Wat gebeurt er met de hersenen in 30, 40 en 70 jaar
Ons werk betreft soorten hersenactiviteit, maar de focus ligt op het mijne
De focus van ons onderzoek was leeftijdde verschillen zijn activiteit in het functioneren van de hersenen bij jonge en oudere proefpersonen. Dit onderwerp is belangrijk vanwege neurodegeneratieve ziekten die samenhangen met veroudering (ziekte van Alzheimer en de ziekte van Parkinson, dementie). Er is geen remedie als zodanig, maar het is erg belangrijk om de ziekte vroeg te identificeren en met revalidatie te beginnen.
De hersenen ondergaan veel naarmate we ouder worden.verandert, zoals het hele lichaam. Ze kunnen zowel structureel als functioneel zijn. Structureel zijn veranderingen in het functioneren van een orgaan. De plasticiteit van de hersenen verandert ook: hierdoor leren we niet alleen kennis, maar ook motorische vaardigheden. Deze eigenschap lijdt ook in de loop van de tijd en beïnvloedt zowel de motorische als de cognitieve functies.
Hoe de hersenen bij ouderen orgaanveroudering compenseren
De hersenen zijn een orgaan dat uit meerdereaandelen. De motorische cortex bevat de meest waardevolle informatie over hoe het bewegingen verwerkt. Daarom is het mogelijk om, volgens de signalen van de elektrische activiteit van de hersenen, precies afkomstig van de motorische cortex, veel resultaten te verkrijgen, om patronen te identificeren die verband houden met beweging. Elk van deze gebieden is verantwoordelijk voor iets anders, en bewegingen worden niet alleen verwerkt in de motorische cortex, maar ook op andere gebieden, afhankelijk van de leeftijd.
“De hersenen zijn een orgaan dat uit meerdere lobben bestaat”
Elektriciteit wordt afgenomen van neuronen - dus ze zijn elkaarcommuniceren met een vriend. Het wordt overgedragen via verbindingen met andere neuronen en vormt een patroon. Er zijn ook studies van chemische verbindingen die voorkomen tussen neuronen, ze kunnen ook worden bestudeerd.
Structurele veranderingen in de hersenen hebben betrekking op volumewitte en grijze stof. Grijs is de substantie van de hersenen, die bestaat uit een lichaam van neuronen. Dit is de buitenste schil van de hersenen, de witte stof zit grotendeels binnenin en is bedekt met grijze stof. Er zijn geen neuronen in witte stof, maar er zijn verbindingen tussen neuronen - synapsen.
Over functionele magnetische resonantie beeldvormingIn de hersenen van een gezonde oudere patiënt en een patiënt met de ziekte van Alzheimer kun je de mate van verlies van grijze stof zien met de leeftijd - dit is normaal. Maar bij de ziekte van Alzheimer zijn er veel rode gebieden. Dit verwijst naar het verlies van grijze stof met meer dan 4%, wat veel meer is dan bij normale veroudering. De grijze stof bevat neuronen, waardoor de hersenen niet meer kunnen functioneren zoals vroeger. En bij oudere patiënten bedragen de verliezen niet meer dan 2% - dit is binnen het normale bereik.
Witte stof bevat synapsener zitten geen neuronen in, maar het neemt ook in volume af met de leeftijd. Op de scans van een 25-jarige en een 75-jarige man duiden witte plekken op verlies aan witte stof - vaker gaan ze verloren door veroudering. Dit is een normaal proces waarbij de hersenen zichzelf opnieuw bedraden.
Scans van een man van 25 en 75
Als we het hebben over functionele veranderingen, hebben ze:met het oog op veranderingen in de netwerkstructuren die in de hersenen worden gevormd. De netwerkstructuur kan worden opgebouwd en gedetecteerd door de elektrische activiteit van de hersenen te analyseren, en dat is wat we doen. De belangrijkste marker van veroudering is het verval of de afname van het aantal verbindingen, maar tegelijkertijd is er een toename van verbindingen tussen verschillende netwerken. Dus de hersenen willen het verlies van verbinding compenseren om hun functionaliteit te behouden. Dit wordt de compenserende functie genoemd.
Op het netwerk van functionele verbindingen tussen jong en oudbij een persoon zonder ernstige neurologische aandoeningen is het verschil onmiddellijk zichtbaar. Bij jongeren bestaat het netwerk van functionele verbindingen uit vier grote clusters. Tegelijkertijd breken netwerken met de leeftijd, de verbindingen binnen elk netwerk worden zwakker, wat ertoe leidt dat het netwerk in verschillende subnetten uiteenvalt. Maar desalniettemin zijn de verbindingen tussen netwerken veel sterker dan die van jongeren. Dit is precies de illustratie van het compensatiemechanisme.
Functionele veranderingen in de hersenen van twee patiënten
Hoe de hersenen worden onderzocht
We hebben een experimenteel laboratorium gebaseerd op:waarmee we experimenten uitvoeren met het opnemen van elektro-encefalografische signalen bij verschillende groepen proefpersonen. Ze kunnen voor verschillende doeleinden worden geschreven, maar ik zal het hebben over motorische functies.
De dop vergemakkelijkt het inbrengen van de elektroden, wat:signalen uit verschillende delen van de hersenen lezen. Rode vierkanten en cirkels markeren die kanalen die het sensorimotorische gebied binnenkomen. Ze bevatten de belangrijkste informatie over hoe de hersenen worden geactiveerd op het moment van beweging. Tegelijkertijd is motorische activiteit een heel los concept, het is niet alleen de uitvoering van bewegingen, maar ook hun planning.
Hoe wordt de elektrische activiteit van de hersenen gemeten?
De patronen van dit soort activiteiten lijken veel op elkaar, maar ze moeten kunnen onderscheiden. Daarom zijn we bezig met het creëren van een goede classifier en brain-computer interface.
In experimenten schrijven we een achtergrondvermelding, dit is hoerusttoestandopnames genoemd, waarbij een persoon rustig zit met zijn handen gevouwen. Zijn ogen zijn open, hij luistert naar wat muziek en we vragen u aan niets in het bijzonder te denken, zodat er geen geluiden op de elektro-encefalogramplaten staan.
Invoer in rusttoestand
Op de elektro-encefalogramopname betekenen de cijfers, inin welk deel van de hersenen ze zich bevinden. C3 is de linkerhersenhelft, C4 is de rechterhersenhelft. Er is een bekend effect op de contralateraliteit van motorische activiteit: als u uw linkerhand beweegt, wordt de rechterhersenhelft geactiveerd en vice versa. Daarom is het belangrijk om een compleet arrangement te schrijven.
Opname van elektro-encefalogram
In de tijdlijn van 0 tot 40 seconden worden drie signalen gemarkeerdfragmenten, waar een persoon bewegingen maakte - in zijn hand knijpen en ontspannen. Op ruwe signalen is niets zichtbaar. Daarom is het noodzakelijk om signaalanalysemethoden toe te passen, en een van de meest klassieke methoden is tijd-frequentieanalyse.
Tijd-frequentieanalyse
Een heldere foto is een oppervlak, het bevatinformatie over de energieën van elk frequentiebereik. Hierboven is een fragment van het EEG-signaal, de rode verticale lijn markeert het moment waarop het geluidssignaal passeerde - daarna maakte de persoon een beweging. De groene streep op het oppervlak komt overeen met het alfaritme. We hebben het oppervlak gemeten en berekend dat de groene balk ongeveer in het bereik van 8 tot 14 hertz ligt, wat overeenkomt met alfaritmes.
Alfaritme is het basisritme van de hersenendie verantwoordelijk is voor een groot aantal taken. In de context van motorische activiteit bevat het ook een zeer grote hoeveelheid informatie over hoe de hersenen omgaan met onze bewegingen. Het is bijvoorbeeld bekend dat wanneer een persoon een beweging maakt, het alfaritme energie verliest, en dit wordt desynchronisatie van het alfaritme genoemd.
Leeftijdsverschillen
De afbeelding, waar twee curven worden weergegeven, is de gemiddelde energie van het alfaritme. De groene lijn is voor jonge proefpersonen van 18 tot 35 jaar oud, de rode streep voor oudere proefpersonen van ongeveer 55-70 jaar.
Aan de linkerkant is het verschil niet bijzonder duidelijk, maarals je naar de rechterhand kijkt, kun je zien dat het alfaritme nadat het signaal, dat op nul staat, in beide groepen valt, de energie afneemt, desynchronisatie optreedt.
Tijd-frequentieanalyse
Maar bij jonge proefpersonen is deze desynchronisatieduurt tot het einde van de beweging en het alfaritme wordt hersteld nadat de persoon zijn hand opent. Bij oudere proefpersonen begint het alfa-ritme snel terug te keren naar nul nadat hij zijn hand heeft gebald.
Het is mogelijk om leeftijdsverschillen te meten, te evalueren eneen andere manier. Bijvoorbeeld de snelheid van een motorische reactie. Er wordt vaak gezegd dat oude mensen een verminderde reactie-, bewegings-, reactie- en coördinatiesnelheid hebben. Maar hoe gebeurt het?
Reactietijd is hoe snel de neuronen in je hoofd zijn.beginnen te activeren nadat een persoon een beweging heeft gemaakt. We hebben dit gemeten voor jongeren en voor oudere proefpersonen. Rode vierkanten geven beweging aan, reactietijd voor oudere proefpersonen. Blauwe kleur - voor jonge onderwerpen. Het bleek dat bij oudere mensen de reactietijd altijd langer is dan bij jongeren voor zowel de linker- als de rechterhand. En bij jonge proefpersonen is de reactietijd aan de rechterhand veel lager dan de reactietijd aan de linkerhand. En dit is logisch, want in onze steekproef zijn er alleen rechtshandigen.
We observeren ook de plasticiteit van de vaardigheid:hoe meer een motorische vaardigheid wordt getraind, hoe sneller deze achteruitgaat met de leeftijd. De vaardigheid van de linkerhand van rechtshandigen is niet bijzonder getraind, dus de degradatie is traag en de vaardigheid van de rechterhand haalt hem in. Dit leidt tot leeftijdsambidexteriteit, gelijke ontwikkeling van de functies van beide handen. Toegegeven, in het geval van oudere mensen betekent dit helaas dat ze even slecht zijn in het maken van bewegingen met zowel rechts als links.
Op de onderstaande foto is de blauwe foto de link tussen:verschillende kanalen, zijn ze sterker bij jongeren dan bij ouderen. Op de rode foto de verbanden die sterker zijn bij ouderen dan bij jongeren - en je kunt zien dat ze anders zijn. Bij jongere mensen zijn de verbindingen sterker in de occipito-pariëtale, frontale en middellijn.
Netwerk van functionele verbindingen van twee organen
Bij ouderen verschuift de hoofdactiviteit naar voren,in de frontale pariëtale zone, bilaterale temporale kwab. Deze conclusie kan worden getrokken uit de analyse van het elektro-encefalogram dat is opgenomen op het moment vóór het begin van de beweging na het signaal, in de tijd dat het signaal klonk en de persoon nog niet was begonnen zijn hand te bewegen. Dit segment bevat veel belangrijke informatie over bewegingsplanning en reactie op een signaal.
Versla de ziekte van Alzheimer
We kunnen concluderen dat het afneemt met de leeftijdde efficiëntie van deze neurale mechanismen die motorische activiteit verwerken. Ook in de controlegroep, op basis van welke zones worden geactiveerd bij ouderen en bij jongeren, werkt het motorische geheugen actief bij de laatste.
Motorisch geheugen is hoe de hersenen onthoudenverschillende bewegingen. En in plaats van de beweging elke keer opnieuw uit te voeren, haalt hij een hulpbron uit het motorisch geheugen, waardoor hij sneller kan reageren. Sporters hebben een sterk ontwikkeld motorisch geheugen doordat ze hun reactiesnelheid en motoriek trainen.
Oudere mensen hebben dit motorisch geheugen nietwerkt slechter, dus elke beweging moet opnieuw worden gedaan. Hierdoor neemt de snelheid van de motorische reactie en de ernst van de desynchronisatie, die fungeert als een marker van motorische activiteit, af.
Twee soorten veroudering
Er is een mening dat voor ouderen ziektenAlzheimer en dementie zijn normaal. Om de een of andere reden wordt aangenomen dat ze met de leeftijd ontwikkelen dat hier niets pathologisch aan is. Maar dit is niet zo - ze worden niet voor niets neurodegeneratief genoemd.
Bij normale veroudering neemt het volume van wit af engrijze massa. Maar het neemt op een beheersbare manier af en niet zo dramatisch als bij de ziekte van Alzheimer. Deze ziekte heeft verwoestende gevolgen voor de hersenen: er is praktisch geen grijze stof en het volume witte stof neemt af. Helaas zijn er momenteel geen strategieën voor de behandeling van neurodegeneratieve ziekten. Een urgente taak is nu de ontwikkeling van methoden voor de vroege opsporing van tekenen van deze ziekten.
Lees verder:
Starlink-signaal gehackt om te worden gebruikt als alternatief voor GPS
NASA onthulde de oorsprong van Haumea - de meest mysterieuze planeet in het zonnestelsel
Natuurkundigen doorbreken standaard kwantumlimiet met 'Quantum Horror'