Što se događa s mozgom za 30, 40 i 70 godina
Naš rad se odnosi na vrste moždanih aktivnosti, ali fokus je moj
Fokus našeg istraživanja bila je dobrazlike su aktivnosti u funkcioniranju mozga kod mladih i starijih ispitanika. Ova tema je važna zbog neurodegenerativnih bolesti povezanih sa starenjem (Alzheimerova bolest i Parkinsonova bolest, demencija). Ne postoji lijek kao takav, ali je vrlo važno rano prepoznati bolest i započeti rehabilitaciju.
Mozak prolazi mnogo toga kako starimo.promjene, kao i cijelo tijelo. Mogu biti i strukturni i funkcionalni. Strukturalne su promjene u funkcioniranju organa. Mijenja se i plastičnost mozga - zahvaljujući tome učimo, ne samo da stječemo znanje, već i motoričke vještine. Ovo svojstvo također trpi tijekom vremena i utječe na motoričke i kognitivne funkcije.
Kako mozak kod starijih osoba kompenzira starenje organa
Mozak je organ sastavljen od nekolikodionice. Motorni korteks sadrži najvrednije informacije o tome kako obrađuje pokrete. Dakle, prema signalima električne aktivnosti mozga, uzetih upravo iz motoričkog korteksa, moguće je dobiti puno rezultata, identificirati obrasce povezane s kretanjem. Svako od ovih područja odgovorno je za nešto drugo, a pokreti se ne obrađuju samo u motoričkom korteksu, oni uključuju i druga područja ovisno o dobi.
“Mozak je organ koji se sastoji od nekoliko režnjeva”
Elektricitet se uzima iz neurona – tako da su oni jedni drugimakomunicirati s prijateljem. Prenosi se vezama s drugim neuronima i tvori obrazac. Postoje i istraživanja kemijskih spojeva koji se javljaju između neurona, oni se također mogu proučavati.
Strukturne promjene u mozgu odnose se na volumenbijele i sive tvari. Siva je tvar mozga koja se sastoji od tijela neurona. Ovo je vanjska ljuska mozga, bijela tvar je uglavnom unutra i prekrivena je sivom tvari. U bijeloj tvari nema neurona, ali postoje veze među neuronima – sinapse.
Na funkcijskoj magnetskoj rezonancijiU mozgu zdravog starijeg pacijenta i pacijenta s Alzheimerovom bolešću možete vidjeti stupanj gubitka sive tvari s godinama - to je normalno. Ali kod Alzheimerove bolesti postoji mnogo crvenih područja. To se odnosi na gubitak sive tvari za više od 4%, što je puno više nego kod normalnog starenja. Siva tvar sadrži neurone, pa mozak ne može funkcionirati kao prije. A kod starijih pacijenata gubici ne prelaze 2% - to je unutar normalnog raspona.
Bijela tvar sadrži sinapseu njemu nema neurona, ali i on s godinama smanjuje svoj volumen. Na snimkama 25-godišnjaka i 75-godišnjaka bijele površine ukazuju na gubitak bijele tvari - češće se gube zbog starenja. Ovo je normalan proces u kojem se mozak ponovno ožičava.
Snimke muškarca od 25 i 75 godina
Kada govorimo o funkcionalnim promjenama, imajus obzirom na promjene u mrežnim strukturama koje se stvaraju u mozgu. Struktura mreže može se izgraditi i detektirati analizom električne aktivnosti mozga, što mi i radimo. Glavni marker starenja je opadanje ili smanjenje broja veza, ali se istovremeno povećava povezanost između različitih mreža. Dakle, mozak želi kompenzirati gubitak veze kako bi održao svoju funkcionalnost. To se naziva kompenzatorna funkcija.
O mreži funkcionalnih veza mladih i starihkod osobe bez težih neuroloških bolesti razlika se odmah vidi. Kod mladih se mreža funkcionalnih veza sastoji od četiri velika klastera. Istodobno, mreže se s godinama raspadaju, veze unutar svake mreže postaju sve slabije, što dovodi do raspada mreže na nekoliko podmreža. No, svejedno, veze među mrežama puno su jače od onih mladih. Ovo je upravo ilustracija kompenzacijskog mehanizma.
Funkcionalne promjene u mozgu dvaju pacijenata
Kako se ispituje mozak
Imamo eksperimentalni laboratorij na temeljukojim provodimo pokuse snimanja elektroencefalografskih signala u raznim skupinama ispitanika. Mogu se pisati za različite svrhe, ali ja ću govoriti o motoričkim funkcijama.
Poklopac olakšava umetanje elektroda, štočitati signale iz različitih područja mozga. Crveni kvadratići i kružići označavaju one kanale koji ulaze u senzomotornu regiju. Oni nose najznačajnije informacije o tome kako se mozak aktivira u trenutku kretanja. Istovremeno, motorička aktivnost je vrlo labav pojam, to nije samo izvođenje pokreta, već i njihovo planiranje.
Kako se mjeri električna aktivnost mozga?
Obrasci ovih vrsta aktivnosti prilično su slični, ali ih treba znati razlikovati. Stoga se bavimo stvaranjem dobrog klasifikatora i sučelja mozak-računalo.
U eksperimentima pišemo pozadinski unos, evo kakonaziva se snimanje stanja mirovanja, tijekom kojeg osoba sjedi mirno prekriženih ruku. Oči su mu otvorene, sluša neku glazbu i molimo vas da ne mislite ni na što posebno, kako ne bi bilo šumova na zapisima elektroencefalograma.
Ulazak u stanje mirovanja
Na snimci elektroencefalograma brojevi znače, inu kojem su dijelu mozga. C3 je lijeva hemisfera, C4 je desna hemisfera. Poznat je učinak na kontralateralnost motoričke aktivnosti – ako pomaknete lijevu ruku, aktivira se desna hemisfera i obrnuto. Stoga je važno napisati kompletan aranžman.
Snimanje elektroencefalograma
Na vremenskoj liniji od 0 do 40 sekundi istaknuta su tri signalafragmenti, gdje je osoba napravila pokrete - stiskanje i otpuštanje ruke. Ništa nije vidljivo na neobrađenim signalima. Stoga je potrebno primijeniti metode analize signala, a jedna od najklasičnijih metoda je vremensko-frekvencijska analiza.
Vremensko-frekvencijska analiza
Svijetla slika je površina, ona sadržiinformacije o energijama svakog frekvencijskog područja. Iznad je fragment EEG signala, crvena okomita linija označava trenutak kada je zvučni signal prošao - nakon njega osoba je napravila pokret. Zelena pruga na površini odgovara alfa ritmu. Izmjerili smo površinu i izračunali da je zelena traka otprilike u rasponu od 8 do 14 herca, što odgovara alfa ritmovima.
Alfa ritam je osnovni ritam mozgakoja je odgovorna za veliki broj zadataka. U kontekstu motoričke aktivnosti, također nosi vrlo veliku količinu informacija o tome kako se mozak nosi s našim pokretima. Na primjer, poznato je da kada osoba napravi pokret, alfa ritam gubi energiju, a to se zove desinkronizacija alfa ritma.
Razlike u godinama
Slika na kojoj su prikazane dvije krivulje je prosječna energija alfa ritma. Zelena crta su mladi subjekti od 18 do 35 godina, crvena pruga su stariji subjekti u dobi od približno 55-70 godina.
S lijeve strane razlika nije osobito očita, aliako pogledate desnu ruku, vidite da alfa ritam nakon signala, koji je na nuli, spada u obje skupine, energija se smanjuje, dolazi do desinkronizacije.
Vremensko-frekvencijska analiza
Ali kod mladih subjekata, ta desinhronizacijatraje do kraja pokreta, a alfa ritam se uspostavlja nakon što osoba otvori šaku. Kod starijih subjekata, alfa ritam se počinje vraćati na nulu ubrzo nakon što stisne ruku.
Moguće je mjeriti, vrednovati dobne razlike idrugi način. Na primjer, brzina motoričke reakcije. Često se govori da starije osobe imaju smanjenu brzinu reakcije, kretanja, reagiranja i koordinacije. Ali kako se to događa?
Vrijeme reakcije je koliko su brzi neuroni u vašoj glavi.počinju se aktivirati nakon što je osoba napravila pokret. To smo mjerili za mlade ljude i za starije subjekte. Crveni kvadrati označavaju kretanje, vrijeme reakcije za starije osobe. Plava boja - za mlade subjekte. Pokazalo se da je kod starijih ljudi vrijeme reakcije uvijek duže nego kod mladih i za lijevu i za desnu ruku. A kod mladih ispitanika vrijeme reakcije na desnoj ruci puno je kraće od vremena reakcije na lijevoj ruci. I to je logično, jer u našem uzorku ima samo dešnjaka.
Također promatramo plastičnost vještine:što se motorička vještina više uvježbava, to brže degradira s godinama. Vještina lijeve ruke kod dešnjaka nije posebno trenirana, pa je degradacija spora, a vještina desne ruke ga sustiže. To dovodi do dobne ambideksterije, jednakog razvoja funkcija obje ruke. Istina, u slučaju starijih ljudi, nažalost, to znači da su podjednako loši u pokretanju i desnom i lijevom.
Na fotografiji ispod, plava slika je poveznica izmeđurazličitih kanala, jači su kod mladih ljudi nego kod starijih ljudi. Na crvenoj slici veze koje su jače kod starijih nego kod mladih – i vidi se da su različite. Kod mlađih ljudi veze su jače u okcipito-parijetalnoj, frontalnoj i središnjoj liniji.
Mreža funkcionalnih veza dvaju organa
Kod starijih se glavna aktivnost pomiče naprijed,u frontalnoj parijetalnoj zoni, bilateralni temporalni režanj. Ovaj zaključak može se izvući iz analize elektroencefalograma snimljenog u trenutku prije početka kretanja nakon signala, u intervalu kada se signal oglasio, a osoba još nije počela micati rukom. Ovaj segment sadrži puno važnih informacija o planiranju kretanja i odgovoru na signal.
Pobijedite Alzheimerovu bolest
Možemo zaključiti da ona opada s godinamaučinkovitost ovih neuronskih mehanizama koji obrađuju motoričku aktivnost. Također u kontrolnoj skupini, ovisno o tome koje su zone aktivirane kod starijih i kod mladih, kod potonjih aktivno radi motorička memorija.
Motoričko pamćenje je način na koji mozak pamtirazličite pokrete. I umjesto da svaki put izvodi pokret iznova, on crpi resurs iz motoričke memorije, a to mu omogućuje da brže reagira. Sportaši imaju vrlo razvijenu motoričku memoriju jer treniraju brzinu reakcije i motoriku.
Stariji ljudi nemaju ovo, motoričko pamćenjeradi lošije, pa se svaki pokret mora ponoviti. Zbog toga se smanjuje brzina motoričke reakcije i težina desinkronizacije, koja djeluje kao marker motoričke aktivnosti.
Dvije vrste starenja
Postoji mišljenje da za starije osobe, bolestiAlzheimer i demencija su normalni. Iz nekog razloga, vjeruje se da s godinama razvijaju da u tome nema ničeg patološkog. Ali to nije tako - s razlogom se nazivaju neurodegenerativnima.
Normalnim starenjem smanjuje se volumen bijele isiva tvar. Ali smanjuje se na podnošljiv način, a ne tako dramatično kao kod Alzheimerove bolesti. Ova bolest ima razorne posljedice za mozak: sive tvari praktički nema, a volumen bijele tvari se smanjuje. Nažalost, trenutno ne postoje strategije za liječenje neurodegenerativnih bolesti. Hitan zadatak sada je razvoj metoda za rano otkrivanje znakova ovih bolesti.
Čitaj više:
Starlink signal hakiran kako bi se koristio kao alternativa GPS-u
NASA je otkrila podrijetlo Haumee - najtajanstvenijeg planeta Sunčevog sustava
Fizičari probili standardnu kvantnu granicu 'kvantnim užasom'