Несмотря на давнее научное убеждение, что к подростковому возрасту большая часть нервных окончаний мозга фиксируется, новое исследование показывает, что изменения в сенсорном опыте могут вызвать массовую перестройку мозга, даже если человек стареет. Кроме того, исследование показало, что в этом перепрограммировании задействованы волокна, которые обеспечивают первичный ввод в кору головного мозга, часть мозга, отвечающую за сенсорное восприятие, моторный контроль и познание. Эти открытия обещают открыть новые возможности для исследований ремоделирования мозга и старения.
Исследование, опубликованное в выпуске Neuron от 24 мая 2012 г., было проведено учеными из Флоридского института Макса Планка (MPFI) и Колумбийского университета в Нью-Йорке.
"Это исследование опровергает давние представления о том, что большая часть мозга зашита до критического периода, который заканчивается, когда человек становится молодым человеком," сказал нейробиолог MPFI Марсель Оберлендер, доктор философии, первый автор статьи. "Изменив природу сенсорного опыта, мы смогли продемонстрировать, что мозг может перестраиваться даже в преклонном возрасте. Это может означать, что если человек перестает учиться и испытывать новые вещи с возрастом, значительное количество связей в мозгу может быть потеряно."
Исследователи провели свое исследование, изучив мозг старых крыс, сосредоточив внимание на области мозга, известной как таламус, которая обрабатывает и передает информацию, полученную от органов чувств, в кору головного мозга. Считается, что связи между таламусом и корой головного мозга перестают изменяться в раннем взрослом возрасте, но у исследованных грызунов этого не наблюдалось.
Крысы, ведущие ночной образ жизни, в основном полагаются на свои усы как на активные органы чувств для исследования окружающей среды и навигации по ней. По этой причине система усов является идеальной моделью для изучения того, можно ли перестроить мозг, изменив сенсорный опыт. Просто подстригая усы и не давая крысам получать эту важную и частую форму сенсорной информации, ученые попытались определить, произойдет ли обширная перестройка связей между таламусом и корой головного мозга.
При обследовании они обнаружили, что у животных с подстриженными усами были изменены аксоны, нервные волокна, по которым информация передается от одного нейрона (нервной клетки) ко многим другим; у тех, чьи усы не были обрезаны, не было аксональных изменений. Их результаты были особенно поразительными, поскольку крысы считались относительно старыми ?? Это означает, что это изменение может быть выполнено в возрасте, ранее считавшемся невозможным. Также примечательно то, что перемонтаж произошел быстро ?? всего за несколько дней.
"Мы показали, что структура мозга грызунов находится в постоянном изменении, и что эта перестройка формируется сенсорным опытом и взаимодействием с окружающей средой," сказал доктор. Оберлендер. "Эти изменения, кажется, продолжаются всю жизнь и могут относиться к другим сенсорным системам и видам, включая людей. Наши результаты открывают возможность новых направлений исследований развития стареющего мозга с использованием количественных анатомических исследований в сочетании с неинвазивными технологиями визуализации, подходящими для людей, такими как функциональная МРТ (фМРТ)."
Исследование стало возможным благодаря недавним достижениям в области методов визуализации и реконструкции с высоким разрешением, частично разработанных доктором. Оберлендер в MPFI. Эти новые методы позволяют исследователям автоматически и надежно отслеживать тонкие и сложные паттерны ветвления отдельных аксонов с типичным диаметром менее одной тысячной миллиметра по всему мозгу.