Co se stane s mozkem za 30, 40 a 70 let
Naše práce se týká typů mozkové aktivity, ale zaměření je na mě
Těžištěm našeho výzkumu byl věkrozdíly jsou v aktivitě ve fungování mozku u mladých a starších subjektů. Toto téma je důležité z důvodu neurodegenerativních onemocnění spojených se stárnutím (Alzheimerova choroba a Parkinsonova choroba, demence). Neexistuje žádná léčba jako taková, ale je velmi důležité včas identifikovat onemocnění a zahájit rehabilitaci.
Mozek toho, jak stárneme, hodně podstupuje.změny, jako celé tělo. Mohou být jak konstrukční, tak funkční. Strukturální jsou změny ve fungování orgánu. Mění se i plasticita mozku – díky tomu se učíme, získáváme nejen znalosti, ale i motorické dovednosti. Tato vlastnost také časem trpí a ovlivňuje jak motorické, tak kognitivní funkce.
Jak mozek u starších lidí kompenzuje stárnutí orgánů
Mozek je orgán složený z několikaakcií. Motorická kůra obsahuje nejcennější informace o tom, jak zpracovává pohyby. Proto je možné podle signálů elektrické aktivity mozku, odebraných přesně z motorické kůry, získat mnoho výsledků, identifikovat vzorce spojené s pohybem. Každá z těchto oblastí je zodpovědná za něco jiného a pohyby se nezpracovávají pouze v motorickém kortexu, ale zahrnují i další oblasti v závislosti na věku.
"Mozek je orgán, který se skládá z několika laloků"
Elektřina je odebírána z neuronů – jsou tedy navzájemkomunikovat s přítelem. Přenáší se prostřednictvím spojení s jinými neurony a tvoří vzor. Existují také studie chemických sloučenin, které se vyskytují mezi neurony, lze je také studovat.
Strukturální změny v mozku souvisí s objemembílá a šedá hmota. Šedá je podstatou mozku, která se skládá z těla neuronů. Jedná se o vnější obal mozku, bílá hmota je většinou uvnitř a je pokryta šedou hmotou. V bílé hmotě neurony nejsou, ale mezi neurony existují spojení – synapse.
Na funkční magnetické rezonanciV mozku zdravého staršího pacienta a pacienta s Alzheimerovou chorobou můžete vidět míru ztráty šedé hmoty s věkem - to je normální. Ale u Alzheimerovy choroby je mnoho červených oblastí. To znamená ztrátu šedé hmoty o více než 4 %, což je mnohem více než při běžném stárnutí. Šedá hmota obsahuje neurony, takže mozek nemůže fungovat jako dříve. A u starších pacientů ztráty nepřesahují 2% - to je v normálním rozmezí.
Bílá hmota obsahuje synapsenejsou v něm neurony, ale s věkem také ubývá na objemu. Na skenech 25letého a 75letého muže indikují bílé plochy ztrátu bílé hmoty – častěji se ztrácí v důsledku stárnutí. To je normální proces, při kterém se mozek přepojuje.
Skenování muže ve věku 25 a 75 let
Když mluvíme o funkčních změnách, majívzhledem ke změnám v síťových strukturách, které se tvoří v mozku. Strukturu sítě lze vybudovat a detekovat analýzou elektrické aktivity mozku, což je to, co děláme. Hlavním ukazatelem stárnutí je úpadek nebo pokles počtu připojení, ale zároveň dochází k nárůstu připojení mezi různými sítěmi. Mozek tedy chce kompenzovat ztrátu spojení, aby si zachoval svoji funkčnost. To se nazývá kompenzační funkce.
Na síti funkčních spojení mezi mladými a starýmiu člověka bez závažných neurologických onemocnění je rozdíl okamžitě viditelný. U mladých lidí se síť funkčních spojení skládá ze čtyř velkých shluků. Sítě se zároveň s věkem rozpadají, spojení v každé síti slábnou, což vede k rozpadu sítě na několik podsítí. Spojení mezi sítěmi je však mnohem silnější než u mladých lidí. To je právě ilustrace kompenzačního mechanismu.
Funkční změny v mozku dvou pacientů
Jak se vyšetřuje mozek
Máme experimentální laboratoř založenou nakteré provádíme experimenty se záznamem elektroencefalografických signálů u různých skupin subjektů. Mohou být napsány pro různé účely, ale budu mluvit o motorických funkcích.
Čepice usnadňuje vkládání elektrod, kteréčíst signály z různých oblastí mozku. Červené čtverečky a kruhy zvýrazňují kanály, které vstupují do senzomotorické oblasti. Nesou nejvýznamnější informace o tom, jak je mozek aktivován v době pohybu. Motorická činnost je přitom velmi volný pojem, nejde jen o provádění pohybů, ale i jejich plánování.
Jak se měří elektrická aktivita mozku?
Vzorce těchto typů činností jsou velmi podobné, ale je třeba je umět rozlišit. Proto se zabýváme vytvořením dobrého klasifikátoru a rozhraní mozek-počítač.
V experimentech píšeme záznam na pozadí, taktotzv. záznamy klidového stavu, při kterých člověk sedí se založenýma rukama klidně. Má otevřené oči, poslouchá hudbu a prosíme vás, abyste na nic konkrétního nemysleli, aby na záznamech elektroencefalogramu nebyly žádné zvuky.
Vstup do klidového stavu
Na záznamu elektroencefalogramu znamenají čísla vv jaké části mozku se nacházejí. C3 je levá hemisféra, C4 je pravá hemisféra. Známý je vliv na kontralaterálnost pohybové aktivity – pokud pohybujete levou rukou, aktivuje se pravá hemisféra a naopak. Proto je důležité sepsat kompletní aranžmá.
Záznam elektroencefalogramu
V časové ose od 0 do 40 sekund jsou zvýrazněny tři signályúlomky, kde člověk dělal pohyby – mačkal a uvolňoval ruku. Na hrubých signálech není nic vidět. Proto je nutné aplikovat metody analýzy signálu a jednou z nejklasičtějších metod je časově-frekvenční analýza.
Časově-frekvenční analýza
Jasný obraz je povrch, obsahujeinformace o energiích každého frekvenčního rozsahu. Nahoře je fragment signálu EEG, červená svislá čára označuje okamžik, kdy zvukový signál prošel - po něm osoba provedla pohyb. Zelený pruh na povrchu odpovídá alfa rytmu. Změřili jsme povrch a vypočítali, že zelený pruh je přibližně v rozsahu od 8 do 14 hertzů, což odpovídá alfa rytmům.
Alfa rytmus je základní rytmus mozkukterá je zodpovědná za velké množství úkolů. V rámci pohybové aktivity nese také velmi velké množství informací o tom, jak se mozek vyrovnává s našimi pohyby. Například je známo, že když člověk udělá pohyb, alfa rytmus ztrácí energii a tomu se říká desynchronizace alfa rytmu.
Věkové rozdíly
Obrázek, kde jsou uvedeny dvě křivky, jsou průměrné energie alfa rytmu. Zelená čára představuje mladé osoby ve věku od 18 do 35 let, červený pruh představuje starší osoby ve věku přibližně 55–70 let.
Na levé straně není rozdíl nijak zvlášť patrný, alekdyž se podíváte na pravou ruku, vidíte, že alfa rytmus po signálu, který je na nule, spadá do obou skupin, energie klesá, dochází k desynchronizaci.
Časově-frekvenční analýza
Ale u mladých předmětů tato desynchronizacetrvá až do konce pohybu a alfa rytmus se obnoví poté, co člověk otevře ruku. U starších jedinců se alfa rytmus začne vracet k nule brzy po sevření ruky.
Je možné měřit, vyhodnocovat věkové rozdíly ajiná cesta. Například rychlost motorické reakce. Často se říká, že staří lidé mají sníženou rychlost reakce, pohybu, reakce a koordinace. Ale jak se to stane?
Reakční doba je rychlost neuronů ve vaší hlavě.začnou se aktivovat poté, co osoba provedla pohyb. Měřili jsme to u mladých lidí a u starších subjektů. Červené čtverečky označují pohyb, reakční dobu pro starší subjekty. Modrá barva - pro mladé subjekty. Ukázalo se, že u starších lidí je reakční doba vždy delší než u mladých lidí pro levou i pravou ruku. A u mladých jedinců je reakční doba na pravé ruce mnohem nižší než reakční doba na levé ruce. A je to logické, protože v našem vzorku jsou pouze praváci.
Pozorujeme také plasticitu dovednosti:čím více je motorika trénovaná, tím rychleji s věkem degraduje. Dovednost levé ruky praváků není nijak zvlášť trénovaná, takže degradace je pomalá a dohání ho dovednost pravé ruky. To vede k věkové obojetnosti, rovnoměrnému rozvoji funkcí obou rukou. Pravda, v případě starších lidí to bohužel znamená, že jsou stejně špatní v provádění pohybů vpravo i vlevo.
Na fotografii níže je modrý obrázek mezi odkazyjiné kanály, jsou silnější u mladých lidí než u starších lidí. Na červeném obrázku jsou spojení, která jsou u starších lidí silnější než u mladých – a je vidět, že jsou jiná. U mladších lidí jsou spojení silnější v okcipito-parietální, frontální a střední čáře.
Síť funkčních spojení dvou orgánů
U starších osob se hlavní činnost posouvá dopředu,ve frontální parietální zóně, oboustranný temporální lalok. Tento závěr lze vyvodit z analýzy elektroencefalogramu zaznamenaného v okamžiku před začátkem pohybu po signálu, v intervalu, kdy signál zazněl a osoba ještě nezačala hýbat rukou. Tento segment obsahuje mnoho důležitých informací o plánování pohybu a reakci na signál.
Porazit Alzheimera
Můžeme konstatovat, že s věkem klesáúčinnost těchto nervových mechanismů, které zpracovávají motorickou aktivitu. Také v kontrolní skupině, na základě kterých se zóny aktivují u starších a u mladých, u těch mladších aktivně pracuje motorická paměť.
Motorická paměť je způsob, jakým si mozek pamatujerůzné pohyby. A místo toho, aby pokaždé prováděl pohyb znovu, čerpá zdroj z paměti motoru, což mu umožňuje rychleji reagovat. Sportovci mají velmi vyvinutou motorickou paměť, protože trénují rychlost reakce a motoriku.
Starší lidé tohle nemají, motorickou paměťfunguje hůře, takže každý pohyb je nutné provést znovu. Díky tomu se snižuje rychlost motorické reakce a závažnost desynchronizace, která působí jako marker motorické aktivity.
Dva typy stárnutí
Existuje názor, že pro seniory, nemociAlzheimerova choroba a demence jsou normální. Z nějakého důvodu se věří, že s věkem se vyvinou, že v tom není nic patologického. Ale není tomu tak – z nějakého důvodu se jim říká neurodegenerativní.
Při běžném stárnutí se objem bílé zmenšuje ašedá hmota. Ale klesá zvládnutelným způsobem a ne tak dramaticky jako u Alzheimerovy choroby. Toto onemocnění má pro mozek zničující následky: prakticky neexistuje žádná šedá hmota a objem bílé hmoty se snižuje. Bohužel v současné době neexistují žádné strategie pro léčbu neurodegenerativních onemocnění. Naléhavým úkolem je nyní vývoj metod pro včasnou detekci příznaků těchto onemocnění.
Přečtěte si více:
Signál Starlink byl hackerem použit jako alternativa k GPS
NASA odhalila původ Haumea – nejzáhadnější planety sluneční soustavy
Fyzici prolomili standardní kvantový limit „kvantovým hororem“