Нейропластичность: перестраиваем мозг

http://overthebrainbow.com/blog/2016/8/25/neuroplasticity-remodel-your-brain
  • Перевод


Наш мозг необычайно пластичен. Не как пластиковая посуда или кукла Барби – в неврологии пластичность означает удивительную способность мозга меняться и адаптироваться практически ко всему, что с нами происходит. В былые времена учёные считали, что когда человек переставал быть ребёнком, его мозг застывал, как глиняный горшок, и оставался в одной форме. Но кипы исследований опровергли их мнение – мозг больше напоминает пластилин [play-doh]. Эти изменения могут происходить на разных масштабах: от отдельного нейрона, меняющего связи, до целой корковой области, уменьшающейся или разбухающей. Структуру мозга могут менять множество факторов, от травм и инсультов, до медитации, упражнений или ежедневных занятий на пианино. И как всё в жизни, пластичность – это палка о двух концах. Плюс в том, что мозг может перестроить себя во время реабилитации после инсульта. Минус – фантомные боли после потери конечности. Давайте посмотрим, как, что и почему происходит.

Начнём с небольших масштабов и синаптической пластичности (если вы не в курсе, что есть синапс, прочтите сначала вводную статью про мозг). Эта разновидность пластичности, которую часто называют длительной потенциацией (ДПЦ) и длительным подавлением (ДПД), критична для нашего понимания процессов запоминания и обучения. Очень упрощённо она работает так: связи между нейронами усиливаются или ослабляются (происходит потенциация или депрессия) в зависимости от их действий. Когда нейрон А постоянно возбуждает нейрон Б, связь между ними усиливается.



Естественно, обычно это происходит на нескольких синапсах – так могут появиться целые сети, в случае, если они достаточное количество раз именно в таком составе проявили активность (и мы считаем, что память формируется примерно так же). Так что целуйте вашу половинку достаточно часто во время прослушивания композиций Лу Бега, и скоро песня «Mambo number five» будет вызывать у вас романтические чувства. Дональд Хебб [Donald Hebb], канадский невропсихолог, придумал поговорку «Вместе запускаются, вместе заплетаются» [What fires together, wires together] для описания этого процесса. Изначально эти связи хрупкие, но если вы активируете их достаточное количество раз, они превратятся в прочные (их нельзя будет разделить, как Бритни и Джастина в 99-м). Обратный процесс, ДПД, запускается другой процедурой стимуляции, и, как считается, ослабляет ненужные связи – вы забываете имя вашей бывшей или облагораживаете новые танцевальные движения. Пластичность синапсов – концепция, которую когнитивные и поведенческие терапевты рекомендуют своим пациентам: для смены устоявшихся мысленных шаблонов нужно шаг за шагом при помощи практики формировать новые. И новые пути проходят эволюцию от грунтовых дорог до скоростных шоссе (по которым передвигается здоровое поведение), а сломанные контуры уплывают в небытие.

Пластичность на больших масштабах проявляется по-другому. Растущее количество исследований показывают, что чем больше вы используете определённый мускул, тем большую область мозг для него выделяет. Например, одно из исследований показывает, что хотя области, отвечающие за движения пальцев, обычно имеют одинаковый размер, это не неизменно. После пяти дней упражнений на пианино были найдены определённые и вполне видимые изменения в двигательной области коры мозга. Области, отвечающие за движения пальцев, расширились и заняли другие части соседних областей, будто сорняки, разрастающиеся в саду. Исследователи пошли ещё дальше: они показали, что даже если испытуемые думали об упражнениях, эффект получался почти таким же! Мысленные упражнения оказались настолько же эффективными в реорганизации структуры мозга, как и физические. Ещё один пример (о котором студенты-неврологи слышали, наверное, чаще, чем жители «Bible Belt» – областей США, где особенно силён протестантский фундаментализм – об Иисусе) – это лондонские таксисты. Опытные таксисты, которым приходится запоминать карту столицы, включая десятки тысяч улиц и десятки достопримечательностей, обладают большим задним гиппокампом – структурой мозга, отвечающей за пространственную память и ориентацией. У контрольной группы, водителей автобусов с постоянными и устоявшимися маршрутами, гиппокамп обычного размера. Чтобы предотвратить обычные комментарии типа «корреляция не гарантирует причинности» (ведь, возможно, именно увеличенный размер гиппокампа и привёл таксистов на эту работу?), исследователи показали, что увеличении объёма гиппокампа позитивно коррелировала со временем, проведённым за баранкой. Чем дольше вы водите, тем больше ваш мозг адаптируется.



Вы уже согласны с тем, что мозг невероятно пластичен? Не спешите, у нас есть ещё примеры. Если вы отказались от медитации, как от хипповой ерунды, обратите внимание: долговременная практика медитации связана с весьма положительными изменениями в мозгу. Воспринимайте её как тренировку – как уроки на пианино. Исследования показывают, что если сидеть спокойно и медитировать, то можно увеличить толщину коры (то есть, больше серых клеточек, то есть, больше нейронов для обработки сигналов) в областях, связанных с вниманием, памятью и управлением эмоциями. Более того, миндалина, центр реакций, связанных со страхом и отвращением, уменьшается и ослабляет связи с префронтальной корой головного мозга, местом, где расположены высшие исполнительные функции. Проще говоря, медитация позволяет реагировать на стресс более вдумчиво и подавлять инстинкты. Последнее по очереди, но не по значимости – сеть пассивного режима работы мозга, ответственная за самоопределение и грёзы наяву, также снижает активность, что позволяет меньше отвлекаться (и предотвращает перескакивание мыслей со вчерашней вечеринки на неотвратимость смерти или что-то подобное). И пока я тут занимаюсь скрытой пропагандой ЗОЖ, упомяну, что ещё меняют ваш мозг к лучшему физические упражнения. Всего три часа быстрой ходьбы в неделю увеличивает рост и рождение нервных клеток, что, в свою очередь, предотвращает возрастное уменьшение мозга. Исследование показывают, что особенно выигрывают от этого передние области и гиппокамп – то есть, их объём после длительных упражнений вырастал. Вот вам и пример того, как память и способность рассуждать улучшаются благодаря ЗОЖ.



Ваш мозг, словно идеальный супруг, существует с вами вместе в хорошие времена и в плохие, в болезни и в здоровье. После перенесённой травмы или инсульта нейропластичность помогает вам. Реабилитационные тренировки после инсульта или травмы показали, что мозг проводит реорганизацию вокруг повреждённого региона. Допустим, инсульт повредил часть мозга, отвечающую за движения левой руки. Использование технологии под названием «терапия принудительных двигательных ограничений» (когда вас заставляют пользоваться «плохой» рукой, в то время как другую руку ограничивают в движениях), ведёт к увеличению объёма серого вещества в двигательном отделе, меняет смежные с повреждённым регионы так, что они берут на себя его функции и даже заставляют контралатеральную полусферу участвовать в восстановлении. Мозг перестраивает себя, чтобы приспособиться к новым обстоятельствам и сделать это наилучшим образом. Однако, не всегда это проходит так здорово. Иногда мозг может подложить свинью и доставить вам неприятностей – это я насчёт фантомных болей. Вы, наверно, слышали о людях, у которых сохраняется ощущение ампутированных рук или ног. Это также заслуга нашего неугомонного пластичного мозга, хотя на 100% этот процесс не изучен. Одна из общепринятых теорий говорит, что область соматосенсорной коры, соседствующая с той, что отвечала за функции отсутствующей конечности, хватается за новую возможность и занимает вакантное место. К примеру, область лица расположена рядом с областью рук. И если потерять руку, область лица занимает место своего соседа и воспринимает все ощущения лица вдвойне: как идущие от щеки, так и от несуществующего большого пальца.



Становится понятно, что мы не ограничены теми картами, что нам раздала природа: возможно поменять некоторые из них (и это даже не будет воспринято, как шулерство). Мозг отражает наше окружение, наши решения, эмоции и стиль жизни, и поменять всё это, на самом деле, никогда не поздно.

Источники:

LTP
Piano and plasticity 1, 2
Taxi drivers
Meditation and DMN
Meditation and amygdala
Meditation and increased cortical thickness
Brain and exercise 1, 2
Constraint-induced movement therapy
Phantom pain
A great meditation resource suited for beginners which I'm using
Pictures by Toma
Поделиться публикацией
Комментарии 23
    +3
    Есть очень интересная книга на эту тему: «Пластичность мозга» автор — Дойдж Норман
      0
      Эту статью читал и мысленно возникали главы из этой книги. Только книжка мне показалась чересчур ободряющей к действиям. Возможно, это и правильно.
      0
      Наш мозг необычайно пластичен
      Попробуйте научить глухого с рождение слышать после обретения слуха и вы увидите, что разговоры о необычайной пластичности мозга несколько преувеличены
        0
        Кстати да. Еще в тему можно добавить эксперименты с котятами, которым сразу после рождения закрывали глаза и открывали, когда они уже выросли. Зрение практически не восстанавливалось. Пластичность мозга с возрастом снижается. Кристаллизация ему на смену идет.

        Была несколько лет назад новость, что пластичность можно активировать неким уже используемым лекарственным препаратом, кажется от эпилепсии. Попытался нагуглить — не нашел. Может и напутал чего. Пластичность…
          +1
          Пластичность снижается, но скорость реакции растет, за счет миелиновых плотных оболочек вокруг аксонов нейронов. Сравните себя с детьми, нетвердая походка и хаотичное принятие решений, это минус излишней пластичности.
          Крайний случай новорожденные, пластичность бесконечная, но и сложные сруктуры еще не сформированы, ребенок полностью зависим от родителей, кроме дыхания и сосания.
            +1
            http://www.nytimes.com/2016/10/09/opinion/return-to-the-teenage-brain.html
          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
              0
              Научить слышать глухого с рождения — это совсем сложно, это новый орган чувств, который нужно мозгу осваивать. Проблемы будут даже, если человек просто потеряет слух/зрение на несколько десятилетий (особенно детском возрасте). Вот хороший пост на эту тему был не так давно: https://geektimes.ru/post/278400/ и в комментах там немало ссылок, позволяющих примерно очертить возможности нейропластичности у детей и взрослых.

              С другой стороны, люди (и даже обезьянки) осваивают управление роботизированной рукой с помощью довольно несовершенных инструментов снятия нейроактивности.
                0
                Вот кстати проблемы у тех, кто потерял слух на пару десятилетий, как раз и свидетельствуют о пластичности мозга- он задействовать неиспользуемые области под другие задачи, и после возвращения просто неохотно отдаёт обратно.
              –2
              Хорошая статья, пластичность есть, это факт.

              Но прокачать в плюс IQ невозможно, структура лобной части коры мозга заложена генетически. В минус можно изменить, в плюс нет, слишком сложная часть мозга, возможно, самая сложная. Именно абстрактное мышление и есть следствие пластичности, она и так почти на пределе возможностей уже сформирована учебой и социумом. Без пластичности были бы как Маугли. В принципе как заметил автор статьи, прокачка полезна в возрасте, удержать навыки. Но пиковые возможности не улучшить, с IQ=75 можно натренироваться временно до 80-85, потратив много времени, скорее для обмана теста, чем на результат, но не до 120-160, это невозможно в принципе, слишком высокие требования.
                +2
                Но прокачать в плюс IQ невозможно

                Проще простого, это простые тесты, как и другие тесты, на них можно научится.
                  +1
                  Я указал узкие пределы, в которых можно обучиться. Человек с IQ=75 не сможет решать задачи для IQ=160 никогда, для этого нужен мозг уровня Эйнштейна, чтобы за секунды в уме решать головоломки на пересекающиеся множества объектов и пространственные фигуры анализировать.

                  Немного и временно прокачать можно, на основе типовых задач, заранее зная тип теста, но это обман теста.

                  Иначе бы мы наблюдали, что дети из школы для умственно отсталых, долгими тренировками стали нобелевскими лауреатами и чемпионами по шахматам. Увы, это не возможно. И обучение, и нейропластичность имеют свои ограничения. Для тестов IQ это 5-10 балов. Далее ограничения «железа» что досталось с рождения.
                  0
                  У нас всех различные изначальные стартовые данные, но быть чемпионом группы С допустим, или скатыватса вниз все дальше и дальше-это уже осознанный выбор каждого. К сожалению все мы занимаемся самообманом и тешим себя любимых что мы то точно в группе А, да ещё и на высоте :)
                    0
                    «она и так почти на пределе возможностей уже сформирована учебой и социумом.»

                    Весьма спорное утверждение.
                    Во-первых, сильно сомневаюсь что в случае 99% людей ресурсы их мозга задействованы учёбой и социумом на околопредельном уровне.
                    Во-вторых, интеллектуальные возможности зависят во многом от эффективности алгоритмов.
                      +1
                      Если число 99% не устраивает, предложу 98.5%. Как вы представляете себе мозг, орган, которые потребляет 20% энергии организма (жадного на тему трат ресурсов до степени фанатизма), чтобы трата ресурсов шла в пустую? Мозг работает на полную всегда, если и не осознанно, то на уровне подсознания ищет решения тысяч вопросов, и днем и ночью (как у Менделеева).

                      Так что это не спорное утверждение, это факт. Если бы мозг работал на 1%, как это утверждается некоторыми романтическими мифами, природа бы редуцировала мозг человека до уровня кошки, чтобы он не тратил бесценные ресурсы, был прочнее и не смещал центр тяжести в неудобное положение.

                      По аналогии с мышцами, если мышца не используется, она просто атрофируется, чтобы экономить энергию. На 100% мышцу нельзя использовать, как механизм, 90% времени мышца должна отдыхать, чтобы восстановиться и сверх-восстановиться. Так же и мозг.

                      В некоторых случаях, мозг работает на 150%, в условиях стресса и повышенного износа нервной ткани, кончается дело инсультом или дуркой, если вовремя не остановиться.

                      Насчет алгоритмов вообще непонятно. Мозг не микропроцессор, где можно микрокод обновить. Алгоритм или обычный и здоровый, или с уклоном в шизофрению, аутизм, паранойю. Вот у них да, алгоритм не эффективный. В целом в основном генетически предрасположен.
                        0
                        Мозг работает на полную всегда, если и не осознанно, то на уровне подсознания ищет решения тысяч вопросов, и днем и ночью (как у Менделеева).

                        Вы не правы.
                        Вы правильно заметили, что мозг (в пике) тратит до 20% энергии, и именно поэтому природой обусловлен механизм лени. Если где-то можно не думать, или применить старый паттерн поведения, мозг так и сделает.
                          +1
                          Применяя старый паттерн поведения, ресурсы мозга освобождаются для более важных дел. Если забить на оптимизацию, можно всю жизнь растратить на размышления как завязать шнурки, как заварить чай… со стороны похоже на разновидность шизофрении, мелкое нарушение мозга на тему оптимизации своей работы, много внимания мелким вопросам, в ущерб важным.

                          Опять же вспоминаем Менделеева, он ушел от решения задачи в лоб, и задачу решало подсознание в фоновом режиме. Потом озарение — Эврика! И полное понимание вопроса. Думаю у всех так было, решение или воспоминание приходит, когда осознанно ничем не занят и действуешь по «экономичному» шаблону, не мешая мозгу работать.

                          Возможно, в каких-то вопросах КПД мозга повысит смена паттерна работы (ТРИЗ например), в каких-то вопросах изначально неправильные установки (нелюбимая работа), но в большинстве случаев, уверен, изначальные методы близки к оптимальным, хотя могут и выглядеть странно.
                          0
                          Я считаю странным считать задействованность интеллекта через энергопотребление мозга.
                          Мозг кроме интеллектуальной деятельности ещё много чем занимается. Он действительно прокручивает постоянно много чего, но большая часть этого к интеллекту никак не относится.

                          Многие психотехники для повышения, например, креативности основаны как раз на том, чтобы убрать значительную часть ментальной активности. Общая загрузка мозга падает, а продуктивность — наоборот растёт.

                          По поводу алгоритмов. Думать — это навык.
                          У новорождённого младенца интеллекта вообще нет, у «маугли» воспитанного волками, тоже будет немного того, что мы называем интеллектом.
                          Или вы думаете что современный социум и школа — идеальная среда для формирования этого навыка? Нет, в них как раз таки очень много отупляющих факторов. Кому-то везёт, им попадаются такие семья/школа/друзья, в контакте с которыми этот навык формируется лучше. Но всё равно не идеально. Просто потому, что это — сложный навык, а не абстрактный ползунок от 0% до 100%, про него вообще нельзя сказать, что тут вот такой-то предел.
                          Это всё равно, что про художника сказать — он использует свой творческий потенциал почти на 100%.
                          Мышление — это вообще неизмеримая вещь, любые оценки вроде IQ — всегда останутся условностью, даже если это будет хорошо применимая на практике условность.
                            0
                            >>>Я считаю странным считать задействованность интеллекта через энергопотребление мозга.

                            Мозг вообще странная и сложная штука. Тут нужен формат общения не в виде форума, а в виде больших статей, иначе будут одни странности и непонимание. Много интересных моментов. Как в софте (психологии), так и в железе (генетике).

                            >>>современный социум и школа — идеальная среда для формирования этого навыка?

                            Идеального ничего нет. Но мозг и сам не «идеален» и за многие века произошла взаимная и сложна подстройка требований общества и возможностей мозга (социуму не всегда нужны были самые умные). То что кажется отупляющим фактором, может оказаться ключевым в развитии.
                            Пример Менделеев, жил в простой суровой семье, но что-то его заставило придти в лаптях в столицу и посвятить жизнь науке. Есть обратные примеры, избалованные дети выросшие в идеальных условиях с продвинутыми репетиторами, которым нужны только тусовки и наркотики.

                            >>>любые оценки вроде IQ — всегда останутся условностью

                            Пока генетики не вмешались в структуру мозга, все люди примерно одинаковые, и даже простые оценки вроде IQ c высокой степенью достоверности нас характеризуют. Ну очевидно что люди совершенно разные с IQ=50 и IQ=150, оба очень редкие, один на многие тысячи, только с разных полюсов. Первого лучше обойти за километр, второй сам вряд ли захочет с нами общаться (но таких сразу видно по чистому и быстрому разуму, даже на форумах).

                            А так конечно всё условность, и поведение, и нарушение закона (в основном из-за низкого IQ как-раз, мышление по методу «понятий» и «принципов», есть статистка IQ по тюрьмам), и приговоры суда условность, и отношения к ближним… частные случаи условность, а вот статистика и явно выраженная корреляция уже просто факт.
                      0
                      В России наиболее сильный(ну или так себя позиционирующий) специалист «по мозгу», это Сергей Савельев. О мозге говорит много и очень интересно, на ютубе с ним роликов много.

                      Верность его слов проверить хоть и сложно, но говорит очень складно. Да и должность его располагает к доверию
                        0
                        Когда речь заходит о Савельеве, обязательно должен быть коммент с ссылкой на научную критику позиций Савельева от редакции Антропогенеза.ру: http://antropogenez.ru/review/686/
                          0
                          согласен, но это критика такая… во многом спорная
                        0
                        45-летнее исследование жизненных успехов вундеркиндов
                        https://geektimes.ru/post/280254/

                        Интересная статья, как-раз о том, что врожденные способности важнее, чем обучение и тренировки, нейропластичность весьма ограниченна.

                        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                        Самое читаемое