Основные принципы нейропластичности - с точки зрения нейрофизиологии

В ближайшие десятилетия исследования связи между мозговой деятельностью и поведением по-прежнему будут строиться на фундаментальной концепции пластичности мозга. При проведении таких исследований ученые руководствуются несколькими принципами (более подробную информацию можно найти в Kolb & Gibb, 2014). Ниже мы рассмотрим семь принципов.

1. Изменения поведения отражают изменения в мозге. Основная функция мозга — формирование поведения, однако поведению не свойственна статичность. Мы учимся и запоминаем, у нас формируются новые мысли и зрительные образы. Кроме того, мы меняемся в течение жизни. Все эти процессы обусловлены изменениями в нейронных сетях.

Когда меняются нейронные сети, меняется и поведение, в том числе психические процессы. Данная формула особенно важна для нейробиологов, занимающихся поиском методов лечения поражений головного мозга или поведенческих расстройств: чтобы изменить поведение, нам необходимо изменить мозг.

2. Все нервные системы одинаково пластичны. Даже у самых примитивных животных, таких как нематода С. elegans, встречаются примитивные формы научения, которые коррелируют с пластичностью нейронов. Молекулярные механизмы в примитивных и сложно устроенных системах могут различаться, но принципы нейропластичности одинаковы как у примитивных, так и у сложно устроенных животных. Это позволяет изучать нейропластичность на большем числе видов животных, чем принято использовать в иных нейро-научных исследованиях.

P.S. Ученые исследуют нейропластичность у самых разных видов животных — от червей и насекомых до рыб, птиц и млекопитающих.

Продолжительное воздействие глутамата. Повышение уровня глутамата запускает каскад нейрохимических процессов, который приводит к синаптическим изменениям и долговременной потенциации

3. Пластические изменения зависят от возраста. Мозг по-разному реагирует на один и тот же опыт в разном возрасте, особенно в процессе развития. Например, префронтальная кора созревает поздно, поэтому один и тот же опыт по-разному влияет на эту область в детстве, подростковом возрасте и далее в течение жизни.

4. События периода пренатального онтогенеза могут влиять на нейропластичность на протяжении всей жизни. Пренатальный опыт может влиять на организацию мозга. Потенциально неблагоприятный опыт, такой как воздействие рекреационных или лекарственных препаратов в период пренатального онтогенеза, и благоприятный опыт, такой как тактильная стимуляция кожи матери, могут менять экспрессию генов или запускать другие эпигенетические механизмы, оказывающие устойчивое воздействие на организацию мозга.

На развитие и организацию мозга у потомства может влиять даже опыт, пережитый отцом и матерью до зачатия.

5. Пластические изменения зависят от области мозга. Хотя мы склонны считать, что пластические изменения должны затрагивать все нейронные сети в совокупности, очевидно, что многие обусловленные опытом изменения отличаются высокой специфичностью. Мы наблюдали это на примере воздействия психоактивных препаратов на префронтальную кору, не затрагивавшего другие области коры. Это касается не только избирательного воздействия препаратов на префронтальную кору, но и противоположных изменений, наблюдаемых в дорсолатеральной префронтальной коре и орбитофронтальной коре.

Конкретные изменения зависят от типа психоактивного препарата. Например, стимуляторы вроде амфетамина повышают плотность дендритных шипиков в дорсолатеральной префронтальной области и снижают плотность дендритных шипиков в орбитофронтальной области.

Последствия содержания в обогащенной среде. По воздействием опыта происходят изменения не только в нейронах коры, но также в астроцитах и кровеносных сосудах.

6. Обусловленные опытом изменения взаимодействуют между собой. Метапластичность — это взаимодействие между различными пластическими изменениями в головном мозге на протяжении всей жизни. Проживая жизнь, животное непрерывно накапливает опыт, который меняет организацию его мозга. Накопленные в течение жизни переживания могут взаимодействовать друг с другом. Помещение животного в обогащенную среду приводит к выраженным изменениям организации его нейронных сетей, однако предварительное воздействие психоактивными препаратами полностью сводит на нет эффект обогащения среды.

И наоборот, хотя помещение в обогащенную среду не подавляет эффекты психоактивных препаратов, обогащение среды позволяет заметно их ослабить. События пренатального периода онтогенеза могут изменять воздействие психоактивных препаратов в дальнейшей жизни: например, тактильная стимуляция матери во время беременности впоследствии ослабляет влияние психоактивных препаратов на потомство.

7. Пластичность имеет ряд преимуществ и недостатков. В основном мы акцентировали внимание на пластических изменениях в нервной системе, которые могут способствовать улучшению двигательных и когнитивных функций. Однако, как уже было сказано выше применительно к эффектам психоактивных препаратов, пластические изменения в нейронных сетях также могут приводить к нарушениям поведения. Наркоманы, чья префронтальная кора претерпела изменения, склонны к недальновидным поступкам.

У людей с посттравматическим стрессовым расстройством наблюдается нарушение кровоснабжения миндалины и поясной коры. Это влечет за собой нежелательные последствия.

Положительные последствия состоят в следующем: вызвав пластические изменения, которые повернут вспять такие нарушения в префронтальной коре, мы можем лечить или даже полностью излечивать некоторые расстройства, вызванные изменениями префронтальной коры. Например, старческие нейрокогнитивные расстройства развиваются из-за утраты синапсов, которую можно остановить, используя различные методы когнитивной терапии (Mahncke et al., 2006).

а) Закрепление изученного. Прежде чем продолжить, проверьте себя.
1. Многократная высокочастотная стимуляция возбуждающих нейронов приводит к появлению феномена _______ , а многократная низкочастотная стимуляция вызывает _______ .
2. LTPi and LTDi обнаружены в _______ нейронах.
3. Лежащие в основе памяти структурные изменения — это изменения в _______ и в _______ .
4. Усвоение сложной пространственной информации связано с увеличением объема серого вещества в _______ .
5. Прогрессирующее усиление поведенческих реакций при многократном введении психоактивного препарата называют _______ .
6. Каким образом пластические изменения в головном мозге могут привести к нежелательным последствиям?

б) Ответы на вопросы для самконтроля:
1. Долговременной потенциации (LTP); долговременную депрессию (LTD).
2. ГАМКергических или тормозных.
3. В любом порядке: количестве нейронов; количестве синапсов.
4. Гиппокампе.
5. Поведенческой сенситизацией.
6. Пластические изменения в нейронных сетях могут негативно влиять на поведение, обеспечивая научение формам поведения, не способствующим здоровому функционированию. В качестве примеров можно привести зависимость и ПТСР.

- Читать далее "Восстановление после черепномозговой травмы - с точки зрения нейрофизиологии"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 21.11.2023