Hvad sker der med hjernen om 30, 40 og 70 år
Vores arbejde vedrører typer af hjerneaktivitet, men fokus er mit
Fokus i vores forskning var alderforskellene er aktivitet i hjernens funktion hos unge og ældre forsøgspersoner. Dette emne er vigtigt på grund af neurodegenerative sygdomme forbundet med aldring (Alzheimers sygdom og Parkinsons sygdom, demens). Der er ingen kur som sådan, men det er meget vigtigt at identificere sygdommen tidligt og begynde genoptræning.
Hjernen gennemgår meget, når vi bliver ældre.ændringer, ligesom hele kroppen. De kan være både strukturelle og funktionelle. Strukturelle er ændringer i et organs funktion. Hjernens plasticitet ændrer sig også - det er på grund af dette, at vi lærer, ikke kun får viden, men også motoriske færdigheder. Denne egenskab lider også over tid og påvirker både motoriske og kognitive funktioner.
Hvordan hjernen hos ældre kompenserer for organaldring
Hjernen er et organ, der består af flereaktier. Den motoriske cortex indeholder den mest værdifulde information om, hvordan den behandler bevægelser. Derfor er det i henhold til signalerne fra hjernens elektriske aktivitet, taget præcist fra den motoriske cortex, muligt at opnå en masse resultater for at identificere mønstre forbundet med bevægelse. Hvert af disse områder er ansvarlige for noget forskelligt, og bevægelser bearbejdes ikke kun i den motoriske cortex, de involverer andre områder afhængigt af alder.
"Hjernen er et organ, der består af flere lapper"
Elektricitet tages fra neuroner – så de er hinandenkommunikere med en ven. Det overføres gennem forbindelser til andre neuroner og danner et mønster. Der er også undersøgelser af kemiske forbindelser, der opstår mellem neuroner, de kan også studeres.
Strukturelle ændringer i hjernen relaterer sig til volumenhvidt og gråt stof. Grå er stoffet i hjernen, som består af en krop af neuroner. Dette er den ydre skal af hjernen, det hvide stof er for det meste indeni og er dækket af gråt stof. Der er ingen neuroner i hvid substans, men der er forbindelser mellem neuroner – synapser.
På funktionel magnetisk resonansbilleddannelseI hjernen på en rask ældre patient og en Alzheimers patient kan man se graden af gråstoftab med alderen – det er normalt. Men ved Alzheimers sygdom er der mange røde områder. Dette refererer til tabet af grå substans med mere end 4 %, hvilket er meget mere end ved normal aldring. Den grå substans indeholder neuroner, så hjernen kan ikke fungere, som den plejer. Og hos ældre patienter overstiger tabene ikke 2% - dette er inden for normalområdet.
Hvidt stof indeholder synapserder er ingen neuroner i det, men det falder også i volumen med alderen. På scanninger af en 25-årig og en 75-årig mand indikerer hvide områder tab af hvid substans - oftere går de tabt på grund af aldring. Dette er en normal proces, hvor hjernen omtråder sig selv.
Scanninger af en mand på 25 og 75 år
Når man taler om funktionelle ændringer, har dei lyset af ændringer i de netværksstrukturer, der dannes i hjernen. Netværksstrukturen kan opbygges og detekteres ved at analysere hjernens elektriske aktivitet, hvilket er det, vi gør. Hovedmarkøren for aldring er forfald eller fald i antallet af forbindelser, men samtidig er der en stigning i forbindelser mellem forskellige netværk. Så hjernen ønsker at kompensere for tabet af forbindelse for at bevare sin funktionalitet. Dette kaldes den kompenserende funktion.
På netværket af funktionelle forbindelser mellem unge og gamlehos en person uden alvorlige neurologiske sygdomme er forskellen umiddelbart synlig. Hos unge består netværket af funktionelle forbindelser af fire store klynger. Samtidig går netværkene i stykker med alderen, forbindelserne indenfor hvert netværk bliver svagere, hvilket fører til at netværket går i stykker i flere undernet. Men ikke desto mindre er forbindelserne mellem netværk meget stærkere end unges. Dette er netop illustrationen af kompensationsmekanismen.
Funktionelle ændringer i hjernen hos to patienter
Hvordan hjernen undersøges
Vi har et forsøgslaboratorium baseret påsom vi udfører eksperimenter med at optage elektroencefalografiske signaler i forskellige grupper af forsøgspersoner. De kan skrives til forskellige formål, men jeg vil tale om motoriske funktioner.
Hætten letter indsættelsen af elektroderne, hvilketlæse signaler fra forskellige områder af hjernen. Røde firkanter og cirkler fremhæver de kanaler, der kommer ind i det sansemotoriske område. De bærer den mest betydningsfulde information om, hvordan hjernen aktiveres på bevægelsestidspunktet. Samtidig er motorisk aktivitet et meget løst begreb, det er ikke kun udførelse af bevægelser, men også deres planlægning.
Hvordan måles hjernens elektriske aktivitet?
Mønstrene for disse typer aktiviteter er ret ens, men de skal kunne skelnes. Derfor er vi engageret i skabelsen af en god klassifikator og hjerne-computer-grænseflade.
I eksperimenter skriver vi et baggrundsindlæg, sådan er detkaldet hviletilstandsoptagelser, hvor en person sidder med hænderne foldet roligt. Hans øjne er åbne, han lytter til noget musik, og vi beder dig om ikke at tænke på noget særligt, så der ikke er nogen støj på elektroencefalogramregistreringerne.
Indgang til hviletilstand
På elektroencefalogramoptagelsen betyder tallene, inhvilken del af hjernen de befinder sig i. C3 er venstre hjernehalvdel, C4 er højre hjernehalvdel. Der er en velkendt effekt på kontralateraliteten af motorisk aktivitet - hvis du bevæger din venstre hånd, aktiveres højre hjernehalvdel, og omvendt. Derfor er det vigtigt at skrive et komplet arrangement.
Elektroencefalogram optagelse
På tidslinjen fra 0 til 40 sekunder er tre signaler fremhævetfragmenter, hvor en person lavede bevægelser - klemte og løsnede sin hånd. Intet er synligt på råsignaler. Derfor er det nødvendigt at anvende signalanalysemetoder, og en af de mest klassiske metoder er tidsfrekvensanalyse.
Tids-frekvensanalyse
Et lyst billede er en overflade, det indeholderinformation om energierne i hvert frekvensområde. Ovenfor er et fragment af EEG-signalet, den røde lodrette linje markerer det øjeblik, hvor lydsignalet passerede - efter det lavede personen en bevægelse. Den grønne stribe på overfladen svarer til alfarytmen. Vi målte overfladen og beregnede, at den grønne bjælke er cirka i området fra 8 til 14 hertz, hvilket svarer til alfarytmer.
Alfarytme er hjernens grundlæggende rytmesom står for en lang række opgaver. I sammenhæng med motorisk aktivitet rummer den også en meget stor mængde information om, hvordan hjernen klarer vores bevægelser. For eksempel ved man, at når en person laver en bevægelse, mister alfarytmen energi, og det kaldes desynkronisering af alfarytmen.
Aldersforskelle
Billedet, hvor to kurver præsenteres, er alfarytmens gennemsnitlige energier. Den grønne linje er unge forsøgspersoner fra 18 til 35 år, den røde stribe er ældre forsøgspersoner i alderen 55-70 år.
På venstre hånd er forskellen ikke særlig tydelig, menhvis man ser på højre hånd, kan man se, at alfarytmen efter signalet, som er på nul, falder i begge grupper, energien falder, desynkronisering sker.
Tids-frekvensanalyse
Men i unge fag er denne desynkroniseringvarer indtil slutningen af bevægelsen og alfarytmen genoprettes efter personen åbner sin hånd. I ældre emner begynder alfarytmen at vende tilbage til nul kort efter at have knyttet hånden.
Det er muligt at måle, vurdere aldersforskelle oganden måde. For eksempel hastigheden af en motorisk reaktion. Det siges ofte, at ældre mennesker har nedsat reaktionshastighed, bevægelse, reaktion og koordination. Men hvordan sker det?
Reaktionstid er, hvor hurtige neuronerne i dit hoved er.begynde at aktivere efter en person har foretaget en bevægelse. Det målte vi for unge og for ældre fag. Røde firkanter angiver bevægelse, reaktionstid for ældre forsøgspersoner. Blå farve - til unge motiver. Det viste sig, at hos ældre mennesker er reaktionstiden altid længere end hos unge for både venstre og højre hånd. Og hos unge forsøgspersoner er reaktionstiden på højre hånd meget lavere end reaktionstiden på venstre hånd. Og det er logisk, for i vores prøve er der kun højrehåndede.
Vi observerer også færdighedens plasticitet:jo mere en motorik trænes, jo hurtigere nedbrydes den med alderen. Højrehånds venstre hånds dygtighed er ikke specielt trænet, så nedbrydningen er langsom, og højrehånds dygtighed indhenter ham. Dette fører til alder tvesidighed, lige udvikling af funktionerne på begge hænder. Sandt nok betyder det for ældre mennesker desværre, at de er lige dårlige til at lave bevægelser med både højre og venstre.
På billedet nedenfor er det blå billede forbindelserne imellemforskellige kanaler, er de stærkere hos unge end hos ældre. På det røde billede er de sammenhænge, der er stærkere hos ældre end hos unge – og man kan se, at de er anderledes. Hos yngre mennesker er forbindelserne stærkere i den occipito-parietale, frontale og midterlinje.
Netværk af funktionelle forbindelser mellem to organer
Hos ældre flytter hovedaktiviteten sig fremad,i frontal parietal zone, bilateral temporallap. Denne konklusion kan drages fra analysen af elektroencefalogrammet optaget i øjeblikket før bevægelsens start efter signalet, i det interval, hvor signalet lød, og personen endnu ikke var begyndt at bevæge sin hånd. Dette segment indeholder en masse vigtig information om bevægelsesplanlægning og respons på et signal.
Besejre Alzheimers
Vi kan konkludere, at det aftager med aldereneffektiviteten af disse neurale mekanismer, der behandler motorisk aktivitet. Også i kontrolgruppen, ud fra hvilke zoner der aktiveres hos ældre og unge, arbejder motorisk hukommelse aktivt i sidstnævnte.
Motorisk hukommelse er, hvordan hjernen huskerforskellige bevægelser. Og i stedet for at udføre bevægelsen på ny hver gang, trækker han en ressource fra den motoriske hukommelse, og det giver ham mulighed for at reagere hurtigere. Atleter har en meget udviklet motorisk hukommelse, fordi de træner deres reaktionshastighed og motorik.
Ældre mennesker har ikke denne, motoriske hukommelsevirker dårligere, så hver bevægelse skal gøres igen. På grund af dette falder hastigheden af den motoriske reaktion og sværhedsgraden af desynkronisering, der fungerer som en markør for motorisk aktivitet.
To former for aldring
Der er en opfattelse, at for ældre, sygdommeAlzheimers og demens er normale. Af en eller anden grund menes det, at de med alderen udvikler, at der ikke er noget patologisk i dette. Men det er ikke tilfældet - de kaldes neurodegenerative af en grund.
Ved normal aldring falder mængden af hvidt oggrå substans. Men det falder på en overskuelig måde og ikke så dramatisk som ved Alzheimers sygdom. Denne sygdom har ødelæggende konsekvenser for hjernen: der er praktisk talt ingen grå substans, og mængden af hvidt stof falder. Desværre er der i øjeblikket ingen strategier til behandling af neurodegenerative sygdomme. En presserende opgave er nu at udvikle metoder til tidlig opdagelse af tegn på disse sygdomme.
Læs mere:
Starlink-signal hacket til at blive brugt som et alternativ til GPS
NASA afslørede oprindelsen af Haumea - den mest mystiske planet i solsystemet
Fysikere bryder standard kvantegrænse med 'Quantum Horror'