Области мозга могут перестраиваться
Тюбингенские ученые впервые продемонстрировали, что широко распространенные нервные сети в мозгу фундаментально реорганизуются по мере необходимости.
Ученые из Института биологической кибернетики Макса Планка в Тюбингене впервые смогли показать, что активность больших участков мозга можно изменить в долгосрочной перспективе, экспериментально стимулируя нервные клетки в гиппокампе. Объединив функциональную магнитно-резонансную томографию с микростимуляцией и электрофизиологией, они смогли отследить, как восстанавливаются соединения больших популяций нервных клеток в переднем мозге крыс. Эта область мозга активна, когда мы что-то вспоминаем или ориентируемся. Полученные результаты являются первым экспериментальным доказательством того, что большие части мозга изменяются в процессе обучения. («Текущая биология», 10 марта 2009 г.)
Нейрональной пластичностью ученые называют свойство синапсов, нервных клеток или целых участков мозга изменяться в зависимости от их использования. Это элементарный механизм процессов обучения и памяти. Правило обучения Хебба (1949) уже объясняет это явление в нейронных сетях с общими синапсами: если нервная клетка А постоянно и неоднократно возбуждает нервную клетку Б, то, согласно постулату психолога Дональда Олдинга Хебба, синапс изменяется таким образом передача сигнала становится более эффективной. Это увеличивает мембранный потенциал нейрона-реципиента. Этот процесс обучения, который может длиться от нескольких минут до всей жизни, интенсивно исследуется в гиппокампе.
С тех пор большое количество исследований показало, что гиппокамп важен для памяти и пространственной ориентации у животных и людей. Как и кора головного мозга, гиппокамп также состоит из миллионов нервных клеток, которые связаны друг с другом посредством синапсов. Нервные клетки общаются друг с другом с помощью так называемых «потенциалов действия»: электрических импульсов, которые передаются от клетки-передатчика к клетке-приемнику. Если эти потенциалы действия возникают чаще, быстрее или более скоординированным образом, это может увеличить передачу сигнала между клетками, так называемую долговременную потенциацию (LTP).
Come: В этом случае передача сигнала постоянно усиливается. Механизм этого подкрепления считается основой обучения.
Хотя эффекты долговременной потенциации внутри гиппокампа известны давно, ранее было неясно, как синаптические изменения в этой структуре могут влиять на активность целых нейрональных сетей, например корковых сетей, за пределами гиппокампа. Ученые под руководством Никоса Логотетиса, директора Института биологической кибернетики Макса Планка, впервые систематически исследовали это. Особенностью их исследования является сочетание различных методов: в то время как магнитно-резонансный томограф обеспечивает изображение кровотока в мозге и, следовательно, является косвенным показателем активности крупных нервных сетей, электроды в мозге напрямую измеряют потенциалы действия. и, следовательно, сила нервной проводимости. Было показано, что полученное увеличение передачи стимула сохранялось и после экспериментальной стимуляции. «Нам удалось обнаружить долговременную реорганизацию нервных сетей из-за изменения активности синапсов», — сказал доктор. Каналы Сантьяго. Изменения отразились на улучшении связи между полушариями, усилении связей в лимбической системе и коре головного мозга. В то время как кора головного мозга отвечает, помимо прочего, за сенсорное восприятие и движения, лимбическая система обрабатывает эмоции и частично отвечает за развитие инстинктивного поведения.
Оригинальная публикация
Сантьяго Каналс, Майкл Байерляйн, Хельмут Меркл и Никос К. Логотетис: Функциональные данные МРТ о реорганизации нейронной сети, вызванной LTP. Современная биология (2009), doi:10.1016/j.cub.2009.01.037.
Источник: Тюбинген [миль на галлон]
