Нейропластичность – это способность мозга изменять свою структуру и формировать новые нейронные связи под влиянием нового опыта или воздействий среды.
Благодаря нейропластичности мы учимся, восстанавливаемся после травм или заболеваний и адаптируемся к внешним условиям.
Восстанавливаются ли нервные клетки?
Долгое время считалось, что структура мозга взрослого человека неизменна, а нейроны не восстанавливаются. По современным представлениям, мозг может перестраиваться всю жизнь, и вот как это работает.
Нейробиология: как мозг реорганизует сам себя
Существует много различных теорий, объясняющих нейропластичность. Большинство этих теорий исследует функционирование синапсов – специальных структур, которые обеспечивают передачу сигнала от одной нервной клетки к другой. Исследователи выделяют четыре главных процесса, лежащих в основе нейропластичности.
1. Синаптическая пластичность
Это способность отдельных синапсов изменять силу передаваемого сигнала: усиливать при частом использовании или, наоборот, ослаблять неиспользуемые связи. Адаптивная пластичность возникает, когда синаптические связи укрепляются во время приобретения нового навыка – скажем, при игре на музыкальном инструменте или изучении иностранного языка.
К сожалению, бывает также дезадаптивная пластичность: когда сигналы между нервными клетками чрезмерно возрастают или искажаются. Такое случается при фибромиалгии или нейропатии.
Кроме того, синаптическая пластичность также проявляется в ослаблении связей между нейронами – так называемой долговременной депрессии синапсов. Несмотря на грозное название, она полезна для мозга, потому что замедляет возбуждение нервных клеток, не давая им “перегреваться”. Однако излишняя оптимизация синапсов может привести к нарушению баланса возбуждения и торможения в нейронных цепях, что, в свою очередь, связано с нейродегенеративными заболеваниями (например, болезнью Альцгеймера).
2. Структурная пластичность
Структурная пластичность – это физические изменения в нейронной архитектуре, в том числе синаптогенез (образование новых синапсов), ветвление нейронных отростков и синаптический прунинг.
Синаптический прунинг – ещё один способ оптимизировать мозг, а именно удаление ненужных синапсов. Этот процесс активнее всего в детстве и продолжается у взрослых, особенно подростков и беременных женщин. Избыток или недостаток прунинга отмечается у людей, страдающих расстройствами аутистического и шизофренического спектра. Однако механизмы, вызывающие эти заболевания, ещё предстоит изучить.
К структурной нейропластичности также относятся:
- ремиелинизация – восстановление изоляции нервных волокон
- ангиогенез – образование новых кровеносных сосудов для питания активных зон
- и адаптация самих нейронов – изменение их электрофизиологических свойств в ответ на обучение и внешние стимулы.
3. Нейрогенез: существует ли он у взрослых?
Нейрогенез – это процесс образования новых нейронов. Ранее считалось, что он полностью прекращается в раннем подростковом возрасте. Впоследствии нейрогенез был обнаружен у взрослых птиц, крыс и других мелких млекопитающих. Убедительной теории нейрогенеза у людей до сих пор нет, как и неясно, насколько вновь образованные нейроны интегрируются в уже существующие нейронные сети.
Одно из самых перспективных направлений в исследовании нейрогенеза у человека – регенеративная фармакология: разработка лекарств для стимуляции клеток, из которых образуются нейроны головного и спинного мозга.
4. Функциональная реорганизация мозга
Ещё древние греки придерживались мнения, что при повреждении одной половины мозга вторая способна брать на себя утраченные функции. В XIX и XX веке эта теория трансформировалась: нейрофизиологи предположили, что одни части мозга могут “замещать” другие, беря на себя их работу. Так, при разрушении зоны Брока – области головного мозга, ответственной за обработку речи – её функции иногда берут на себя соседние области.
Аналогичный процесс происходит после инсульта, когда для восстановления подвижности задействуются смежные области мозга и межполушарные нейронные пути. Дезадаптивная пластичность возможна и на этом уровне: так, чрезмерная взаимосвязь между областями, обрабатывающими сигналы о повреждениях ткани, приводит к хроническому восприятию боли, даже если внешних воздействий нет.
Другой пример функциональной пластичности мозга – консолидация памяти, то есть перевод воспоминаний из кратковременной памяти в долговременную. Во время консолидации нейроны в разных областях скоординированно активируются, перезаписывая информацию из гиппокампа в кору больших полушарий для постоянного хранения.
Зачем нужно изучать нейропластичность?
Нейропластичность – это зонтичный термин, включающий в себя множество разных процессов, которые использует мозг в ответ на внешние воздействия или во время обучения.
По мере того, как мы будем узнавать больше о строении и связях головного мозга, наши представления о нейропластичности и её механизмах также будут меняться, и мы сможем разработать более эффективные методы лечения, чтобы помочь мозгу быстрее и полнее восстанавливать свои функции.