Джон Арден: Укрощение амигдалы и другие инструменты тренировки мозга

Чем лучше человек осваивает определенный навык, тем больше у него становится участок мозга, отвечающий за выполнение этого навыка. Альваро Паскуаль-Леоне из Медицинской школы Гарвардского университета использовал метод транскраниальной магнитной стимуляции [4]для измерения отдельных участков коры головного мозга. Он исследовал слепых людей, способных читать по системе Брайля, и обнаружил, что карты коры мозга для пальцев, занятых при чтении рельефно-точечного письма, больше, чем карты коры мозга для остальных пальцев, а также для пальцев нормально видящих людей. Иными словами, повышенная чувствительность пальцев, занятых при чтении по системе Брайля, требовала больше пространства в структуре мозга. Таким образом, выученные движения стимулировали процесс нейропластичности, в результате которого в мозге было создано дополнительное пространство для этого навыка.

В еще одном эксперименте, посвященном изучению нейропластичности, участвовали музыканты, играющие на струнных инструментах. Исследователи выясняли, изменилась ли у них структура мозга для выделения дополнительного пространства для их навыка. У музыкантов и не-музыкантов не наблюдалось существенных отличий в том, какой участок сенсомоторной зоны (области в центральной части мозга, отвечающей за движения и физическое восприятие) контролировал пальцы правой руки (у музыкантов-правшей).

При этом наблюдались значительные различия в размере участка мозга, отвечавшего за пальцы левой руки (у музыкантов-правшей). Для игры на струнном музыкальном инструменте пальцы руки со стороны грифа (у правшей – левой) должны быть гибкими и натренированными. Участок коры мозга, контролирующий эти пальцы, был значительно больше у музыкантов, чем у не-музыкантов. Эта разница оказалась еще заметнее у людей, начавших занятия музыкой в возрасте до 12 лет. Хотя нейропластичность, обусловленная выполнением определенного действия, возможна и во взрослом возрасте, она проявляется тем сильнее, чем раньше человек начал играть на музыкальном инструменте и чем дольше он практикуется.

Менять структуру мозга посредством нейропластичности способны не только практические действия, но и одна лишь мысль об этих действиях, их визуализация. Например, ученые продемонстрировали, что простая визуализация игры на пианино стимулирует изменение участка мозга, отвечающего за движение пальцев при настоящей игре на пианино. Таким образом даже мысленная тренировка может способствовать перенастройке мозга.

Усиление синаптической передачи между двумя нейронами, сохраняющееся на протяжении длительного времени после воздействия на синаптический проводящий путь, называется долговременной потенциацией (ДВП). В результате этого процесса усиливается нейронная связь между клетками, и они становятся более способными к совместному активизированию в будущем. Таким образом, процесс ДВП относительно длительный.

В результате ДВП происходит усиление сходства между нейронами за счет изменения их электрохимического взаимодействия. На стороне передачи синапса увеличивается количество глутаминовой кислоты (возбуждающего нейромедиатора), вследствие чего на стороне приема происходят такие изменения, чтобы принять большее ее количество. Напряжение на стороне приема в состоянии покоя увеличивается, в результате притягивается больше глутаминовой кислоты. Если синаптическая связь между этими нейронами продолжает сохраняться, в работу вступают гены этих нейронов для создания инфраструктуры и укрепления этой связи.

Одним из наиболее важных элементов процессов нейропластичности и нейрогенеза является нейротрофический фактор мозга (BDNF, от англ. brain-derived neurotrophic factor ) белок человека, кодируемый геном BDNF, способствующий росту клеток. BDNF помогает создать, вырастить и сохранить инфраструктуру клеточной сети. Сегодня это одна из наиболее актуальных областей исследования в нейрофизиологии, и более тысячи статей уже написаны об удивительных функциях данного белка. Многие даже называют его «чудом роста», так как при попадании в клетки он стимулирует их рост. Эта способность была наглядно продемонстрирована в эксперименте, в ходе которого исследователи распылили BDNF на нейроны в чашке Петри. И у нейронов появились новые отростки: подобное происходит в мозге в процессе обучения и развития.

Механизм действия BDNF бывает разным. Он может действовать внутри клетки и активировать гены, повышающие выработку белков, серотонина и даже BDNF. Он может присоединяться к рецепторам синапса, стимулируя поток ионов, что ведет к повышению напряжения и усилению способности образовывать синаптические связи между нейронами. В целом BDNF предотвращает отмирание клеток, повышает их жизнеспособность и скорость роста. Активизация BDNF происходит опосредованно с помощью глутаминовой кислоты. BDNF повышает выработку внутренних антиоксидантов и защитных белков, а также стимулирует процесс ДВП, лежащий в основе нейропластичности.