Как мозг создает новые нейронные связи🧠

Долгое время научное сообщество предполагало, что мозг взрослого человека не меняется. Такое мнение господствовало, когда человек в силу социальных и экономических причин чаще всего выбирал какое-то одно дело, и посвящал ему свою жизнь.

Сегодня люди проводят жизнь в путешествиях и общаются на разных языках, а онлайн-образование, с помощью только доступа в сеть, позволяет освоить множество специальностей. Исходя из этого, ученые предположили, что мозг развивается совсем не так, как они думали раньше.

О чем речь?

Наш мозг состоит из нейронов – нервных клеток, которые передают друг другу информацию с помощью электрических зарядов. Заряд переходит от одного нейрона к другому с помощью синапсов – соединений между ними. И, чем этих соединений больше, тем лучше мозг справляется с различными функциями – запоминает и производит информацию, управляет движением, планирует действия.

Представьте себе квадратный лист бумаги. На нем начертили шесть линий – три из них идут слева направо и делят лист на четыре равные части, еще три делят его аналогично, но уже сверху вниз. В итоге у нас есть поле, поделенное на шестнадцать квадратов. В каждом квадрате поставим точку. Точки пронумеруем от 1 до 4 в верхнем ряду, прямо под номером 4 будет номер 5. Во втором ряду точки пронумеруем в обратном направлении от 5 до 8. Если мы пронумеруем точки и последовательно соединим их линией, то получим 15 отрезков. Если номер 1 соединить не только с номером 2 по горизонтали, а и с номером 8 по вертикали и с номером 7 по диагонали, отрезков станет больше.

А, если точек гораздо больше и соединяются они не в плоскости, а в трехмерном пространстве, то связей будет на несколько порядков больше. По такой схеме работают нейронные связи мозга.

Как формируются нейронные связи?

Развитие нейронных связей и процесс формирования нейронов называется нейрогенезом. Есть два вида нейрогенеза – нейрогенез взрослых и эмбриональный нейрогенез.

В период эмбрионального развития происходит самый большой скачок в развитии нейрогенеза, закладывается его основа. Развитие его в этот период играет решающую роль для дальнейшей жизни. После этого периода идет рост количества нейронов. Эмбриональный нейрогенез наблюдается у млекопитающих. Он всегда сопровождается обильным клеточным размножением специальных клеток, расположенных в особом отделе коры структуры мозга. Эти клетки представляют собой стволовую клеточную структуру мозга зародыша. Они разделяются асимметричным методом и дают жизнь новорожденным нейронам, мигрирующим потом в другие области мозга, где уже осуществляется процесс образования других новых слоев.

Позже, в первые три года жизни, у ребенка формируется максимальное количество синапсов. Марко Магрини в своей книге «Мозг. Инструкция по применению» пишет, что в первые три года жизни нейронные связи у ребенка составляют около миллиона миллиардов контактов – каждый нейрон вступает в связь с другими не менее 15 тысяч раз. У взрослого остается примерно половина из этих соединений. Так распорядилась эволюция – наш организм создает избыток связей, чтобы в итоге без вреда с ними расстаться. Этот процесс называется синаптический прунинг.

Формирование нейронных связей у взрослых – явление, которое начали изучать совсем недавно. Одним из первых, кто заговорил о его существовании, был Джозеф Альтман. Используя новый для того времени метод авторадиографии с меченым тимидином, он и его сотрудники выпустили в 60-х ряд работ, утверждающих, что нейрогенез протекает в зубчатой фасции гиппокампа, обонятельных луковицах и коре головного мозга у взрослых крыс, морских свинок, а также в новой коре у кошек. Позже Майкл Каплан получил аналогичные результаты у взрослых приматов, но из-за скептицизма научного сообщества того времени не стал продолжать исследования. Одним из поворотных моментов в изучении нейрогенеза стала серия статей Фернандо Ноттебома, вышедшая в 80-х и 90-х годах. В ходе его работы с птицами выяснилось, что в отделах их мозга, гомологичных коре и гиппокампу приматов, помимо гибели происходит образование огромного количества новых клеток. При этом, многие новые клетки являются нейронами и образуют синапсы, а активность всего этого процесса коррелирует со сложностью окружающей птицу среды.

Исследование нейрогенеза продолжили с новыми силами после введения в научную практику синтетических аналогов тимидина. Такие аналоги куда легче потом обнаружить в тканях, чем радиоактивные, которые использовал Альтман. Кроме того, уже открыли маркеры клеток разных типов: нейронов различной степени зрелости, клеток глии, а также любых клеток, находящихся в фазе митоза, то есть делящихся. Это позволило еще увереннее говорить об активном нейрогенезе в зубчатой фасции гиппокампа и в стенках желудочков мозга с проекциями в обонятельные луковицы. Последние работы демонстрируют нейрогенез и в ряде других структур мозга: в хвостатом ядре, фронтальной коре, первичной и вторичной моторной и соматосенсорной коре. Но недостаточно высокая активность процесса всё же не позволяет называть эти зоны нейрогенными, в отличие от двух вышеназванных.

Как развить нейронные связи во взрослом возрасте

Среди позитивных факторов особенно эффективным является обогащенная среда, включающая в себя физические упражнения. По различным данным, нахождение в течение небольшого количества времени (примерно от недели до месяца) в такой среде стабильно и значимо повышает уровень нейрогенеза. Причем, увеличение может быть даже пятикратным — в зависимости от возраста, состояния здоровья и других параметров. Несмотря на активное изучение эффектов обогащенной среды на нейрогенез, на современном этапе исследований остается открытым вопрос о том, какие именно из ее компонентов (физическая или исследовательская активность) оказывают влияние на процесс формирования новых нейронов в мозге, а также на какие этапы нейрогенеза эти эффекты распространяются. Тем не менее, уже имеющихся знаний достаточно, чтобы сформировать такой образ жизни, который поспособствует нейрогенезу взрослого.

Как увеличить количество нейронных связей

Физические нагрузки

Хочешь быть умным – бегай.

Эксперименты на лабораторных животных еще несколько лет назад показали, что регулярные физические нагрузки улучшают умственные способности. Так, у крыс, которых семь недель заставляли ежедневно заниматься бегом, увеличилось число нейронов гиппокампа — области мозга, отвечающей в том числе за обучение и память. Причем, длина дистанций, пробегаемых грызунами, прямо коррелировала с количеством новых нервных клеток в их мозге. А вот упражнения с утяжелением такого эффекта на гиппокамп не оказывали.

Согласно данным американских и ливанских ученых (они заставляли бегать мышей), во время тренировок в организме животных выделяется больше нейротрофического фактора мозга BDNF. Этот белок отвечает за нейрогенез и играет важную роль в процессах формирования долговременной памяти. Скорее всего, именно он способствует появлению новых нейронов в мозге животных.

Косвенные данные указывают на то, что физические нагрузки повышают пластичность и человеческого мозга — способность его клеток менять связи с другими нейронами и запоминать новую информацию. Кроме того, занятия аэробикой делают гиппокамп более эластичным — в нем улучшается кровоснабжение и практически не бывает воспалительных процессов, что благотворно сказывается на умственных способностях.

Но с физическими нагрузками не стоит перебарщивать. Многочасовые изнурительные тренировки, наоборот, негативно сказываются на функциях мозга и заставляют людей принимать необдуманные решения.

Йога

По мнению американских ученых, йога влияет на мозг аналогичным образом - усиливает его структуры, связанные с памятью и управлением эмоциями. Результаты 11 исследований показали, что при занятиях медитацией и специальными дыхательными упражнениями увеличивается объем гиппокампа. Кроме того, у людей, регулярно практикующих йогу, по сравнению с остальными более развиты префронтальная и поясная кора головного мозга, а также миндалевидное тело. Эти области связаны с планированием и принятием решений, вниманием, памятью, обучением и эмоциональной регуляцией. Если не знаете, как начать заниматься, бросьте клич на invme.com – многие будут рады позаниматься вместе.

Рисование

В 2014 году ученые из Британии и Бельгии обнаружили, что у профессиональных художников больше нейронов в областях мозга, которые отвечают за мелкую моторику и визуализацию образов. Ученые предположили, что эта особенность может быть врожденной, но и не исключали воздействия факторов влияния внешней среды, в том числе воспитания и регулярных занятий живописью.

По мнению немецких нейробиологов, именно постоянная художественная практика приводит к увеличению числа нервных клеток и улучшает нейронные связи. Они попросили 28 добровольцев, чей средний возраст около 64 лет, пройти десятидневные курсы рисования или посетить несколько картинных галерей. Перед экспериментом и сразу после него всем волонтерам провели МРТ-сканирование. Оказалось, что у участников из первой группы увеличилась функциональная плотность нейронных связей в префронтальной и теменной коре. Эти области связаны с принятием решений и планированием сложного когнитивного поведения. Нервные клетки в этих зонах мозга стали лучше взаимодействовать друг с другом.

Правильное питание

Согласно сразу нескольким исследованиям, на работу мозга могут влиять продукты, содержащие природные антиоксиданты - флавоноиды. Прежде всего речь идет о кофе и горьком шоколаде. Так, в эксперименте австралийских ученых участники, которые ели шоколад хотя бы раз в неделю, легче справлялись с различными заданиями на память и внимание.

В случае с кофе флавоноиды защищают мозг от преждевременного старения и скопления в его структурах белков, которые могут привести к болезни Альцгеймера. А кофеин, в свою очередь, улучшает память.

Теперь вы понимаете, как работает человеческий мозг. Выполняйте упражнения для развития нейронных связей, и ваш разум еще долго останется светлым.