Cosa succede al cervello tra 30, 40 e 70 anni
Il nostro lavoro riguarda i tipi di attività cerebrale, ma il focus è mio
Il fulcro della nostra ricerca era l'etàle differenze sono attività nel funzionamento del cervello nei soggetti giovani e anziani. Questo argomento è importante a causa delle malattie neurodegenerative associate all'invecchiamento (morbo di Alzheimer e morbo di Parkinson, demenza). Non esiste una cura in quanto tale, ma è molto importante identificare precocemente la malattia e iniziare la riabilitazione.
Il cervello subisce molto con l’avanzare dell’età.cambiamenti, come tutto il corpo. Possono essere sia strutturali che funzionali. Gli strutturali sono cambiamenti nel funzionamento di un organo. Anche la plasticità del cervello cambia: è per questo che impariamo, non solo acquisiamo conoscenze, ma anche abilità motorie. Anche questa proprietà risente del tempo e influisce sia sulle funzioni motorie che cognitive.
Come il cervello negli anziani compensa l'invecchiamento degli organi
Il cervello è un organo composto da diversicondivisioni. La corteccia motoria contiene le informazioni più preziose su come elabora i movimenti. Pertanto, in base ai segnali dell'attività elettrica del cervello, presi proprio dalla corteccia motoria, è possibile ottenere moltissimi risultati, identificare schemi associati al movimento. Ognuna di queste aree è responsabile di qualcosa di diverso e i movimenti non vengono elaborati solo nella corteccia motoria, ma coinvolgono altre aree a seconda dell'età.
“Il cervello è un organo composto da più lobi”
L'elettricità è presa dai neuroni, quindi sono l'un l'altrocomunicare con un amico. Viene trasmesso attraverso connessioni ad altri neuroni e forma uno schema. Ci sono anche studi sui composti chimici che si verificano tra i neuroni, possono anche essere studiati.
I cambiamenti strutturali nel cervello riguardano il volumemateria bianca e grigia. Il grigio è la sostanza del cervello, che consiste in un corpo di neuroni. Questo è il guscio esterno del cervello, la sostanza bianca è per lo più all'interno ed è ricoperta di materia grigia. Non ci sono neuroni nella sostanza bianca, ma ci sono connessioni tra neuroni - sinapsi.
Sulla risonanza magnetica funzionaleNel cervello di un paziente anziano sano e di un malato di Alzheimer, puoi vedere il grado di perdita di materia grigia con l'età: questo è normale. Ma nell'Alzheimer ci sono molte aree rosse. Questo si riferisce alla perdita di materia grigia di oltre il 4%, che è molto più che con il normale invecchiamento. La materia grigia contiene neuroni, quindi il cervello non può funzionare come una volta. E nei pazienti anziani, le perdite non superano il 2%: questo rientra nell'intervallo normale.
La materia bianca contiene sinapsinon ci sono neuroni in esso, ma diminuisce anche di volume con l'età. Nelle scansioni di un uomo di 25 anni e di un uomo di 75 anni, le aree bianche indicano una perdita di sostanza bianca - più spesso si perdono a causa dell'invecchiamento. Questo è un processo normale in cui il cervello si ricabla.
Scansioni di un uomo di 25 e 75 anni
Quando si parla di cambiamenti funzionali, hannoin vista dei cambiamenti nelle strutture di rete che si formano nel cervello. La struttura della rete può essere costruita e rilevata analizzando l'attività elettrica del cervello, che è ciò che stiamo facendo. Il principale indicatore dell'invecchiamento è il decadimento o diminuzione del numero di connessioni, ma allo stesso tempo si verifica un aumento delle connessioni tra reti diverse. Quindi il cervello vuole compensare la perdita di connessione per mantenere la sua funzionalità. Questa è chiamata funzione compensativa.
Sulla rete delle connessioni funzionali tra giovani e anzianiin una persona senza gravi malattie neurologiche, la differenza è immediatamente visibile. Nei giovani, la rete delle connessioni funzionali si compone di quattro grandi cluster. Allo stesso tempo, le reti si rompono con l'età, le connessioni all'interno di ciascuna rete diventano più deboli, il che porta la rete a dividersi in più sottoreti. Ma, tuttavia, le connessioni tra le reti sono molto più forti di quelle dei giovani. Questa è precisamente l'illustrazione del meccanismo di compensazione.
Cambiamenti funzionali nel cervello di due pazienti
Come viene esaminato il cervello
Abbiamo un laboratorio sperimentale basato suche conduciamo esperimenti sulla registrazione di segnali elettroencefalografici in vari gruppi di soggetti. Possono essere scritti per scopi diversi, ma parlerò di funzioni motorie.
Il cappuccio facilita l'inserimento degli elettrodi, cheleggere i segnali provenienti da diverse aree del cervello. I quadrati e i cerchi rossi evidenziano quei canali che entrano nella regione sensomotoria. Portano le informazioni più significative su come il cervello viene attivato al momento del movimento. Allo stesso tempo, l'attività motoria è un concetto molto lasco, non è solo l'esecuzione dei movimenti, ma anche la loro pianificazione.
Come viene misurata l'attività elettrica del cervello?
I modelli di questi tipi di attività sono abbastanza simili, ma devono essere in grado di distinguerli. Pertanto, siamo impegnati nella creazione di un buon classificatore e di un'interfaccia cervello-computer.
Negli esperimenti, scriviamo una voce in background, ecco comechiamate registrazioni dello stato di riposo, durante le quali una persona si siede con le mani giunte con calma. Ha gli occhi aperti, sta ascoltando della musica e vi chiediamo di non pensare a niente in particolare, in modo che non ci siano rumori sui record dell'elettroencefalogramma.
Voce dello stato di riposo
Sulla registrazione dell'elettroencefalogramma, i numeri significano, inin quale parte del cervello si trovano. C3 è l'emisfero sinistro, C4 è l'emisfero destro. C'è un effetto ben noto sulla controlateralità dell'attività motoria: se muovi la mano sinistra, viene attivato l'emisfero destro e viceversa. Pertanto, è importante scrivere un arrangiamento completo.
Registrazione dell'elettroencefalogramma
Nella timeline da 0 a 40 secondi sono evidenziati tre segnaliframmenti, in cui una persona faceva movimenti - stringendo e aprendo la mano. Niente è visibile sui segnali grezzi. Pertanto, è necessario applicare metodi di analisi del segnale e uno dei metodi più classici è l'analisi tempo-frequenza.
Analisi tempo-frequenza
Un'immagine luminosa è una superficie, contieneinformazioni sulle energie di ciascuna gamma di frequenze. Sopra c'è un frammento del segnale EEG, la linea verticale rossa segna il momento in cui il segnale sonoro è passato - dopo di esso la persona ha fatto un movimento. La striscia verde sulla superficie corrisponde al ritmo alfa. Abbiamo misurato la superficie e calcolato che la barra verde è approssimativamente nell'intervallo da 8 a 14 hertz, che corrisponde ai ritmi alfa.
Il ritmo alfa è il ritmo di base del cervelloche è responsabile di un gran numero di compiti. Nel contesto dell'attività motoria, trasporta anche una grande quantità di informazioni su come il cervello affronta i nostri movimenti. Ad esempio, è noto che quando una persona fa un movimento, il ritmo alfa perde energia e questo è chiamato desincronizzazione del ritmo alfa.
Differenze di età
L'immagine, dove sono presentate due curve, è l'energia media del ritmo alfa. La linea verde rappresenta i soggetti giovani dai 18 ai 35 anni, la striscia rossa i soggetti anziani dai 55 ai 70 anni circa.
Sulla mano sinistra, la differenza non è particolarmente evidente, mase guardi la mano destra, puoi vedere che il ritmo alfa dopo il segnale, che è a zero, cade in entrambi i gruppi, l'energia diminuisce, si verifica la desincronizzazione.
Analisi tempo-frequenza
Ma nei soggetti giovani, questa desincronizzazioneдержится до конца движения и альфа-ритм восстанавливается после того, как человек разжимает руку. У пожилых испытуемых альфа-ритм начинает восстанавливаться до нулевого уровня, вскоре после того, как он сжал руку.
È possibile misurare, valutare le differenze di età eun altro modo. Ad esempio, la velocità di una reazione motoria. Si dice spesso che gli anziani hanno una ridotta velocità di reazione, movimento, reazione e coordinazione. Ma come avviene?
Il tempo di reazione è la velocità con cui sono i neuroni nella tua testa.iniziano ad attivarsi dopo che una persona ha fatto un movimento. Abbiamo misurato questo per i giovani e per i soggetti più anziani. I quadratini rossi indicano il movimento, il tempo di reazione per i soggetti più anziani. Colore blu - per soggetti giovani. Si è scoperto che negli anziani il tempo di reazione è sempre più lungo che nei giovani sia per la mano sinistra che per quella destra. E nei soggetti giovani, il tempo di reazione della mano destra è molto più basso del tempo di reazione della mano sinistra. E questo è logico, perché nel nostro campione ci sono solo destrimani.
Osserviamo anche la plasticità dell'abilità:più un'abilità motoria viene allenata, più velocemente si degrada con l'età. L'abilità della mano sinistra dei destrimani non è particolarmente allenata, quindi il degrado è lento e l'abilità della mano destra lo sta raggiungendo. Ciò porta all'ambidestrezza dell'età, allo sviluppo uguale delle funzioni di entrambe le mani. È vero, nel caso delle persone anziane, sfortunatamente, questo significa che sono ugualmente pessime nel fare movimenti sia con la destra che con la sinistra.
Nella foto sotto, l'immagine blu è il collegamento tracanali diversi, sono più forti nei giovani che negli anziani. Nell'immagine rossa, le connessioni che sono più forti negli anziani che nei giovani - e puoi vedere che sono diverse. Nelle persone più giovani, le connessioni sono più forti nella linea occipito-parietale, frontale e mediana.
Rete di connessioni funzionali di due organi
Negli anziani l'attività principale si sposta in avanti,nella zona parietale frontale, lobo temporale bilaterale. Questa conclusione si può trarre dall'analisi dell'elettroencefalogramma registrato nel momento prima dell'inizio del movimento dopo il segnale, nell'intervallo in cui il segnale suonava, e la persona non aveva ancora iniziato a muovere la mano. Questo segmento contiene molte informazioni importanti sulla pianificazione del movimento e sulla risposta a un segnale.
Sconfiggi l'Alzheimer
Possiamo concludere che diminuisce con l'etàl'efficienza di questi meccanismi neurali che elaborano l'attività motoria. Anche nel gruppo di controllo, in base a quali zone si attivano nell'anziano e nel giovane, in quest'ultimo lavora attivamente la memoria motoria.
La memoria motoria è il modo in cui il cervello ricordamovimenti diversi. E invece di ripetere ogni volta il movimento, attinge una risorsa dalla memoria motoria, e questo gli permette di reagire più velocemente. Gli atleti hanno una memoria motoria molto sviluppata perché allenano la velocità di reazione e le capacità motorie.
Le persone anziane non hanno questa memoria motoriafunziona peggio, quindi ogni movimento deve essere ripetuto. A causa di ciò, la velocità della reazione motoria e la gravità della desincronizzazione, che funge da indicatore dell'attività motoria, diminuiscono.
Due tipi di invecchiamento
C'è un'opinione che per gli anziani, le malattieAlzheimer e demenza sono normali. Per qualche motivo, si ritiene che con l'età si sviluppino che non ci sia nulla di patologico in questo. Ma non è così: per una ragione sono chiamati neurodegenerativi.
Con il normale invecchiamento, il volume del bianco diminuisce emateria grigia. Ma diminuisce in modo gestibile e non così drammaticamente come nel morbo di Alzheimer. Questa malattia ha conseguenze devastanti per il cervello: praticamente non c'è materia grigia e il volume della sostanza bianca diminuisce. Sfortunatamente, al momento non ci sono strategie per il trattamento delle malattie neurodegenerative. Un compito urgente ora è lo sviluppo di metodi per la diagnosi precoce dei segni di queste malattie.
Leggi di più:
Segnale Starlink violato per essere utilizzato come alternativa al GPS
La NASA ha rivelato l'origine di Haumea, il pianeta più misterioso del sistema solare
I fisici rompono il limite quantico standard con "Orrore quantistico"