Мозг в состоянии перестраиваться самостоятельно

Наука убедилась в том, что мозг взрослого человека хранит в себе огромные ресурсы «нейропластичности» - способности менять свою структуру и функции в зависимости от полученного опыта.


В Гарвардской медицинской школе был устроен очередной незамысловатый эксперимент, и, как обычно бывает в таких ситуациях, в нем приняли участие несколько добровольцев. На этот раз приглашались желающие научиться играть на пианино профессионально, всеми пальцами. В ходе эксперимента нейробиолога Альваро Паскаль-Леона (Alvaro Pascual-Leone) участники испытательной группы должны были научится играть максимально быстро, так, чтоб не отставать от метронома в ритме 60 ударов в минуту. Пять дней подряд добровольцы занимались музицированием в течение двух часов. После этого им предстояло пройти тест.

В конце каждого урока они садились под катушкой из проволоки, посылающей короткие магнитные импульсы в двигательную область коры их головного мозга, которая представлена некой условной полоской, тянущейся от макушки до каждого уха. Так называемый ТМС-тест (транскраниальная магнетическая стимуляция) позволяет ученым исследовать функции нейронов прямо под данной катушкой. В случае с теми, кто играл на пианино, тест ТМС указал, какой процент двигательной области контролировал движение пальцев во время занятий музыкой. Открытие ученых после недели наблюдений стало следующее: двигательная область, контролирующая работу пальцев, увеличилась, расширившись, словно разросшаяся под солнцем поляна одуванчиков.

Данные результаты присоединились к списку недавних научных открытий в нейробиологической области, доказывающих, что работа определенных мышц влияет на развитие двигательной коры головного мозга. Но Паскаль-Леон на этом не остановился. Он продолжил свои эксперименты уже с другой группой добровольцев, которые, покручивая в голове простую мелодию, просто думали, как бы они двигали пальцами, исполняя ее на пианино, и при этом их руки оставались недвижимыми. Затем они также садились под катушку ТМС.

Когда ученые сравнили данные по ТМС обеих групп – тех, кто на самом деле касался инструмента, и тех, кто это только представлял – они были поражены открытием очередной тайны мозга: его способностью простой мыслью изменять структуру и функцию серого вещества. Результаты ТМС показали, что область двигательной коры, контролирующей движение пальцев, играющих на инструменте, увеличилась у тех, кто просто представлял себе упражнения – точно так же, как и у тех, кто на самом деле ее играл.

«Занятия в уме привели к схожей реорганизации мозга», - написал позднее Паскаль-Леон. Если результаты эксперимента будут справедливы и для других видов физической активности (а есть все основания думать, что так оно и будет), тогда прокручивание в голове движений в гольфе или поворота в заплыве поможет уменьшить количество тренировок. И что более значимо, открытие показало, что подобные мысленные занятия могут изменить физическую структуру мозга.

Разрушение старых догм

В течение многих десятилетий в нейробиологии превалировала стабильная уверенность в том, что мозг взрослого человека неизменяем, не поддается «модификациям», фиксирован относительно формы и функций, поэтому, достигнув определенного возраста, мы привязаны к тому, чем уже являемся. Да, может появляться синапсис (как, впрочем, и утрачиваться), связи между нейронами, которые отвечают за обучение и память. Мозг может также подвергаться деградации и травмам. Но согласно бытовавшему мнению, что если гены и уровень развития, которые диктуют поведение определенному кластеру нейронов, будут обрабатывать сигналы от глаза, а другие – от пальцев правой руки, они будут делать это на протяжение всей жизни человека. Тогда и были популярны красочные рисунки человеческого мозга для того, чтоб показать его функции, размер и расположение его частей.

Утверждение того, что мозг не поддается изменениям, привели ко многим негативным последствиям. Первое, медицина практически перестала рассчитывать на значимость реабилитации взрослых людей, мозговая деятельность которых нарушилась вследствие удара, или верить в возможность исправления патологических проблем, которые вызывают психиатрические болезни. И подразумевается, что другие основанные на состоянии мозга состояния, такие как уровень счастья, к которым человек возвращается после большого горя или большой радости, практически не изменчивы.

Но исследования последних нескольких лет опровергли эти догмы. Вместо этого наука убедилась в том, что мозг взрослого человека хранит в себе огромные ресурсы «нейропластичности» - способности менять свою структуру и функции в зависимости от полученного опыта. И это не мелкие изменения. Могут меняться функции таких базовых зон, как, к примеру, аудиальной или визуальной в результате того, что человек в юном возрасте потерял возможность видеть или слышать. И даже если последствия травмы длятся всю жизнь, человек может открывать для себя новые зоны – как мегаполис, достраивающий очередные пригородные массивы. Если вследствие удара страдают, к примеру, прилежащие к двигательной области нейроны, посылающие сигналы к правой руке, то с помощью новой техники, двигательной терапии вынужденно ограниченной активности, можно помочь соседним областям взять на себя функции поврежденной зоны. Мозг может восстанавливаться.

Первые открытия, связанные с нейропластичностью, возникли при изучении того, как импульсы, которые мозг получает через органы чувств, могут менять его структуру и функции. Если не поступает сигналов от глаз в случае, когда человек не видит с детства, область зрения, к примеру, может «научится» слышать или чувствовать или даже поддерживать вербальную память.

Когда сигналы от кожи или мускулов «бомбардируют» двигательную область или соматосенсорную кору (которая отвечает за прикосновения), мозг расширяет участок, который управляет, к примеру, пальцами. В этом случае, структура мозга – относительный размер разных областей, прочность связей между ними, даже их функции – отображают жизнь, которую мы прожили. Как песок на пляже, мозг сохраняет отпечатки принятых решений, навыков и совершенных действий.

Почесывание несуществующей руки

Крайний пример того, как мозг может менять свою структуру, это тишина, оборачивающая вокруг соматосенсорной коры после того, как человек потерял ногу или руку. Вскоре после автомобильной катастрофы, в которой Виктор Куинтеро потерял часть левой руки с места чуть повыше локтя, он все еще мог чувствовать руку, которой уже не было – так он сказал своему врачу, нейробиологу В.С.Рамачандрану (V.S. Ramachandran) из Калифорнийского университета в Сан-Диего. Рамачандран решил это исследовать. Он посадил Виктора, попросил его закрыть глаза и начал слабо водить по левой щеке парня ватным тампоном.

Рамачандран спросил у Виктора, где он чувствует прикосновение, и Виктор ответил, что на тыльной стороне руки, которой у него уже нет. Рамачандран погладил другое место на щеке, и Виктору показалось, что он чувствует прикосновение на большом пальце, а когда врач прикоснулся к месту между носом и ртом, то Виктор сказал, что ему показалось, что пощекотали его указательный палец. После прикосновения к месту чуть ниже левой ноздри парня, он почувствовал покалывание в мизинце. И когда у Виктора зачесалась рука, которую он потерял, и он почесал левую щеку, неприятное ощущение прошло. Доктор Рамачандран пришел к выводу, что у людей, которые лишились конечности, мозг реорганизуется: часть области, которая обрабатывает сигналы от лица, расширяется на зону, которая ранее контролировала эту конечность. Вот почему прикосновение к лицу Виктора создает у него впечатление того, что прикасаются к руке, которая на самом деле потеряна.

То же происходит и в другом случае – зона, которая контролирует стопы, граничит с областью, отвечающей за наружную часть половых органов, поэтому некоторые люди, потерявшие ногу, говорят, что чувствуют ее, когда занимаются любовью. Рамчандран был первым из тех, кто начал говорить о такой перестройке мозга.

Мысли о мыслях

Исследуя границы нейропластичности, ученые убеждаются, что моделирование мозга может происходить даже без внешних воздействий. Мозг меняется под властью тех мыслей, которыми наполнен, точно так же, как в случае с игрой на пианино в эксперименте Паскаля-Леона. В этом есть огромная важность для здоровья: что-то кажущееся нематериальным – мысль – может влиять на весь мозг, изменяя нейронные связи таким образом, что становится возможным лечить болезни, связанные с его нарушением, или же привести к большему состраданию и сочувствию. Также можно будет справиться с вопросом ощущения счастья, которое, как раньше думали, не подвластно влиянию.

В серии экспериментов Джефри Шварц (Jeffrey Schwartz) и его коллеги из Калифорнийского университета пришли к выводу, что терапия когнитивного поведения может замедлить активность в цепочке, которая является основой обсессивно-компульсивного расстройства (ОКР) настолько же, насколько и лекарства. Шварца заинтриговал терапевтический потенциал глубокой медитации, буддистской практики исследования своего внутреннего мира с позиции наблюдателя со стороны.

Когда пациенты с обсессивно-компульсивным расстройством страдали от навязчивых мыслей, Шварц рекомендовал им думать следующее: «Мой мозг рождает новую навязчивую мысль. Но я же знаю, что это просто очередной мусор, брошенный в мою голову». После 10 недель таких медитаций состояние 12 пациентов из 18 значительно улучшилось. Рентгены мозга до и после курса показали, что активность в лобной доле головного мозга, основы цепи ОКР, существенно снизилась, точно так же, как и после принятия лекарств от данного расстройства. Шварц назвал это «самонаправляющейся нейропластикой», подытоживая своей фразой: «мозг может лечить мозг».

Это же оказывается справедливым при лечении депрессий. Ученые в Торонтском Университете провели терапию когнитивного поведения с 14 взрослыми пациентами, которые страдают от депрессии. Курс заключается в том, что пациентов учат воспринимать свои собственные мысли по-другому – к примеру, считать неудачное свидание не доказательством того, что «никто меня больше любить не станет», а мелочью, которая не получилась. Тринадцать пациентов принимали Пароксетин (аналог антидепрессанта Паксил). Все они почувствовали сравнительное улучшение после лечения. Затем ученые сделали рентген их мозга. «Наша гипотеза заключалась в том, что если вы хорошо себя чувствуете после лечения, то какая разница, какое именно лечение вы получили», говорит Зиндель Сегал из Торонто.  Но не все так. Мозг в депрессии по-разному реагирует на два типа лечения – и очень интересно реагирует. Терапия когнитивного поведения приглушала чрезмерную активность в лобовой зоне, область рассуждений, логического мышления и высоких мыслей и параллельно бесконечных переживаний по поводу неудачного свидания. Пароксетин, напротив, повышал там активностью. С другой стороны, терапия когнитивного поведения повышала активность в гипоталамусе лимбической системы, эмоционального центра мозга. Пароксетин понижал активность в этой области. Как объясняет Хелен Мейберг, специалист центра в Торонто, «целью когнитивной терапии является кора головного мозга, «думающий» мозг, переформирование того, как вы обрабатываете информацию, и изменение моделей мышления. Он помогает отойти от обдумывания старых событий и принимать разные модели цепочек». Как и в случае с лечением обсессивно-компульсивного расстройства доктором Шварцом, мышление изменило модель поведения – в этом случае, модель, связанную с депрессией – в мозге.

Счастье и медитация

Могут ли мысли про мысли по-новому влиять не только на такие патологические состояния мозга, как обсессивно-компульсионное расстройство и депрессию, но и на нормальное состояние? Для того чтоб найти ответ на этот вопрос, нейробиолог Ричард Девидсон из Висконсентского университета обратился к практикам буддизма, олимпийским атлетам и ментальным упражнениям. Некоторые монахи проводили в медитациях по 10 000 часов. Ранее в своих исследованиях он установил, что активность, которая выше в правой лобовой зоне коры головного мозга полушарии, чем в левой, соотносится с более высоким порогом удовлетворенности.

Относительная леваяправая активность считается маркером точки отсчета для счастья, и люди после любых ситуаций возвращаются к этой отметке, будь то после выигрыша в лотереи или потери супруга. Девидсон заинтересовался вопросом: если ментальные тренировки могут изменять характеристики обсессивно-компульсивного расстройства или депрессии, может ли медитация или другие ментальных тренировок приводить к изменениям, которые лежат в основе долго длящегося счастья или других позитивных эмоций? «Это гипотеза о том», - говорит он, «что мы можем воспринимать эмоции, настроение и такие ментальные состояния, как состраданию, также как и те ментальные свойства, которые можно натренировать».

С согласия и с содействием Далай Ламы Девидсон попросил буддистских монахов пойти в Мэдисон и помедитировать внутри помещения под его аппаратом для магнитной магнитно-резонансной томографии, с помощью которой он измерял активность их мозга во время разных ментальных состояний. Для сравнения, он пригласил для этого исследования выпускников, которые не имели опыта медитации, но прошли ускоренное обучение ее базовым техникам. Во время генерирования чувства сострадания, обычной буддистской медитации, зоны мозга, которые идентифицируют «я» человека и окружающую среду, как показала томография, снижают свою активность настолько, что кажется, будто медитирующие – и буддисты, и новички – открывают свои сердца другим.

Более интересными были отличия между так называемыми адептами и новичками. У последних наблюдалась большая активация в ментальных цепочках, связанных с сопереживанием и материнской любовью. Связи от лобных зон, таких активных во время медитаций сострадания, с эмоциональными зонами мозга, как показалось, стали прочнее с годами медитационных практик, будто бы мозг «забыл» более крепкие связи между мышлением и чувствами.

Но самая разительная разница была в области левой переднелобной зоне – той, которая отвечает за ощущение счастья. В то время как монахи генерировали чувство сострадания, активность в левой переднелобной зоне перекрыла активность в правой предлобной зоне (к которой привязаны негативные чувства). А у выпускников такой разницы между левой и правой частью переднелобной зоны не наблюдалось. Это позволяет нам предположить, что, по словам Девидсона, позитивное состояние это то, что можно натренировать.

Для монахов, как и для пациентов с депрессией или обсессивно-компульсивным расстройством, глубокое размышление над их собственными мыслями определенным способом перестраивало мозг. Открытие нейропластики, которое заключалось в том, что ум в силах влиять на мозг, все еще ново для ученых и дает нам время для его полного осмысления. Но, предлагая новые виды терапии для лечения ментальных заболеваний, открытие преподносит нам куда более фундаментальные вещи: новое понимание того, что значит – быть человеком.
Кроме того...
Генетический набор будущего ребенка можно будет "создавать" на компьютере
Завершение работ по расшифровке генома человека,...
Трёхмерная графика в прямом видео
Французская компания Total Immersion разработала систему D’Fusion, которая позволяет "на лету" встраивать самую разнообразную интерактивную...
На скелете кита найдены остатки древней хемосинтетической экосистемы
Исследования скелета ископаемого кита показали,...
  • Текущие обсуждения статей
Бионическая рука-протез
Телепортация - фантастика или реальность?
Ученые вывели формулу удачи
Смех не лечит раковых больных
Приливы и отливы вызывают сейсмические колебания
Нью-Йорк и Лос-Анджелес уйдут под воду к 2015-му году
Посмотреть весь форум

  • поиск статей на сайте
Введите фразу, слово или часть слова
Темы этого номера
Навстречу электронной бумаге и прозрачным дисплеям
Навстречу электронной бумаге и прозрачным дисплеям Навстречу электронной бумаге и прозрачным дисплеям
Совместные усилия учёных из Purdue University, Northwestern University и University of Southern California позволили сделать важных шаг на пути создания гибких и прозрачных электронных дисплеев
Ученые близки к созданию "умных" фотоаппаратов
Ученые близки к созданию "умных" фотоаппаратов Ученые близки к созданию
Ученые разрабатывают цифровые фотоаппараты нового поколения, способные стирать нежелательные элементы со снимков
Aerogenerator - ветряная турбина или произведение искусства?
Aerogenerator - ветряная турбина или произведение искусства? Aerogenerator - ветряная турбина или произведение искусства?
При словах "ветряная электростанция" вам, наверняка, приходит на ум гигантский трёхлопастный пропеллер, вращающийся на вершине тонкой башни. И в этом — проблема
Истинный чёрный металл
Истинный чёрный металл Истинный чёрный металл
Американские учёные из университета Рочестера (University of Rochester) утверждают, что смогли создать истинный чёрный металл, который может поглотить фактически весь падающий на него свет. Исследователи также говорят
Робот-гуманоид заменит гастарбайтеров
Робот-гуманоид заменит гастарбайтеров Робот-гуманоид заменит гастарбайтеров
Японские специалисты близки к созданию идеального работника, который не будет жаловаться на дождь, сколький пол и прочие плохие условия
Рюкзак-самолет и сапоги-скороходы
Рюкзак-самолет и сапоги-скороходы Рюкзак-самолет и сапоги-скороходы
Пытливый человеческий ум веками решает мучительные проблемы: как бы взлететь, да повыше; и прыгнуть, да подальше
Устройство против аварий
Устройство против аварий Устройство против аварий
Японские производители разработали устройство, предупреждающее водителя об опасности столкновения с впереди идущей машиной
Новый прибор поборол рак мозга
Новый прибор поборол рак мозга Новый прибор поборол рак мозга
Специалисты из израильской компании NovoCure, а также ряда научных и медицинских учреждений Европы и США провели первые клинические испытания устройства, которое борется с раком при помощи переменных электрических полей
Великолепная семерка
Великолепная семерка Великолепная семерка
"Великолепная семерка" - это семь радиотихих близких одиночных нейтронных звезд, открытых спутником РОСАТ. Первый объект, звезда Волтера, был открыт в 1996 г
Еще одно доказательство жизни вне Земли
Еще одно доказательство жизни вне Земли Еще одно доказательство жизни вне Земли
Ученые Гарвардского Университета предположили факт наличия у планет земного типа тектонических плит
Обнаружены белые карлики с углеродной атмосферой
Обнаружены белые карлики с углеродной атмосферой Обнаружены белые карлики с углеродной атмосферой
Патрик Дюфур (Patrick Dufour), астроном из университета Аризоны в Тусоне (University of Arizona), вместе со своими коллегами из США, Канады и Франции обнаружил новый тип белых карликов
Астрономы наблюдают за рождением множества миниатюрных планетных систем
Астрономы наблюдают за рождением множества миниатюрных планетных систем Астрономы наблюдают за рождением множества миниатюрных планетных систем
Новое исследование британских и канадских астрономов позволило отыскать свидетельства формирования миниатюрных аналогов планетных систем, не похожих на нашу собственную Солнечную систему
Раннее перерезание пуповины может повредить младенцу
Раннее перерезание пуповины может повредить младенцу Раннее перерезание пуповины может повредить младенцу
Перерезание пуповины сразу после рождения ребенка не полезно ни ему, ни матери, сообщает ВВС мнение британских акушеров, опубликованное в статье в «Британском медицинском журнале» (British Medical Journal)
Дежа вю больше не загадка
Дежа вю больше не загадка Дежа вю больше не загадка
Ученые Массачусетского Технологического университета установили, какая часть мозга отвечает за возникновение дежа вю – чувства «уже увиденного»
Мозг в состоянии перестраиваться самостоятельно
Мозг в состоянии перестраиваться самостоятельно Мозг в состоянии перестраиваться самостоятельно
Наука убедилась в том, что мозг взрослого человека хранит в себе огромные ресурсы «нейропластичности» - способности менять свою структуру и функции в зависимости от полученного опыта
Человеческий мозг плохо воспринимает жесты иностранцев
Человеческий мозг плохо воспринимает жесты иностранцев Человеческий мозг плохо воспринимает жесты иностранцев
Знакомые наблюдателю жесты, исполняемые представителем чужой культуры, вызывают слабую реакцию нервной системы, показали исследования группы из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA)
Динозавры и их предки жили в один период
Динозавры и их предки жили в один период Динозавры и их предки жили в один период
Найденные в северной части штата Нью-Мексико (США) ископаемые останки показали, что предки динозавров и сами динозавры сосуществовали вместе несколько десятков миллионов лет
Гриб высотой в 9 метров
Гриб высотой в 9 метров Гриб высотой в 9 метров
Эта загадка не давала покоя палеонтологам 150 лет. Нечто, именованное Prototaxites, нельзя было уверенно отнести не то что к семейству или роду, но ни к одному биологическому царству
Амазонка – самая длинная река
Амазонка – самая длинная река Амазонка – самая длинная река
Бразильские ученые сделали сенсационное открытие. Они нашли научные доказательства того, что Амазонка является наиболее длинной рекой в мире
Почему древние животные обладали исполинским ростом
Почему древние животные обладали исполинским ростом Почему древние животные обладали исполинским ростом
В начале августа в Австралии, в пещерах Дженолан (штат Новый Южный Уэльс) была обнаружена окаменелая челюсть зверька вомбата. Этот доисторический обитатель южного континента жил 40 тыс. лет назад
Отбойный молоток
Отбойный молоток Отбойный молоток
Мало кто обращает внимание на дорожных рабочих. Ну копошатся там какие-то люди в ярко-оранжевых жилетках – подумаешь, большое дело! Их инструмент вообще никто не замечает
Плавающие пирамиды
Плавающие пирамиды Плавающие пирамиды
Лучше гор быть могут только пирамиды. И правда, что возможно сделать из горы? Ничего! А из пирамиды – всё, что угодно: хоть самовары, хоть клюшки. Из неё можно сделать дом, а то и целый отель

 
  • Главные темы / архив
№082текущий номер Технологии
Биоклиматическое здание
    

    

    

    

    

 
  • Человек
  • Планета Земля
  • Гриб высотой в 9 метровГриб высотой в 9 метров
    Эта загадка не давала покоя палеонтологам 150 лет. Нечто, именованное Prototaxites, нельзя было уверенно отнести не то что к семейству или роду, но ни к одному биологическому царству
  • Амазонка – самая длинная рекаАмазонка – самая длинная река
    Бразильские ученые сделали сенсационное открытие. Они нашли научные доказательства того, что Амазонка является наиболее длинной рекой в мире
  • Почему древние животные обладали исполинским ростомПочему древние животные обладали исполинским ростом
    В начале августа в Австралии, в пещерах Дженолан (штат Новый Южный Уэльс) была обнаружена окаменелая челюсть зверька вомбата. Этот доисторический обитатель южного континента жил 40 тыс. лет назад
  • Динозавры и их предки жили в один периодДинозавры и их предки жили в один период
    Найденные в северной части штата Нью-Мексико (США) ископаемые останки показали, что предки динозавров и сами динозавры сосуществовали вместе несколько десятков миллионов лет
  • История изобретений
  • Отбойный молотокОтбойный молоток
    Мало кто обращает внимание на дорожных рабочих. Ну копошатся там какие-то люди в ярко-оранжевых жилетках – подумаешь, большое дело! Их инструмент вообще никто не замечает
  • Чёрный ящик
  • Плавающие пирамидыПлавающие пирамиды
    Лучше гор быть могут только пирамиды. И правда, что возможно сделать из горы? Ничего! А из пирамиды – всё, что угодно: хоть самовары, хоть клюшки. Из неё можно сделать дом, а то и целый отель
  • Воля случая
  • Технологии
  • Техника
  • Рюкзак-самолет и сапоги-скороходыРюкзак-самолет и сапоги-скороходы
    Пытливый человеческий ум веками решает мучительные проблемы: как бы взлететь, да повыше; и прыгнуть, да подальше
  • Новый прибор поборол рак мозгаНовый прибор поборол рак мозга
    Специалисты из израильской компании NovoCure, а также ряда научных и медицинских учреждений Европы и США провели первые клинические испытания устройства, которое борется с раком при помощи переменных электрических полей
  • Устройство против аварийУстройство против аварий
    Японские производители разработали устройство, предупреждающее водителя об опасности столкновения с впереди идущей машиной
  • Робот-гуманоид заменит гастарбайтеровРобот-гуманоид заменит гастарбайтеров
    Японские специалисты близки к созданию идеального работника, который не будет жаловаться на дождь, сколький пол и прочие плохие условия
  • Космос
006