Пластичность мозга и нейрогенез: как они влияют на мозг?

На протяжении десятилетий учёные ломали голову над тем, может ли мозг меняться в течение жизни. Сегодня мы знаем, что это возможно.

Нейробиологи называют это «пластичностью мозга». Данное явление, также известное как нейронная пластичность или нейропластичность, иногда включает в себя процесс, называемый нейрогенезом, который представляет собой создание новых нейронов.

Хотя мы всё ещё многого не знаем о мозге, эксперты сходятся во мнении, что его структура и функции далеки от статичности. В этой статье описываются текущие исследования нейронной пластичности и нейрогенеза, как они влияют на старение и что можно сделать для улучшения здоровья мозга.

Что такое пластичность мозга?

«Пластичность мозга» – это способность нервной системы трансформироваться и реорганизовывать себя на протяжении всей Вашей жизни, обычно в ответ на переживания или стимулы. 

Этот процесс характерен не только для людей, а также млекопитающих или позвоночных. На самом деле, даже насекомые проявляют нейронную пластичность.

У плода человека, находящегося в утробе матери, мозг начинает развиваться через несколько недель после зачатия. Гены обеспечивают основу для его развития, однако факторы окружающей среды – такие как стресс, гормоны, диета, лекарства и взаимоотношения – могут сильно повлиять на результат. Это явление называют пластичностью развития  мозга, и она продолжается на протяжении всего детства. 

Когда-то считалось, что развитие мозга полностью прекращается через несколько лет после полового созревания, но теперь мы знаем, что этот орган продолжает адаптироваться и изменяться и во взрослом возрасте. 

Хотя изменения, безусловно, менее сильны, чем в развивающемся мозге, они имеют решающее значение для нашей способности учиться, формировать воспоминания и восстанавливаться после болезней и травм.

Как это работает

Нейроны составляют основу нервной системы. Эти клетки отвечают за получение и обработку информации из внешнего мира, а также за передачу сообщений по всему организму.

Нейроны общаются с помощью электрических и химических сигналов, которые проходят через промежуток, называемый синапсом. Эти связи образуют сложные нейронные сети, которые помогают нам учиться.

Одним из способов осмысления того, как работает пластичность мозга, является крылатая фраза, придуманная нейробиологом Дональдом Хеббом: «Нейроны, которые срабатывают вместе, соединяются проволокой». Это означает, что когда нейроны активны, связи укрепляются.

С учётом сказанного, пластичность мозга – это сложный процесс, включающий молекулярные, клеточные и структурные механизмы, которые могут меняться на протяжении всей Вашей жизни.

Примеры пластичности мозга

Как правило, наиболее высокий уровень пластичности отмечается внутриутробно и в течение первых лет жизни, когда мозг быстро развивается. Хотя у взрослого человека этот орган также способен к изменениям, его возможности с возрастом более ограничены.

Существует множество документально подтверждённых случаев пластичности мозга на протяжении всей жизни человека, некоторые из которых описаны ниже.

Психическое здоровье во время беременности

Согласно исследованию 2020 года, крепкое психическое здоровье во время беременности связано с повышением интеллекта у 2-летних младенцев. Это говорит о том, что психическое благополучие матери во время беременности оказывает влияние на развитие мозга ребёнка.

Кроме того, в 2022 году учёные наблюдали за 97 парами мать-младенец и сообщили, что объём левой части гиппокампа у развивающегося плода и мыслительными способностями ребёнка в 18 месяцев был напрямую связан со стрессом матери во время беременности.

Нестандартная музыкальная терапия у недоношенных детей

В 2020 году был проведён эксперимент с участием 82 младенцев. Исследователи использовали МРТ-сканирование, чтобы проверить, может ли нестандартная музыкальная терапия оказать положительное влияние на структуру и функции мозга у детей, родившихся недоношенными.

Учёные сообщили о повышенной нервной активности и межнейронной связи в областях мозга, ответственных за мышление, социальные, эмоциональные и двигательные функции. Другими словами, музыкальная терапия может способствовать развитию мозга у недоношенных детей.

Расстройство аутистического спектра (РАС)

Согласно мета-анализу 2016 года дети с РАС, как правило, обладают нетипичной нервной активностью и межнейронными связями. Это приводит к проблемам с социальными взаимодействиями, распознаванием эмоций и языковыми навыками. 

Исследователи изучили 6 работ, в которых оценивалась мозговая активность после поведенческой психотерапии, направленной на то, чтобы помочь людям с РАС развить определённые навыки. 

Они сообщили, что целенаправленное обучение может значительно изменить нейронную активность и межнейронные связи, что приводит к значительному улучшению симптомов аутизма. Эффект был особенно заметен у детей младшего возраста.

Другими словами, поведенческая психотерапия, использующая принцип пластичности мозга для укрепления нейронных сетей, полезна в смягчении симптомов РАС.

Молодые матери

На основании обзорной статьи 2016 года, во время беременности и послеродового периода молодые матери подвергаются целому ряду функциональных и структурных изменений мозга.

Одним из примеров функциональной пластичности являются исследования функциональной МРТ. Они показывают, что молодые матери испытывают повышенную активность в нейронных цепях, ответственных за вознаграждение, мотивацию и эмоциональную регуляцию.

Учёные также обнаружили, что активация в этих областях является предиктором нежных родительских действий и сильной эмоциональной связи с ребёнком. 

Более того, мозг матерей действительно увеличивается в размерах в послеродовой период. Это пример структурной пластичности. Научные умы полагают, что этот рост происходит в областях мозга, связанных с воспитанием детей.

Употребление психоактивных веществ

Расстройство, вызванное употреблением психоактивных веществ, способствует возникновению длительных изменений в областях мозга, отвечающих за вознаграждение и мотивацию, формирование привычек и процессов принятия решений.

По данным обзора 2018 года, этот процесс может быть похож на то, что происходит, когда мы узнаём что-то новое с помощью практики и подкрепления. Однако в случае употребления психоактивных веществ обучение не приносит пользы.

Что такое нейрогенез? 

Нейрогенез означает образование новых нейронов. Это важная часть пластичности мозга, но не единственный её пример.

Новые нейроны в основном формируются до рождения и в первые годы жизни, когда мозг ещё развивается. Затем они мигрируют и дифференцируются для выполнения широкого спектра функций в нервной системе. В человеческом мозге существуют тысячи различных типов нейронов.

Только недавно нейробиологи обнаружили доказательства нейрогенеза у взрослых, но этот процесс всё ещё является предметом интенсивных дебатов.

В обзоре 2011 года указано, что нейрогенез, вероятно, происходит в двух областях мозга:

• Образование новых нейронов в гиппокампе может играть определённую роль в долговременной памяти и обучении.
• Создание новых нейронов в субвентрикулярной зоне связано с нашим обонянием.

В чём важность пластичности мозга и нейрогенеза?

Пластичность мозга имеет огромное значение для развития индивида с того момента, как нервная система начинает формироваться у эмбриона. На самом деле, трудно представить, как выглядела бы человеческая жизнь, если бы мозг не менялся и не эволюционировал. 

Без способности учиться, основываясь на новых стимулах, были бы мы по-прежнему уникальными личностями? Сможем ли мы оттачивать навыки, изучать факты или создавать воспоминания? Смогут ли люди, перенесшие инсульт или черепно-мозговую травму, восстановиться? 

Пластичность мозга играет решающую роль во всех этих адаптивных способностях.

Ряд текущих работ также фокусируется на важности нейропластичности и нейрогенеза при старении. В частности, данные исследований на животных свидетельствуют о том, что нейрогенез гиппокампа может защитить от снижения когнитивных способностей, наряду с возрастными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера и инсульт.

Что можно сделать для повышения пластичности мозга и нейрогенеза?

Пластичность мозга сильно варьируется от одного человека к другому. Хотя возраст является определяющим фактором, научные работники полагают, что на него также влияют Ваша личность и образ жизни.

Если это так, то, возможно, удастся повысить нейропластичность и нейрогенез с помощью определённых форм поведения, что включает в себя следующие проверенные действия:

• Регулярные физические упражнения. Они способствуют повышению нейропластичности. Чтобы добавить физическую активность в свою жизнь и продолжать делать упражнения регулярно, найдите занятие, которое Вам нравится и которое заставляет Вас двигаться. 
• Управление стрессом. Согласно обзору 2022 года, стресс может снизить нейронную пластичность и нейрогенез. Хотя полностью избежать стресса невозможно, вполне возможно предпринять шаги, чтобы минимизировать его последствия и управлять им. 
• Полноценное питание. Исследования предполагают, что рацион с высоким содержанием жиров и сахара способен нанести вред нейрогенезу взрослых. С другой стороны, употребление полифенолов, таких как куркума, способствует нейропластичности. 
• Обучение на протяжении всей жизни. Обучение – это проверенный способ улучшить работу мозга. Попробуйте посещать занятия, изучать новый язык, играть на музыкальном инструменте, читать книги, играть в игры или разгадывать головоломки.
• Хороший качественный сон. Сон играет важную роль в синаптической пластичности, согласно исследованиям. Постарайтесь расставить приоритеты в своём сне и спать от 7 до 8 часов каждую ночь. 
• Охрана психического здоровья. Исследования показывают, что депрессия препятствует пластичности нервной системы. Напротив, лечение антидепрессантами повышает нейронную пластичность взрослого человека. 
• Лечение расстройств, связанных с употреблением психоактивных веществ. В 2020 году деятели науки провели эксперименты и доказали, что расстройства, связанные с употреблением алкоголя и психоактивных веществ, могут снизить нейропластичность. Если справиться с употреблением алкоголя или наркотиков трудно, следует обратиться за помощью прямо сейчас.

Заключение

Пластичность позволяет мозгу адаптироваться к новым ситуациям, опыту и окружению в течение всей жизни. Это наиболее заметно у эмбрионов и младенцев, мозг которых всё ещё развивается, и этот процесс замедляется с возрастом. 

Тем не менее, есть много примеров нейропластичности во взрослом возрасте. Фактически, исследования показывают, что области мозга, отвечающие за обучение и память, могут даже выращивать новые нейроны. Этот процесс называется нейрогенезом.

Повышенная пластичность мозга также связана с более низким риском когнитивных нарушений, возникающих в результате старения. Ряд простых шагов, включая регулярные физические упражнения, сбалансированное питание, управление стрессом и непрерывное обучение, поможет повысить пластичность мозга.

Другие статьи по этой теме