Kas atsitiks su smegenimis po 30, 40 ir 70 metų
Mūsų darbas susijęs su smegenų veiklos rūšimis, tačiau pagrindinis dėmesys skiriamas man
Mūsų tyrimo tikslas buvo amžiusskirtumai yra jaunų ir pagyvenusių asmenų smegenų veiklos aktyvumas. Ši tema svarbi dėl su senėjimu susijusių neurodegeneracinių ligų (Alzheimerio ir Parkinsono ligos, demencijos). Pačio gydymo nėra, tačiau labai svarbu anksti nustatyti ligą ir pradėti reabilitaciją.
Senstant smegenys patiria daug.pokyčiai, kaip ir visas kūnas. Jie gali būti tiek struktūriniai, tiek funkciniai. Struktūriniai – tai organo veikimo pokyčiai. Keičiasi ir smegenų plastiškumas – būtent dėl to mes mokomės, įgyjame ne tik žinių, bet ir motorinių įgūdžių. Ši savybė taip pat laikui bėgant kenčia ir veikia tiek motorines, tiek pažinimo funkcijas.
Kaip pagyvenusių žmonių smegenys kompensuoja organų senėjimą
Smegenys yra organas, sudarytas iš keliųakcijų. Motorinėje žievėje yra vertingiausia informacija apie tai, kaip ji apdoroja judesius. Todėl pagal smegenų elektrinio aktyvumo signalus, paimtus būtent iš motorinės žievės, galima gauti daug rezultatų, nustatyti su judėjimu susijusius dėsningumus. Kiekviena iš šių sričių yra atsakinga už kažką skirtingą, o judesiai apdorojami ne tik motorinėje žievėje, bet ir kitose srityse, priklausomai nuo amžiaus.
"Smegenys yra organas, susidedantis iš kelių skilčių"
Elektra paimama iš neuronų – taigi jie vienas kitąbendrauti su draugu. Jis perduodamas per ryšius su kitais neuronais ir sudaro modelį. Taip pat tiriami cheminiai junginiai, atsirandantys tarp neuronų, jie taip pat gali būti tiriami.
Smegenų struktūriniai pokyčiai yra susiję su apimtimibaltoji ir pilkoji medžiaga. Pilka yra smegenų medžiaga, kurią sudaro neuronų kūnas. Tai yra išorinis smegenų apvalkalas, baltoji medžiaga daugiausia yra viduje ir yra padengta pilka medžiaga. Baltojoje medžiagoje neuronų nėra, tačiau tarp neuronų yra jungtys – sinapsės.
Dėl funkcinio magnetinio rezonanso tomografijosSveiko pagyvenusio paciento ir Alzheimerio liga sergančio paciento smegenyse galite matyti pilkosios medžiagos nykimo laipsnį su amžiumi – tai normalu. Tačiau sergant Alzheimerio liga yra daug raudonų zonų. Tai reiškia, kad pilkosios medžiagos netenka daugiau nei 4%, o tai yra daug daugiau nei normaliai senstant. Pilkojoje medžiagoje yra neuronų, todėl smegenys negali veikti taip, kaip anksčiau. O vyresnio amžiaus pacientams nuostoliai neviršija 2% - tai yra normos ribose.
Baltojoje medžiagoje yra sinapsiųjoje nėra neuronų, bet su amžiumi ir jo tūris mažėja. 25 metų ir 75 metų vyro nuskaitymuose balti plotai rodo baltosios medžiagos praradimą – dažniau jie prarandami dėl senėjimo. Tai normalus procesas, kurio metu smegenys persijungia.
25 ir 75 metų vyro skenavimas
Kalbant apie funkcinius pokyčius, jie turiatsižvelgiant į smegenyse susiformavusių tinklo struktūrų pokyčius. Tinklo struktūrą galima sukurti ir aptikti analizuojant smegenų elektrinį aktyvumą, o tai ir darome. Pagrindinis senėjimo žymuo yra jungčių nykimas arba mažėjimas, tačiau tuo pačiu didėja jungčių tarp skirtingų tinklų. Taigi smegenys nori kompensuoti ryšio praradimą, kad išlaikytų savo funkcionalumą. Tai vadinama kompensacine funkcija.
Funkcinių ryšių tinkle tarp jaunų ir senųžmogui, neturinčiam sunkių neurologinių ligų, skirtumas matomas iš karto. Jaunų žmonių funkcinių ryšių tinklas susideda iš keturių didelių grupių. Tuo pačiu metu tinklai išyra su amžiumi, ryšiai kiekviename tinkle tampa silpnesni, todėl tinklas suskaidomas į kelis potinklius. Tačiau, nepaisant to, ryšiai tarp tinklų yra daug stipresni nei jaunų žmonių. Būtent tai iliustruoja kompensacinį mechanizmą.
Funkciniai pokyčiai dviejų pacientų smegenyse
Kaip tiriamos smegenys
Turime eksperimentinę laboratoriją, kurios pagrindukuriuo atliekame elektroencefalografinių signalų registravimo eksperimentus įvairiose tiriamųjų grupėse. Jie gali būti parašyti įvairiems tikslams, bet aš kalbėsiu apie motorines funkcijas.
Dangtelis palengvina elektrodų įdėjimą, kurisskaityti signalus iš skirtingų smegenų sričių. Raudoni kvadratai ir apskritimai paryškina tuos kanalus, kurie patenka į sensomotorinę sritį. Juose yra svarbiausia informacija apie tai, kaip smegenys aktyvuojamos judėjimo metu. Tuo pačiu metu motorinė veikla yra labai laisva sąvoka, tai ne tik judesių atlikimas, bet ir jų planavimas.
Kaip matuojamas elektrinis smegenų aktyvumas?
Šių veiklos rūšių modeliai yra gana panašūs, tačiau juos reikia mokėti atskirti. Todėl mes užsiimame gero klasifikatoriaus ir smegenų-kompiuterio sąsajos kūrimu.
Eksperimentuose rašome foninį įrašą, štai kaipvadinami poilsio būsenos įrašais, kurių metu žmogus sėdi ramiai sudėjęs rankas. Jo akys atmerktos, klausosi muzikos ir prašome apie nieką konkrečiai negalvoti, kad elektroencefalogramos įrašuose nebūtų triukšmo.
Įėjimas į poilsio būseną
Elektroencefalogramos įraše skaičiai reiškia, inkokioje smegenų dalyje jie yra. C3 yra kairysis pusrutulis, C4 yra dešinysis pusrutulis. Yra gerai žinomas poveikis motorinės veiklos kontralateralumui – pajudinus kairę ranką, aktyvuojamas dešinysis pusrutulis ir atvirkščiai. Todėl svarbu parašyti visą susitarimą.
Elektroencefalogramos įrašymas
Laiko juostoje nuo 0 iki 40 sekundžių paryškinami trys signalaifragmentai, kur žmogus darydavo judesius – suspausdamas ir atplėšdamas ranką. Neapdorotuose signaluose nieko nematyti. Todėl būtina taikyti signalų analizės metodus, o vienas iš klasikinių metodų yra laiko-dažnio analizė.
Laiko ir dažnio analizė
Ryškus paveikslas yra paviršius, jame yrainformacija apie kiekvieno dažnių diapazono energijas. Viršuje yra EEG signalo fragmentas, raudona vertikali linija žymi momentą, kai garso signalas praėjo – po jo žmogus padarė judesį. Žalia juostelė paviršiuje atitinka alfa ritmą. Išmatavome paviršių ir apskaičiavome, kad žalia juosta yra maždaug nuo 8 iki 14 hercų, o tai atitinka alfa ritmus.
Alfa ritmas yra pagrindinis smegenų ritmaskuri yra atsakinga už daugybę užduočių. Motorinės veiklos kontekste ji taip pat neša labai daug informacijos apie tai, kaip smegenys susidoroja su mūsų judesiais. Pavyzdžiui, žinoma, kad žmogui atliekant judesį alfa ritmas netenka energijos, ir tai vadinama alfa ritmo desinchronizacija.
Amžiaus skirtumai
Paveikslėlyje, kuriame pateiktos dvi kreivės, yra vidutinės alfa ritmo energijos. Žalia linija yra jauni tiriamieji nuo 18 iki 35 metų, raudona juostelė – pagyvenę, maždaug 55–70 metų asmenys.
Kairėje pusėje skirtumas nėra ypač akivaizdus, betpažiūrėjus į dešinę ranką matyti, kad alfa ritmas po signalo, kuris yra ties nuliu, patenka į abi grupes, sumažėja energija, vyksta desinchronizacija.
Laiko ir dažnio analizė
Tačiau jauniems dalykams ši desinchronizacijatrunka iki judesio pabaigos, o alfa ritmas atsistato žmogui atplėšus ranką. Vyresnio amžiaus tiriamiesiems alfa ritmas pradeda grįžti į nulį netrukus po to, kai suspaudžia ranką.
Galima išmatuoti, įvertinti amžiaus skirtumus irKitas būdas. Pavyzdžiui, motorinės reakcijos greitis. Dažnai sakoma, kad seniems žmonėms sumažėjęs reakcijos greitis, judėjimas, reakcija, koordinacija. Bet kaip tai atsitinka?
Reakcijos laikas yra jūsų galvos neuronų greitis.pradeda aktyvuotis žmogui atlikus judesį. Tai matavome jauniems žmonėms ir vyresniems asmenims. Raudoni kvadratai rodo judesį, vyresnio amžiaus subjektų reakcijos laiką. Mėlyna spalva – jauniems dalykams. Paaiškėjo, kad vyresnio amžiaus žmonių reakcijos laikas visada yra ilgesnis nei jaunų žmonių tiek kairiajai, tiek dešinei rankai. O jaunų tiriamųjų reakcijos laikas dešinėje yra daug mažesnis nei kairiosios rankos reakcijos laikas. Ir tai logiška, nes mūsų pavyzdyje yra tik dešiniarankiai.
Taip pat stebime įgūdžių plastiškumą:kuo labiau lavinama motorika, tuo greičiau jis su amžiumi blogėja. Dešiniarankių kairiosios rankos įgūdžiai nėra ypač lavinami, todėl degradacija vyksta lėtai, o dešinės rankos įgūdžiai jį pasiveja. Tai lemia amžiaus dvirašumą, vienodą abiejų rankų funkcijų vystymąsi. Tiesa, vyresnio amžiaus žmonių atveju, deja, tai reiškia, kad jie vienodai prastai atlieka judesius tiek dešine, tiek kaire.
Žemiau esančioje nuotraukoje mėlyna nuotrauka yra nuorodos tarpSkirtingi kanalai, jie yra stipresni tarp jaunų žmonių nei vyresnio amžiaus žmonių. Raudoname paveikslėlyje tie ryšiai, kurie vyresnio amžiaus žmonėms stipresni nei jaunimo – ir matosi, kad jie skiriasi. Jaunesniems žmonėms ryšiai stipresni pakaušio-parietalinėje, priekinėje ir vidurinėje linijoje.
Dviejų organų funkcinių jungčių tinklas
Vyresnio amžiaus žmonėms pagrindinė veikla persikelia į priekį,priekinėje parietalinėje zonoje, dvišalė smilkininė skiltis. Tokią išvadą galima padaryti analizuojant elektroencefalogramą, užfiksuotą momentu prieš judėjimo pradžią po signalo, tuo metu, kai signalas nuskambėjo, o žmogus dar nebuvo pradėjęs judinti rankos. Šiame segmente yra daug svarbios informacijos apie judėjimo planavimą ir reakciją į signalą.
Nugalėk Alzheimerio ligą
Galime daryti išvadą, kad su amžiumi jis mažėjašių motorinę veiklą apdorojančių nervinių mechanizmų efektyvumą. Taip pat kontrolinėje grupėje, pagal kurią zonos aktyvuojamos vyresnio amžiaus žmonėms ir jauniems, pastarajame aktyviai veikia motorinė atmintis.
Motorinė atmintis yra tai, kaip smegenys prisimenaskirtingi judesiai. Ir užuot kiekvieną kartą atlikęs judesį iš naujo, jis semiasi ištekliaus iš motorinės atminties ir tai leidžia greičiau reaguoti. Sportininkai turi labai išvystytą motorinę atmintį, nes lavina reakcijos greitį ir motorinius įgūdžius.
Vyresni žmonės to neturi, motorinės atmintiesveikia blogiau, todėl kiekvieną judesį reikia atlikti iš naujo. Dėl to mažėja motorinės reakcijos greitis ir desinchronizacijos, kuri veikia kaip motorinio aktyvumo žymuo, sunkumas.
Dviejų tipų senėjimas
Yra nuomonė, kad vyresnio amžiaus žmonėms ligosAlzheimerio liga ir demencija yra normalu. Kažkodėl manoma, kad su amžiumi jie vystosi, kad tame nėra nieko patologinio. Tačiau taip nėra – jie ne veltui vadinami neurodegeneraciniais.
Normaliam senėjimui baltos spalvos tūris mažėja irpilkoji medžiaga. Tačiau jis mažėja valdomu būdu, o ne taip smarkiai, kaip sergant Alzheimerio liga. Ši liga turi pražūtingų pasekmių smegenims: pilkosios medžiagos praktiškai nėra, baltosios medžiagos tūris mažėja. Deja, šiuo metu nėra neurodegeneracinių ligų gydymo strategijų. Šiuo metu neatidėliotinas uždavinys – sukurti metodus, leidžiančius anksti nustatyti šių ligų požymius.
Skaityti daugiau:
„Starlink“ signalas buvo nulaužtas, kad būtų naudojamas kaip GPS alternatyva
NASA atskleidė Haumėjos – paslaptingiausios Saulės sistemos planetos – kilmę
Fizikai sulaužė standartinę kvantinę ribą naudodami „kvantinį siaubą“