмотреться

Тем временем ученые оттачивают методы микроскопии, чтобы получать более четкие и детализированные изображения в гораздо более быстром темпе, в ожидании появления наноразмерных коннектомов большого мозга млекопитающих.

Традиционный подход к микроскопии в коннектомике - это тип электронной микроскопии, известный как электронная микроскопия с последовательными срезами. Исследователи встраивают нервную ткань в пластик и разрезают ее на кусочки, которые составляют часть толщины человеческого волоса. Затем они закрепляют срезы на специальной ленте и передают результат, который очень похож на пленку на катушке, через микроскоп.

Преимущество этого метода заключается в том, что образец сохраняется и при необходимости может быть повторно отображен.Но как бы точно это ни было сделано, вырезание образца неизбежно приводит к искажениям, затрудняющим выравнивание изображений.

Более новый подход, известный как сканирующая электронная микроскопия с фокусированным ионным пучком (FIB-SEM), использует пучок заряженных ионов для срезания тонкого слоя образца ткани. Микроскоп делает снимок только что экспонированной поверхности, а затем процесс повторяется. Образец FlyEM представляет собой первый значительный объем, отображаемый этим методом.

Несмотря на отсутствие скорости, одно из преимуществ FIB-SEM состоит в том, что разрешение получаемых изображений одинаково во всех трех измерениях, а не грубее по вертикальной оси.Однако образцы можно визуализировать только один раз, поскольку они испаряются в процессе. Кроме того, поле зрения очень маленькое, что затрудняет применение к более крупным образцам. (Даже мозг плодовой мушки, который размером примерно с маковое зерно, должен быть измельчен на более мелкие куски.) Метод, называемый сканирующей электронной микроскопией пучка кластерных ионов (GCIB-SEM), разработан нейробиологом Кеннетом Хейвортом. в исследовательском кампусе Janelia, работает аналогичным образом, но имеет большее поле зрения, что делает его более удобным для использования при визуализации мозга большего размера.

GCIB-SEM также может быть более совместимым с многолучевыми электронными микроскопами, что, как надеются исследователи, ускорит получение изображений. Многочисленные электронные лучи сканируют образец одновременно, что позволяет микроскопу захватывать сотни миллионов пикселей в секунду. Лихтман использует станок производства Carl Zeiss с 61 балкой, а Денк - с 91 балкой. И электронные микроскопы с сотнями лучей в пути, которые в конечном итоге могут захватывать гигапиксельные данные изображения каждую секунду.

Сделайте это значимым

Но скорость создает свои собственные проблемы. Теперь, когда наноразмерные проекты коннектома быстро производят данные, встает еще одна проблема: как разобраться во всем этом. «У нас под рукой так много обработанных данных», - говорит Рид. «Большое количество ученых может регулярно открывать новые вещи на основе этого набора данных. Намного больше, чем мы могли бы нанять ».

Существует также проблема увязки данных коннектома наноразмеров с данными других крупномасштабных проектов в области нейробиологии, таких как Human Connectome Project.В ходе этого исследования использовалась магнитно-резонансная томография для сканирования мозга около 1200 человек, чтобы определить миллиметровые участки нервных волокон, которые соединяют области мозга. Результатом стала карта, известная как макроконнектом.

«Самая большая проблема в неврологии - проблема масштаба», - говорит Дэвид Эдвардс, неонатолог из Королевского колледжа Лондона. Он является участником проекта «Развитие человеческого коннектома», который завершает свою работу по сканированию мозга сотен зародышей в утробе матери, а также доношенных и недоношенных детей.«Великие дела делаются на макроуровне, великие дела делаются на микромасштабе, великие дела делаются на уровне населения», - говорит Эдвардс. «Но есть очень мало способов связать их вместе».

Также появляются новые источники данных, которые в некотором смысле даже более подробны, чем наноразмерный коннектом. Например, коннектом предоставляет информацию только о расположении синапсов, но не об их молекулярном составе. «Я вижу в этом пробел, который необходимо преодолеть», - говорит Сет Грант, молекулярный нейробиолог из Эдинбургского университета, Великобритания.«Если вы не можете связать его, вы не найдете пути к геному». И эти геномные идеи, как предполагает Грант, будут иметь важное значение для выяснения того, как эволюция и генетика управляют функцией мозга.

Введите синаптом. В статье 2018 года Грант и его команда каталогизировали один миллиард синапсов во всем мозгу мыши 5 , что позволило им определить 37 подтипов на основе содержания, размера и формы белка, а также выявить паттерны подтипов, которые характеризуют различные мозги регионы.Команда также начала сопоставлять подтипы с теми связями, которые они устанавливают. «Объединение синаптома с коннектомом, - говорит Грант, - станет одним из следующих рубежей».

Как клетки мозга укрепляют правильные связи? | Дайджесты eLife Science

Поделитесь своим мнением + Открытые аннотации. Текущее количество аннотаций на этой странице вычисляется.

Возбуждающие (+) и тормозящие (-) синапсы играют решающую роль в обучении.Изображение предоставлено: Dorman et al. (CC BY 4.0)

Как мы формируем новые воспоминания? Человеческий мозг содержит почти 90 миллиардов нейронов, которые взаимодействуют друг с другом в соединениях, называемых синапсами. Каждый нейрон имеет форму, немного напоминающую дерево, и покрыт ветвями, называемыми дендритами. Синапсы обычно образуются между концом одного нейрона и дендритом на другом. Большинство ученых считают, что мозг формирует новые воспоминания, изменяя силу этих синапсов. Но остается ряд вопросов о том, как работает этот процесс.

Есть два типа синапсов: возбуждающие и тормозные. Когда возбуждающий синапс становится активным, ионы кальция попадают в дендрит принимающего нейрона. Затем ионы кальция запускают процессы внутри клетки, которые необходимы для изменения силы синапса и, таким образом, формирования памяти. Но что происходит, когда тормозящий синапс становится активным? Как это влияет на память?

Кроме того, каждый нейрон образует синапсы с тысячами других, с несколькими синапсами на одном дендрите.Чтобы сформировать память о конкретном опыте, мозг должен укрепить только те синапсы, которые связаны с этим опытом. Как мозгу удается целенаправленно воздействовать на эти синапсы? Должны ли синапсы быть сгруппированы на одной дендритной ветви, или они могут быть разнесены друг от друга? И все ли синапсы должны быть активны в одно и то же время?

Dorman et al. исследовал эти вопросы, разработав компьютерную модель нейрона. Тестирование модели показало, что не все синапсы, связанные с переживанием, должны быть активными в одно и то же время, чтобы сформировать память.Более того, синапсы могут быть распределены по нескольким дендритам. Наконец, модель показала, что тормозящие синапсы имеют решающее значение для предотвращения распространения ионов кальция внутри дендритных ветвей и входа в неактивные синапсы. Это гарантирует, что только синапсы, активные во время определенного опыта, станут сильнее.

Многие расстройства мозга, включая злоупотребление психоактивными веществами и наркоманию, связаны с ошибками в процессах, лежащих в основе обучения и памяти. Благодаря расширению нашего понимания того, как структура клеток мозга поддерживает эти процессы, текущие результаты могут однажды привести к более эффективному лечению этих и других заболеваний.

нейронов и синапсов мозга | Возможности действия и нейротрансмиссия

Введение

Мозг - это центральная система управления телом. Это главный компонент центральной нервной системы. Он контролирует все добровольные действия, выполняемые человеком. Кроме того, он также имеет системы управления для регулирования непроизвольных процессов, таких как частота дыхания, артериальное давление и т. Д. Он также отвечает за более высокие функции, такие как обработка мысли, формирование памяти, поведение, мышление и т. Д.

Все эти функции в головном мозге выполняются нейронами. Нейроны - это основные структурные и функциональные единицы нервной системы. в головном мозге присутствуют разные типы нейронов. Эти нейроны связаны специальными связями, называемыми синапсами. В дополнение к нейронам в головном мозге также присутствуют поддерживающие клетки, называемые нейроглиальными клетками.

В этой статье мы поговорим о различных типах нейронов, присутствующих в головном мозге, структуре и функциях этих нейронов, а также о том, как они связаны.Мы также обсудим роль глиальных клеток в головном мозге. Кроме того, мы обсудим различные типы синапсов и их роль в мозге.

Структура нейрона

Хотя в головном мозге присутствуют разные типы нейронов, основная структура всех нейронов всегда одинакова. В этом разделе мы поговорим об основной структуре нейронов мозга.

Нейрон можно разделить на три основные части; тело клетки или перикарион, аксоны и дендриты.

Тело клетки

Тело клетки нейрона служит синтетическим или трофическим центром всей клетки. Это область, которая содержит ядро ​​и окружающую цитоплазму. Основные органеллы также присутствуют в теле клетки или перикарионе. К ним относятся аппарат Гольджи и эндоплазматическая сеть.

Краткая информация об основных органеллах, обнаруженных в теле клетки, выглядит следующим образом.

Ядро

Ядро занимает центральную часть тела клетки нейронов.Большинство нейронов имеют большое сферическое центральное ядро ​​с выступающим ядрышком. В большинстве клеток ядро ​​имеет бледное окрашивание, что указывает на эухроматическую природу хроматина. Тонкие нити хроматина также можно визуализировать в ядре.

Грубая эндоплазматическая сеть

Клеточное тело нейронов отвечает за синтез белка. Он имеет высокоразвитую систему грубого эндоплазматического ретикулума для производства белков. Большое количество параллельных цистерн ретикулума присутствует вблизи ядра, связанного с полирибосомами (группа рибосом, прикрепленных к одной копии мРНК).Они могут создавать несколько копий полипептида одновременно.

Тело клетки, по-видимому, является высоко базофильным в областях, содержащих грубый эндоплазматический ретикулум и связанные с ним полирибосомы. Они представлены в виде комков базофильного материала, известного как субстанция Ниссля или тельца Ниссля .

Аппарат Гольджи

Напомним, что за упаковку белков отвечает аппарат Гольджи. В теле клетки нейронов они находятся рядом с тельцами Ниссля.Они упаковывают белки, производимые этой системой грубого эндоплазматического ретикулума.

Аппарат Гольджи может упаковывать белки в вакуоли для транспортировки к другим органеллам внутри нейрона или внеклеточной жидкости. Аппарат Гольджи принадлежит исключительно телу клетки и не встречается в других частях нейронов.

Митохондрии

Митохондрии служат центром нейронов. Они отвечают за синтез АТФ. АТФ необходим для проведения нервных импульсов, а также для других клеточных процессов, таких как внутриклеточный транспорт.Митохондрии в большом количестве обнаруживаются в теле нейронов. Они также присутствуют в дендритах и ​​аксонах нейрональной клетки.

Цитоскелет

Каркас цитоскелета обеспечивает структурную поддержку тела клетки, а также клеточных процессов нейронов. Этот каркас состоит из промежуточных филаментов и микротрубочек. Промежуточные филаменты, обнаруженные в нейронах, называются нейрофиламентами . Нить можно рассматривать под световым микроскопом в виде тонких нитей при окрашивании серебром после обработки некоторыми фиксаторами.

Цитоскелет не только сохраняет форму, но также отвечает за внутриклеточный транспорт различных веществ.

Тела включения

Тельца включения - это остаточные тельца, оставшиеся в теле клетки после лизосомальной деградации. При рассмотрении под световым микроскопом они выглядят как пигментированные тела внутри тела клетки. Эти тела не вредны, поскольку они не мешают клеточным функциям нейронов.

Дендриты

Это клеточные процессы, которые переносят нервные импульсы к телу клетки нейронов.Они функционируют как антенны нейрона, поскольку получают нейронные сигналы и передают их в тело клетки нейрона.

Дендриты обильно ветвятся. У них нет постоянного диаметра. Диаметр продолжает уменьшаться по мере того, как они делятся на все больше и больше ветвей.

Паттерн ветвления дендритов специфичен для разных типов нейронов. Древовидное ветвление дендритов наблюдается в большинстве межнейронов головного мозга.

Дендритные шипы - это небольшие тупые отростки, которые выходят из дендритов в определенных точках.Эти шипы являются местом формирования синапсов.

Цитоплазма дендритов имеет тот же состав, что и цитоплазма, обнаруженная в телах клеток нейронов. Однако цитоплазма дендритов имеет большое количество цитоскелетных компонентов.

Аксоны

Это клеточные процессы, которые переносят нервные импульсы от тела клетки нейронов. Это цилиндрические отростки с постоянным диаметром по всей длине. В случае присутствующих в головном мозге мотонейронов их длина может достигать одного метра.

Аксоны происходят из тела клетки через пирамидальную структуру, называемую бугорком аксона. Часть аксона сразу за бугорком аксона называется начальным сегментом. Здесь обрабатываются нервные импульсы, поступающие в тело клетки, и принимается решение, проводить ли импульс или нет.

Цитоплазма, присутствующая в аксонах, называется аксоплазмой. Его много в митохондриях и филаментах цитоскелета. Однако рибосомы и RER отсутствуют. Таким образом, синтез белка зависит от тела клетки.Синаптические пузырьки, содержащие нейротрансмиттеры, также в большом количестве присутствуют в аксоплазме нейронов. Эти пузырьки, образующиеся в теле клетки, затем транспортируются к аксону.

Аксоны не показывают ветвления, как это видно на дендритах. Однако терминальный конец аксона, называемый терминальным концом аксона, образует несколько ветвей, называемых терминальным ветвлением .

Типы нейронов

По функциям, выполняемым нейронами, они делятся на три основных типа; сенсорные нейроны, двигательные нейроны и интернейроны.

Сенсорные нейроны

Эти нейроны отвечают за определение стимула окружающей среды или стимула, возникающего в организме. Они подвергаются деполяризации и вызывают нервный импульс при воздействии определенного раздражителя. Затем этот нервный импульс переносится аксоном к другим нейронам нервной системы.

Дендриты сенсорных нейронов в большинстве случаев служат сенсорными органами или рецепторами. Однако они также могут быть связаны с другими ненейрональными клетками, которые служат сенсорными рецепторами.В последнем случае стимул генерирует нервный импульс в рецепторной клетке, который затем передается нейрону.

Мозг в истинном смысле слова не содержит сенсорных нейронов. Тем не менее, он содержит нейроны сенсорной обработки, присутствующие в слуховой и зрительной коре. Нейроны в этих областях отвечают за обработку информации, получаемой через слуховые или зрительные пути.

Двигательные нейроны

Моторные нейроны отвечают за возбуждение скелетных мышц для выполнения желаемого действия.Они получают информацию от сенсорных интернейронов и передают ее мышечным клеткам.

Моторные нейроны имеют маленькие дендриты и большой одиночный аксон. Аксон в основном миелинизирован для увеличения скорости проведения нервных импульсов. Они стимулируются нервными импульсами, исходящими от других нейронов.

Настоящие моторные нейроны, которые напрямую снабжают мышцы мускулами, также отсутствуют в мозге. однако нейроны двигательной обработки присутствуют. К ним относятся пирамидные клетки коры головного мозга, клетки Пуркинье мозжечка и многие другие.Эти клетки получают сенсорную информацию о состоянии мышц, обрабатывают эту информацию, а затем стимулируют или подавляют двигательные нейроны, присутствующие в спинном мозге.

Аксоны этих нейронов образуют большие нисходящие пути, которые проходят по всей длине спинного мозга. Эти тракты поддерживают моторный тонус и облегчают или подавляют активность моторных нейронов, присутствующих в спинном мозге.

Интернейроны

Эти нейроны получают информацию и обрабатывают ее.После обработки информации они либо сохраняют ее в виде памяти, либо передают проанализированную информацию следующим нейронам.

Большинство нейронов головного мозга являются интернейронами. У них много дендритов, которые демонстрируют сложные схемы ветвления.

Эти интернейроны также общаются между собой, образуя сложные нейронные цепи в головном мозге. Эти схемы увеличивают вычислительную мощность и могут обрабатывать большой объем информации.

Классифицировать все нейроны, присутствующие в головном мозге, непросто.Основная классификация нейронов, которую мы только что обсудили, идеально подходит для спинного мозга, но не для головного мозга. Человеческий мозг насчитывает более 86 миллиардов нейронов. Эти нейроны выполняют разные функции в зависимости от части мозга, в которой они расположены. Однако большинство этих нейронов можно рассматривать как интернейроны, поскольку они участвуют в обработке сенсорной или моторной информации.

Расположение нейронов

Нейроны в разных частях мозга расположены по-разному.В этом разделе мы поговорим о расположении нейронов в коре головного мозга.

Кора головного мозга можно разделить на серое и белое вещество.

Серое вещество

Серое вещество присутствует во внешней части коры головного мозга. Он содержит тела нейронов и немиелинизированные нейронные волокна. аксоны нейронов покидают серое вещество и движутся внутрь.

Белое вещество

Это внутренняя часть коры головного мозга.Он содержит миелинизированные аксоны или нервные волокна. В более белом веществе также присутствуют клеточные тела некоторых нейронов. Совокупность клеточных тел внутри белого вещества коры головного мозга называется ядром. Примеры ядер: красное ядро, ядра черепных нервов и т. Д.

Synapse

Нейроны, присутствующие в головном мозге и других частях нервной системы, общаются через синапсы. Синапс - это место, где нервный импульс передается от одного нейрона к другому нейрону или ненейронной клетке.

Функциональная классификация

По механизмам передачи нервного импульса синапсы можно разделить на два типа; электрические синапсы и химические синапсы.

  • В электрическом синапсе цитоплазма двух или более клеток соединена между собой щелевыми соединениями. Таким образом, ионы могут свободно перемещаться из одной ячейки в другую. Таким образом, деполяризация одной клетки вызывает деполяризацию всех связанных клеток. Эти синапсы видны в сердечных миоцитах.
  • В химическом синапсе нервный импульс передается от одной клетки к другой через химические вещества, называемые нейротрансмиттерами. Большинство синапсов нейронов воссоздают химические синапсы. Структура такого синапса описана ниже.

Структура

Есть три компонента нейронального синапса; пресинаптический терминал, синаптическая щель и постсинаптический нейрон.

  • Аксональный терминал образует пресинаптический терминал синапса.Когда нервный импульс достигает пресинаптического окончания, он заставляет синаптические пузырьки сливаться с плазматической мембраной. Таким образом нейротрансмиттеры, присутствующие в пузырьке, сбрасываются в синаптическую щель.
  • Синаптическая щель - это пространство между пресинаптическими и постсинаптическими нейронами. Нейромедиаторы, выпущенные в щель, диффундируют через нее, чтобы достичь постсинаптического нейрона. Нейротрансмиттеры остаются в расщелине лишь некоторое время. Они либо захватываются пресинаптическим нейроном, либо расщепляются ферментами, присутствующими в синаптической щели.
  • Постсинаптический нейрон содержит несколько рецепторов на своей плазматической мембране. Нейромедиаторы связываются с этими рецепторами и инициируют нервный импульс, вызывая деполяризацию. Таким образом, нервный импульс передается от одного нейрона к другому через синапс.

Структурная классификация

По структурным компонентам, участвующим в образовании химического синапса, их можно классифицировать следующим образом;

  • Аксосоматический синапс между аксоном и телом клетки
  • Аксоаксонический синапс между двумя аксонами
  • Аксодендрит, между дендритом и аксоном

Нейроглиальные клетки

Нейроглиальные клетки - это поддерживающие клетки головного мозга.Их в десять раз больше, чем нейронных клеток человеческого мозга. Глиальные клетки обеспечивают поддержку и питание нервных клеток. Они также играют роль в выживании или защите нейронов, присутствующих в головном мозге. Их можно рассматривать как заменитель соединительной ткани в головном мозге.

Типы

В головном мозге присутствуют разные типы глиальных клеток. Ниже перечислены наиболее важные глиальные клетки.

  • Олигодендроциты: они образуют миелиновую оболочку вокруг аксонов, присутствующих в головном мозге.Один олигодендроцит может образовывать миелиновую оболочку вокруг аксонов более 10 различных нейронов.
  • Астроциты: это самые многочисленные глиальные клетки. астроциты - это звездчатые клетки с тонкими отростками. Они обеспечивают структурную и метаболическую поддержку нейронов. Они также являются компонентом гематоэнцефалического барьера.
  • Эпендимные клетки: Эти клетки выстилают желудочки головного мозга и центральный канал спинного мозга. Они играют роль в синтезе и движении спинномозговой жидкости (CSF).
  • Клетки микроглии: эти клетки защищают нейроны от атаки патогенов. Эти глиальные клетки обладают защитной и иммунной активностью. Их функция аналогична макрофагам, присутствующим в других частях тела.

Сводка

Человеческий мозг состоит из миллиардов нейронов, связанных между собой синапсами нейронов. Клетки, отличные от нейронов, называемые глиальными клетками, также присутствуют для поддержки нейронов.

Нейрон состоит из тела клетки и клеточного отростка.

Тело клетки содержит ядро ​​в центре и другие органеллы для синтетических нужд клетки. Также присутствует сложная система грубого эндоплазматического ретикулума и полирибосом, называемая гранулами Ниссля. Они принадлежат исключительно клеточному телу нейронов.

Дендриты - это тонкие отростки, которые сильно разветвляются и переносят нервные импульсы в тело клетки нейронов. Дендритные шипы - это места для образования синапсов на дендритах.

Аксоны - это цилиндрические отростки, которые переносят нервные импульсы от тела клетки нейронов.Они не имеют разветвлений и имеют постоянный диаметр по всей длине. Это миелинизированные нервные волокна.

Нейроны можно разделить на сенсорные, моторные и интернейроны. Большинство нейронов головного мозга являются интернейронами.

Нейроны головного мозга разделены на серое и белое вещество.

Эти нейроны общаются через химические синапсы.

В химическом синапсе нейротрансмиттеры высвобождаются пресинаптическими клетками, которые диффундируют через синаптическую щель и возбуждают постсинаптический нейрон.

Синапсы, присутствующие в головном мозге, могут быть аксоаксоническими, аксосоматическими или аксодендритными.

Глиальные клетки заменяют соединительную ткань в головном мозге. Они обеспечивают поддержку, питание и защиту нейронов. Они участвуют в синтезе миелиновой оболочки, обеспечивая метаболическую поддержку, регулируя поток спинномозговой жидкости, обеспечивая защиту от патогенов.

Номер ссылки

  • Медведь, Коннерс, Парадизо (2007). Неврология: исследование мозга. Филадельфия, Пенсильвания: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс.стр. 113–118
  • Van Spronsen M, Hoogenraad CC. Патология синапсов при психических и неврологических заболеваниях. Curr Neurol Neurosci Rep. 2010; 10 (3): 207–214. DOI: 10.1007 / s11910-010-0104-8
  • Гайтон и Холл, Учебник медицинской физиологии

нейробиологов раскрывают, как мозг может улучшить связи | MIT News

Когда мозг формирует воспоминания или изучает новую задачу, он кодирует новую информацию, настраивая связи между нейронами.Нейробиологи Массачусетского технологического института открыли новый механизм, который способствует укреплению этих связей, также называемых синапсами.

В каждом синапсе пресинаптический нейрон посылает химические сигналы одной или нескольким постсинаптическим принимающим клеткам. В большинстве предыдущих исследований того, как эти связи развиваются, ученые сосредоточились на роли постсинаптических нейронов. Однако команда Массачусетского технологического института обнаружила, что пресинаптические нейроны также влияют на силу связи.

«Этот механизм, который мы обнаружили на пресинаптической стороне, добавляет к инструментарию, который у нас есть для понимания того, как могут изменяться синапсы», - говорит Трой Литтлтон, профессор кафедры биологии, мозга и когнитивных наук в Массачусетском технологическом институте, член из Института обучения и памяти Пикауэра при Массачусетском технологическом институте и старшего автора исследования, которое опубликовано в ноябре.18 выпуск Neuron .

Более подробная информация о том, как синапсы изменяют свои связи, может помочь ученым лучше понять нарушения нервного развития, такие как аутизм, поскольку многие из генетических изменений, связанных с аутизмом, обнаруживаются в генах, кодирующих синаптические белки.

Ричард Чо, научный сотрудник Института Пикауэра, является ведущим автором статьи.

Перепрограммирование мозга

Один из самых больших вопросов в области нейробиологии - это то, как мозг перестраивается в ответ на изменение поведенческих условий - способность, известную как пластичность.Это особенно важно на раннем этапе развития, но продолжается на протяжении всей жизни, поскольку мозг учится и формирует новые воспоминания.

За последние 30 лет ученые обнаружили, что сильный вход в постсинаптическую клетку заставляет ее направлять больше рецепторов для нейротрансмиттеров на свою поверхность, усиливая сигнал, который она получает от пресинаптической клетки. Это явление, известное как долговременная потенциация (ДП), возникает после постоянной высокочастотной стимуляции синапса. Долгосрочная депрессия (LTD), ослабление постсинаптического ответа, вызванное очень низкочастотной стимуляцией, может возникнуть, когда эти рецепторы удалены.

Ученые меньше обращали внимание на роль пресинаптического нейрона в пластичности, отчасти потому, что его труднее изучать, говорит Литтлтон.

Его лаборатория потратила несколько лет на разработку механизма того, как пресинаптические клетки высвобождают нейромедиатор в ответ на всплески электрической активности, известные как потенциалы действия. Когда пресинаптический нейрон регистрирует приток ионов кальция, несущих электрический всплеск потенциала действия, везикулы, которые хранят нейротрансмиттеры, сливаются с клеточной мембраной и выливают свое содержимое за пределы клетки, где они связываются с рецепторами на постсинаптическом нейроне.

Пресинаптический нейрон также высвобождает нейромедиатор в отсутствие потенциалов действия в процессе, называемом спонтанным высвобождением. Ранее считалось, что эти «мини» представляют собой шум, возникающий в мозгу. Однако Литтлтон и Чо обнаружили, что minis можно регулировать, чтобы управлять структурной пластичностью синапсов.

Чтобы исследовать, как укрепляются синапсы, Литтлтон и Чо изучили тип синапсов, известный как нервно-мышечные соединения, у плодовых мушек. Исследователи стимулировали пресинаптические нейроны быстрой серией потенциалов действия в течение короткого периода времени.Как и ожидалось, эти клетки высвобождали нейромедиатор синхронно с потенциалами действия. Однако, к своему удивлению, исследователи обнаружили, что мини-события значительно усилились после того, как электрическая стимуляция закончилась.

«Каждый синапс в мозге запускает эти мини-события, но люди в значительной степени игнорируют их, потому что они вызывают лишь очень небольшую активность в постсинаптической клетке», - говорит Литтлтон. «Когда мы давали этим нейронам сильный импульс активности, эти мини-события, которые обычно очень низкочастотные, внезапно нарастали, и они оставались повышенными в течение нескольких минут, а затем снижались.

Синаптический рост

Усиление minis, по-видимому, провоцирует постсинаптический нейрон высвобождать сигнальный фактор, до сих пор не идентифицированный, который возвращается в пресинаптическую клетку и активирует фермент, называемый PKA. Этот фермент взаимодействует с белком везикул, называемым комплексином, который обычно действует как тормоз, зажимая везикулы, чтобы предотвратить высвобождение нейромедиатора до тех пор, пока он не понадобится. Стимуляция PKA модифицирует комплексин, так что он освобождает свои везикулы нейротрансмиттера, производя мини-события.

Когда эти маленькие пакеты нейротрансмиттера высвобождаются с повышенной скоростью, они помогают стимулировать рост новых связей, известных как бутоны, между пресинаптическими и постсинаптическими нейронами. Это делает постсинаптический нейрон еще более восприимчивым к любой будущей коммуникации от пресинаптического нейрона.

«Обычно у вас есть около 70 таких бутонов на клетку, но если вы стимулируете пресинаптическую клетку, вы можете очень быстро вырастить новые бутоны. Это удвоит количество образующихся синапсов », - говорит Литтлтон.

Исследователи наблюдали этот процесс на протяжении всего личиночного развития мух, которое длится от трех до пяти дней. Однако Литтлтон и Чо продемонстрировали, что острые изменения синаптической функции также могут приводить к синаптической структурной пластичности во время развития.

«Механизм пресинаптического терминала можно очень быстро модифицировать, чтобы управлять определенными формами пластичности, что может быть действительно важно не только в развитии, но и в более зрелых состояниях, где синаптические изменения могут происходить во время поведенческих процессов, таких как обучение и т. Д. память, - говорит Чо.

Исследование имеет большое значение, поскольку оно является одним из первых, показывающих, как пресинаптические нейроны способствуют пластичности, - говорит Мария Быховская, профессор неврологии медицинского факультета Государственного университета Уэйна, которая не принимала участия в исследовании.

«Было известно, что рост нейронных связей определяется активностью, но конкретно, что происходит, было не очень понятно», - говорит Быховская. «Они прекрасно использовали Drosophila для определения молекулярного пути.

Лаборатория Литтлтона сейчас пытается выяснить больше механистических деталей того, как комплексин контролирует высвобождение везикул.

.

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *