Kas notiek ar smadzenēm 30, 40 un 70 gadu laikā
Mūsu darbs attiecas uz smadzeņu darbības veidiem, bet galvenā uzmanība ir mana
Mūsu pētījuma uzmanības centrā bija vecumsatšķirības ir smadzeņu darbības aktivitāte jauniem un gados vecākiem cilvēkiem. Šī tēma ir svarīga ar novecošanu saistīto neirodeģeneratīvo slimību (Alcheimera slimība un Parkinsona slimība, demence) dēļ. Nav iespējams izārstēt kā tādu, taču ir ļoti svarīgi laikus identificēt slimību un sākt rehabilitāciju.
Novecojot, smadzenes piedzīvo daudz.izmaiņas, tāpat kā viss ķermenis. Tie var būt gan strukturāli, gan funkcionāli. Strukturālās ir izmaiņas orgāna darbībā. Mainās arī smadzeņu plastiskums – tieši tāpēc mēs mācāmies, iegūstam ne tikai zināšanas, bet arī motoriskās prasmes. Arī šī īpašība laika gaitā cieš un ietekmē gan motoriskās, gan kognitīvās funkcijas.
Kā smadzenes gados vecākiem cilvēkiem kompensē orgānu novecošanos
Smadzenes ir orgāns, kas sastāv no vairākiemakcijas. Motora garozā ir visvērtīgākā informācija par to, kā tā apstrādā kustības. Tāpēc saskaņā ar smadzeņu elektriskās aktivitātes signāliem, kas ņemti tieši no motora garozas, ir iespējams iegūt daudz rezultātu, noteikt ar kustību saistītos modeļus. Katra no šīm zonām ir atbildīga par kaut ko atšķirīgu, un kustības tiek apstrādātas ne tikai motoriskajā garozā, tās ietver arī citas jomas atkarībā no vecuma.
"Smadzenes ir orgāns, kas sastāv no vairākām daivām"
Elektrība tiek ņemta no neironiem – tātad tie ir viens otramsazināties ar draugu. Tas tiek pārraidīts caur savienojumiem ar citiem neironiem un veido modeli. Ir arī pētījumi par ķīmiskajiem savienojumiem, kas rodas starp neironiem, tos arī var pētīt.
Strukturālās izmaiņas smadzenēs ir saistītas ar tilpumubaltā un pelēkā viela. Pelēks ir smadzeņu viela, kas sastāv no neironu ķermeņa. Tas ir smadzeņu ārējais apvalks, baltā viela galvenokārt atrodas iekšpusē un ir pārklāta ar pelēko vielu. Baltajā vielā nav neironu, bet starp neironiem ir savienojumi – sinapses.
Par funkcionālo magnētiskās rezonanses attēlveidošanuVesela vecāka gadagājuma pacienta un Alcheimera slimnieka smadzenēs var redzēt pelēkās vielas zuduma pakāpi ar vecumu - tas ir normāli. Bet Alcheimera slimībā ir daudz sarkano zonu. Tas attiecas uz pelēkās vielas zudumu par vairāk nekā 4%, kas ir daudz vairāk nekā ar normālu novecošanos. Pelēkajā vielā ir neironi, tāpēc smadzenes nevar darboties kā agrāk. Un gados vecākiem pacientiem zaudējumi nepārsniedz 2% - tas ir normas robežās.
Baltā viela satur sinapsestajā nav neironu, bet ar vecumu tā apjoms arī samazinās. 25 gadus veca un 75 gadus veca vīrieša skenēs baltie laukumi liecina par baltās vielas zudumu - biežāk tie tiek zaudēti novecošanās dēļ. Tas ir normāls process, kurā smadzenes pārveidojas par sevi.
25 un 75 gadus veca vīrieša skenēšana
Runājot par funkcionālām izmaiņām, viņiem irņemot vērā izmaiņas tīkla struktūrās, kas veidojas smadzenēs. Tīkla struktūru var izveidot un noteikt, analizējot smadzeņu elektrisko aktivitāti, ko mēs darām. Galvenais novecošanas marķieris ir savienojumu skaita samazināšanās vai samazināšanās, bet tajā pašā laikā palielinās savienojumu skaits starp dažādiem tīkliem. Tātad smadzenes vēlas kompensēt savienojuma zudumu, lai saglabātu savu funkcionalitāti. To sauc par kompensācijas funkciju.
Par funkcionālo savienojumu tīklu starp jauniem un veciemcilvēkam bez smagām neiroloģiskām slimībām atšķirība ir redzama uzreiz. Jauniešiem funkcionālo savienojumu tīkls sastāv no četriem lieliem klasteriem. Tajā pašā laikā tīkli sadalās ar vecumu, savienojumi katrā tīklā kļūst vājāki, kā rezultātā tīkls sadalās vairākos apakštīklos. Tomēr sakari starp tīkliem ir daudz spēcīgāki nekā jauniešiem. Tas ir tieši kompensācijas mehānisma ilustrācija.
Funkcionālas izmaiņas divu pacientu smadzenēs
Kā tiek pārbaudītas smadzenes
Mums ir eksperimentāla laboratorija, kuras pamatā irko veicam eksperimentus ar elektroencefalogrāfisko signālu ierakstīšanu dažādās subjektu grupās. Tos var rakstīt dažādiem mērķiem, bet es runāšu par motora funkcijām.
Vāciņš atvieglo elektrodu ievietošanu, kaslasīt signālus no dažādām smadzeņu zonām. Sarkanie kvadrāti un apļi izceļ tos kanālus, kas nonāk sensoromotorajā reģionā. Tie satur visnozīmīgāko informāciju par to, kā smadzenes tiek aktivizētas kustības laikā. Tajā pašā laikā motoriskā aktivitāte ir ļoti brīvs jēdziens, tā ir ne tikai kustību izpilde, bet arī to plānošana.
Kā mēra smadzeņu elektrisko aktivitāti?
Šo darbības veidu modeļi ir diezgan līdzīgi, taču tiem ir jāspēj atšķirt. Tāpēc mēs nodarbojamies ar laba klasifikatora un smadzeņu un datora saskarnes izveidi.
Eksperimentos mēs rakstām fona ierakstu, šādisauc par atpūtas stāvokļa ierakstiem, kuru laikā cilvēks sēž mierīgi salicis rokas. Viņa acis ir atvērtas, viņš klausās kādu mūziku, un lūdzam ne par ko īpaši nedomāt, lai elektroencefalogrammas ierakstos nebūtu trokšņu.
Atpūtas stāvokļa ieraksts
Elektroencefalogrammas ierakstā skaitļi nozīmē, collaskurā smadzeņu daļā viņi atrodas. C3 ir kreisā puslode, C4 ir labā puslode. Ir labi zināma ietekme uz motoriskās aktivitātes kontralateralitāti – ja kustina kreiso roku, tiek aktivizēta labā puslode un otrādi. Tāpēc ir svarīgi uzrakstīt pilnīgu vienošanos.
Elektroencefalogrammas ierakstīšana
Laika skalā no 0 līdz 40 sekundēm tiek iezīmēti trīs signālifragmenti, kur cilvēks veica kustības - saspiežot un atspiežot roku. Uz neapstrādātiem signāliem nekas nav redzams. Tāpēc ir nepieciešams pielietot signālu analīzes metodes, un viena no klasiskākajām metodēm ir laika-frekvences analīze.
Laika un frekvences analīze
Spilgts attēls ir virsma, tā saturinformācija par katra frekvenču diapazona enerģijām. Augšā ir EEG signāla fragments, sarkanā vertikālā līnija iezīmē brīdi, kad skaņas signāls pagājis - pēc tā cilvēks veica kustību. Zaļā josla uz virsmas atbilst alfa ritmam. Mēs izmērījām virsmu un aprēķinājām, ka zaļā josla ir aptuveni diapazonā no 8 līdz 14 herciem, kas atbilst alfa ritmiem.
Alfa ritms ir smadzeņu pamatritmskas atbild par lielu skaitu uzdevumu. Motoriskās aktivitātes kontekstā tas satur arī ļoti lielu informācijas daudzumu par to, kā smadzenes tiek galā ar mūsu kustībām. Piemēram, ir zināms, ka, cilvēkam veicot kustību, alfa ritms zaudē enerģiju, un to sauc par alfa ritma desinhronizāciju.
Vecuma atšķirības
Attēlā, kurā attēlotas divas līknes, ir alfa ritma vidējās enerģijas. Zaļā līnija ir jaunieši vecumā no 18 līdz 35 gadiem, sarkanā svītra ir vecāka gadagājuma cilvēki vecumā no aptuveni 55 līdz 70 gadiem.
Kreisajā pusē atšķirība nav īpaši acīmredzama, betja paskatās uz labo roku, var redzēt, ka alfa ritms pēc signāla, kas ir uz nulles, iekrīt abās grupās, enerģija samazinās, notiek desinhronizācija.
Laika un frekvences analīze
Bet jauniem priekšmetiem šī desinhronizācijailgst līdz kustības beigām, un alfa ritms tiek atjaunots pēc tam, kad cilvēks atver roku. Vecākiem priekšmetiem alfa ritms sāk atgriezties pie nulles drīz pēc rokas saspiešanas.
Ir iespējams izmērīt, novērtēt vecuma atšķirības unvēl viens veids. Piemēram, motora reakcijas ātrums. Mēdz teikt, ka veciem cilvēkiem ir samazināts reakcijas, kustību, reakcijas un koordinācijas ātrums. Bet kā tas notiek?
Reakcijas laiks ir tas, cik ātri ir jūsu galvas neironi.sāk aktivizēties pēc tam, kad cilvēks ir veicis kustību. Mēs to mērījām jauniešiem un vecākiem priekšmetiem. Sarkanie kvadrāti norāda uz kustību, reakcijas laiku vecākiem subjektiem. Zilā krāsa - jauniem priekšmetiem. Izrādījās, ka gados vecākiem cilvēkiem reakcijas laiks vienmēr ir ilgāks nekā jauniešiem gan kreisajai, gan labajai rokai. Un jauniem subjektiem reakcijas laiks uz labo roku ir daudz mazāks nekā reakcijas laiks uz kreiso roku. Un tas ir loģiski, jo mūsu izlasē ir tikai labroči.
Mēs arī novērojam prasmes plastiskumu:jo vairāk tiek trenēta motorika, jo ātrāk tā degradējas līdz ar vecumu. Labroču kreisās rokas prasme nav īpaši trenēta, tāpēc degradācija notiek lēni, un labās rokas prasme viņu panāk. Tas noved pie vecuma divkosības, abu roku funkciju vienlīdzīgas attīstības. Tiesa, gados vecākiem cilvēkiem tas diemžēl nozīmē, ka viņi vienlīdz slikti veic kustības gan ar labo, gan kreiso.
Zemāk esošajā fotoattēlā zilais attēls ir saites starpdažādos kanālos, jauniešiem tie ir spēcīgāki nekā gados vecākiem cilvēkiem. Sarkanajā bildē tās saiknes, kas gados vecākiem cilvēkiem ir stiprākas nekā jauniešiem - un var redzēt, ka tās atšķiras. Jaunākiem cilvēkiem savienojumi ir spēcīgāki pakauša-parietālajā, frontālajā un viduslīnijā.
Divu orgānu funkcionālo savienojumu tīkls
Gados vecākiem cilvēkiem galvenā darbība tiek virzīta uz priekšu,frontālajā parietālajā zonā, divpusējā temporālā daiva. Šo secinājumu var izdarīt, analizējot elektroencefalogrammu, kas reģistrēta brīdī pirms kustības sākuma pēc signāla, intervālā, kad signāls atskanēja, un cilvēks vēl nebija sācis kustināt roku. Šajā segmentā ir daudz svarīgas informācijas par kustību plānošanu un reakciju uz signālu.
Uzvarēt Alcheimera slimību
Varam secināt, ka ar vecumu tas samazināsšo motorisko aktivitāti apstrādājošo nervu mehānismu efektivitāte. Arī kontroles grupā, pamatojoties uz to, kuras zonas tiek aktivizētas gados vecākiem cilvēkiem un jauniešiem, pēdējā aktīvi darbojas motora atmiņa.
Motora atmiņa ir veids, kā smadzenes atcerasdažādas kustības. Un tā vietā, lai katru reizi veiktu kustību no jauna, viņš iegūst resursu no motora atmiņas, un tas ļauj viņam ātrāk reaģēt. Sportistiem ir ļoti attīstīta motoriskā atmiņa, jo viņi trenē reakcijas ātrumu un motoriskās prasmes.
Vecākiem cilvēkiem tādas motoriskās atmiņas navdarbojas sliktāk, tāpēc katra kustība ir jāatkārto vēlreiz. Sakarā ar to samazinās motorās reakcijas ātrums un desinhronizācijas smagums, kas darbojas kā motora aktivitātes marķieris.
Divi novecošanas veidi
Pastāv viedoklis, ka vecāka gadagājuma cilvēkiem slimībasAlcheimera slimība un demence ir normāli. Kādu iemeslu dēļ tiek uzskatīts, ka ar vecumu viņiem attīstās, ka tajā nav nekā patoloģiska. Bet tas tā nav - tos nez kāpēc sauc par neirodeģeneratīviem.
Ar normālu novecošanos baltās krāsas apjoms samazinās unPelēkā viela. Bet tas samazinās pārvaldāmā veidā un ne tik dramatiski kā Alcheimera slimības gadījumā. Šai slimībai ir postošas sekas smadzenēm: pelēkās vielas praktiski nav, baltās vielas apjoms samazinās. Diemžēl pašlaik nav stratēģiju neirodeģeneratīvo slimību ārstēšanai. Šobrīd steidzams uzdevums ir šo slimību pazīmju agrīnas noteikšanas metožu izstrāde.
Lasīt vairāk:
Starlink signāls ir uzlauzts, lai to izmantotu kā alternatīvu GPS
NASA atklāja Haumea - Saules sistēmas noslēpumainākās planētas - izcelsmi
Fiziķi pārkāpj standarta kvantu ierobežojumu ar "kvantu šausmām"