Ce se întâmplă cu creierul peste 30, 40 și 70 de ani
Munca noastră se ocupă de tipurile de activitate cerebrală, dar accentul meu
Obiectivul cercetării noastre a fost vârstadiferențele sunt activitatea în funcționarea creierului la subiecții tineri și vârstnici. Acest subiect este important din cauza bolilor neurodegenerative asociate cu îmbătrânirea (boala Alzheimer și boala Parkinson, demența). Nu există nici un tratament ca atare, dar este foarte important să se identifice boala din timp și să se înceapă reabilitarea.
Creierul suferă o mulțime de schimbări odată cu vârsta, precum și întregul corp.Ele pot fi structurale sau funcționale.Modificările structurale sunt schimbări în funcționarea unui organ.Plasticitatea creierului se schimbă și ea – din acest motiv învățăm, nu numai că dobândim cunoștințe, ci și abilități motorii.Această proprietate suferă, de asemenea, în timp și afectează atât funcțiile motorii, cât și cele cognitive.
Cum creierul la vârstnici compensează îmbătrânirea organelor
Creierul este un organ format din mai multeacțiuni. Cortexul motor conține cele mai valoroase informații despre modul în care procesează mișcările. Prin urmare, în funcție de semnalele activității electrice a creierului, preluate tocmai din cortexul motor, este posibil să se obțină o mulțime de rezultate, să se identifice tipare asociate mișcării. Fiecare dintre aceste zone este responsabilă pentru ceva diferit, iar mișcările nu sunt procesate doar în cortexul motor, ci implică și alte zone în funcție de vârstă.
„Creierul este un organ format din mai mulți lobi”
Electricitatea este luată de la neuroni - deci sunt unul pe celălaltcomunica cu un prieten. Se transmite prin conexiuni la alți neuroni și formează un model. Există, de asemenea, studii ale compușilor chimici care apar între neuroni, pot fi, de asemenea, studiați.
Modificările structurale ale creierului sunt legate de volummaterie albă și cenușie. Griul este substanța creierului, care constă dintr-un corp de neuroni. Aceasta este învelișul exterior al creierului, substanța albă este în mare parte în interior și este acoperită cu substanță cenușie. Nu există neuroni în substanța albă, dar există conexiuni între neuroni - sinapse.
La imagistica prin rezonanță magnetică funcționalăÎn creierul unui pacient în vârstă sănătos și al unui pacient cu Alzheimer, puteți vedea gradul de pierdere a materiei cenușii odată cu vârsta - acest lucru este normal. Dar în boala Alzheimer, există multe zone roșii. Aceasta se referă la pierderea materiei cenușii cu mai mult de 4%, ceea ce este mult mai mult decât în cazul îmbătrânirii normale. Substanța cenușie conține neuroni, astfel încât creierul nu poate funcționa așa cum era înainte. Și la pacienții vârstnici, pierderile nu depășesc 2% - aceasta este în limitele normale.
Substanța albă conține sinapsenu există neuroni în el, dar scade și în volum odată cu vârsta. La scanările unui bărbat de 25 de ani și unui bărbat de 75 de ani, zonele albe indică pierderea substanței albe - mai des se pierd din cauza îmbătrânirii. Acesta este un proces normal în care creierul se reconnectează.
Scanări ale unui bărbat în vârstă de 25 și 75 de ani
Când se vorbește despre modificări funcționale, auavând în vedere modificările structurilor de rețea care se formează în creier. Structura rețelei poate fi construită și detectată prin analiza activității electrice a creierului, ceea ce facem noi. Principalul marker al îmbătrânirii este decăderea sau scăderea numărului de conexiuni, dar, în același timp, există o creștere a conexiunilor între diferite rețele. Deci creierul vrea să compenseze pierderea conexiunii pentru a-și menține funcționalitatea. Aceasta se numește funcție compensatorie.
Pe rețeaua de conexiuni funcționale dintre tineri și bătrânila o persoană fără boli neurologice severe, diferența este imediat vizibilă. La tineri, rețeaua de conexiuni funcționale este formată din patru grupuri mari. În același timp, rețelele se rup odată cu vârsta, conexiunile din cadrul fiecărei rețele devin mai slabe, ceea ce duce la ruperea rețelei în mai multe subrețele. Dar, cu toate acestea, conexiunile dintre rețele sunt mult mai puternice decât cele ale tinerilor. Aceasta este tocmai ilustrarea mecanismului compensator.
Modificări funcționale în creierul a doi pacienți
Cum este examinat creierul
Avem un laborator experimental bazat pepe care le desfășurăm experimente de înregistrare a semnalelor electroencefalografice la diferite grupe de subiecți. Ele pot fi scrise în scopuri diferite, dar voi vorbi despre funcțiile motorii.
Capacul facilitează introducerea electrozilor, carecitiți semnale din diferite zone ale creierului. Pătratele și cercurile roșii evidențiază acele canale care intră în regiunea senzoriomotorie. Ele poartă cele mai semnificative informații despre modul în care creierul este activat în momentul mișcării. În același timp, activitatea motrică este un concept foarte liber, nu este doar executarea mișcărilor, ci și planificarea acestora.
Cum se măsoară activitatea electrică a creierului?
Tiparele acestor tipuri de activitate sunt destul de asemănătoare, dar trebuie să poată distinge. Prin urmare, suntem angajați în crearea unui clasificator bun și a unei interfețe creier-calculator.
În experimente, scriem o intrare de fundal, așa estenumite înregistrări de stare de repaus, în timpul cărora o persoană stă cu mâinile încrucișate calm. Are ochii deschiși, ascultă niște muzică și vă rugăm să nu vă gândiți la nimic anume, ca să nu apară zgomote pe înregistrările electroencefalogramei.
Intrare în stare de odihnă
Pe înregistrarea electroencefalogramei, numerele înseamnă, înîn ce parte a creierului se află. C3 este emisfera stângă, C4 este emisfera dreaptă. Există un efect binecunoscut asupra contralateralității activității motorii - dacă mișcați mâna stângă, emisfera dreaptă este activată și invers. Prin urmare, este important să scrieți un aranjament complet.
Înregistrarea electroencefalogramei
În cronologia de la 0 la 40 de secunde sunt evidențiate trei semnalefragmente, în care o persoană a făcut mișcări - strângând și desfăcând mâna. Nimic nu este vizibil pe semnalele brute. Prin urmare, este necesar să se aplice metode de analiză a semnalului, iar una dintre cele mai clasice metode este analiza timp-frecvență.
Analiza timp-frecventa
O imagine strălucitoare este o suprafață, ea conțineinformații despre energiile fiecărui interval de frecvență. Deasupra este un fragment al semnalului EEG, linia verticală roșie marchează momentul în care a trecut semnalul sonor - după acesta persoana a făcut o mișcare. Dunga verde de pe suprafata corespunde ritmului alfa. Am măsurat suprafața și am calculat că bara verde este aproximativ în intervalul de la 8 la 14 herți, ceea ce corespunde ritmurilor alfa.
Ritmul alfa este ritmul de bază al creieruluicare este responsabil pentru un număr mare de sarcini. În contextul activității motorii, acesta conține, de asemenea, o cantitate foarte mare de informații despre modul în care creierul face față mișcărilor noastre. De exemplu, se știe că atunci când o persoană face o mișcare, ritmul alfa își pierde energie, iar aceasta se numește desincronizare a ritmului alfa.
Diferențele de vârstă
Imaginea, în care sunt prezentate două curbe, reprezintă energiile medii ale ritmului alfa. Linia verde este subiecții tineri între 18 și 35 de ani, banda roșie este subiecții în vârstă de aproximativ 55-70 de ani.
Pe mâna stângă, diferența nu este deosebit de evidentă, dardacă te uiți la mâna dreaptă, poți vedea că ritmul alfa după semnal, care este la zero, se încadrează în ambele grupuri, energia scade, are loc desincronizarea.
Analiza timp-frecventa
Dar la subiecții tineri, această desincronizaredurează până la sfârșitul mișcării și ritmul alfa este restabilit după ce persoana deschide mâna. La subiecții mai în vârstă, ritmul alfa începe să revină la zero imediat după ce a strâns mâna.
Este posibil să se măsoare, să evalueze diferențele de vârstă șialtă cale. De exemplu, viteza unei reacții motrice. Se spune adesea că bătrânii au o viteză redusă de reacție, mișcare, reacție și coordonare. Dar cum se întâmplă?
Timpul de reacție este cât de rapid sunt neuronii din capul tău.începe să se activeze după ce o persoană a făcut o mișcare. Am măsurat acest lucru pentru tineri și pentru subiecții mai în vârstă. Pătratele roșii indică mișcarea, timpul de reacție pentru subiecții mai în vârstă. Culoare albastră - pentru subiecții tineri. S-a dovedit că la persoanele în vârstă timpul de reacție este întotdeauna mai lung decât la tineri atât pentru mâna stângă, cât și pentru cea dreaptă. Iar la subiecții tineri, timpul de reacție pe mâna dreaptă este mult mai mic decât timpul de reacție pe mâna stângă. Și acest lucru este logic, pentru că în eșantionul nostru există doar dreptaci.
Observăm, de asemenea, plasticitatea abilității:cu cât o abilitate motrică este antrenată mai mult, cu atât se degradează mai repede odată cu vârsta. Îndemânarea mâinii stângi a dreptacilor nu este deosebit de antrenată, așa că degradarea este lentă, iar priceperea mâinii drepte îl ajunge din urmă. Acest lucru duce la ambidexteritate în vârstă, dezvoltarea egală a funcțiilor ambelor mâini. Adevărat, în cazul persoanelor în vârstă, din păcate, asta înseamnă că sunt la fel de proasți să facă mișcări atât cu dreapta, cât și cu stânga.
În fotografia de mai jos, imaginea albastră este legăturile dintrecanale diferite, ele sunt mai puternice la tineri decât la persoanele în vârstă. În imaginea roșie, conexiunile care sunt mai puternice la persoanele în vârstă decât la tineri - și puteți vedea că sunt diferite. La persoanele mai tinere, conexiunile sunt mai puternice în linia occipito-parietală, frontală și mediană.
Rețeaua de conexiuni funcționale a două organe
La vârstnici, activitatea principală se deplasează înainte,în zona parietală frontală, lobul temporal bilateral. Această concluzie poate fi trasă din analiza electroencefalogramei înregistrată la momentul înainte de începerea mișcării după semnal, în intervalul în care a sunat semnalul, iar persoana nu începuse încă să-și miște mâna. Acest segment conține o mulțime de informații importante despre planificarea mișcării și răspunsul la un semnal.
Învinge Alzheimer
Putem concluziona că scade cu vârstaeficienta acestor mecanisme neuronale care proceseaza activitatea motorie. De asemenea, în grupul de control, pe baza căror zone sunt activate la vârstnici și la tineri, memoria motorie lucrează activ la cei din urmă.
Memoria motorie este modul în care creierul își aminteștediferite mișcări. Și în loc să execute mișcarea din nou de fiecare dată, extrage o resursă din memoria motrică, iar asta îi permite să reacționeze mai repede. Sportivii au o memorie motrică foarte dezvoltată deoarece își antrenează viteza de reacție și abilitățile motorii.
Oamenii în vârstă nu au asta, memorie motoriefuncționează mai rău, așa că fiecare mișcare trebuie făcută din nou. Din această cauză, viteza reacției motorii și severitatea desincronizării, care acționează ca un marker al activității motorii, scade.
Două tipuri de îmbătrânire
Există o părere că pentru bătrâni, boliAlzheimer și demența sunt normale. Din anumite motive, se crede că odată cu vârsta ei dezvoltă că nu este nimic patologic în asta. Dar nu este așa - ei sunt numiți neurodegenerativi dintr-un motiv.
Odată cu îmbătrânirea normală, volumul de alb scade șimaterie cenusie. Dar scade într-un mod gestionabil și nu la fel de dramatic ca în boala Alzheimer. Această boală are consecințe devastatoare pentru creier: practic nu există substanță cenușie, iar volumul substanței albe scade. Din păcate, în prezent nu există strategii pentru tratarea bolilor neurodegenerative. O sarcină urgentă acum este dezvoltarea unor metode pentru detectarea precoce a semnelor acestor boli.
Citeste mai mult:
Semnalul Starlink piratat pentru a fi folosit ca alternativă la GPS
NASA a dezvăluit originea Haumea - cea mai misterioasă planetă din sistemul solar
Fizicienii depășesc limita cuantică standard cu „Oroarea cuantică”