Что такое нейропластичность и почему ученые по-прежнему не могут понять, как работает мозг?

Человеческий мозг – настоящий венец эволюции. Этот орган весом несколько килограммов каждую секунду создает вашу личность. Миллиарды крошечных нейронов искрят электричеством, а наша психика – ничто иное как продукт работы головного мозга. Стоит ли говорить, что именно мозг является самым не изученным органом человеческого тела и регулярно оставляет ученых в недоумении. По сути, мозг – мощнейший двигатель, благодаря которому мы остаемся на плаву даже в самых экстремальных ситуациях. Мы способны адаптироваться к самым суровым условиям – наш мозг обладает нейропластичностью. Ученые определяют нейропластичность (или пластичность мозга) как способность нервной системы изменять свою активность в ответ на внутренние или внешние стимулы путем реорганизации ее структуры. Исследования, проведенные в прошлом столетии, показали, что нейронная пластичность является фундаментальным свойством нервной системы у всех видов – от насекомых до людей. Однако, несмотря на интенсивные исследования механизмов, управляющих пластичностью, до сих пор не ясно, как именно пластичность формирует морфологию и физиологию мозга. А результаты недавнего исследования и вовсе оставили ученых обескураженными и неспособными понять, как работает мозг.

Наш мозг известен своей гибкостью или «пластичностью», потому что нейроны могут создавать новые или более прочные связи друг с другом. Но если некоторые связи укрепляются, нейроны должны компенсировать это, чтобы не перегружаться входными данными. В работе 2019 года исследователи впервые продемонстрировали, как достигается этот баланс: когда укрепляется одно соединение, называемое синапсом, соседние синапсы сразу же ослабевают из-за действия важнейшего белка, под названием Arc.

В ходе работы команда обнаружила простое фундаментальное правило, лежащее в основе такой сложной системы, как мозг, где 100 миллиардов нейронов каждый имеют тысячи постоянно меняющихся синапсов. Это открытие, по мнению его авторов, дает объяснение тому, как синаптическое усиление и ослабление сочетаются в нейронах для создания пластичности.

Увидев новое правило в действии, исследователи все еще стремились понять, как нейроны ему подчиняются. Работа, проведенная в лаборатории Sur сочетает в себе передовые методы визуализации и генетические инструменты для прекрасного мониторинга функции отдельных синапсов внутри мозга. Таким образом полученная исследователями информация позволяет понять как развиваются и реконструируются нейронные связи.

Итак, если мы хотим наконец понять как работает мозг, то должны направить свои усилия на изучение синаптической пластичности. Интересно, что до девятнадцатого века мозг в основном рассматривался философами, и, следовательно, только в конце 1800-х и начале 1900-х годов были заложены основы современной нейробиологии. В последнее десятилетие этого столетия несколько ученых внесли ключевой вклад в наше современное понимание синаптической пластичности.

Но вопросов, увы, меньше не становится. Дело в том, что мозг должен быть гибким, но не слишком. Он постоянно перестраивается благодаря новому опыту, но как? Относительно простое объяснение можно получить, например, у неврологов. Так, в статье для The Atlantic говорится, что определенные группы нейронов надежно срабатывают, когда их владелец чувствует запах розы, видит закат или слышит звонок.

В ходе работы команда исследователей их Колумбийского университета позволяла мышам нюхать одни и те же запахи в течение нескольких дней и недель и регистрировали активность нейронов в пириформной коре головного мозга грызунов — области мозга, участвующей в распознавании запахов. В определенный момент каждый запах вызывал срабатывание определенной группы нейронов в этой области.

С течением времени, однако, стало происходить нечто странное – некоторые нейроны перестали реагировать на запахи, а другие начали. Нейроны, которые представляли запах яблока в мае, и те, которые представляли один и тот же запах в июне, так же отличались друг от друга, как и те, которые представляют запахи яблок и травы в любой момент времени.

Необходимо отметить, что это новое и единственное исследование в этой области. Однако другие ученые ранее показали, что одно и то же явление, называемое репрезентативным дрейфом, происходит в различных областях мозга, помимо пириформной коры. Его существование ясно; все остальное – загадка.

Если нейроны в пириформной коре реагируют на определенный запах, то вероятность того, что он будет реагировать на него и через месяц, составляет всего один к 15! В любой момент времени в ответ на каждый запах срабатывает одинаковое количество нейронов, но их идентичность меняется. Но как мозг узнает, что чувствует нос или что видят глаза, если нейронные реакции на запахи и зрение постоянно меняются?

В конечном итоге дрейф, о котором говорят специалисты, может быть просто ошибкой нервной системы — проблемой, которую нужно решать. «Связи во многих частях мозга постоянно формируются и разрушаются, и каждый нейрон сам по себе постоянно перерабатывает клеточный материал» – объясняют ученые. И все же, их работу некоторые называют некорректной – основная нейронаука опирается на очень конкретные методы и результаты и преобразует их в облако туманной концепции.

И неспроста, ибо мы нуждаемся в новых теориях и идеях. Нейронаука сегодня настолько незрела и концептуальна, что ученые, по сути, находятся на этапе сбора информации и фактов. Однако, мне думается, что в ближайшие десятилетия мы все-таки сможем наконец сказать: «мы понимаем как работает мозг, слава науке».

Источник: https://hi-news.ru/research-development/chto-takoe-nejroplastichnost-i-pochemu-uchenye-po-prezhnemu-ne-mogut-ponyat-kak-rabotaet-mozg.html