Mitä aivoille tapahtuu 30, 40 ja 70 vuoden kuluttua
Työmme koskee aivotoiminnan tyyppejä, mutta painopiste on minun
Tutkimuksemme painopiste oli ikäerot ovat aktiivisuus aivojen toiminnassa nuorilla ja vanhuksilla. Tämä aihe on tärkeä ikääntymiseen liittyvien neurodegeneratiivisten sairauksien vuoksi (Alzheimerin tauti ja Parkinsonin tauti, dementia). Parannuskeinoa sinänsä ei ole, mutta on erittäin tärkeää tunnistaa sairaus ajoissa ja aloittaa kuntoutus.
Aivot käyvät läpi paljon ikääntyessämme.muutoksia, kuten koko kehossa. Ne voivat olla sekä rakenteellisia että toiminnallisia. Rakenteelliset ovat muutoksia elimen toiminnassa. Myös aivojen plastisuus muuttuu – sen ansiosta opimme, ei vain saa tietoa, vaan myös motorisia taitoja. Tämä ominaisuus kärsii myös ajan myötä ja vaikuttaa sekä motorisiin että kognitiivisiin toimintoihin.
Kuinka vanhusten aivot kompensoivat elinten ikääntymistä
Aivot ovat elin, joka koostuu useistaosakkeita. Motorinen aivokuori sisältää arvokkainta tietoa siitä, miten se käsittelee liikkeitä. Siksi juuri motorisesta aivokuoresta otettujen aivojen sähköisen toiminnan signaalien mukaan on mahdollista saada paljon tuloksia, tunnistaa liikkeisiin liittyviä malleja. Jokainen näistä alueista on vastuussa jostakin eri asiasta, ja liikkeet eivät ole vain prosessoituja motorisessa aivokuoressa, vaan ne koskevat muita alueita iästä riippuen.
"Aivot ovat elin, joka koostuu useista lohkoista"
Sähkö otetaan neuroneilta - joten ne ovat toisiaankommunikoida ystävän kanssa. Se välittyy yhteyksien kautta muihin hermosoluihin ja muodostaa kuvion. On myös tutkimuksia kemiallisista yhdisteistä, joita esiintyy neuronien välillä, niitä voidaan myös tutkia.
Aivojen rakenteelliset muutokset liittyvät tilavuuteenvalkoista ja harmaata ainetta. Harmaa on aivojen aine, joka koostuu hermosoluista. Tämä on aivojen ulkokuori, valkoinen aine on enimmäkseen sisällä ja on peitetty harmaalla aineella. Valkoisessa aineessa ei ole neuroneja, mutta hermosolujen välillä on yhteyksiä - synapsseja.
Toiminnallisessa magneettikuvauksessaTerveen iäkkään potilaan ja Alzheimerin potilaan aivoissa näkyy harmaan aineen häviämisen astetta iän myötä – tämä on normaalia. Mutta Alzheimerin taudissa on monia punaisia alueita. Tämä viittaa harmaan aineen häviämiseen yli 4 %:lla, mikä on paljon enemmän kuin normaalissa ikääntymisessä. Harmaa aine sisältää hermosoluja, joten aivot eivät voi toimia kuten ennen. Ja iäkkäillä potilailla tappiot eivät ylitä 2% - tämä on normaalin alueen sisällä.
Valkoinen aine sisältää synapsejasiinä ei ole hermosoluja, mutta se myös pienenee iän myötä. 25-vuotiaan ja 75-vuotiaan miehen skannauksissa valkoiset alueet viittaavat valkoisen aineen häviämiseen - useammin ne katoavat ikääntymisen vuoksi. Tämä on normaali prosessi, jossa aivot kytkeytyvät uudelleen.
Kuvat 25- ja 75-vuotiaista miehistä
Kun puhutaan toiminnallisista muutoksista, heillä onaivoissa muodostuvien verkkorakenteiden muutosten vuoksi. Verkkorakennetta voidaan rakentaa ja havaita analysoimalla aivojen sähköistä toimintaa, mitä teemme. Pääasiallinen ikääntymisen merkki on yhteyksien väheneminen tai väheneminen, mutta samalla eri verkkojen väliset yhteydet lisääntyvät. Joten aivot haluavat kompensoida yhteyden katkeamista säilyttääkseen toimintakykynsä. Tätä kutsutaan kompensaatiofunktioksi.
Nuorten ja vanhojen toiminnallisten yhteyksien verkostossahenkilöllä, jolla ei ole vakavia neurologisia sairauksia, ero näkyy välittömästi. Nuorilla toiminnallisten yhteyksien verkosto koostuu neljästä suuresta klusterista. Samaan aikaan verkot hajoavat iän myötä, kunkin verkon sisäiset yhteydet heikkenevät, mikä johtaa verkon hajoamiseen useisiin aliverkkoihin. Verkostojen väliset yhteydet ovat kuitenkin paljon vahvemmat kuin nuorten. Tämä on juuri esimerkki kompensaatiomekanismista.
Toiminnalliset muutokset kahden potilaan aivoissa
Miten aivot tutkitaan
Meillä on kokeellinen laboratorio, joka perustuujolla teemme kokeita elektroenkefalografisten signaalien tallentamiseksi eri ryhmissä. Ne voidaan kirjoittaa eri tarkoituksiin, mutta puhun motorisista toiminnoista.
Korkki helpottaa elektrodien asettamista, mikälukea signaaleja aivojen eri alueilta. Punaiset neliöt ja ympyrät korostavat sensomotoriselle alueelle saapuvia kanavia. Ne sisältävät merkittävintä tietoa siitä, kuinka aivot aktivoituvat liikkeen aikana. Samaan aikaan motorinen toiminta on hyvin löysä käsite, se ei ole vain liikkeiden suorittamista, vaan myös niiden suunnittelua.
Miten aivojen sähköistä aktiivisuutta mitataan?
Tämäntyyppisten toimintojen mallit ovat melko samankaltaisia, mutta ne on pystyttävä erottamaan toisistaan. Siksi olemme mukana luomassa hyvää luokittelijaa ja aivo-tietokonerajapintaa.
Kokeissa kirjoitamme taustamerkinnän, näinkutsutaan lepotilatallenteiksi, joiden aikana henkilö istuu kädet ristissä rauhallisesti. Hänen silmänsä ovat auki, hän kuuntelee musiikkia, ja pyydämme teitä olemaan ajattelematta mitään erityistä, jotta elektroenkefalogrammitietueissa ei ole ääniä.
Lepotilan merkintä
Elektroenkefalogrammitallenteessa numerot tarkoittavat, tuumaamissä aivojen osassa he ovat. C3 on vasen pallonpuolisko, C4 on oikea pallonpuolisko. Motorisen toiminnan kontralateraliteettiin on tunnettu vaikutus - jos liikutat vasenta kättäsi, oikea pallonpuolisko aktivoituu ja päinvastoin. Siksi on tärkeää kirjoittaa täydellinen järjestely.
Elektroenkefalogrammin tallennus
Aikajanalla 0 - 40 sekuntia korostetaan kolme signaaliafragmentteja, joissa henkilö teki liikkeitä - puristaen ja irrottaen kättään. Raakasignaaleissa ei näy mitään. Siksi on välttämätöntä soveltaa signaalianalyysimenetelmiä, ja yksi klassisimmista menetelmistä on aika-taajuusanalyysi.
Aika-taajuus-analyysi
Kirkas kuva on pinta, se sisältäätiedot kunkin taajuusalueen energioista. Yllä on fragmentti EEG-signaalista, punainen pystyviiva merkitsee hetkeä, jolloin äänisignaali meni - sen jälkeen henkilö teki liikkeen. Pinnan vihreä raita vastaa alfarytmiä. Mittasimme pinnan ja laskimme, että vihreä palkki on suunnilleen alueella 8-14 hertsiä, mikä vastaa alfarytmejä.
Alfarytmi on aivojen perusrytmijoka vastaa suuresta määrästä tehtäviä. Motorisen toiminnan yhteydessä se sisältää myös erittäin suuren määrän tietoa siitä, kuinka aivot selviävät liikkeistämme. Tiedetään esimerkiksi, että kun ihminen tekee liikettä, alfarytmi menettää energiaa, ja tätä kutsutaan alfarytmin desynkronisaatioksi.
Ikäerot
Kuva, jossa on esitetty kaksi käyrää, on alfarytmin keskimääräiset energiat. Vihreä viiva on 18–35-vuotiaita nuoria, punainen viiva noin 55–70-vuotiaita iäkkäitä.
Vasemmalla puolella ero ei ole erityisen ilmeinen, muttajos katsot oikeaa kättä, näet, että signaalin jälkeinen alfarytmi, joka on nollassa, putoaa molempiin ryhmiin, energia laskee, tapahtuu epäsynkronointi.
Aika-taajuus-analyysi
Mutta nuorilla aiheilla tämä epäsynkronointikestää liikkeen loppuun asti ja alfarytmi palautuu, kun henkilö avaa kätensä. Vanhemmilla koehenkilöillä alfarytmi alkaa palata nollaan pian käden puristamisen jälkeen.
On mahdollista mitata, arvioida ikäeroja jatoinen tapa. Esimerkiksi motorisen reaktion nopeus. Usein sanotaan, että vanhuksilla on hidastunut reaktionopeus, liike-, reaktio- ja koordinaationopeus. Mutta miten se tapahtuu?
Reaktioaika on se, kuinka nopeita päässäsi olevat neuronit ovat.alkaa aktivoitua, kun henkilö on tehnyt liikkeen. Mittasimme tämän nuorille ja vanhemmille koehenkilöille. Punaiset neliöt osoittavat liikettä, reaktioaikaa vanhemmille kohteille. Sininen väri - nuorille aiheille. Kävi ilmi, että vanhemmilla ihmisillä reaktioaika on aina pidempi kuin nuorilla sekä vasemmalla että oikealla kädellä. Ja nuorilla koehenkilöillä oikean käden reaktioaika on paljon pienempi kuin vasemman käden reaktioaika. Ja tämä on loogista, koska otoksessamme on vain oikeakätisiä.
Tarkkailemme myös taidon plastisuutta:Mitä enemmän motorisia taitoja harjoitetaan, sitä nopeammin se heikkenee iän myötä. Oikeakätisten vasemman käden taito ei ole erityisen koulutettu, joten heikkeneminen on hidasta ja oikean käden taito on saavuttamassa häntä. Tämä johtaa ikääntymiseen, molempien käsien toimintojen tasaiseen kehittymiseen. Totta, ikäihmisten kohdalla tämä valitettavasti tarkoittaa, että he ovat yhtä huonoja tekemään liikkeitä sekä oikealla että vasemmalla.
Alla olevassa valokuvassa sininen kuva on linkit välilläeri kanavissa, ne ovat vahvempia nuorilla kuin vanhemmilla. Punaisessa kuvassa yhteydet, jotka ovat vanhemmilla ihmisillä vahvempia kuin nuorilla - ja näet, että ne ovat erilaisia. Nuoremmilla ihmisillä yhteydet ovat vahvempia occipito-parietaalissa, frontaalisessa ja keskilinjassa.
Kahden elimen toiminnallisten yhteyksien verkosto
Vanhuksilla pääasiallinen toiminta siirtyy eteenpäin,etuosan parietaalivyöhykkeessä, kahdenvälinen ohimolohko. Tämä johtopäätös voidaan tehdä analysoimalla elektroenkefalogrammi, joka on tallennettu hetkellä ennen liikkeen alkamista signaalin jälkeen, aikavälillä, jolloin signaali soi, eikä henkilö ollut vielä alkanut liikuttaa kättään. Tämä segmentti sisältää paljon tärkeää tietoa liikkeen suunnittelusta ja signaaliin reagoinnista.
Voita Alzheimerin tauti
Voimme päätellä, että se vähenee iän myötänäiden motorista toimintaa prosessoivien hermomekanismien tehokkuus. Myös kontrolliryhmässä sen perusteella, mitkä vyöhykkeet aktivoituvat vanhuksilla ja nuorilla, motorinen muisti toimii aktiivisesti jälkimmäisessä.
Motorinen muisti on tapa, jolla aivot muistavaterilaisia liikkeitä. Ja sen sijaan, että hän suorittaisi liikkeen joka kerta uudestaan, hän vetää resurssia motorisesta muistista, ja tämä antaa hänelle mahdollisuuden reagoida nopeammin. Urheilijalla on erittäin kehittynyt motorinen muisti, koska he harjoittelevat reaktionopeuttaan ja motorisia taitojaan.
Vanhemmilla ihmisillä ei ole tätä, motorista muistiatoimii huonommin, joten jokainen liike on tehtävä uudelleen. Tästä johtuen motorisen reaktion nopeus ja motorisen aktiivisuuden merkkinä toimivan desynkronoinnin vakavuus vähenevät.
Kaksi ikääntymistyyppiä
On olemassa mielipide, että vanhuksille sairaudetAlzheimer ja dementia ovat normaaleja. Jostain syystä uskotaan, että iän myötä he kehittävät, ettei tässä ole mitään patologista. Mutta näin ei ole - niitä kutsutaan syystä hermostoa rappeutuneiksi.
Normaalin ikääntymisen myötä valkoisen määrä vähenee jaharmaa aine. Mutta se vähenee hallittavalla tavalla eikä niin dramaattisesti kuin Alzheimerin taudissa. Tällä taudilla on tuhoisat seuraukset aivoille: harmaata ainetta ei käytännössä ole, ja valkoisen aineen tilavuus vähenee. Valitettavasti tällä hetkellä ei ole olemassa strategioita neurodegeneratiivisten sairauksien hoitamiseksi. Kiireellisenä tehtävänä on nyt kehittää menetelmiä näiden sairauksien oireiden varhaiseen havaitsemiseen.
Lue lisää:
Starlink-signaali hakkeroitu käytettäväksi vaihtoehtona GPS:lle
NASA paljasti Haumean alkuperän - aurinkokunnan salaperäisimmän planeetan
Fyysikot rikkovat standardin kvanttirajan "Quantum Horrorilla"