30年、40年、70年後の脳の変化
私たちの研究は脳活動の種類に関係していますが、焦点は私にあります
私たちの研究の焦点は年齢でした違いは、若者と高齢者の脳の機能における活動です。このトピックは、加齢に伴う神経変性疾患 (アルツハイマー病およびパーキンソン病、認知症) のために重要です。治療法はありませんが、病気を早期に発見し、リハビリを開始することが非常に重要です。
脳は年齢とともにさまざまな変化を遂げます。体全体と同じように変化します。構造的でも機能的でもあります。構造的とは、臓器の機能における変化です。脳の可塑性も変化します。これにより、私たちは知識を得るだけでなく、運動能力も学びます。この特性も時間の経過とともに影響を受け、運動機能と認知機能の両方に影響を与えます。
高齢者の脳が臓器の老化をどのように補償するか
脳はいくつかの器官からなる器官です株式。運動皮質には、運動の処理方法に関する最も価値のある情報が含まれています。したがって、運動皮質から正確に取得された脳の電気活動の信号に従って、多くの結果を取得し、動きに関連するパターンを特定することができます。これらの領域はそれぞれ異なる役割を担っており、動きは運動皮質で処理されるだけでなく、年齢に応じて他の領域も関与します。
「脳はいくつかの葉からなる器官です」
電気はニューロンから取り出されるので、それらは互いに友人と通信します。それは他のニューロンへの接続を通じて伝達され、パターンを形成します。ニューロン間で発生する化合物の研究もあり、研究することもできます。
脳の構造変化は量に関係する白と灰白質。灰色はニューロンの体からなる脳の物質です。これは脳の外殻で、白質は大部分が内部にあり、灰白質で覆われています。白質にはニューロンはありませんが、ニューロン間の接続、つまりシナプスがあります。
機能的磁気共鳴画像法について健康な高齢患者とアルツハイマー病患者の脳では、加齢に伴う灰白質の喪失の程度を見ることができます - これは正常です.しかし、アルツハイマー病では、赤い部分がたくさんあります。これは、通常の老化よりもはるかに多い 4% 以上の灰白質の喪失を指します。灰白質にはニューロンが含まれているため、脳は以前のようには機能しません。そして高齢患者では、損失は2％を超えません - これは正常範囲内です。
白質にはシナプスが含まれていますそこにはニューロンはありませんが、年齢とともに体積も減少します。 25 歳と 75 歳の男性のスキャンでは、白い領域は白質の喪失を示しています - 多くの場合、加齢により失われています.これは、脳が自分自身を再配線する通常のプロセスです。
25 歳と 75 歳の男性のスキャン
機能的な変化について話すとき、彼らは脳内で形成されるネットワーク構造の変化を考慮して。ネットワーク構造は、脳の電気的活動を分析することで構築および検出できます。これは、私たちが行っていることです。老化の主な指標は、接続数の減衰または減少ですが、同時に、異なるネットワーク間の接続が増加しています。そのため、脳は機能を維持するために接続の喪失を補おうとします。これを代償機能といいます。
若者と老人の間の機能的接続のネットワークについて重度の神経疾患のない人では、違いはすぐにわかります。若者では、機能的接続のネットワークは 4 つの大きなクラスターで構成されています。同時に、ネットワークは老朽化とともに分断され、各ネットワーク内の接続が弱くなり、ネットワークがいくつかのサブネットに分割されます。しかし、それにもかかわらず、ネットワーク間のつながりは若者のつながりよりもはるかに強力です。これはまさに代償メカニズムの実例です。
2人の患者の脳の機能変化
脳の検査方法
に基づいた実験室があります。さまざまな被験者グループの脳波信号を記録する実験を行っています。それらはさまざまな目的のために書くことができますが、私は運動機能について話します.
キャップは電極の挿入を容易にします。脳のさまざまな領域からの信号を読み取ります。赤い四角と丸は、感覚運動領域に入るチャネルを強調しています。それらは、運動時に脳がどのように活性化されるかについての最も重要な情報を運びます.同時に、運動活動は非常に緩い概念であり、運動の実行だけでなく、その計画でもあります。
脳の電気的活動はどのように測定されますか?
これらのタイプの活動のパターンは非常に似ていますが、区別できる必要があります。したがって、私たちは優れた分類器とブレインコンピュータインターフェースの作成に取り組んでいます。
実験では、バックグラウンドエントリを作成します。これが方法です安静状態の記録と呼ばれ、その間、人は静かに手を組んで座っています。彼の目は開いていて、音楽を聴いています。脳波記録にノイズがないように、特に何も考えないようにしてください。
安静状態のエントリー
脳波記録では、数値は、それらが脳のどの部分にあるか。 C3 は左半球、C4 は右半球です。運動活動の対側性にはよく知られた効果があります。左手を動かすと右半球が活性化され、その逆も同様です。したがって、完全な取り決めを書くことが重要です。
脳波記録
0 秒から 40 秒までのタイムラインで、3 つの信号が強調表示されます人が動きをした断片-手を握ったり緩めたりします。生信号では何も見えません。したがって、信号分析法を適用する必要があり、最も古典的な方法の 1 つは時間-周波数分析です。
時間周波数分析
明るい画像は表面であり、含まれています各周波数範囲のエネルギーに関する情報。上は EEG 信号の断片です。赤い縦線は、音声信号が通過した瞬間を示しています。その後、人が動きました。表面の緑のストライプはアルファリズムに対応しています。表面を測定したところ、緑色のバーはおおよそアルファリズムに対応する 8 ～ 14 ヘルツの範囲にあると計算されました。
アルファリズムは脳の基本リズム多数のタスクを担当します。運動活動の文脈では、脳が私たちの動きにどのように対処するかについての非常に大量の情報も運びます.例えば、人が体を動かすとアルファリズムのエネルギーが失われることが知られており、これをアルファリズムの非同期化といいます。
年齢差
2 つの曲線が示されている図は、アルファ リズムの平均エネルギーです。緑色の線は 18 歳から 35 歳までの若い被験者、赤い線は 55 歳から 70 歳程度の高齢者の被験者です。
左手は特に違いは分かりませんが、右手を見ると、ゼロである信号の後のアルファリズムが両方のグループに分類され、エネルギーが減少し、非同期化が発生することがわかります。
時間周波数分析
しかし、若い被験者では、この脱同期動きが終わるまで持続し、人が手を開いた後にアルファリズムが回復します。年配の被験者では、手を握り締めるとすぐにアルファリズムがゼロに戻り始めます。
年齢差の測定・評価が可能で、別の方法。たとえば、運動反応の速さ。高齢者は、反応、動き、反応、協調の速度が低下しているとよく言われます。しかし、それはどのように起こりますか？
反応時間は、頭の中のニューロンの速度です。人が動きをした後に活性化し始める。これは、若者と高齢者を対象に測定しました。赤い四角は、年配の被験者の動き、反応時間を示します。青色 - 若い被験者向け。高齢者では、左手と右手の両方で、若い人よりも反応時間が常に長いことが判明しました。また、若い被験者では、右手の反応時間は左手の反応時間よりもはるかに短くなっています。私たちのサンプルには右利きの人しかいないので、これは論理的です。
また、スキルの可塑性も観察します。運動能力は訓練すればするほど、年齢とともに低下します。右利きの左手の技は特に鍛えられていないので劣化が遅く、右手の技は彼に追いついている。これは年齢の両手利き、両手の機能の平等な発達につながります。確かに、年配の人の場合、残念ながら、これは、右と左の両方での動きが同じように苦手であることを意味します。
下の写真では、青い写真は間のリンクですチャネルが異なりますが、それらは高齢者よりも若者でより強力です。赤い写真では、若い人よりも年配の人の方が強いつながりがあり、それらが異なっていることがわかります.若い人では、後頭頭頂、前頭、および正中線での接続がより強力です。
2 つの器官の機能的接続のネットワーク
高齢者では、主な活動が前方にシフトし、前頭頭頂帯、両側側頭葉。この結論は、信号の後の動きの開始前の瞬間に記録された脳波の分析から導き出すことができ、信号が鳴った間隔で、人はまだ手を動かし始めていませんでした。このセグメントには、移動計画と信号への応答に関する多くの重要な情報が含まれています。
アルツハイマー病に打ち勝つ
年齢とともに減少すると結論付けることができます運動活動を処理するこれらの神経メカニズムの効率。また、対照群では、高齢者と若者でどのゾーンが活性化されているかに基づいて、後者で運動記憶が活発に機能しています。
運動記憶は脳が記憶する方法ですさまざまな動き。そして、毎回新たに動きを実行する代わりに、彼はモーターメモリからリソースを引き出します。これにより、彼はより速く反応することができます.アスリートは、反応速度と運動能力を訓練するため、運動記憶が非常に発達しています。
高齢者には運動記憶がありません動作が悪化するため、各動作を再度実行する必要があります。このため、運動反応の速度と、運動活動のマーカーとして機能する脱同期の重症度が低下します。
2種類の老化
高齢者には病気という意見もあるアルツハイマー病と認知症は正常です。何らかの理由で、年齢とともに、これには病理学的なものは何もないと考えられています。しかし、これはそうではありません - 彼らは理由のために神経変性と呼ばれています.
通常のエイジングでは、白のボリュームが減少し、灰白質。しかし、アルツハイマー病ほど劇的ではなく、管理可能な方法で減少します.この病気は脳に壊滅的な結果をもたらします。実質的に灰白質がなく、白質の量が減少します。残念ながら、現在、神経変性疾患を治療するための戦略はありません。現在、緊急の課題は、これらの病気の兆候を早期に検出する方法の開発です。
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