Ученые изучают синаптические связи в головном мозге

Содержание

Ученые открыли новый механизм регуляции синапсов головного мозга

Ученые изучают синаптические связи в головном мозге

Как работает мозг человека, как формируется память и что такое разум, остается, наверное, одной из самых больших загадок в современной науке. В настоящее время над этой загадкой бьется множество ученых – биологов, нейрофизиологов, кибернетиков, математиков.

Больших успехов в понимании процессов работы мозга уже удалось добиться: теисследования и задачи, которые ставили перед собой ученые, еще несколько летназад казались научной фантастикой, а сейчас становятся настоящейреальностью.

Об одном из исследований по изучению мозга в рамках масштабного проектаBrain Research Program на Всемирном научном форуме рассказал известный ученый,руководитель проекта и директор Института экспериментальной медицины (Венгрия,Будапешт) профессор Тамаш Фред (Tamas Freund).

Brain Research Program – это крупный проект, который в 2012 годуинициировала Венгерская академия наук. Финансирование на четыре года составило40 миллионов евро. Проект стал самым дорогостоящим за всю историюфинансирования научных исследований в Венгрии.

В настоящее время интерес к изучению мозга в европейских странах и в СШАявно растет. Например, в 2013 году Евросоюз объявил о запуске программы поизучению мозга человека (Human Brain Project), бюджет которой составил 1,2миллиарда евро на десять лет. В США в 2013 году была запущена аналогичнаяпрограмма с бюджетом 3 миллиарда евро на 10 лет.

В проекте Венгерской академии наук принимают участие пять университетов,несколько исследовательских институтов, крупная фармацевтическая компания имножество лабораторий по всей стране. Консорциум работает в пяти направлениях –это научные разработки, клиническая нейрофизиология, фармакологическиеисследования, биоинформатика, эпидемиология.

Одним из самых значимых достижений венгерского проекта стало открытие новогомеханизма регуляции работы синапсов. Открытие стало значимым не только дляфундаментальной науки, но и для клинической практики.

На основе этих знаний былсоздан новый препарат для лечения эпилепсии, который действует таргенто наопределенные мишени, не затрагивая здоровые клетки и органы, поэтому вызываетменьше побочных эффектов.

Появлению нового препарата предшествовали серьезные научные исследованиямеханизмов передачи нервных импульсов в коре головного мозга.

Путешествие по нейронной сети

В коре головного мозга находится примерно 100 миллиардов нейронов, и каждыйиз них образует связи еще с 50-100 тысячами других нейронов.

Более того, укаждого нейрона есть выросты – дендриты, которые получают сигнал от порядка 20тысяч своих соседей.

Кроме дендритов нейроны имеют и другие «хвосты» – аксоны,которые пропускают через себя импульсы, поступающие к ним от более 40 тысячнейронов.

Даже такого короткого описания достаточно, чтобы понять, насколькосложно устроена нейронная сеть.

Ключевым процессом в ее работе является взаимодействие одного нейрона сдругим или процесс формирования синапсов.

Синапсы – это контакты между нейронами, через которые химическим путемпередается нервный импульс.

Сейчас уже известно, что в синапсах «локализуется» память человека иопределяется их проводимостью. Современные исследования показывают также, чтоновые синапсы формируются в процессе обучения. А вот нарушения работы синапсов- опасны и могут приводить к различным заболеваниям, например, эпилепсии.

Как же формируются синапсы?

Представим себе нейрон. Когда импульс приходит в его пресинаптическую часть,там появляется скопление везикул – пузырьков с нейромедиаторами. Эти везикулы«выплевывают» содержащиеся в них нейромедиаторы в синаптическую щель –пространство между нейронами.

Нейромедиаторы «садятся» на соответствующиерецепторы постсинаптической мембраны.

Активация рецепторов вызывает изменениетрансмембранных ионных токов, и, в зависимости от медиатора и рецептора,окрестный участок мембраны либо деполяризуется (тогда мы имеем дело свозбудительным постсинаптическим потенциалом), либо гиперполяризуется (тогдаперед нами тормозной постсинаптический потенциал).

При возникновении синапса в образующих его участках нейронов происходитмножество изменений. Но молекулярные и биохимические механизмы этих измененийдолгое время оставались загадкой.

Если система слишком возбуждена

Команда Томаша Фреда исследовала как раз эти механизмы. Ученые изучали, какрегулирует формирование синапсов нейромедиатор глутамат.

Этот вопрос является очень важным, поскольку известно, что правильный балансмежду глутаматными (возбудительными) и ГАМК-овыми (тормозными) синапсами — одноиз необходимых условий для правильной работы мозга. Нарушение этого балансаможет стать причиной большого количества заболеваний, в том числе иэпилепсии.

Оказалось, что здесь важную роль играют эндоканабиоиды.

Удивительно,что эти вещества из группы терпенфенольных соединений, аналогичные тем,которые встречаются в природе в растениях семейства коноплевых(Сannabaceae), но вырабатываются человеческим организмом.

Самыеизвестные eCB — анандамид (АЕА) и 2‑арахноидоноилглицерол(2‑Arachidonoylglycerol или 2-AG). Они избирательно связываются сканабиноидными рецепторами и вызывают тот же психотропный эффект, что имарихуана.

«Наше исследование показало, что эндоканабиоиды могут заглушать избыточноевыделение нейромедиатора глутамата», – говорит Тамаш Фред.

Чтобы научиться управлять этим процессом, перед учеными встал вопрос – гдеэти эндоканабиоиды синтезируются, и где находятся их рецепторы.

«Наше исследование показало, что эндоканабиоиды локализуются впресинаптическом узле. А к их синтезу приводит активация целого каскадареакций. Причем, в пресинаптическом узле работает, как нам удалось выяснить,особый механизм. Как раз он регулирует активность высвобождения глутамата», -добавляет Тамаш Фред.

Эти важные результаты былиопубликованы в журнале Nature.

Путь от науки к клинической практике

Как показали дальнейшие исследования, у больных с эпилепсией уровеньактивности рецепторов эндоканабиоидов снижен, соответственно и количество самихэндоканабиоидов у них меньше, чем в норме. Поэтому у таких больных плохоконтролируется высвобождение глутамата при формировании синапсов – егообразуется больше, чем нужно.

Следовательно, совершенно логично следующее предположение ученых: справитьсяс эпилепсией можно, наладив у пациентов работу рецепторов эндоканабиоидов. Тоесть эти рецепторы и должны стать теми мишенями, на которые необходимонаправить действие лекарства.

Вскоре вещество, которое действует на рецепторы эндоканабиоидов, былонайдено. И как показали клинические испытания, оно действовало эффективно.Препарат на основе этого вещества успешно прошел клинические испытания и сейчасуже применяется в клинической практике.

Источник: https://www.infox.ru/news/84/lifestyle/health/154809-ucenye-otkryli-novyj-mehanizm-regulacii-sinapsov-golovnogo-mozga

26.Строение вегетативных ганглиев и связь их со спинным мозгом. Роль русских ученых в изучении нервной системы

Ученые изучают синаптические связи в головном мозге

Вегетативныенервные ганглии могут располагатьсявдоль позвоночника (паравертебральныеганглии) или впереди него (превертебральныеганглии), а также в стенке органов:сердца, бронхов, пищеварительноготракта, мочевого пузыря и других(интрамуральные ганглии) или вблизи ихповерхности.

Иногда они имеют вид мелких(от нескольких клеток до несколькихдесятков клеток) скоплений нейронов,расположенных по ходу некоторых нервовили лежащих интрамурально (микроганглии).К вегетативным узлам подходят волокнамиелиновые, содержащие отростки клеток,тела которых лежат в центральной нервнойсистеме.

Эти волокна сильно ветвятся иобразуют многочисленные синаптическиеокончания на клетках вегетативныхузлов.

Вегетативныенервные узлы по функциональному признакуи локализации разделяются на:

  • симпатические;
  • парасимпатические

Симпатическиенервные узлы получаютпреганглионарные волокна от клеток,расположенных в вегетативных ядрахгрудных и поясничных сегментов спинногомозга.

Парасимпатическиенервные узлы получаютпреганглионарные волокна от клеток,расположенных в вегетативных ядрахпродолговатого и среднего мозга, а такжекрестцового отдела спинного мозга. 

И.М.Сеченов – великий русский ученыйоткрывший явление торможения в высшейнервной системе.

Образованиеусловных рефлексов И. П. Павлов связывалс работой коры полушарий большого мозга.

27. Чувствитеьные и двигательные нервные окончания в мышцах

Двигательныеокончания в поперечнополосатых мышцахназываются нервно-мышечными окончаниями.Они представляют собой окончания аксоновклеток двигательных ядер передних роговспинного мозга или моторных ядерголовного мозга.

Нервно-мышечноеокончание состоит из концевого ветвленияосевого цилиндра нервного волокна испециализированного участка мышечноговолокна.

Миелиновое нервное волокно,подойдя к мышечному волокну, теряетмиелиновый слой и погружается в него,вовлекая за собой его плазмолемму ибазальную мембрану. 

Чувствительныенервные окончанияскелетных мышц представлены нервно-мышечнымиверетенами. Они являются одновременнокапсулированными механорецепторами иэффекторами.

Наружная соединительнотканнаякапсула нервно-мышечного веретенаокружает несколько внутриверетенныхпоперечнополосатых мышечных волокон,которые имеют мало миофибрилл, светлуюцитоплазму и много ядер в средней частиволокна.

Скопление ядер в центральнойчасти нервно-мышечного веретена ведетк утолщению поперечнополосатых мышечныхволокон; это утолщение называетсяэкваториальной зоной. Толстый дендритчувствительной нервной клетки,разветвляясь в области экваториальнойзоны, спирально оплетает поперечнополосатыемышечные волокна и расположенные тамже нейроглиальные клетки. 

29. Развитие глаза, Роговица, Склера, Хрусталик, Стекловидное тело

Впроцессе эмбриогенеза развитие изнескольких источников. Из 22 дневногозародыша образуется выпячивание, онодает начало 2м стебелькам, они образуютглазные пузырьки, под действием эктодермыпередняя стенка инвагинирует образуюдвустеночный глазной бокал.

Эктодермаперед входом выпячивается и образуетхрустальный пузырек, образуя хрусталик.Мезенхима и эктодерма лежащая передхрусталиком образует роговицу, затемобразуется стекловидное тело, мезенхимавокруг глазного бокала формируетсосудистую оболочку и склеру.

Всостав глазного яблока входят 3 оболочки:

  1. наружная фиброзная, склера переходящая в роговицу.

  2. Средняя оболочка- сосудистая. Радужка со зрачком, цивиарное тело и ресничный поясок.

  3. Внутренняя оболочка- сетчатка

Крометого:

  1. Хрусталик

  2. Стекловидное тело

  3. Передняя/Задняя камера глаза.

Роговица.

Располагается в передней части глазного яблока исостоит из 3 пластинок:

1.переднийэпителий или боуменова мембрана. Толстаяпластинка из основного вещества сналичием коллагеновых волокон.Обеспечивает поддержание кривизныроговицы. Придают прозрачность.

2.собственное вещество роговицы. В основномвеществе преобладет соединительнотканныеклетки. Отсутствуют кровеносные сосуды.

3.задняя мембрана. Толще передней. Состоитиз основного вещества и соединительнотканныхволокон. На поверхности однослойныйплоский эпителий мезенхимногопроисхождения. Жидкость передней изадней камеры глаза- производное кровис низким содержание белков.

Склера

Наружнаясоединительнотканная оболочка. Образованаплотной соединительной тканью. Состоитиз пластинок лежащих черепицеобразно.В составе пластинок коллагеновыеволокна.

Имеетбелый цвет, непрозрачная, т.к. содержитводу. Видимая часть покрыта многослойнымплоским неороговевающим эпителиемконьюктивы.

Функции:

  1. сохраняет форму глазного яблока

  2. внутриглазное давление

  3. механическая защита

  4. опора для внутренних оболочек глаза

  5. прикрепляет глазные мышцы.

Хрусталик

Телодвояковыгнутой формы, покрыт прозрачнойсоединительнотканной капсулой. В неевплетаются концы ционовых связок.

Переднийэпителий- 1 слой плоских кубическихклеток. Обеспечивает регенирациюпереднего и заднего эпителия.

Заднийэпителий- высокодеференцированныйэпителий, дает начало хрустальнымволокнам. Накапливают белок- кристалин,приобратают 6 гранную форму, и склеенымежду собой с одинаковой плотности. Вцентре хрусталика призмы накладываетсядруг на друга. При накоплении солейкальция хрусталик становится непрозрачным(катаракта).

Стекловидноетело.

Имеетжелеобразную структуру. Состоит изосновного вещества, волокон и клеток.Основное вещество содержит много воды,глауриновую кислоту и белок витреин.

Источник: https://StudFiles.net/preview/5811291/page:10/

Нейронные связи головного мозга: формирование, развитие рецепторов, улучшение работы головного мозга и создание новых нейронных связей

Ученые изучают синаптические связи в головном мозге

Нейронные связи головного мозга обуславливают сложное поведение. Нейроны — маленькие вычислительные машины, способные оказывать влияние, только объединившись в сети.

Контроль простейших элементов поведения (например, рефлексов) не требует большого количества нейронов, но даже рефлексы часто сопровождает осознание человеком срабатывания рефлекса. Сознательное же восприятие сенсорных стимулов (и все высшие функции нервной системы) зависит от огромного числа связей между нейронами.

Нейронные связи делают нас такими, какие мы есть. Их качество влияет на работу внутренних органов, на интеллектуальные способности и эмоциональную стабильность.

“Проводка”

Нейронные связи головного мозга — проводка нервной системы. Работа нервной системы основана на способности нейрона воспринимать, обрабатывать и передавать информацию другим клеткам.

Информация передается через нервный импульс. Поведение человека и функционирование его организма полностью зависит от передачи и получения импульсов нейронами через отростки.

У нейрона два типа отростков: аксон и дендрит. Аксон у нейрона всегда один, именно по нему нейрон передает импульс другим клеткам. Получает же импульс через дендриты, которых может быть несколько.

К дендритам “подведено” множество (иногда десятки тысяч) аксонов других нейронов. Дендрит и аксон контактируют через синапс.

Нейрон и синапсы

Щель между дендритом и аксоном — синапс. Т.к. аксон “источник” импульса, дендрит “принимающий”, а синаптическая щель — место взаимодействия: нейрон, от которого идет аксон, называют пресинаптическим; нейрон, от которого идет дендрит, — постсинаптическим.

Синапсы могут формироваться и между аксоном и телом нейрона, и между двумя аксонами или двумя дендритами. Многие синаптические связи образованы дендритным шипиком и аксоном. Шипики очень пластичны, обладают множеством форм, могут быстро исчезать и формироваться. Они чувствительны к химическим и физическим воздействиям (травмы, инфекционные заболевания).

В синапсах чаще всего информация передается посредством медиаторов (химических веществ). Молекулы медиатора высвобождаются на пресинаптической клетке, пересекают синаптическую щель и связываются с мембранными рецепторами постсинаптической клетки. Медиаторы могут передавать возбуждающий или тормозящий (ингибирующий) сигнал.

Нейронные связи головного мозга представляют собой соединение нейронов через синаптические связи. Синапсы — функциональная и структурная единица нервной системы. Количество синаптических связей — ключевой показатель для работы мозга.

Рецепторы вспоминают каждый раз, когда говорят про наркотическую или алкогольную зависимость. Почему же человеку необходимо руководствоваться принципом умеренности?

Рецептор на постсинаптической мембране — белок, настроенный на молекулы медиатора.

Когда человек искусственно (наркотиками, например) стимулирует выброс медиаторов в синаптическую щель, синапс пытается вернуть равновесие: снижает количество рецепторов или их чувствительность.

Из-за этого естественные уровни концентрации медиаторов в синапсе перестают оказывать действие на нейронные структуры.

Например, курящие люди никотином изменяют восприимчивость рецепторов к ацетилхолину, происходит десенсибилизация (уменьшение чувствительности) рецепторов.

Естественный уровень ацетилхолина оказывается недостаточным для рецепторов с пониженной чувствительность. Т.к.

ацетилхолин задействован во многих процессах, в том числе, связанных с концентрацией внимания и ощущением комфорта, курящий не может получить полезные эффекты работы нервной системы без никотина.

Впрочем, чувствительность рецепторов постепенно восстанавливается. Хотя это может занимать долгое время, синапс приходит в норму, и человеку больше не требуются сторонние стимуляторы.

Развитие нейронных сетей

Долговременные изменения нейронных связей происходят при различных болезнях (психических и неврологических — шизофрения, аутизм, эпилепсия, болезнях Хантингтона, Альцгеймера и Паркинсона). Синаптические связи и внутренние свойства нейронов изменяются, что приводит к нарушению работы нервной системы.

За развитие синаптических связей отвечает активность нейронов. “Используй или потеряешь” — принцип, лежащий в основе нейронных сетей мозга. Чем чаще “действуют” нейроны, тем больше между ними связей, чем реже, тем меньше связей. Когда нейрон теряет все свои связи, он погибает.

Некоторые авторы высказывают и другие идеи, которые отвечают за регуляцию развития нейронных сетей. M. Butz связывает образование новых синапсов с тенденцией мозга поддерживать “привычный” уровень активности.

Когда средний уровень активности нейронов падает (например, вследствие травмы), нейроны строят новые контакты, с количеством синапсов растет активность нейронов.

Верно и обратное: как только уровень активности становится больше привычного уровня, количество синаптических соединений уменьшается.

Подобные формы гомеостаза часто встречаются в природе, например, при регуляции температуры тела и уровня сахара в крови.

М. Бутс M. Butz отметил:

…формирование новых синапсов обусловлено стремлением нейронов поддерживать заданный уровень электрической активности…

Генри Маркрам, который участвует в проекте по созданию нейронной симуляции мозга, подчеркивает перспективы развития отрасли для изучения нарушения, восстановления и развития нейронных связей. Группа исследователей уже оцифровала 31 тысячу нейронов крысы. Нейронные связи мозга крысы представлены в видео ниже.

Нейропластичность

Развитие нейронных связей в головном мозге сопряжено с созданием новых синапсов и модификацией существующих. Возможность модификаций обусловлена синаптической пластичностью — изменением “мощности” синапса в ответ на активацию рецепторов на постсинаптической клетке.

Человек может запоминать информацию и обучаться благодаря пластичности мозга. Нарушение нейронных связей головного мозга вследствие черепно-мозговых травм и нейродегенеративных заболеваний благодаря нейропластичности не становится фатальным.

Нейропластичность обусловлена необходимостью изменяться в ответ на новые условия жизни, но она может как решать проблемы человека, так и создавать их. Изменение мощности синапса, например, при курении — это тоже отражение пластичности мозга. От наркотиков и обсессивно-компульсивного расстройства так сложно избавиться именно из-за неадаптивного изменения синапсов в нейронных сетях.

На нейропластичность большое влияние оказывают нейротрофические факторы. Н. В. Гуляева подчеркивает, что различные нарушения нейронных связей происходят на фоне снижения уровней нейротрофинов. Нормализация уровня нейротрофинов приводит к восстановлению нейронных связей головного мозга.

Все эффективные лекарства, используемые для лечения болезней мозга, независимо от их структуры, если они эффективны, они тем или иным механизмом нормализуют локальные уровни нейротрофических факторов.

Оптимизация уровней нейротрофинов пока не может осуществляться путем прямой их доставки в мозг. Зато человек может опосредованно влиять на уровни нейротрофинов через физические и когнитивные нагрузки.

Физические нагрузки

Обзоры исследований показывают, что упражнения улучшают настроение и познавательные способности. Данные свидетельствуют о том, что эти эффекты обусловлены изменением уровня нейротрофического фактора (BDNF) и оздоровлением сердечно-сосудистой системы.

Высокие уровни BDNF были связаны с лучшими показателями пространственных способностей, эпизодической и вербальной памяти. Низкий уровень BDNF, особенно у пожилых людей, коррелировал с атрофией гиппокампа и нарушениями памяти, что может быть связано с когнитивными проблемами, возникающими при болезни Альцгеймера.

Изучая возможности по лечению и профилактике Альцгеймера, исследователи часто говорят о незаменимости физических упражнений для людей. Так, исследования показывают, что регулярная ходьба влияет на размер гиппокампа и улучшает память.

Физические нагрузки увеличивают скорость нейрогенеза. Появление новых нейронов — важное условие для переучивания (приобретения нового опыта и стирания старого).

Когнитивные нагрузки

Нейронные связи головного мозга развиваются, когда человек находится в обогащенной стимулами среде. Новый опыт — ключ к увеличению нейронных связей.

Новый опыт — это конфликт, когда проблема не решается теми средствами, которые уже есть у мозга. Поэтому ему приходится создавать новые связи, новые шаблоны поведения, что связано с увеличением плотности шипиков, количества дендритов и синапсов.

Обучение новым навыкам приводит к образованию новых шипиков и дестабилизации старых соединений шипиков с аксонами. Человек вырабатывает новые привычки, а старые исчезают. Некоторые исследования связывают когнитивные расстройства (СДВГ, аутизм, умственную отсталость) с отклонениями в развитии шипиков.

Шипики очень пластичны. Количество, форма и размер шипиков связаны с мотивацией, обучением и памятью.

Время, требующееся на изменения их формы и размера, измеряется буквально в часах. Но это значит также, что настолько же быстро новые соединения могут исчезать. Поэтому лучше всего отдавать предпочтение кратким, но частым когнитивным нагрузкам, чем длительным и редким.

Образ жизни

Диета может повышать когнитивные способности и защищать нейронные связи головного мозга от повреждений, содействовать их восстановлению после болезней и противодействовать последствиям старения. На здоровье мозга, по всей видимости, оказывают положительное влияние:

— омега-3 (рыба, семена льна, киви, орехи);

— куркумин (карри);

— флавоноиды (какао, зеленый чай, цитрусовые, темный шоколад);

— витамины группы В;

— витамин Е (авокадо, орехи, арахис, шпинат, пшеничная мука);

— холин (куриное мясо, телятина, яичные желтки).

Большинство перечисленных продуктов опосредованно влияют на нейротрофины. Позитивное влияние диеты усиливается при наличии физических упражнений. Кроме того, умеренное ограничение количества калорий в рационе стимулирует экспрессию нейротрофинов.

Для восстановления и развития нейронных связей полезно исключение насыщенных жиров и рафинированного сахара. Продукты с добавленными сахарами снижают уровни нейротрофинов, что негативно сказывается на нейропластичности. А высокое содержание насыщенных жиров в еде даже тормозит восстановление мозга после черепно-мозговых травм.

Среди негативных факторов, затрагивающих нейронные связи: курение и стресс. Курение и длительный стресс в последнее время ассоциируют с нейродегенеративными изменениями. Хотя непродолжительный стресс может быть катализатором нейропластичности.

Функционирование нейронных связей зависит и ото сна. Возможно, даже больше, чем от всех остальных перечисленных факторов. Потому что сам по себе сон — “это цена, которую мы платим за пластичность мозга” (Sleep is the price we pay for brain plasticity. Ch. Cirelli – Ч. Цирелли).

Резюме

Как улучшить нейронные связи головного мозга? Положительное влияние оказывают:

  • физические упражнения;
  • задачи и трудности;
  • полноценный сон;
  • сбалансированная диета.

Негативно воздействуют:

  • жирная пища и сахар;
  • курение;
  • длительный стресс.

Мозг чрезвычайно пластичен, но “лепить” из него что-то очень сложно. Он не любит тратить энергию на бесполезные вещи. Быстрее всего развитие новых связей происходит в ситуации конфликта, когда человек не способен решить задачу известными методами.

Источник: http://fb.ru/article/430398/neyronnyie-svyazi-golovnogo-mozga-formirovanie-razvitie-retseptorov-uluchshenie-rabotyi-golovnogo-mozga-i-sozdanie-novyih-neyronnyih-svyazey

Пост с картинками: Чем мозг ребёнка отличается от взрослого?

Ученые изучают синаптические связи в головном мозге

Интуитивно и эмпирически мы все знаем о том, что детство — это немного иной мир, со своим восприятием, своей скоростью реакции, своей закономерной непредсказуемостью.

Веб-сервис Early Childhood Education Degrees собрал воедино последние научные данные о развитии человеческого мозга, чтобы выяснить, чем отличается строение мозга ребёнка от мозга взрослого человека, и оформили материал в виде небольшой инфографики. Мы перевели этот пост на русский язык и дополнили информацией из исследований Гарвардского университета и Массачусетского технологического института.

Мозг ребёнка функционирует иначе, чем мозг взрослого человека: дети иначе мыслят, иначе себя ведут, иначе обучаются.

Эти возрастные особенности формирования и функционирования мозга изучает возрастная когнитивная психология и нейропсихология.

В этом материале под словом «взрослый» понимается период жизни от 18 до 25 лет; с 11 до 18 лет проходит подростковый период; с 4 до 10 — период детства; до 4 лет — раннего детства.

Десятилетия исследований развития детского мозга показали, что именно ранние детские годы (а именно от 1 года до 4) являются наиболее важными для дальнейшей эмоциональной, социальной, познавательной сфер жизни человека.

Коротко об главных элементах головного мозга

Головной мозг состоит из огромного количества нейронов, связанных между собой с помощью синапсов.

Нейроны формируют различные крупные структуры: кору полушарий, ствол мозга, мозжечок, таламус, базальные ганглии — всё, что очень часто называется «серым веществом».

А вот за соединение этих структур отвечают нервные волокна — «белое вещество». Белый цвет нервным волокнам придаёт миелин, электроизолирующее вещество, которое покрывает эти волокна.

Давайте посмотрим на особенности трёх китов, без которых невозможно развитие мозга, и нарушения в которых приводят к тяжёлым заболеваниям.

Нейроны:

  • Являются строительным материалом для мозга
  • Из них формируются различные участки мозга
  • Они обмениваются информацией внутри мозга

Синапсы:

  • Обеспечивают связь между каждой парой нейронов
  • Каждый нейрон окружён тысячами синапсов
  • Благодаря синапсам связываются участки из тысяч нейронов

Миелин:

  • Покрывает волокна взрослых нейронов
  • Необходим для эффективной передачи электрических импульсов
  • Повышает эффективность связей между нейронами в 3 000 раз

В разном возрасте активны разные зоны мозга

Исследования мозга показали, что у взрослых и детей наиболее активно работают совершенно разные области головного мозга.

У детей прежде всего активен мозговой ствол и средний мозг. Мозговой ствол контролирует сердцебиение, артериальное давление и температуру тела. Средний мозг отвечает за пробуждение, чувство аппетита/насыщенности, а также за сон.

У взрослых основными работающими зонами оказывается лимбическая система и кора головного мозга. Лимбическая система контролирует сексуальное поведение, эмоциональные реакции и двигательную активность. Кора головного мозга ответственна за конкретное мышление, осмысленное поведение и эмоционально насыщенное поведение.

Развитие связей головного мозга

Структура человеческого мозга выстраивается непрерывно с момента появления человека на свет. Первые годы жизни человека непосредственно влияют на структуру связей между нейронами, формируя либо крепкую, либо хрупкую основу для дальнейшей обучаемости, психического здоровья и поведения. В период первых лет жизни каждую секунду формируется 700 новых нейронов!

Первыми развиваются сенсорные зоны, необходимые, например, для зрения или слуха; затем вступают зоны языковых навыков и когнитивных (познавательных) функций. После первого периода бурного роста количество формирующихся связей снижается за счёт процесса вызревания — удаления неиспользуемых связей между синапсами, чтобы пути сигналов от нейрона к нейрону стали более эффективными.

Коротко о вехах развития синаптических связей в мозге

Новорожденные:

  • Развиваются автоматические функции, формируется 5 чувств, моторные функции
  • Объём мозга составляет 25% от своего будущего взрослого объёма
  • Имплицитная (бессознательная) память позволяет узнавать мать и членов семьи

От 1 года до 3 лет

  • В это время в мозге формируется до 2 000 000 синапсов каждую секунду
  • В этот период закладывается будущая структура мозга

3 года

  • Объём мозга составляет уже почти 90% от будущего взрослого объёма
  • Развивается эксплицитная (сознательная) память
  • К этому времени уже заложены способности к обучению, социальному взаимодействию и эмоциональному реагированию

От 4 до 10 лет

Мозг ребёнка в этом возрасте более чем в два раза активнее мозга взрослого человека: на функционирование мозга взрослого человека уходит около 20% потребляемого кислорода; на функционирование мозга ребёнка в этом возрасте — до 50%.

8 лет

Начинают формироваться логические способности.

От 11 лет и далее

В этом возрасте начинается процесс вызревания нервных связей: мало используемые связи перестают быть активными, чтобы остались только самые эффективные пути для прохождения нервного импульса. Лобная доля начинает более полно и быстро взаимодействовать с другими областями мозга.

14 лет

В лобной доле начинается процесс образования миелинового слоя, который открывает новые пути для обучения, поскольку по миелинизированным волокнам импульс проводится в 5-10 раз быстрее, чем по немиелинизированным.

Почему лобная доля? Потому что эта область мозга отвечает за планирование, решение задач и другую высшую мыслительную деятельность.

Оценка рисков, расстановка приоритетов, самооценка и другие задачи в этот период начинают решаться гораздо быстрее, чем раньше.

23 года

Завершается процесс вызревания: к этому времени из головного мозга удалена уже почти половина детских синапсов. Прочие изменения, происходящие в мозге после 20 лет, пока мало изучены.

25 лет

Завершается процесс миелинизации. Мозг полностью созрел. Не в 16 лет, когда в Америке разрешается водить машины; не в 18 лет, когда человек получает право голоса; не в 21 год, когда американские студенты получают право приобретать алкоголь; а ближе к 25, когда в той же Америке молодые люди получают право арендовать автомобиль.

Далее

Мозг всё ещё способен строить новые связи между нейронами, пока происходит процесс обучения.

Тем не менее, наиболее пластичен и восприимчив к изменениям мозг в раннем возрасте; созревающий мозг становится более специализированным для совершения более сложных функций, что приводит к затруднённой адаптации к переменам или непредвиденным обстоятельствам.

Есть говорящий пример: в течение первого года жизни зоны мозга, отвечающие за дифференциацию звуков, становятся более специализированными — они как бы «настраиваются» на волну того языка, на котором говорит окружение.

В это же время мозг начинает терять способность узнавать звуки других языков. Несмотря на то, что мозг в течение жизни не теряет способность к изучению других языков или овладению других навыков, эти связи уже никогда после не смогут настолько легко перестраиваться.

По материалам ECED.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Источник: https://newtonew.com/science/post-s-kartinkami-chem-mozg-rebenka-otlichaetsja-ot-vzroslogo

Молекулы радости: как наш мозг создает нейронные связи и формирует привычки и интеллект

Ученые изучают синаптические связи в головном мозге

основатель Inner Mammal Institute, заслуженный профессор Калифорнийского университета, автор нескольких книг, ведет блог «Your Neurochemical Self» на сайте PsychologyToday.com

«Гормоны счастья»

Каждый человек рождается с множеством нейронов, но очень небольшим количеством связей между ними. Эти связи строятся по мере взаимодействия с окружающим нас миром и в конечном счете и создают нас такими, какие мы есть.

Но иногда у вас возникает желание несколько модифицировать эти сформировавшиеся связи. Казалось бы, это должно быть легко, потому что они сложились у нас без особых усилий с нашей стороны еще в молодости. Однако формирование новых нейронных путей во взрослом возрасте оказывается неожиданно сложным делом.

Старые связи настолько эффективны, что отказ от них создает у вас ощущение, что возникает угроза выживанию. Любые новые нервные цепочки являются весьма хрупкими по сравнению со старыми.

Когда вы сможете понять, как трудно создаются в мозгу человека новые нейронные пути, вы будете радоваться своей настойчивости в этом направлении больше, чем ругать себя за медленный прогресс в их формировании.

Пять способов, с помощью которых самонастраивается ваш мозг

Мы, млекопитающие, способны в течение жизни создавать нейронные связи, в отличие от видов с устойчивыми связями.

Эти связи создаются по мере того, как окружающий нас мир воздействует на наши органы чувств, которые посылают соответствующие электрические импульсы в мозг. Эти импульсы прокладывают нейронные пути, по которым в будущем быстрее и легче побегут другие импульсы.

Мозг каждого отдельного человека настроен на индивидуальный опыт. Ниже приведены пять способов, с помощью которых опыт физически меняет ваш мозг.

Жизненный опыт изолирует молодые нейроны

Постоянно работающий нейрон с течением времени покрывается оболочкой из особого вещества, которое называется миелин. Это вещество значительно повышает эффективность нейрона как проводника электрических импульсов.

Это можно сравнить с тем, что изолированные провода могут выдерживать значительно большую нагрузку, чем оголенные. Покрытые миелиновой оболочкой нейроны работают без затраты излишних усилий, что свойственно медленным, «открытым» нейронам.

Нейроны с миелиновой оболочкой выглядят скорее белыми, чем серыми, поэтому мы разделяем наше мозговое вещество на «белое» и «серое».

В основном покрытие нейронов миелином завершается у ребенка к возрасту двух лет, по мере того как его тело научается двигаться, видеть и слышать.

Когда рождается млекопитающее, в его мозгу должна сформироваться ментальная модель окружающего его мира, что предоставит ему возможности для выживания. Поэтому выработка миелина у ребенка максимальна при рождении, а к семи годам она несколько снижается.

К этому времени вам уже не надо учить заново истины, что огонь обжигает, а земное тяготение может заставить вас упасть.

Если вы думаете, что миелин «зря расходуется» на усиление нейронных связей именно у молодых, то следует понимать, что природа устроила именно так по обоснованным эволюционным причинам. На протяжении большей части истории человечества люди заводили детей сразу по достижении половой зрелости.

Нашим предкам нужно было успеть решить первоочередные насущные задачи, которые обеспечивали выживание их потомства. Во взрослом состоянии они больше использовали новые нейронные связи, чем перенастраивали старые.

С достижением периода полового созревания человека формирование миелина в его организме вновь активизируется. Это происходит из-за того, что млекопитающему предстоит осуществить новую настройку своего мозга на поиск наилучшего брачного партнера. Часто в период спаривания животные мигрируют в новые группы.

Поэтому им приходится привыкать к новым местам в поисках пищи, а также к новым соплеменникам. В поисках брачной пары люди также нередко вынуждены перемещаться в новые племена или кланы и постигать новые обычаи и культуру. Рост выработки миелина в период полового созревания как раз всему этому и способствует.

Естественный отбор устроил мозг таким, что именно в этот период он меняет ментальную модель окружающего мира.

Все, что вы целенаправленно и постоянно делаете в годы своего «миелинового расцвета», создает мощные и разветвленные нейронные пути в вашем мозгу. Именно поэтому так часто гениальность человека проявляется именно в детстве.

Именно поэтому маленькие горнолыжники так лихо пролетают мимо вас на горных спусках, которые вы не можете освоить, сколько ни стараетесь. Именно поэтому таким трудным становится изучение иностранных языков с окончанием юношеского возраста.

Будучи уже взрослыми, вы можете запоминать иностранные слова, но чаще всего вы не можете быстро подбирать их для выражения своих мыслей. Это происходит потому, что вербальная память концентрируется у вас в тонких, не покрытых миелином нейронах.

Мощные миелинизированные нейронные связи заняты у вас высокой мыслительной деятельностью, поэтому новые электрические импульсы с трудом находят свободные нейроны. […]

Колебания активности организма в миелинизации нейронов могут помочь вам понять, почему у людей возникают те или иные проблемы в разные периоды жизни. […] Помните, что человеческий мозг не достигает своей зрелости автоматически. Поэтому часто говорят, что мозг у подростков еще не вполне сформировавшийся.

Мозг «миелинирует» весь наш жизненный опыт. Так что если в жизни подростка будут иметь место эпизоды, когда он получает незаслуженное вознаграждение, то он накрепко запоминает, что награду можно получить и без усилий.

Некоторые родители прощают подросткам плохое поведение, говоря, что «их мозг еще не полностью оформился». Именно поэтому очень важно целенаправленно контролировать тот жизненный опыт, который они впитывают.

Если позволить подростку избегать ответственности за свои действия, то можно сформировать у него разум, который будет ожидать возможности уклонения от такой ответственности и в дальнейшем. […]

Жизненный опыт повышает эффективность работы синапса

Синапс — это место контакта (небольшой промежуток) между двумя нейронами. Электрический импульс в нашем мозгу может передвигаться только при том условии, что он достигает конца нейрона с достаточной силой, чтобы «перепрыгнуть» через этот промежуток к следующему нейрону.

Эти барьеры помогают нам фильтровать на самом деле важную входящую информацию от не имеющего значения так называемого «шума». Прохождение электрического импульса через синаптические промежутки — это очень сложный природный механизм.

Его можно представить себе так, что на кончике одного нейрона скапливается целая флотилия лодок, которая транспортирует нейронную «искру» в специальные приемные доки, имеющиеся у рядом расположенного нейрона. С каждым разом лодки лучше справляются с транспортировкой.

Вот почему получаемый нами опыт увеличивает шансы передачи электрических сигналов между нейронами. В мозге человека имеется более 100 триллионов синаптических связей. И наш жизненный опыт играет важную роль, чтобы проводить по ним нервные импульсы так, чтобы это соответствовало интересам выживания.

На сознательном уровне вы не можете решать, какие именно синаптические связи вам следует развивать. Они формируются двумя основными способами:

1) Постепенно, путем многократного повторения.

2) Одномоментно, под воздействием сильных эмоций.

[…] Синаптические связи строятся на основе повторения или эмоций, пережитых вами в прошлом. Ваш разум существует за счет того, что ваши нейроны образовали связи, которые отражают удачный и неудачный опыт.

Некоторые эпизоды из этого опыта были «закачаны» в ваш мозг благодаря «молекулам радости» или «молекулам стресса», другие были закреплены в нем благодаря постоянным повторениям.

Когда модель окружающего мира соответствует той информации, которая содержится в ваших синаптических связях, электрические импульсы пробегают по ним легко, и вам кажется, что вы вполне в курсе происходящих вокруг вас событий.

Нейронные цепочки формируются только за счет активных нейронов

Те нейроны, которые активно не используются мозгом, начинают постепенно ослабевать уже у двухлетнего ребенка. Как ни странно, это способствует развитию его интеллекта.

Сокращение числа активных нейронов позволяет малышу не скользить рассеянным взглядом по всему вокруг, что свойственно новорожденному, а опираться на нейронные пути, которые у него уже сформировались.

Двухлетний малыш способен уже самостоятельно концентрироваться на том, что доставляло ему в прошлом приятные ощущения типа знакомого лица или бутылочки с его любимой едой.

Он может остерегаться того, что в прошлом вызвало у него отрицательные эмоции, например драчливый товарищ по играм или закрытая дверь. Юный мозг полагается уже на свой небольшой жизненный опыт в том, что касается удовлетворения нужд и избегания потенциальных угроз.

Как бы ни строились нейронные связи в мозге, вы ощущаете их как «истину»

В возрасте от двух до семи лет процесс оптимизации мозга у ребенка продолжается. Это заставляет его соотносить новый опыт со старым, вместо того чтобы накапливать новые переживания каким-то отдельным блоком.

Тесно переплетенные нейронные связи и нервные пути составляют основу нашего интеллекта. Мы создаем их, разветвляя старые нейронные «стволы», вместо того чтобы создавать новые.

Таким образом, к семи годам мы обычно четко видим то, что уже однажды видели, и слышим уже однажды услышанное.

Вы можете подумать, что это плохо. Однако подумайте над ценностью всего этого. Представьте себе, что вы солгали шестилетнему ребенку. Он верит вам, потому что его мозг жадно впитывает все, что ему предлагается. Теперь предположите, что вы обманули ребенка восьми лет.

Он уже подвергает ваши слова сомнению, потому что сравнивает поступающую информацию с уже имеющейся у него, а не просто «проглатывает» новые сведения. В возрасте восьми лет ребенку уже труднее формировать новые нейронные связи, что толкает его на использование уже имеющихся. Опора на старые нейронные цепочки позволяет ему распознать ложь.

Это имело огромное значение с точки зрения выживания для того времени, когда родители умирали молодыми и детям с малых лет приходилось привыкать заботиться о себе. В юные годы мы формируем определенные нейронные связи, позволяя другим постепенно угасать. Некоторые из них исчезают, как ветер уносит осенние листья.

Это помогает сделать мыслительный процесс человека более эффективным и целенаправленным. Конечно, с возрастом вы получаете все новые знания. Однако эта новая информация концентрируется в тех областях мозга, в которых уже существуют активные электрические пути.

Например, если наши предки рождались в охотничьих племенах, то быстро набирали опыт охотника, а если в племенах землепашцев — сельскохозяйственный опыт. Таким образом мозг настраивался на выживание в том мире, в котором они реально существовали. […]

Между активно используемыми вами нейронами образуются новые синаптические связи

Каждый нейрон может иметь много синапсисов, потому что у него бывает много отростков или дендритов. Новые отростки у нейронов образуются при его активной стимуляции электроимпульсами.

По мере того как дендриты растут в направлении точек электрической активности, они могут приблизиться настолько, что электрический импульс от других нейронов может преодолеть расстояние между ними. Таким образом рождаются новые синаптические связи.

Когда подобное происходит, на уровне сознания вы получаете связь между двумя идеями, например.

Свои синаптические связи вы ощущать не можете, но легко можете увидеть это в других. Человек, любящий собак, смотрит на весь окружающий мир через призму этой привязанности. Человек, увлеченный современными технологиями, все на свете связывает с ними.

Любитель политики оценивает окружающую реальность политически, а религиозно убежденный человек — с позиций религии. Один человек видит мир позитивно, другой — негативно. Как бы ни строились нейронные связи в мозге, вы не ощущаете их как многочисленные отростки, похожие на щупальца осьминога.

Вы ощущаете эти связи как «истину».

Рецепторы эмоций развиваются или атрофируются

Для того чтобы электрический импульс мог пересечь синаптическую щель, дендрит с одной стороны должен выбросить химические молекулы, которые улавливаются специальными рецепторами другого нейрона.

Каждое из нейрохимических веществ, вырабатываемых нашим мозгом, имеет сложную структуру, которая воспринимается только одним специфическим рецептором. Она подходит к рецептору, как ключ к замку. Когда вас захлестывают эмоции, то вырабатывается больше нейрохимических веществ, чем может уловить и обработать рецептор.

Вы чувствуете себя ошеломленным и дезориентированным до тех пор, пока ваш мозг не создаст больше рецепторов. Так вы адаптируетесь к тому, что «вокруг вас что-то происходит».

Когда рецептор нейрона продолжительное время неактивен, он исчезает, оставляя место для появления других рецепторов, которые могут вам понадобиться. Гибкость в природе означает, что рецепторы у нейронов должны либо использоваться, либо они могут потеряться.

«Гормоны радости» постоянно присутствуют в мозге, осуществляя поиск «своих» рецепторов. Именно так вы и «узнаете» причину своих позитивных ощущений. Нейрон «срабатывает», потому что подходящие молекулы гормонов открывают замок его рецептора.

А затем на основе этого нейрона создается целая нейронная цепь, которая подсказывает вам, откуда ожидать радости в будущем.

Изображения: © iStock.

Источник: https://theoryandpractice.ru/posts/14723-molekuly-radosti-kak-nash-mozg-sozdaet-neyronnye-svyazi-i-formiruet-privychki-i-intellekt

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.