Vad händer med hjärnan om 30, 40 och 70 år
Vårt arbete handlar om typer av hjärnaktivitet, men fokus är mitt
Fokus för vår forskning var ålderskillnaderna är aktivitet i hjärnans funktion hos unga och äldre försökspersoner. Detta ämne är viktigt på grund av neurodegenerativa sjukdomar associerade med åldrande (Alzheimers sjukdom och Parkinsons sjukdom, demens). Det finns inget botemedel som sådant, men det är mycket viktigt att identifiera sjukdomen tidigt och påbörja rehabilitering.
Hjärnan genomgår mycket när vi åldras.förändringar, som hela kroppen. De kan vara både strukturella och funktionella. Strukturella är förändringar i ett organs funktion. Hjärnans plasticitet förändras också - det är på grund av detta som vi lär oss, inte bara får kunskap, utan också motoriska färdigheter. Denna egenskap blir också lidande med tiden och påverkar både motoriska och kognitiva funktioner.
Hur hjärnan hos äldre kompenserar för organets åldrande
Hjärnan är ett organ som består av fleraaktier. Den motoriska cortexen innehåller den mest värdefulla informationen om hur den bearbetar rörelser. Därför, enligt signalerna från den elektriska aktiviteten i hjärnan, tagna exakt från den motoriska cortex, är det möjligt att få många resultat, för att identifiera mönster som är förknippade med rörelse. Vart och ett av dessa områden är ansvarigt för något annat, och rörelser bearbetas inte bara i den motoriska cortex, de involverar andra områden beroende på ålder.
"Hjärnan är ett organ som består av flera lober"
Elektricitet tas från neuroner - så de är varandrakommunicera med en vän. Det överförs genom anslutningar till andra neuroner och bildar ett mönster. Det finns också studier av kemiska föreningar som uppstår mellan neuroner, de kan också studeras.
Strukturella förändringar i hjärnan relaterar till volymvit och grå substans. Grå är substansen i hjärnan, som består av en kropp av nervceller. Detta är hjärnans yttre skal, den vita substansen är mestadels inuti och är täckt av grå substans. Det finns inga neuroner i vit substans, men det finns kopplingar mellan neuroner - synapser.
På funktionell magnetisk resonanstomografiI hjärnan hos en frisk äldre patient och en Alzheimerpatient kan du se graden av grå substans förlust med åldern - detta är normalt. Men vid Alzheimers sjukdom finns det många röda områden. Detta avser förlusten av grå substans med mer än 4 %, vilket är mycket mer än vid normalt åldrande. Den grå substansen innehåller neuroner, så hjärnan kan inte fungera som den brukade. Och hos äldre patienter överstiger inte förlusterna 2% - detta är inom det normala intervallet.
Vit substans innehåller synapserdet finns inga neuroner i den, men den minskar också i volym med åldern. På skanningarna av en 25-årig och en 75-årig man indikerar vita områden förlust av vit substans - oftare går de förlorade på grund av åldrande. Detta är en normal process där hjärnan kopplar om sig själv.
Skanningar av en man i 25- och 75-årsåldern
När man talar om funktionsförändringar har demed tanke på förändringar i nätverksstrukturerna som bildas i hjärnan. Nätverksstrukturen kan byggas och detekteras genom att analysera hjärnans elektriska aktivitet, vilket är vad vi gör. Den främsta markören för åldrande är förfallet eller minskningen av antalet förbindelser, men samtidigt sker en ökning av förbindelserna mellan olika nätverk. Så hjärnan vill kompensera för förlusten av anslutning för att behålla sin funktionalitet. Detta kallas kompensationsfunktionen.
På nätverket av funktionella förbindelser mellan ung och gammalhos en person utan allvarliga neurologiska sjukdomar är skillnaden omedelbart synlig. Hos unga består nätverket av funktionella kopplingar av fyra stora kluster. Samtidigt bryts nätverk upp med åldern, kopplingarna inom varje nätverk blir svagare vilket leder till att nätverket bryts upp i flera subnät. Men likväl är kopplingarna mellan nätverk mycket starkare än ungas. Detta är precis illustrationen av kompensationsmekanismen.
Funktionsförändringar i hjärnan hos två patienter
Hur hjärnan undersöks
Vi har ett experimentlaboratorium baserat påsom vi genomför experiment med att registrera elektroencefalografiska signaler i olika grupper av försökspersoner. De kan skrivas för olika syften, men jag kommer att prata om motoriska funktioner.
Locket underlättar införandet av elektroderna, vilketläsa signaler från olika delar av hjärnan. Röda rutor och cirklar markerar de kanaler som kommer in i det sensorimotoriska området. De bär den viktigaste informationen om hur hjärnan aktiveras vid rörelsetillfället. Samtidigt är motorisk aktivitet ett mycket löst koncept, det är inte bara utförande av rörelser, utan också deras planering.
Hur mäts hjärnans elektriska aktivitet?
Mönstren för dessa typer av aktiviteter är ganska lika, men de måste kunna särskiljas. Därför är vi engagerade i skapandet av ett bra klassificerare och hjärn-dator-gränssnitt.
I experiment skriver vi ett bakgrundsinlägg, så härkallas vilotillståndsinspelningar, under vilka en person sitter med händerna i vikt lugnt. Hans ögon är öppna, han lyssnar på lite musik, och vi ber dig att inte tänka på något särskilt, så att det inte finns några ljud på elektroencefalogramposterna.
Inträde i vilotillstånd
På elektroencefalograminspelningen betyder siffrorna, invilken del av hjärnan de befinner sig i. C3 är vänster hjärnhalva, C4 är höger hjärnhalva. Det finns en välkänd effekt på motlateraliteten av motorisk aktivitet - om du rör din vänstra hand aktiveras den högra hjärnhalvan och vice versa. Därför är det viktigt att skriva ett komplett arrangemang.
Elektroencefalogram inspelning
På tidslinjen från 0 till 40 sekunder är tre signaler markeradefragment, där en person gjorde rörelser - klämde och öppnade sin hand. Ingenting syns på råsignaler. Därför är det nödvändigt att tillämpa signalanalysmetoder, och en av de mest klassiska metoderna är tidsfrekvensanalys.
Tid-frekvensanalys
En ljus bild är en yta, den innehållerinformation om energierna för varje frekvensområde. Ovan är ett fragment av EEG-signalen, den röda vertikala linjen markerar ögonblicket när ljudsignalen passerade - efter det gjorde personen en rörelse. Den gröna randen på ytan motsvarar alfarytmen. Vi mätte ytan och beräknade att den gröna stapeln ligger ungefär i intervallet från 8 till 14 hertz, vilket motsvarar alfarytmer.
Alfarytm är hjärnans grundläggande rytmsom ansvarar för ett stort antal uppgifter. I samband med motorisk aktivitet innehåller den också en mycket stor mängd information om hur hjärnan klarar våra rörelser. Till exempel är det känt att när en person gör en rörelse tappar alfarytmen energi, och detta kallas desynkronisering av alfarytmen.
Åldersskillnader
Bilden, där två kurvor presenteras, är alfarytmens medelenergier. Den gröna linjen är unga försökspersoner från 18 till 35 år, den röda randen är äldre försökspersoner i åldern 55–70 år ungefär.
På vänster sida är skillnaden inte särskilt uppenbar, menom man tittar på höger hand kan man se att alfarytmen efter signalen, som är på noll, faller i båda grupperna, energin minskar, desynkronisering sker.
Tid-frekvensanalys
Men i unga ämnen, denna desynkroniseringvarar till slutet av rörelsen och alfarytmen återställs efter att personen öppnat sin hand. I äldre ämnen börjar alfarytmen återgå till noll strax efter att han knutit handen.
Det går att mäta, utvärdera åldersskillnader ochen annan väg. Till exempel hastigheten på en motorreaktion. Det sägs ofta att gamla människor har en reducerad reaktionshastighet, rörelse, reaktion och koordination. Men hur går det till?
Reaktionstiden är hur snabba nervcellerna i ditt huvud är.börjar aktiveras efter att en person har gjort en rörelse. Vi mätte detta för unga och för äldre ämnen. Röda rutor indikerar rörelse, reaktionstid för äldre ämnen. Blå färg - för unga ämnen. Det visade sig att hos äldre personer är reaktionstiden alltid längre än hos unga för både vänster och höger hand. Och hos unga försökspersoner är reaktionstiden på höger hand mycket lägre än reaktionstiden på vänster hand. Och detta är logiskt, för i vårt prov finns det bara högerhänta.
Vi observerar också färdighetens plasticitet:ju mer en motorik tränas, desto snabbare försämras den med åldern. Skickligheten i vänsterhanden hos högerhänta är inte särskilt tränad, så nedbrytningen är långsam, och högerhandens skicklighet kommer ikapp honom. Detta leder till dubbelsidighet i ålder, lika utveckling av båda händernas funktioner. Sant, för äldre människor betyder det tyvärr att de är lika dåliga på att göra rörelser med både höger och vänster.
På bilden nedan är den blå bilden länkarna mellanolika kanaler är de starkare hos unga än hos äldre. På den röda bilden kopplingarna som är starkare hos äldre än hos unga – och man kan se att de är olika. Hos yngre människor är kopplingarna starkare i den occipito-parietala, frontala och mittlinjen.
Nätverk av funktionella anslutningar av två organ
Hos äldre flyttas huvudverksamheten framåt,i frontal parietalzonen, bilateral temporallob. Denna slutsats kan dras från analysen av elektroencefalogrammet som registrerats i ögonblicket före rörelsestarten efter signalen, i intervallet när signalen lät och personen ännu inte hade börjat röra sin hand. Detta segment innehåller mycket viktig information om rörelseplanering och svar på en signal.
Besegra Alzheimers
Vi kan dra slutsatsen att den minskar med ålderneffektiviteten hos dessa neurala mekanismer som bearbetar motorisk aktivitet. Även i kontrollgruppen, baserat på vilka zoner som aktiveras hos äldre och hos unga, arbetar det motoriska minnet aktivt i de senare.
Motoriskt minne är hur hjärnan minnsolika rörelser. Och istället för att utföra rörelsen på nytt varje gång, hämtar han en resurs från det motoriska minnet, och detta gör att han kan reagera snabbare. Idrottare har ett mycket utvecklat motoriskt minne eftersom de tränar sin reaktionshastighet och motorik.
Äldre människor har inte detta, motoriskt minnefungerar sämre, så varje rörelse måste göras igen. På grund av detta minskar hastigheten på den motoriska reaktionen och svårighetsgraden av desynkronisering, som fungerar som en markör för motorisk aktivitet.
Två typer av åldrande
Det finns en åsikt att för äldre, sjukdomarAlzheimers och demens är normala. Av någon anledning tror man att de med åldern utvecklar att det inte finns något patologiskt i detta. Men det är inte så - de kallas neurodegenerativa av en anledning.
Vid normalt åldrande minskar volymen av vitt ochgrå materia. Men det minskar på ett hanterbart sätt och inte lika dramatiskt som vid Alzheimers sjukdom. Denna sjukdom har förödande konsekvenser för hjärnan: det finns praktiskt taget ingen grå substans, och volymen av vit substans minskar. Tyvärr finns det för närvarande inga strategier för att behandla neurodegenerativa sjukdomar. En angelägen uppgift nu är att utveckla metoder för tidig upptäckt av tecken på dessa sjukdomar.
Läs mer:
Starlink-signal hackad för att användas som ett alternativ till GPS
NASA avslöjade ursprunget till Haumea - den mest mystiska planeten i solsystemet
Fysiker bryter standardkvantgränsen med "Quantum Horror"