Какво се случва с мозъка след 30, 40 и 70 години
Нашата работа засяга видове мозъчна дейност, но фокусът е мой
Фокусът на нашето изследване беше възрасттаразликите са активността във функционирането на мозъка при млади и възрастни субекти. Тази тема е важна поради невродегенеративните заболявания, свързани със стареенето (болестта на Алцхаймер и болестта на Паркинсон, деменция). Няма лечение като такова, но е много важно да се идентифицира болестта навреме и да започне рехабилитация.
Мозъкът претърпява много с напредване на възрастта.промени, като цялото тяло. Те могат да бъдат както структурни, така и функционални. Структурните са промени във функционирането на даден орган. Пластичността на мозъка също се променя - поради това се учим, не само придобиваме знания, но и двигателни умения. Това свойство също страда с течение на времето и засяга както двигателните, така и когнитивните функции.
Как мозъкът при възрастните хора компенсира стареенето на органите
Мозъкът е орган, съставен от няколкоакции. Моторният кортекс съдържа най-ценната информация за това как обработва движенията. Следователно, според сигналите на електрическата активност на мозъка, взети именно от моторната кора, е възможно да се получат много резултати, да се идентифицират модели, свързани с движението. Всяка от тези области е отговорна за нещо различно и движенията не се обработват само в моторния кортекс, те включват други области в зависимост от възрастта.
„Мозъкът е орган, който се състои от няколко дяла“
Електричеството се взема от невроните - така че те са един другобщувайте с приятел. Предава се чрез връзки с други неврони и образува модел. Има и изследвания на химични съединения, които възникват между невроните, те също могат да бъдат изследвани.
Структурните промени в мозъка са свързани с обемабяло и сиво вещество. Грей е веществото на мозъка, което се състои от тяло от неврони. Това е външната обвивка на мозъка, бялото вещество е предимно вътре и е покрито със сиво вещество. В бялото вещество няма неврони, но има връзки между невроните – синапси.
На функционален ядрено-магнитен резонансВ мозъка на здрав възрастен пациент и пациент с Алцхаймер можете да видите степента на загуба на сиво вещество с възрастта - това е нормално. Но при болестта на Алцхаймер има много червени зони. Това се отнася до загуба на сиво вещество с повече от 4%, което е много повече, отколкото при нормално стареене. Сивото вещество съдържа неврони, така че мозъкът не може да функционира както преди. А при пациенти в напреднала възраст загубите не надвишават 2% - това е в рамките на нормалното.
Бялото вещество съдържа синапсив него няма неврони, но и той намалява обема си с възрастта. На скенерите на 25-годишен и 75-годишен мъж белите зони показват загуба на бяло вещество - по-често те се губят поради стареене. Това е нормален процес, при който мозъкът се пренастройва.
Сканиране на мъж на 25 и 75 години
Когато говорим за функционални промени, те иматс оглед на промените в мрежовите структури, които се формират в мозъка. Мрежовата структура може да бъде изградена и открита чрез анализиране на електрическата активност на мозъка, което и правим. Основният маркер на стареенето е затихването или намаляването на броя на връзките, но в същото време се наблюдава увеличаване на връзките между различните мрежи. Така че мозъкът иска да компенсира загубата на връзка, за да запази своята функционалност. Това се нарича компенсаторна функция.
В мрежата от функционални връзки между млади и старипри човек без тежки неврологични заболявания разликата се вижда веднага. При младите хора мрежата от функционални връзки се състои от четири големи клъстера. В същото време мрежите се разпадат с възрастта, връзките във всяка мрежа стават по-слаби, което води до разпадането на мрежата на няколко подмрежи. Но въпреки това връзките между мрежите са много по-силни от тези на младите хора. Това е именно илюстрацията на компенсаторния механизъм.
Функционални промени в мозъка на двама пациенти
Как се изследва мозъкът
Разполагаме с експериментална лаборатория на базата накоито провеждаме експерименти за записване на електроенцефалографски сигнали в различни групи субекти. Те могат да бъдат написани за различни цели, но аз ще говоря за двигателните функции.
Капачката улеснява поставянето на електродите, коеточете сигнали от различни области на мозъка. Червените квадрати и кръгове подчертават онези канали, които влизат в сензомоторната област. Те носят най-значимата информация за това как мозъкът се активира в момента на движение. В същото време двигателната активност е много свободно понятие, това е не само изпълнението на движенията, но и тяхното планиране.
Как се измерва електрическата активност на мозъка?
Моделите на тези видове дейност са доста сходни, но трябва да могат да се разграничават. Ето защо ние сме ангажирани със създаването на добър класификатор и интерфейс мозък-компютър.
В експериментите ние пишем фонов запис, ето какнаричани записи в състояние на покой, по време на които човек седи със скръстени спокойно ръце. Очите му са отворени, слуша музика и ви молим да не мислите за нищо конкретно, за да няма шумове в записите на електроенцефалограмата.
Влизане в състояние на покой
На записа на електроенцефалограмата цифрите означават, вв коя част на мозъка се намират. C3 е лявото полукълбо, C4 е дясното полукълбо. Известен е ефектът върху контралатерността на двигателната активност - ако движите лявата си ръка, се активира дясното полукълбо и обратно. Ето защо е важно да напишете цялостна подредба.
Запис на електроенцефалограма
Във времевата линия от 0 до 40 секунди са маркирани три сигналафрагменти, където човек прави движения - стискане и отпускане на ръката си. Нищо не се вижда на необработените сигнали. Поради това е необходимо да се прилагат методи за анализ на сигнала, като един от най-класическите методи е честотно-времевият анализ.
Времево-честотен анализ
Ярката картина е повърхност, тя съдържаинформация за енергиите на всеки честотен диапазон. По-горе е фрагмент от ЕЕГ сигнала, червената вертикална линия отбелязва момента, в който е преминал звуковият сигнал - след него човекът е направил движение. Зелената ивица на повърхността съответства на алфа ритъма. Измерихме повърхността и изчислихме, че зелената лента е приблизително в диапазона от 8 до 14 херца, което съответства на алфа ритъма.
Алфа ритъмът е основният ритъм на мозъкакойто отговаря за голям брой задачи. В контекста на двигателната активност той носи и много голямо количество информация за това как мозъкът се справя с нашите движения. Например, известно е, че когато човек прави движение, алфа ритъмът губи енергия и това се нарича десинхронизация на алфа ритъма.
Разлики във възрастта
Картината, на която са представени две криви, представлява средните енергии на алфа ритъма. Зелената линия е млади субекти на възраст от 18 до 35 години, червената ивица е възрастни субекти на възраст около 55–70 години.
От лявата страна разликата не е особено очевидна, ноако погледнете дясната ръка, можете да видите, че алфа ритъмът след сигнала, който е на нула, попада в двете групи, енергията намалява, настъпва десинхронизация.
Времево-честотен анализ
Но при младите субекти тази десинхронизацияпродължава до края на движението и алфа ритъмът се възстановява, след като човекът отвори ръката си. При по-възрастните субекти алфа ритъмът започва да се връща към нула скоро след като стисне ръката си.
Възможно е да се измерват, оценяват възрастовите разлики идруг начин. Например скоростта на двигателната реакция. Често се казва, че възрастните хора имат намалена скорост на реакция, движение, реакция и координация. Но как става?
Времето за реакция е колко бързи са невроните в главата ви.започват да се активират, след като човек направи движение. Измерихме това за млади хора и за по-възрастни субекти. Червените квадрати показват движение, време за реакция за по-възрастни субекти. Син цвят - за млади субекти. Оказа се, че при възрастните хора времето за реакция винаги е по-дълго, отколкото при младите хора както за лявата, така и за дясната ръка. А при млади субекти времето за реакция на дясната ръка е много по-ниско от времето за реакция на лявата ръка. И това е логично, защото в нашата извадка има само десничари.
Наблюдаваме и пластичността на умението:колкото повече се тренира дадено двигателно умение, толкова по-бързо се деградира с възрастта. Умението на лявата ръка на десничарите не е особено тренирано, така че деградацията е бавна и умението на дясната ръка го настига. Това води до възрастова двусмисленост, еднакво развитие на функциите на двете ръце. Вярно е, че при по-възрастните хора, за съжаление, това означава, че те са еднакво зле в извършването на движения както с дясно, така и с ляво.
На снимката по-долу синята картина е връзките междуразлични канали, те са по-силни при младите хора, отколкото при по-възрастните. В червената снимка връзките, които са по-силни при възрастните хора, отколкото при младите хора - и можете да видите, че те са различни. При по-младите хора връзките са по-силни в тилно-теменната, фронталната и средната линия.
Мрежа от функционални връзки на два органа
При възрастните хора основната дейност се измества напред,във фронталната париетална зона, двустранен темпорален лоб. Това заключение може да се направи от анализа на електроенцефалограмата, записана в момента преди началото на движението след сигнала, в интервала, когато сигналът е прозвучал и човекът все още не е започнал да движи ръката си. Този сегмент съдържа много важна информация за планирането на движението и реакцията на сигнал.
Победете Алцхаймер
Можем да заключим, че тя намалява с възрасттаефективността на тези невронни механизми, които обработват двигателната активност. Също така в контролната група, въз основа на това кои зони се активират при възрастните и при младите, двигателната памет работи активно при последните.
Моторната памет е начинът, по който мозъкът запомняразлични движения. И вместо всеки път да изпълнява движението наново, той черпи ресурс от двигателната памет и това му позволява да реагира по-бързо. Спортистите имат много развита двигателна памет, защото тренират скоростта на реакцията и двигателните си умения.
Възрастните хора нямат тази двигателна паметработи по-зле, така че всяко движение трябва да се прави отново. Поради това се намалява скоростта на двигателната реакция и тежестта на десинхронизацията, която действа като маркер на двигателната активност.
Два вида стареене
Има мнение, че за възрастните хора болеститеАлцхаймер и деменцията са нормални. По някаква причина се смята, че с възрастта те се развиват, че в това няма нищо патологично. Но това не е така - не без причина се наричат невродегенеративни.
При нормално стареене обемът на белите намалява исива материя. Но намалява по управляем начин, а не толкова драматично, както при болестта на Алцхаймер. Това заболяване има пагубни последици за мозъка: практически няма сиво вещество, а обемът на бялото вещество намалява. За съжаление, в момента няма стратегии за лечение на невродегенеративни заболявания. Неотложна задача сега е разработването на методи за ранно откриване на признаците на тези заболявания.
Прочетете още:
Сигналът на Starlink е хакнат, за да се използва като алтернатива на GPS
НАСА разкри произхода на Хаумеа - най-загадъчната планета в Слънчевата система
Физиците нарушават стандартната квантова граница с „Квантов ужас“