6 способів підвищити нейропластичність та зберегти мозок молодим

Ведення розумово та фізично активного способу життя є наріжним каменем підтримки здоров'я мозку та оптимізації когнітивних функцій. Цей фундамент побудований на дивовижній здатності мозку: нейропластичності, або пластичності мозку. 

Що таке нейропластичність?

Нейропластичність - це притаманна мозку здатність адаптуватися та реорганізовуватися у відповідь на життєвий досвід, що дозволяє навчатися та розвивати навички через практику.

Нейропластичність працює на двох рівнях:

• Функціональна пластичність: Змінює функціонування існуючих нейронів і синапсів, викликаючи зміни на молекулярному рівні.
• Структурна пластичність: Змінює структуру мозку через зміни в нейронних зв'язках, гліальних клітинах і клітинній морфології.

Хоча нейропластичність має тенденцію до зниження з віком, що пояснює, чому діти так швидко навчаються порівняно з дорослими, наш мозок зберігає значний адаптаційний потенціал протягом усього життя. Заняття, які стимулюють цю здатність, сприяють як функціональним, так і структурним змінам мозку, що в кінцевому підсумку підвищує когнітивні здібності. 

Давайте дослідимо, як ми можемо використати цей потенціал для покращення роботи мозку.

Заходи для підвищення нейропластичності 

Навчання як шлях до нейропластичності

Навчання за своєю суттю здійснює нейропластичність, змінюючи нейронні ланцюги, які кодують нові знання чи навички. З продовженням практики ці зміни можуть еволюціонувати від функціональних коригувань до структурних перетворень. Наприклад:

Музичне навчання

Гра на інструменті стимулює когнітивні процеси через сенсорне та моторне тренування. У професійних музикантів збільшується кількість сірої речовини в моторній та слуховій ділянках мозку.¹ Дослідження навіть показують, що короткострокові тренування, такі як вивчення простої фортепіанної послідовності, можуть викликати функціональні та структурні зміни в мозку.^2-4 Нейропластичність, що розвивається під час музичних занять, може сприяти покращенню когнітивних здібностей, таких як пам'ять і обробка мовлення.^5,6

Моторні навички

Такі види діяльності, як жонглювання, здатні сприяти адаптації мозку, пов’язаній із візуальною обробкою рухів і пам’яттю⁷. Навіть у літніх людей, структурні зміни в яких зазвичай дещо менші, ніж у молоді, спостерігаються покращення в таких ділянках, як гіпокамп — критично важливих для пам’яті та навчання⁸.

Ігри як когнітивний стимулятор

Відеоігри кидають виклик як моторним, так і когнітивним навичкам. Дослідження показують, що гра в ігри протягом лише двох місяців збільшує кількість сірої речовини у сферах, пов'язаних із просторовою навігацією, робочою пам'яттю та плануванням.⁹ Аналогічно, інші дослідження показують, що увагу, сприйняття та завдання виконавчого контролю можна покращити лише після 10-20 годин гри у відеоігри.^10-12

Двомовність і структура мозку

Вивчення нової мови - навіть на пізніх етапах життя - збільшує щільність сірої речовини, товщину кори головного мозку та цілісність білої речовини.¹³ Додавання рухових елементів, таких як мова жестів, посилює ці ефекти, залучаючи ділянки зорової та просторової обробки.¹⁴

Роль сну у навчанні та нейропластичності

Сон необхідний для консолідації навчання та пам'яті.¹⁵ Під час сну такі процеси, як довготривале потенціювання (LTP) та формування синапсів, оптимізують пластичність мозку.^16,17 Дослідження показують, що запам'ятовування значно покращується, коли навчання супроводжується сном, особливо коли сон настає незабаром після отримання нової інформації.^18-20 Поганий сон, однак, порушує ці процеси і пов'язаний зі зменшенням об'єму сірої речовини та гіпокампу.^21-26

Фізичні вправи: каталізатор адаптації головного мозку

Регулярна фізична активність приносить користь мозку на багатьох рівнях:

• Функціональні зміни: Вправи підвищують рівень нейромедіаторів, синаптичний зв'язок та активність кори головного мозку.^27-30
• Структурні зміни: Збільшення об'єму сірої та білої речовини, особливо в таких ділянках, як гіпокамп, компенсує нормальну вікову атрофію мозку та підтримує пам'ять.^31-35

Навіть проста 40-хвилинна прогулянка може викликати нейропластичність, а кумулятивні ефекти з часом покращують структуру гіпокампу та пам'ять.³⁶

Зменшення стресу через медитацію

Постійний стрес підриває нейропластичність, тоді як такі практики, як медитація уважності, протидіють цим ефектам, знижуючи рівень гормонів стресу.^37-40 Дослідження пов'язують медитацію зі структурними змінами мозку в ділянках, що підтримують увагу, регуляцію емоцій і пізнання, допомагаючи мозку відновлюватися після стресу і сприяючи його пластичності.^41,42

Підтримуйте здоров'я мозку через харчування

Харчування може впливати на ряд клітинних процесів і структур, важливих для життєздатності механізмів нейропластичності, включаючи клітинний метаболізм і здоров'я мітохондрій. Природні ноотропи - це харчові інгредієнти та інші сполуки, доступні в природі, такі як вітаміни, мінерали, амінокислоти, трави та гриби, які вивчаються для підтримки та захисту функціонального та структурного стану мозку. Прикладами популярних ноотропів є: L-теанін, Цитоколін, Магнійі Лев'яча грива.

Сприяння адаптації мозку

Ключ до використання нейропластичності полягає у залученні мозку через різноманітні, нові та стимулюючі види діяльності. Задіяти мозок означає більше, ніж просто щось робити; фокус і повторення мають вирішальне значення для нейропластичності. Ставтеся до свого мозку, як до м'язів: кидайте йому виклик, живіть його і давайте йому час на відпочинок і відновлення. Від навчання новим навичкам до повноцінного сну - кожне зусилля має значення для здорового, більш адаптивного мозку.

Джерела:

1. Gaser C, Schlaug G. Gray matter differences between musicians and nonmusicians. Ann N Y Acad Sci. 2003;999:514-517. https://doi.org/10.1196/annals.1284.062 
2. Lappe C, Herholz SC, Trainor LJ, Pantev C. Cortical plasticity induced by short-term unimodal and multimodal musical training. J Neurosci. 2008;28(39):9632-9639. https://www.jneurosci.org/content/28/39/9632
3. Pantev C, Lappe C, Herholz SC, Trainor L. Auditory-somatosensory integration and cortical plasticity in musical training. Ann N Y Acad Sci. 2009;1169:143-150. https://nyaspubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/j.1749-6632.2009.04556.x
4. Li Q, Gong X, Lu H, Wang Y, Li C. Musical training induces functional and structural auditory-motor network plasticity in young adults. Hum Brain Mapp. 2018;39(5):2098-2110. http://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29400420/
5. Guo X, Li Y, Li X, et al. Musical instrument training improves verbal memory and neural efficiency in older adults. Hum Brain Mapp. 2021;42(5):1359-1375. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/hbm.25298
6. Fleming D, Wilson S, Bidelman GM. Effects of short-term musical training on neural processing of speech-in-noise in older adults. Brain Cogn. 2019;136:103592. https://doi.org/10.1016/j.bandc.2019.103592 
7. Draganski B, Gaser C, Busch V, Schuierer G, Bogdahn U, May A. Neuroplasticity: changes in grey matter induced by training. Nature. 2004;427(6972):311-312. https://www.nature.com/articles/427311a
8. Mogenson GJ, Jones DL, Yim CY. From motivation to action: functional interface between the limbic system and the motor system. Prog Neurobiol. 1980;14(2-3):69-97. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/6999537/
9. Kühn S, Gleich T, Lorenz RC, Lindenberger U, Gallinat J. Playing Super Mario induces structural brain plasticity. Mol Psychiatry. 2014;19(2):265-271. https://www.nature.com/articles/mp2013120
10. Green CS, Bavelier D. Action video game modifies visual selective attention. Nature. 2003;423(6939):534-537. https://www.nature.com/articles/nature01647
11. Green CS, Bavelier D. Enumeration vs. multiple object tracking: action video game players. Cognition. 2006;101(1):217-245. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16359652/ 
12. Basak C, Boot WR, Voss MW, Kramer AF. Real-time strategy video game attenuates cognitive decline in older adults. Psychol Aging. 2008;23(4):765-777. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19140648/ 
13. Li P, Legault J, Litcofsky KA. Neuroplasticity as a function of second language learning: anatomical and functional signatures. Cortex. 2014;58:301-324. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24996640/
14. Banaszkiewicz A, Bola Ł, Matuszewski J, Szwed M, Rutkowski P, Ganc M. Brain reorganization in hearing late learners of sign language. Hum Brain Mapp. 2021;42(2):384-397. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33098616/ 
15. Rasch B, Born J. About sleep's role in memory. Physiol Rev. 2013;93(2):681-766. https://journals.physiology.org/doi/full/10.1152/physrev.00032.2012
16. Huber R, Ghilardi MF, Massimini M, Tononi G. Local sleep and learning. Nature. 2004;430(6995):78-81. https://www.nature.com/articles/nature02663
17. Cirelli C, Tononi G. Effects of sleep and wakefulness on brain gene expression. Neuron. 2004;41(1):35-43. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/14715133/
18. Talamini LM, Nieuwenhuis IL, Takashima A, Jensen O. Sleep directly following learning benefits memory retention. Learn Mem. 2008;15(5):233-237. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18391183/
19. Gais S, Lucas B, Born J. Sleep after learning aids memory recall. Learn Mem. 2006;13(3):259-262. https://learnmem.cshlp.org/content/13/3/259.full
20. Payne JD, Tucker MA, Ellenbogen JM, Wamsley EJ, Walker MP, Schacter DL, Stickgold R. Sleep's role in memory for emotionally valenced information. PLoS One. 2012;7(4):e33079. https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0033079
21. Backhaus J, Junghanns K, Born J, Hohaus K, Faasch F, Hohagen F. Impaired memory consolidation during sleep in patients with primary insomnia. Biol Psychiatry. 2006;60(12):1324-1330. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16876140/
22. Nissen C, Kloepfer C, Nofzinger EA, Feige B, Voderholzer U, Riemann D. Sleep-related memory consolidation in primary insomnia. J Sleep Res. 2011;20(1 Pt 2):129-136. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20673291/ 
23. Joo EY, Kim H, Suh S, Hong SB. Gray matter deficits in patients with chronic primary insomnia. Sleep. 2013;36(7):999-1007. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4098804/ 
24. Altena E, Vrenken H, Van Der Werf YD, van den Heuvel OA, Van Someren EJ. Reduced gray matter in the fronto-parietal network of patients with chronic insomnia. Biol Psychiatry. 2010;67(2):182-185. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19782344/ 
25. Riemann D, Voderholzer U, Spiegelhalder K, et al. Insomnia and depression: could "hippocampal vulnerability" be a common mechanism? Sleep. 2007;30(8):955-958. https://academic.oup.com/sleep/article-abstract/30/8/955/2696802?redirectedFrom=fulltext 
26. Joo EY, Lee H, Kim H, Hong SB. Hippocampal vulnerability and its underlying mechanism in patients with chronic primary insomnia. Sleep. 2014;37(7):1189-1196. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25061247/
27. Maddock RJ, Casazza GA, Buonocore MH, Tanase C. Exercise-induced changes in anterior cingulate cortex glutamate and GABA levels. J Neurosci. 2016;36(8):2449-2457. https://www.jneurosci.org/content/36/8/2449 
28. Church DD, Hoffman JR, Mangine GT, et al. Comparison of high-intensity vs. high-volume resistance training on the BDNF response to exercise. J Appl Physiol (1985). 2016;121(1):123-128. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27231312/ 
29. Vaughan S, Wallis M, Polit D, et al. The effects of multimodal exercise on cognitive and physical functioning and brain-derived neurotrophic factor in older women: a randomised controlled trial. Age Ageing. 2014;43(5):623-629. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24554791/ 
30. Moore D, Loprinzi PD. Putative mechanisms of action for the exercise-memory function link. Eur J Neurosci. 2021;54(10):6960-6971. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32236992/
31. Kleemeyer MM, Kühn S, Prindle J, et al. Physical fitness is associated with microstructure of the hippocampus and orbitofrontal cortex in older adults. Neuroimage. 2016;131:155-161. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26584869/
32. den Ouden L, van der Heijden S, Van Deursen D, et al. Aerobic exercise and hippocampal integrity in older adults. Brain Plast. 2018;4(2):211-216. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30598871/
33. Voss MW, Prakash RS, Erickson KI, et al. Exercise-induced brain plasticity: what is the evidence? Trends Cogn Sci. 2013;17(10):525-544. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23123199/
34. Wittfeld K, Jochem C, Dörr M, et al. Cardiorespiratory fitness and gray matter volume in the temporal, frontal, and cerebellar regions in the general population. Mayo Clin Proc. 2020;95(1):44-56. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31902428/
35. Thomas AG, Dennis A, Rawlings NB, et al. The effects of aerobic activity on brain structure. Front Psychol. 2012;3:86. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpsyg.2012.00086/full
36. Erickson KI, Voss MW, Prakash RS, et al. Exercise training increases size of hippocampus and improves memory. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011;108(7):3017-3022. https://www.pnas.org/content/108/7/3017
37. Lupien SJ, Juster RP, Raymond C, Marin MF. The effects of chronic stress on the human brain: from neurotoxicity, to vulnerability, to opportunity. Front Neuroendocrinol. 2018;49:91-105. https://doi.org/10.1016/j.yfrne.2018.02.001 
38. Radley J, Morilak D, Viau V, Campeau S. Chronic stress and brain plasticity: mechanisms underlying adaptive and maladaptive changes and functional consequences. Neurosci Biobehav Rev. 2015;58:79-91. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2015.06.018
39. Chiesa A, Serretti A. Mindfulness-based stress reduction for stress management in healthy people: a review and meta-analysis. J Altern Complement Med. 2009;15(5):593-600. https://www.liebertpub.com/doi/abs/10.1089/acm.2008.0495
40. Creswell JD, Taren AA, Lindsay EK, et al. Alterations in resting-state functional connectivity link mindfulness meditation with reduced interleukin-6: a randomized controlled trial. Psychoneuroendocrinology. 2014;44:1-12. https://doi.org/10.1016/j.psyneuen.2014.02.007 
41. Fox KCR, Nijeboer S, Dixon ML, Floman JL, Ellamil M, Rumak SP. Is meditation associated with altered brain structure? A systematic review and meta-analysis of morphometric neuroimaging in meditation practitioners. Neurosci Biobehav Rev. 2014;43:48-73. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24705269/
42. Tang YY, Hölzel BK, Posner MI. The neuroscience of mindfulness meditation. Nat Rev Neurosci. 2015;16(4):213-225. https://www.nature.com/articles/nrn3916