Изменчивость нашего мозга не постоянна. Она разная у разных людей и зависит от возраста, пола, гормональных колебаний и факторов окружающей среды.
От чего зависит нейропластичность на протяжении жизни?
Нейропластичность особенно высока у детей: в раннем возрасте нейронные связи активно формируются внешними воздействиями. Если ребёнок имеет опыт устойчивых надёжных отношений, ему гораздо проще учиться новому и адаптироваться к изменениям. К сожалению, неблагоприятные ранние отношения (непредсказуемость, пренебрежение, насилие) часто приводят к дезадаптивной пластичности и нарушениям эмоциональной регуляции.
Во взрослом возрасте нейропластичность сохраняется. Хотя нейрогенез у взрослых происходит не так интенсивно, как у детей, мозг всё ещё активно регулирует существующие нейронные цепи, образует новые синапсы или удаляет старые, а также перестраивает микрососуды, снабжающие нейроны кислородом и глюкозой. Чтобы поддерживать эти процессы, взрослым так же, как и детям, важны значимые социальные отношения и постоянная двигательная и умственная активность.
После 60-70 лет изменчивость мозга зачастую снижается, отчего пожилые люди более подвержены когнитивным нарушениям и возрастным нейродегенеративным заболеваниям: болезни Альцгеймера или болезни Паркинсона. Значительную роль здесь играют гормональные факторы – колебания уровня эстрогена у женщин и снижение уровня тестостерона у мужчин. Однако проблемы старения мозга можно сильно смягчить изменением образа жизни: физическими упражнениями, а также правильной стратегией питания и подбором нейропротекторных средств, которые снижают воспаление и замедляют снижение когнитивных функций.
Исследования показывают, что мультимодальный подход, который сочетает занятия спортом, когнитивные тренировки, сбалансированное питание и, при необходимости, поддержку биорегуляторными средствами, может поддерживать или даже усиливать нейронную пластичность в любом возрасте.
Передовые направления в исследованиях нейропластичности
С развитием новых технологий и углублением знаний о работе мозга у нас появляются новые перспективы для использования и усилений нейропластичности как у здоровых людей, так и у тех, кому необходима врачебная помощь. Вот лишь малая часть того, что сегодня изучают нейрофизиологи, фармацевты и биоинженеры.
Помощники нейронов: глиальные клетки
Мозг состоит не только из нейронов. Глиальные клетки, или просто глия, это вспомогательные клетки ЦНС, которые отличаются от нейронов по происхождению, строению и функциям. Долгое время глию считали просто “клеем”, скрепляющим нервную ткань (откуда и название – от греческого слова γλοιός, “клей”). Теперь мы знаем, что глиальные клетки играют ключевую роль в работе мозга. Они обеспечивают нейроны питательными веществами, удаляют продукты обмена и повреждённые нейроны, а также влияют на проведение нервных импульсов.
Нарушения в их работе связывают с болезнью Альцгеймера, рассеянным склерозом и хроническими болевыми синдромами. В настоящее время учёные исследуют связь между глиальными клетками, нейронами и локальным кровотоком головного мозга. Регуляция этой связи – например, с помощью антигипертензивных препаратов или антиоксидантов – может помочь при лечении системных заболеваний или восстановлении после травм.
ВDNF: нейротрофический фактор мозга
Нейротрофический фактор мозга, или BDNF, от англ. Brain-Derived Neurotrophic Factor — это белок из семейства нейротрофинов, который стимулирует развитие нейронов и поддерживает их дифференциацию.
BDNF рассматривается как один из биологических способов связи между опытом (внешними воздействиями, обучением, стрессом) и структурами мозга. Так, на сегодня известно, что ген BDNF, кодирующий одноимённый белок, экспрессируется в областях мозга, которые контролируют прием пищи и массу тела. Также показано, что сочетание силовых и аэробных физических упражнений повышает уровень BDNF и косвенно способствует увеличению синтеза нейронов в гиппокампе.
Ещё одно перспективное направление терапии — прямое воздействие на сигнальные пути BDNF при помощи специализированных молекул-модуляторов.
“Мозг-компьютер”, транскраниальная стимуляция и другие высокие технологии
Высокие технологии в исследованиях нейропластичности – это не только диагностика с использованием ИИ. Существует множество методов, позволяющих направленно изменять активность нервной системы:
- нейрокомпьютерный интерфейс, или интерфейс мозг-компьютер – системы, преобразующие нейронные сигналы в команды для внешних устройств (и обратно). Используются для реабилитации (после инсультов, травм или для пациентов с ПТСР), а также как средства коммуникации для людей с моторными и перцептивными нарушениями
- методы транскраниальной стимуляции – неинвазивные методы лечения и диагностики, при помощи коротких магнитных или электрических импульсов для стимуляции коры головного мозга. Применяются для лечения резистентной депрессии, а также для двигательной реабилитации
- прочие методы нейромодуляции – например, вживление устройства для подачи лекарства (например, баклофена или морфина) напрямую в спинномозговую жидкость или радиочастотная нейромодуляция (воздействие на нерв током высокой частоты для снятия боли)
- способы редактирования генов (на базе CRISPR, микроинъекций, иных технологий). Хотя генная терапия на живых людях применяется крайне ограниченно, в будущем она может использоваться для улучшения нейропластического восстановления при инсульте, тяжёлых травмах и нейродегенеративных заболеваниях.
В мире “Чёрного зеркала”: чем опасны технологии изменения мозга
Хотя научные прорывы приносят много возможностей и массу информации об устройстве мозга, они также создают этические, социальные и технологические проблемы, которые человечеству ещё только предстоит решить. Приведём лишь некоторые из них.
- Высокая стоимость лечения. Поскольку социальное неравенство усиливается, всё меньше людей могут позволить себе передовые методы лечения. Это исключает из числа пациентов уязвимые группы населения – тех, кому зачастую больше всего нужна помощь.
- Конфиденциальность данных. Как правило, исследования нейропластичности опираются на большие массивы данных: результаты визуализации, генетическую информацию, сведения об образе жизни пациентов, их истории болезни и т.д. Большая концентрация таких данных делает их крайне уязвимыми для деанонимизации, продажи или иного неправомерного использования.
- Разница между лечением и улучшением. Как правило, в обществе широко поддерживаются вмешательства, которые восстанавливают или корректируют функции нервной системы: реабилитация после инсульта, поведенческая терапия, восстановление двигательных навыков при нейродегенеративных заболеваниях. Однако если эти вмешательства направлены на получение преимуществ по сравнению с обычным функционированием, этическая ситуация усложняется. Возникает риск разделения людей на тех, кто имеет доступ к апгрейду, и тех, кто вынужден оставаться “базовой моделью”. В условном технологическом будущем школьник, чьи родители не смогли оплатить курс нейростимуляции, будет проигрывать сверстникам – и неважно, насколько талантлив он сам.
- Проблема контроля над технологиями. Инструменты воздействия на нервную систему развиваются так быстро, что пациенты и участники экспериментов могут не в полной мере понимать долгосрочные последствия их внедрения. Одна из самых трагических историй, связанных с нейротехнологиями, произошла совсем недавно, в 2020 году. К этому времени бионические протезы сетчатки, разработанные компанией Second Sight Medical Products, помогли многим слепым людям частично восстановить зрение. Однако в пандемию компания потерпела крах, и в результате около 350 её пациентов остались без технической поддержки и не могут отремонтировать или удалить устаревшие протезы.
Пластичность мозга: обещание или реальная надежда для пациента?
Внедрение новейших терапевтических вмешательств в широкую врачебную практику – непростая задача не только с этической точки зрения, но и экономически, и технически. Во-первых, сами методы исследования нейропластичности требуют дорогостоящего оборудования и длительного обучения персонала. Во-вторых, внедрение таких подходов в рутинную медицину требует масштабных клинических испытаний с длительным наблюдением, а их финансирование часто не вписывается в традиционные модели страховой или государственной поддержки.
И, наконец, нейроисследования крайне разнятся по продолжительности, интенсивности и методам оценки, что затрудняет прямые сравнения и метаанализы – а следовательно, оптимизацию протоколов лечения, отбор пациентов и масштабируемость.
Таким образом, несмотря на впечатляющие успехи в изучении механизмов нейропластичности, путь от лаборатории до клиники остаётся долгим и сложным. Преодоление этого разрыва потребует не только новых технологий и междисциплинарного взаимодействия, но и проведения больших и долгосрочных клинических испытаний, и разработки чётких нормативных рамок. И тогда наше понимание того, как мозг учится меняться, превратится в реальную помощь тем, кто в этой способности к изменению нуждается больше всего.