Нейронная пластичность

Мирко Фарина предупреждает нас, чтобы мы не были слишком взволнованы заявлениями об улучшении мозга

«Нейронная пластичность» отнюдь не недавнее открытие: свидетельства о ней накапливались в течение последнего столетия. Поэтому неудивительно, что нейронная пластичность долгое время рассматривалась (как в психологии, так и в нейробиологии) как важное свойство мозга на всех уровнях и для всех видов.

Нейронная пластичность (также известная как пластичность мозга или нейропластичность) - это способность мозга компенсировать повреждение и регулировать его активность в ответ на новые ситуации или изменения в поведении или окружающей среде. Это достигается за счет содействия реорганизации мозга. Эта способность не обязательно ограничена младенчеством, и обычно сохраняется индивидуумом на протяжении всей жизни. Изменения, происходящие в мозге, происходят в основном на уровне связей между нейронами.Новые соединения могут образовываться или старые могут быть перемонтированы, так что общая организация существующих синаптических соединений может измениться.Этот процесс обычно приводит к структурным (анатомическим / морфологическим), функциональным (физиологическим) и нейрохимическим изменениям в нашем мозге, но также - иногда - к генерации новых нейронов. Это последнее явление называется нейрогенезом, и было доказано, что оно существует у всех видов млекопитающих.Недавние нейронаучные исследования подтвердили центральную роль нейронной пластичности в познании человека и подчеркнули, как тренировка и интенсивная практика могут вызывать такие изменения (структурные и функциональные). Это можно проиллюстрировать с помощью следующих тематических исследований.

Тематические исследования

В широко обсуждаемом исследовании Элеонора Магуайр и его коллеги  показали, что обширное обучение пространственной навигации может привести к увеличению размера гиппокампа - структуры в форме морского конька, расположенной рядом со средним мозгом, которая, помимо прочего, участвует в консолидация информации из кратковременной в долговременную память и в представление текущего местоположения человека и его направления, или пространственного познания. В исследовании Магуайра испытуемыми были все лондонские таксисты, которые значительно различались по количеству лет опыта. Улицы Лондона запутанны и очень сложны, а вождение такси требует значительной импровизации: водитель такси должен находить короткие пути, избегать пробок и должен уметь менять маршруты на лету в зависимости от день недели.

Чтобы выяснить, может ли интенсивное вождение кабины вызвать структурные изменения в мозге, Maguire et al.выполнил магнитный резонанс на мозгах лондонских таксистов, а затем проанализировал объем их гиппокампа. Исследователи выяснили, что по отношению к гиппокампу совпадающих контрольных субъектов (включая водителей автобусов, которые ездят столько же часов, но по жестким маршрутам), задняя часть гиппокампа водителей такси показала значительное увеличение. Это структурное различие, вероятно, было связано с вождением такси, поскольку оно было пропорционально многолетнему опыту в качестве водителя такси. Это исследование интересно, потому что оно показывает, как перекрытие и интеграция между долговременной памятью и пространственным познанием в ответ на требования окружающей среды могут привести к локальным пластическим изменениям в структуре мозга взрослого человека.

Несколько других исследований также сообщают о наличии функциональных изменений коры после дефицита восприятия и / или тренировки. Одним из ярких примеров в этом контексте является случай сенсорной замены. Термин «сенсорная замена» относится к использованию сенсорной модальности для предоставления информации об окружающей среде, которая обычно собирается другим смыслом. Устройства сенсорной замены, таким образом, обеспечивают посредством необычной сенсорной модальности (замещающей модальности) доступ к элементам мира, которые обычно испытываются через другой сенсорный канал (замещенная модальность). Принципы сенсорной замены были точно сформулированы Бахи-Ритой,кто - среди первых неврологов, осознавших огромный потенциал для восстановления, который пластичность мозга открыла для пациентов, страдающих от потерь, вызванных повреждением мозга, - провел эксперименты с потенциалом кожи в качестве среды для передачи графического материала. Основополагающие усилия Бахи-Риты привели к производству двух категорий систем. Устройства визуальной и тактильной замены, которые преобразуют изображения в тактильные стимулы, и системы визуальной и слуховой замены, которые преобразуют изображения в звуки. Недавние исследования по сенсорной замене предположили, что эти системы работают, используя перекрестную модальную пластичность сенсорной коры; способность сенсорной коры собирать некоторые виды информации о внешней среде независимо от характера сенсорных входов, которые она обрабатывает. 

В частности аналогично, было показано, что жертвы инсульта могут иногда возвращать подвижность в своих парализованных конечностях посредством интенсивной физиотерапии, которая вынуждает их тренировать парализованную руку, ограничивая подвижную.

Раскрутка 

Все эти тематические исследования - примеры серьезной и обоснованной научной практики - демонстрируют, что нейронная пластичность является центральной в современных нейробиологических исследованиях. Они также показывают важность нейронной пластичности для развития некоторых наших уникальных когнитивных функций. Тем не менее, изучение нейронной пластичности также вдохновило множество научно-популярных книг , которые превратили понятие нейронной пластичности в панацею для решения всевозможных трудностей и проблем, с которыми люди могут столкнуться на протяжении всей своей жизни. Эти книги обманывают пластичность и утверждают, что учат своих читателей методам перестройки мозга, чтобы изменить отношение, улучшить здоровье и физическую форму, достичь личных целей, преодолеть негативность, повысить умственную четкость и ясность

Даже признанные исследователи иногда баловались шумихой. Например, в своей последней книге Михаил Мерзенич представил конкретную программу тренировки мозга на основе подписки, которая, как он утверждает, может научить ряду «научных методов» омоложению, реконструкции и перестройке мозга в любом возрасте.

Исследования такого типа привели к развитию быстрорастущей индустрии тренировки мозга, которая в основном стремится извлекать выгоду из страхов и надежд людей.Особенно популярным в последние годы был эффект Моцарта, представленный в ряде исследований и книг , которые побуждали родителей играть музыкальные произведения для своих детей в надежде, что это приведет к улучшению их умственного развития и пространственно-временных рассуждений. Другие примеры популярных приложений для тренировки мозга включают Luminosity , Peak , Elevate , Fit Brains Training и Cognito.Все они утверждают, что улучшают когнитивные и перцептивные навыки посредством повторного обучения, что позволяет их пользователям лучше работать - например, в школе или на работе.

Как избежать ажиотажа

В этот момент естественно возникает ряд вопросов. Изучая нейронную пластичность, как мы можем избежать безудержного «нейроэссенциализма» - использования доказательств нейробиологии для обоснования претензий на психологическом уровне ], которое стало настолько доминирующим в современной научно-популярной науке? И какие доказательства необходимы, чтобы делать научно обоснованные заявления о нашем мозге и его пластической природе? Это сложные методологические и концептуальные проблемы как в нейробиологии, так и в философии науки. У меня, конечно, нет всех ответов на эти вопросы, но я могу выдвинуть несколько основных предложений, которые могут быть полезны для любого энтузиаста пластичности, желающего изучить эти вопросы дальше.

Мы, безусловно, нуждаемся в серьезных научных исследованиях (таких как исследования Магуайра), которые делают скромные, проверяемые, точные и точные заявления о природе и масштабах нейронной пластичности. При изучении нейронной пластичности и, когда это уместно, нам также необходимо четко выделить механизмы, с помощью которых это происходит - например, гомосинаптические механизмы, которые включают изменения в силе синапса, вызванные его собственной активностью;гетеросинаптические механизмы, которые включают изменения силы синапса, вызванные активностью в другом пути; биохимические (молекулярные) механизмы, лежащие в основе синтеза белка, а также уровень, к которому он применяется (индивидуум, вид).

Говоря о силе нейронной пластичности, мы также требуем более систематического и тщательного анализа различных видов нейронной пластичности, которые обычно используются для объяснения таких разнообразных явлений, как нейронные изменения, рост новых нейронов или улучшение специфических когнитивных способностей. после реабилитации или тренировки. Самое главное, мы должны быть чрезвычайно осторожны, чтобы избежать пустого использования научных терминов из нейробиологии для обоснования претензий на психологическом уровне. Поэтому мы должны избегать использования общего понятия нейронной пластичности для объяснения всех видов изменений (нейронных, когнитивных, психологических и т. Д.), Которые происходят в нашем мозге.

Но даже если мы сделаем все это и сможем избежать шумихи, изучение нейронной пластичности само по себе вряд ли даст какое-либо революционное понимание изучения когнитивного развития или эволюции человека. Это потому, что эти явления слишком сложны, чтобы понять их, изучая только нейронную пластичность. Таким образом, важным способом улучшения и обогащения наших объяснений сложных явлений, в которых может быть непосредственно задействована нейронная пластичность, является выявление множества различных форм пластичности (помимо нейронной пластичности), которые могут активно (совместно или независимо от этого) вносить вклад в такие явления. , Таким образом, при изучении нейронной пластичности важно подчеркнуть, что это только одна из многих разновидностей пластичности, наблюдаемых у людей (наряду с, например, морфологической, физиологической или поведенческой пластичностью),

Тот факт, что мозг взрослого человека гораздо более податлив или гибок, чем считалось ранее, безусловно, является важным посланием, которое можно взять домой, и, возможно, даже освободительным. Более богатое, глубокое и более всеобъемлющее понимание нейронной пластичности, несомненно, обещает возможность лучшего мира, в котором люди смогут оправиться от физического и эмоционального повреждения их мозга и, возможно, даже увеличить свои возможности, чтобы обеспечить большую производительность, интеллект или социализация. Но при рассмотрении этого явления крайне важно уделять внимание фактическим деталям исследования, а не просто расплывчато распознать «перемонтирование» и его потенциальные удивительные приложения. Также важно изучить специфические условия, которые поддерживают нейропластические изменения в нашем мозге, и поэтому важно не раздувать его потенциальное значение в чрезмерных сферах бессмыслицы. Нейронная пластичность, безусловно, является повсеместным явлением, но не является панацеей от всех наших проблем. Не поддавайтесь на рекламу нервной пластичности!