מה קורה למוח בעוד 30, 40 ו-70 שנה
העבודה שלנו נוגעת לסוגי פעילות מוחית, אבל המיקוד הוא שלי
מוקד המחקר שלנו היה גילההבדלים הם פעילות בתפקוד המוח בנבדקים צעירים וקשישים. נושא זה חשוב בגלל מחלות ניווניות הקשורות להזדקנות (מחלת אלצהיימר ומחלת פרקינסון, דמנציה). אין תרופה ככזו, אך חשוב מאוד לזהות את המחלה מוקדם ולהתחיל בשיקום.
המוח עובר הרבה ככל שאנו מתבגרים.שינויים, כמו כל הגוף. הם יכולים להיות גם מבניים וגם פונקציונליים. מבניים הם שינויים בתפקוד של איבר. גם הפלסטיות של המוח משתנה - בגלל זה אנחנו לומדים, לא רק צוברים ידע, אלא גם מיומנויות מוטוריות. גם תכונה זו סובלת לאורך זמן ומשפיעה על תפקודים מוטוריים וקוגניטיביים כאחד.
כיצד המוח אצל קשישים מפצה על הזדקנות איברים
המוח הוא איבר המורכב מכמהמניות. הקורטקס המוטורי מכיל את המידע היקר ביותר על האופן שבו היא מעבדת תנועות. לכן, על פי האותות של הפעילות החשמלית של המוח, שנלקחו בדיוק מהקורטקס המוטורי, אפשר להשיג הרבה תוצאות, לזהות דפוסים הקשורים לתנועה. כל אחד מהאזורים הללו אחראי למשהו אחר, והתנועות לא מעובדות רק בקליפת המוח המוטורית, הן מערבות אזורים אחרים בהתאם לגיל.
"המוח הוא איבר המורכב מכמה אונות"
חשמל נלקח מנוירונים - אז הם זה את זהלתקשר עם חבר. הוא מועבר דרך חיבורים לנוירונים אחרים ויוצר תבנית. ישנם גם מחקרים על תרכובות כימיות המתרחשות בין נוירונים, ניתן גם לחקור אותן.
שינויים מבניים במוח קשורים לנפחחומר לבן ואפור. אפור הוא החומר של המוח, המורכב מגוף של נוירונים. זוהי המעטפת החיצונית של המוח, החומר הלבן נמצא בעיקר בפנים ומכוסה בחומר אפור. אין נוירונים בחומר הלבן, אבל יש קשרים בין נוירונים – סינפסות.
על הדמיית תהודה מגנטית פונקציונליתבמוח של חולה קשיש בריא וחולה אלצהיימר ניתן לראות את מידת אובדן החומר האפור עם הגיל – זה נורמלי. אבל במחלת אלצהיימר, ישנם אזורים אדומים רבים. זה מתייחס לאובדן החומר האפור ביותר מ-4%, שזה הרבה יותר מאשר בהזדקנות רגילה. החומר האפור מכיל נוירונים, כך שהמוח לא יכול לתפקד כמו פעם. ובחולים קשישים, ההפסדים אינם עולים על 2% - זה בטווח התקין.
החומר הלבן מכיל סינפסותאין בו נוירונים, אבל הוא גם יורד בנפח עם הגיל. בסריקות של גבר בן 25 וגבר בן 75, אזורים לבנים מצביעים על אובדן בחומר הלבן - לעתים קרובות יותר הם אובדים עקב הזדקנות. זהו תהליך נורמלי שבו המוח חווט את עצמו מחדש.
סריקות של גבר בן 25 ו-75
כשמדברים על שינויים תפקודיים, יש להםלאור שינויים במבני הרשת שנוצרים במוח. ניתן לבנות ולזהות את מבנה הרשת על ידי ניתוח הפעילות החשמלית של המוח, וזה מה שאנחנו עושים. הסמן העיקרי להזדקנות הוא דעיכה או ירידה במספר החיבורים, אך במקביל, ישנה עלייה בחיבורים בין רשתות שונות. אז המוח רוצה לפצות על אובדן הקשר כדי לשמור על הפונקציונליות שלו. זה נקרא הפונקציה המפצה.
ברשת הקשרים הפונקציונליים בין צעירים למבוגריםבאדם ללא מחלות נוירולוגיות קשות, ההבדל נראה מיד. אצל צעירים רשת הקשרים הפונקציונליים מורכבת מארבעה אשכולות גדולים. במקביל, רשתות מתפרקות עם הגיל, החיבורים בתוך כל רשת נחלשים, מה שמוביל להתפרקות הרשת למספר רשתות משנה. אבל, בכל זאת, הקשרים בין הרשתות חזקים הרבה יותר מאלה של צעירים. זו בדיוק ההמחשה של מנגנון הפיצוי.
שינויים תפקודיים במוחם של שני חולים
איך בודקים את המוח
יש לנו מעבדת ניסוי המבוססת עלשאנו עורכים ניסויים בהקלטת אותות אלקטרואנצפלוגרפיים בקבוצות שונות של נבדקים. אפשר לכתוב אותם למטרות שונות, אבל אני אדבר על פונקציות מוטוריות.
המכסה מקל על הכנסת האלקטרודות, אשרלקרוא אותות מאזורים שונים במוח. ריבועים ועיגולים אדומים מדגישים את הערוצים הנכנסים לאזור הסנסומוטורי. הם נושאים את המידע המשמעותי ביותר על האופן שבו המוח מופעל בזמן התנועה. יחד עם זאת, פעילות מוטורית היא מושג מאוד רופף, זה לא רק ביצוע של תנועות, אלא גם תכנון שלהן.
כיצד נמדדת הפעילות החשמלית של המוח?
הדפוסים של סוגי פעילות אלה די דומים, אך הם צריכים להיות מסוגלים להבחין. לכן, אנו עוסקים ביצירת ממשק מסווג וממשק מוח-מחשב טוב.
בניסויים אנחנו כותבים ערך רקע, ככהנקראים הקלטות מצב מנוחה, שבמהלכן אדם יושב בידיים שלובות בשלווה. העיניים שלו פקוחות, הוא מאזין למוזיקה, ואנחנו מבקשים מכם לא לחשוב על שום דבר מיוחד, כדי שלא יהיו רעשים ברשומות האלקטרואנצפלוגרמה.
כניסת מצב מנוחה
בהקלטת האלקטרואנצפלוגרמה, המספרים מתכוונים, בבאיזה חלק במוח הם נמצאים. C3 היא ההמיספרה השמאלית, C4 היא ההמיספרה הימנית. ישנה השפעה ידועה על הנגדיות של פעילות מוטורית - אם מזיזים את יד שמאל, ההמיספרה הימנית מופעלת, ולהיפך. לכן, חשוב לכתוב סידור שלם.
הקלטת אלקטרואנצפלוגרמה
בציר הזמן מ-0 עד 40 שניות, שלושה אותות מודגשיםשברים, שבהם אדם עשה תנועות - לוחץ ומתיר את ידו. שום דבר לא נראה על אותות גולמיים. לכן, יש צורך ליישם שיטות ניתוח אותות, ואחת השיטות הקלאסיות ביותר היא ניתוח תדר זמן.
ניתוח זמן-תדר
תמונה בהירה היא משטח, היא מכילהמידע על האנרגיות של כל טווח תדרים. למעלה יש קטע של אות ה-EEG, הקו האנכי האדום מסמן את הרגע שבו אות הקול עבר - אחריו האדם עשה תנועה. הפס הירוק על פני השטח מתאים לקצב האלפא. מדדנו את פני השטח וחישבנו שהפס הירוק הוא בערך בטווח שבין 8 ל-14 הרץ, המתאים למקצבי אלפא.
קצב אלפא הוא הקצב הבסיסי של המוחאשר אחראי על מספר רב של משימות. בהקשר של פעילות מוטורית, הוא גם נושא כמות גדולה מאוד של מידע על איך המוח מתמודד עם התנועות שלנו. למשל, ידוע שכאשר אדם עושה תנועה, קצב האלפא מאבד אנרגיה, וזה נקרא דה-סינכרון של קצב האלפא.
הפרשי גיל
התמונה, שבה מוצגות שתי עקומות, היא האנרגיות הממוצעות של קצב האלפא. הקו הירוק הוא נבדקים צעירים מגיל 18 עד 35, הפס האדום הוא נבדקים מבוגרים בגילאי 55-70 בקירוב.
מצד שמאל ההבדל לא ברור במיוחד, אבלאם אתה מסתכל על יד ימין, אתה יכול לראות שקצב האלפא לאחר האות, שנמצא באפס, נופל לשתי הקבוצות, האנרגיה יורדת, דה-סינכרון מתרחש.
ניתוח זמן-תדר
אבל במקצועות צעירים, דה-סינכרון זהנמשך עד סוף התנועה וקצב האלפא משוחזר לאחר שהאדם פותח את ידו. במקצועות מבוגרים יותר, קצב האלפא מתחיל לחזור לאפס זמן קצר לאחר כיפוץ ידו.
אפשר למדוד, להעריך הפרשי גיל ודרך נוספת. לדוגמה, מהירות התגובה המוטורית. לעתים קרובות אומרים שלאנשים זקנים יש מהירות מופחתת של תגובה, תנועה, תגובה וקואורדינציה. אבל איך זה קורה?
זמן התגובה הוא כמה מהירים הנוירונים בראש שלך.מתחילים להפעיל לאחר שאדם עשה תנועה. מדדנו זאת לצעירים ולמקצועות מבוגרים. ריבועים אדומים מציינים תנועה, זמן תגובה עבור נבדקים מבוגרים. צבע כחול - לנושאים צעירים. התברר שאצל אנשים מבוגרים זמן התגובה תמיד ארוך יותר מאשר אצל צעירים גם ביד שמאל וגם ביד ימין. ובנבדקים צעירים, זמן התגובה ביד ימין נמוך בהרבה מזמן התגובה ביד שמאל. וזה הגיוני, כי במדגם שלנו יש רק ימניים.
אנו גם רואים את הפלסטיות של המיומנות:ככל שמיומנות מוטורית מאומנת יותר, כך היא מתדרדרת מהר יותר עם הגיל. מיומנות יד שמאל של ימניים אינה מאומנת במיוחד, כך שההשפלה איטית, ומיומנות יד ימין מדביקה אותו. זה מוביל לחוסר יכולת לגיל, להתפתחות שווה של תפקודי שתי הידיים. נכון, במקרה של אנשים מבוגרים, למרבה הצער, זה אומר שהם גרועים באותה מידה בביצוע תנועות עם ימין ושמאל.
בתמונה למטה, התמונה הכחולה היא הקישורים ביניהםערוצים שונים, הם חזקים יותר אצל צעירים מאשר אצל אנשים מבוגרים. בתמונה האדומה, הקשרים חזקים יותר אצל אנשים מבוגרים מאשר אצל צעירים - ורואים שהם שונים. אצל אנשים צעירים יותר, הקשרים חזקים יותר בקו העורף-פריאטלי, הקדמי ובקו האמצע.
רשת של קשרים פונקציונליים של שני איברים
בקשישים עיקר הפעילות עוברת קדימה,באזור הפריאטלי הקדמי, אונה טמפורלית דו-צדדית. מסקנה זו ניתן להסיק מניתוח האלקטרואנצפלוגרמה שנרשמה ברגע לפני תחילת התנועה לאחר האות, במרווח שבו נשמע האות, והאדם עדיין לא התחיל להזיז את ידו. קטע זה מכיל הרבה מידע חשוב על תכנון תנועה ותגובה לאות.
להביס את האלצהיימר
אנו יכולים להסיק שזה פוחת עם הגילהיעילות של מנגנונים עצביים אלה המעבדים פעילות מוטורית. גם בקבוצת הביקורת, על סמך אילו אזורים מופעלים בקשישים ובצעירים, הזיכרון המוטורי פועל באופן פעיל באחרונים.
זיכרון מוטורי הוא הדרך שבה המוח זוכרתנועות שונות. ובמקום לבצע את התנועה בכל פעם מחדש, הוא שואב משאב מהזיכרון המוטורי, וזה מאפשר לו להגיב מהר יותר. לספורטאים יש זיכרון מוטורי מאוד מפותח מכיוון שהם מאמנים את מהירות התגובה והמיומנויות המוטוריות שלהם.
לאנשים מבוגרים אין את זה, זיכרון מוטוריעובד גרוע יותר, אז כל תנועה חייבת להיעשות שוב. בשל כך, מהירות התגובה המוטורית וחומרת הדה-סינכרון, המשמשת כסמן לפעילות מוטורית, פוחתת.
שני סוגי הזדקנות
יש דעה שלקשישים, מחלותאלצהיימר ודמנציה הם נורמליים. משום מה, מאמינים שעם הגיל הם מתפתחים שאין בזה שום דבר פתולוגי. אבל זה לא כך - הם נקראים נוירודגנרטיביים מסיבה כלשהי.
עם הזדקנות רגילה, נפח הלבן יורד וחומר אפור. אבל הוא פוחת בצורה ניתנת לניהול ולא בצורה דרמטית כמו במחלת אלצהיימר. למחלה זו השלכות הרסניות על המוח: אין כמעט חומר אפור, ונפח החומר הלבן פוחת. למרבה הצער, אין כיום אסטרטגיות לטיפול במחלות נוירודגנרטיביות. משימה דחופה כעת היא פיתוח שיטות לגילוי מוקדם של סימנים למחלות אלו.
קרא עוד:
אות Starlink נפרץ כדי לשמש כחלופה ל-GPS
נאס"א חשפה את מקורו של האומאה - כוכב הלכת המסתורי ביותר במערכת השמש
פיזיקאים שוברים את המגבלה הקוונטית הסטנדרטית עם 'אימה קוונטית'