Обучение сложным навыкам навсегда изменяет структуру мозга — ученые

https://ria.ru/20091012/188485620.html

Обучение сложным навыкам навсегда изменяет структуру мозга — ученые

Обучение сложным навыкам навсегда изменяет структуру мозга — ученые — РИА Новости, 12.10.2009

Обучение сложным навыкам навсегда изменяет структуру мозга — ученые

Обучение сложным навыкам, таким, например, как жонглирование, приводит к увеличению количества серого вещества головного мозга и улучшает связь между отдельными нейронами при помощи аксонов — белого вещества. Открытие, описанное в статье в журнале Nature Neuroscience, может привести к разработке методик лечения людей с повреждениями головного мозга.

2009-10-12T11:19

2009-10-12T11:19

2009-10-12T11:19

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/sharing/article/188485620.jpg?1806327131255331993

РИА Новости

1

5

4. 7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2009

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og. xn--p1ai/awards/

МОСКВА, 12 окт — РИА Новости. Обучение сложным навыкам, таким, например, как жонглирование, приводит к увеличению количества серого вещества головного мозга и улучшает связь между отдельными нейронами при помощи аксонов — белого вещества. Открытие, описанное в статье в журнале Nature Neuroscience, может привести к разработке методик лечения людей с повреждениями головного мозга.

Серое вещество головного мозга состоит главным образом из нервных клеток нейронов, тогда как белое вещество, аксоны, являются их отростками, основная их задача — связь между нейронами.

Несмотря на то, что ученым уже удавалось показывать, что обучение человека новым сложным навыкам приводит к изменению структуры и увеличению серого вещества в определенных участках головного мозга, Яну Шольцу (Jan Scholz) из Оксфордского университета и его коллегам удалось впервые продемонстрировать, что эти изменения в мозге, на самом деле, носят более сложный характер, являются необратимыми, а увеличение серого вещества сопровождается независимым изменением структуры и увеличением белого вещества.

В своем эксперименте группа ученых с помощью метода диффузионной магнеторезонансной томографии сканировала головной мозг 24 добровольцев — как мужчин, так и женщин — каждый из которых в течение двух недель обучался жонглированию по инструкции. При этом, для сравнения, исследователи изучили мозг 24 человек, жонглированию не обучавшихся.

Через две недели тренировок выяснилось, что постоянные нагрузки на отделы мозга, отвечающие за координацию движений, в частности, на теменную долю, и связь нагрузок со обработкой зрительной информации, привели к увеличению количества соединений между нейронами (белого вещества) в этой области у всех участников эксперимента. Более того, Шольцу, как и его предшественникам, удалось обнаружить и увеличение серого вещества в тех же отделах головного мозга, где происходили изменения в структуре белого, однако степень этих изменений в каждом конкретном случае была разной. Это, по мнению ученых, говорит о том, что процессы изменения белого и серого веществ в результате обучения новому навыку происходят независимо.

Шольц полагает, что изменения обоих типов нервной ткани необходимы для обучения навыку.

«Больше белого вещества, вероятно, означает, что вы сможете двигаться более быстро, однако для этого вам понадобятся дополнительные количества серого вещества, чтобы каждый раз фиксировать и корректировать положение собственных рук», — прокомментировал он свое исследование для New Scientist.

Повторное сканирование спустя четыре недели после окончания тренировок показало, что зафиксированные изменения белого вещества сохранились, а серое вещество даже немного увеличилось у всех добровольцев. Этот феномен, по мнению ученых, отражает тот факт, что обучившись какому-либо навыку, человек сохраняет способность к нему вне зависимости от тренировок.

«Это — как кататься на велосипеде, тренировки требуют много времени, однако как только у вас начинает получаться, разучиться уже невозможно», — добавил ученый.

Авторы публикации надеются, что их работа позволит разработать новые методики восстановления работы головного мозга у людей, головной мозг которых частично поврежден.

Серое вещество спинного мозга

Серое вещество образовано телами нервных клеток, которых в спинном мозге насчитывают около 13 млн, началом их отростков, клетками глии. Клетки, имеющие одинаковое строение и выполняющие одинаковые функции, образуют ядра серого вещества. 

В сером веществе каждой из боковых частей спинного мозга различают три выступа ( рис. 7 ). На протяжении всего спинного мозга эти выступы образуют серые столбы. Выделяют передний, задний и боковой столбы серого вещества. Каждый из них на поперечном разрезе спинного мозга получает название соответственно переднего рога серого вещества спинного мозга , заднего рога серого вещества спинного мозга и бокового рога серого вещества спинного мозга ( рис. 7 ).

Передние рога серого вещества спинного мозга содержат крупные двигательные нейроны . Аксоны этих нейронов, выходя из спинного мозга, составляют передние (двигательные) корешки спинномозговых нервов .

Тела двигательных нейронов образуют ядра эфферентных соматических нервов, иннервирующих скелетную мускулатуру (аутохтонная мускулатура спины, мышцы туловища и конечностей). При этом чем дистальнее расположены иннервируемые мышцы, тем латеральнее лежат иннервирующие их клетки.

Задние рога спинного мозга образованы относительно мелкими вставочными (переключательными, кондукторными) нейронами , которые воспринимают сигналы от чувствительных клеток, лежащих в спинномозговых ганглиях . Клетки задних рогов (вставочные нейроны) образуют отдельные группы, так называемые соматические чувствительные столбы.

Таким образом, дорсальная часть серого вещества представляет собой чувствительные центры, которые тянутся вдоль спинного мозга. Они граничат с моторными центрами, которые расположены в вентральной части серого вещества и также тянутся вдоль всего спинного мозга. Те и другие центры неоднородны по структуре, там лежат клетки разного типа ( рис. 8 ).

Дорсальная чувствительная часть спинного мозга состоит из двух частей. Самая дорсальная часть — соматические чувствительные нейроны , воспринимающие сигналы от чувствительных клеток, лежащих в спинномозговых ганглиях . Ниже, ближе к середине, лежат висцеральные чувствительные нейроны , образующие висцеральные чувствительные центры.

Висцеральные чувствительные центры граничат с висцеральными моторными нейронами , которые лежат в нижней ( вентральной ) половине спинного мозга и образуют висцеральные моторные центры. Они переходят в соматические моторные центры, где лежат гигантские двигательные клетки, аксоны которых несут информацию, например в скелетную мускулатуру.

От нижнего шейного до верхних поясничных сегментов спинного мозга серое вещество с каждой стороны образует выпячивание — боковой столб, который на поперечном разрезе представлен боковым рогом серого вещества спинного мозга.

В боковых рогах находятся висцеральные моторные и чувствительные центры. Аксоны этих клеток проходят через передний рог спинного мозга и выходят из спинного мозга в составе передних корешков.

В шейном отделе спинного мозга между передним и задним рогами спинного мозга и в верхнегрудном отделе между боковым и задним рогами в белом веществе , примыкающем к серому , расположена ретикулярная формация . Ретикулярная формация состоит из нервных клеток с большим количеством отростков и имеет вид тонких перекладин серого вещества , пересекающихся в различных направлениях.

В сером веществе спинного мозга (преимущественно в задних рогах спинного мозга ) разбросаны так называемые пучковые клетки . Аксоны этих клеток располагаются по периферии серого вещества, образуя узкую кайму белого вещества спинного мозга , которая называется собственными пучками спинного мозга . Передние, боковые и задние собственные пучки осуществляют связи между сегментами спинного мозга.

Ссылки:

  • Спинной мозг: общий план строения
  • Симпатическая нервная система
  • Контузионное повреждение спинного мозга
  • Ядра черепно-мозговых нервов: проекция ядер на ромбовидную ямку
  • Латеральная двигательная система: двигательная кора головного мозга
  • Восходящие пути передачи боли
  • Компрессионное повреждение спинного мозга
  • Фазический рефлекс на растяжение
  • Мозг спинной: введение
  • Спинной мозг: строение
  • Сочетания компрессионного и контузионного повреждения спинного мозга
  • Задние рога спинного мозга
  • Белое вещество мозга: общие сведения
  • Добавочный нерв (n. accessorius, XI пара ЧМН, черепно-мозговых нервов)
  • Рис. 34.7(fis). Вхождение первичных афферентных аксонов в спинной мозг

Все ссылки

Что такое серое вещество?

  • Скачать PDF Копировать

Салли Робертсон, бакалавр наук.

Центральная нервная система состоит из двух типов тканей: серого и белого вещества.

Серое вещество в основном состоит из тел нейронов и немиелинизированных аксонов. Аксоны — это отростки, отходящие от тел нейронов и несущие сигналы между этими телами. В сером веществе эти аксоны в основном немиелинизированы, то есть они не покрыты беловатым жирным белком, называемым миелином.

Серое вещество служит для обработки информации в мозгу. Структуры серого вещества обрабатывают сигналы, генерируемые органами чувств или другими областями серого вещества. Эта ткань направляет сенсорные (моторные) стимулы к нервным клеткам центральной нервной системы, где синапсы вызывают ответ на стимулы. Эти сигналы достигают серого вещества через миелинизированные аксоны, которые составляют большую часть белого вещества головного мозга, мозжечка и позвоночника.

В сером веществе также обнаружены глиальные клетки (астроглии и олигодендроциты) и капилляры. Глиальные клетки переносят питательные вещества и энергию к нейронам и могут даже влиять на то, насколько хорошо нейроны функционируют и общаются. Поскольку аксоны в сером веществе в основном немиелинизированы, сероватый оттенок нейронов и глиальных клеток в сочетании с красным цветом капилляров придает этой ткани серовато-розовый цвет (в честь которого она и названа).

Белое вещество, с другой стороны, в основном состоит из длинных миелинизированных аксонов (которые передают сигналы в серое вещество) и очень небольшого количества тел нейронов. Миелин образует защитное покрытие вокруг этих аксонов, изолируя их и улучшая передачу нейронных сигналов. Поэтому эта миелин-плотная нервная ткань имеет беловатый цвет. Серое вещество действительно содержит некоторое количество миелинизированных аксонов, но лишь немногие по сравнению с белым веществом, где возникает различие в цвете.

Похожие статьи

  • Исследование связывает температуру мозга с выживаемостью после черепно-мозговой травмы
  • Как беременность влияет на активность мозга в состоянии покоя?
  • Связь между структурными изменениями мозга и усталостью после COVID

Белое вещество находится во внутреннем слое коры головного мозга, тогда как серое вещество в основном расположено на поверхности мозга.

Спинной мозг устроен противоположным образом: серое вещество находится глубоко внутри его ядра, а изолирующее белое вещество обернуто снаружи. Некоторое количество серого вещества также находится глубоко внутри мозжечка в базальных ганглиях, таламусе и гипоталамусе, а белое вещество также находится в зрительных нервах и стволе мозга.

В головном мозге происходят более сложные функции мозга, и у людей и других крупных позвоночных эта структура разрослась, образуя извилистый слой серого вещества. Чем крупнее животное, тем более извитым является это серое вещество. Мозг мелких животных, таких как мартышки, как правило, гладкий, в то время как у более крупных млекопитающих, таких как кит или слон, серое вещество сильно извито. Внутри этой внешней коры серого вещества находится белое вещество, содержащее миелинизированные нервные волокна.

Дальнейшие подробности о том, где именно находится серое вещество, приведены ниже.

  • Поверхность больших полушарий или коры головного мозга
  • Поверхность мозжечка или коры мозжечка.
  • Глубоко в головном мозге в гипоталамусе, таламусе, субталамусе и в структурах, составляющих базальные ганглии (бледный шар, скорлупа и прилежащее ядро).
  • Глубоко в мозжечке в зубчатом ядре, эмболовидном ядре, фастигиальном ядре и шаровидном ядре.
  • В стволе мозга в красном ядре, ядрах оливы, черной субстанции и ядрах черепных нервов.
  • В сером веществе спинного мозга, включая передние рога, боковые рога и задние рога.

Источники

  1. http://www.indiana.edu/~p1013447/dictionary/greywhit.htm
  2. http://www.princeton.edu/~achaney/tmve/wiki100k/docs/Grey_matter.html
  3. http://brain.oxfordjournals.org/content/128/6/1454.full.pdf
  4. http://bjp.rcpsych.org/content/197/2/141.full.pdf
  5. http://www.britannica.com/EBchecked/topic/242692/gray-matter
  6. http://www.livescience.com/32605-why-is-gray-matter-gray.html

Дополнительная литература

  • Содержание всего серого вещества

Последнее обновление: 23 августа 2018 г.

  • Скачать PDF Копировать

Используйте один из следующих форматов для ссылки на эту статью в своем эссе, статье или отчете:

  • APA

    Robertson, Sally. (2018, 23 августа). Что такое серое вещество? Новости-Мед. Получено 22 апреля 2023 г. с https://www.news-medical.net/health/What-is-Grey-Matter.aspx.

  • MLA

    Робертсон, Салли. «Что такое серое вещество?». Новости-Медицина . 22 апреля 2023 г. .

  • Чикаго

    Робертсон, Салли. «Что такое серое вещество?». Новости-Мед. https://www.news-medical.net/health/What-is-Grey-Matter.aspx. (по состоянию на 22 апреля 2023 г.).

  • Гарвард

    Робертсон, Салли. 2018. Что такое серое вещество? . News-Medical, просмотрено 22 апреля 2023 г., https://www.news-medical.net/health/What-is-Grey-Matter.aspx.

Нейроанатомия, серое вещество — StatPearls

Энтони А. Меркаданте; Прасанна Тади.

Информация об авторе и организациях

Последнее обновление: 25 июля 2022 г.

Введение

Центральная нервная система состоит из серого и белого вещества. Тем не менее, серое вещество играет наиболее важную роль в обеспечении нормального повседневного функционирования человека.[1] Серое вещество составляет самый внешний слой мозга. Белое и серое вещество похожи, поскольку они оба являются важными отделами как головного, так и спинного мозга. Серое вещество приобретает серый оттенок из-за высокой концентрации тел нейронов.

Структура и функция

Наибольшая концентрация нейронов находится в мозжечке, в котором их больше, чем во всем остальном мозге вместе взятых.[3] Извилины и борозды, или гребни и борозды, расположенные в головном мозге, присутствуют для увеличения площади поверхности. Эта увеличенная площадь поверхности имеет решающее значение для эффективного функционирования, поскольку может присутствовать больше нейронов, в отличие от мозга с плоской поверхностью. Помимо этой группы нервных клеток, аксоны серого вещества не сильно миелинизированы, в отличие от белого вещества, которое содержит высокую концентрацию миелина. Серое вещество содержит большую часть сомы нейронов, что делает его желтовато-коричневым при кровообращении, но серым при подготовке к исследованию вне тела. Эти сомы представляют собой круглые структуры, в которых находятся ядра клеток. Серое вещество также простирается от головного мозга к спинному мозгу. Серое вещество образует роговидную структуру внутри спинного мозга, в то время как белое вещество образует окружающие отделы спинного мозга. Серое вещество распространяется на спинной мозг, чтобы сделать передачу сигналов более эффективной. В отличие от структуры спинного мозга, серое вещество головного мозга находится в самом внешнем слое. Серое вещество, окружающее головной мозг, известно как кора головного мозга. В головном мозге есть две основные коры: кора головного мозга и кора мозжечка.[5] Есть также участки серого вещества, находящиеся во внутренних отделах головного мозга; однако эти области не называются корой, а называются ядром или ядрами. В сером веществе присутствует большое количество нейронов, что позволяет ему обрабатывать информацию и высвобождать новую информацию посредством передачи сигналов аксонов в белом веществе.[6] Серое вещество во всей центральной нервной системе позволяет людям контролировать движения, память и эмоции. Разные области мозга отвечают за различные функции, и серое вещество играет значительную роль во всех аспектах жизни человека. Подобно головному мозгу, серое вещество в спинном мозге также разделяется на определенные участки. Три секции — это передняя серая колонка, задняя серая колонка и латеральная серая колонка.

Эмбриология

Серое вещество формируется на ранних стадиях развития из эктодермы. Эктодерма продолжает делиться на специфические клетки до тех пор, пока не сформируется вся центральная нервная система, как головной, так и спинной мозг. На протяжении всего развития объем серого вещества увеличивается примерно до 8 лет.[7] После восьми лет серое вещество начинает уменьшаться в областях мозга, но особенно увеличивается плотность серого вещества. Это увеличение плотности обеспечивает высокую обработку и дальнейшее умственное развитие человека.

Нервы

Передний серый столб важен для всех двигательных движений. Передняя часть серого вещества соединяется с мозгом через пирамидный тракт, который берет начало в коре головного мозга.[8] Сигнал проходит по аксонам, находящимся в белом веществе. Когда сигналы встречаются в спинном мозге, они трансформируются в движение — двигательные нейроны, расположенные в переднем сером столбе, обеспечивают произвольное движение. Помимо ответственности за движение, спинной мозг также играет решающую роль в получении сенсорных сигналов. Задний серый столб — это часть спинного мозга, которая получает сенсорные сигналы, обеспечивающие постоянное взаимодействие между окружающей средой и телом. Вместо того, чтобы располагаться в середине спинного мозга, задний серый столб расположен близко к поверхности позвоночника, что позволяет легко передавать сигналы от всех нервов. Дорсальные рога серого вещества расположены так, чтобы получать сигналы со всех частей тела. Сигналы исходят от нервов, находящихся в коже, костях или суставах, и проходят через интернейроны для немедленных ответов и через дорсально-медиальный лемнисковый тракт для более сложных движений.[9]] Этот второй сигнальный метод немного медленнее, так как электрический сигнал должен двигаться от сенсорных нервов к мозгу, а затем обратно к переднему серому столбу, чтобы создать движение.

Последний отдел серого вещества в позвоночнике известен как латеральный серый столб. Этот латеральный серый столбик находится в середине серого вещества спинного мозга и простирается в стороны от основания позвоночника. Боковой серый столб отвечает за регуляцию вегетативной нервной системы благодаря своей роли в активации симпатической нервной системы.

Клиническое значение

Серое вещество головного и спинного мозга может быть затронуто многими заболеваниями. Одна из наиболее распространенных медицинских проблем возникает, когда бляшки начинают накапливаться в областях серого вещества головного мозга. Эти области, известные как старческие бляшки, занимают пространство, которое когда-то было серым веществом, что приводит к снижению высших функций. По мере того, как бета-амилоид продолжает накапливаться в сером веществе, когнитивная функция еще больше снижается, что приводит к потере памяти пациентом — состоянию, известному как болезнь Альцгеймера [10]. Кроме того, помимо потери когнитивной функции, заболевания серого вещества могут также привести к проблемам с двигательной функцией. Когда нейроны черной субстанции начинают уменьшать количество высвобождаемого дофамина, человек теряет контроль над мелкой моторикой. Это снижение контроля двигательной функции способствует дрожи, обнаруживаемой у пациентов с болезнью Паркинсона. Есть много других проблем, которые могут возникнуть по мере изменения баланса серого вещества и нарушения нейронных связей.

Другие проблемы

Травма также может играть роль в возникновении проблем, связанных с серым веществом. Поскольку нейронные клетки серого вещества работают постоянно, им требуется большое количество кислорода для эффективного функционирования. Поэтому, когда серое вещество не имеет доступа к кислороду, клетки начинают умирать, что может привести к необратимому повреждению мозга и потере функций. Кроме того, при травме тупым предметом серое вещество может быть повреждено из-за внутримозгового кровоизлияния, что может привести к апоптозу клеток серого вещества.

Контрольные вопросы

  • Доступ к бесплатным вопросам с несколькими вариантами ответов по этой теме.

  • Комментарий к этой статье.

Рисунок

Серое и белое вещество. Изображение предоставлено S Bhimji MD

Ссылки

1.

Dolz J, Desrosiers C, Wang L, Yuan J, Shen D, Ben Ayed I. Глубокие ансамбли CNN и рекомендуемые аннотации для сегментации МРТ головного мозга младенцев. Comput Med Imaging Graph. 2020 янв;79:101660. [PubMed: 31785402]

2.

Шофти Б., Мауда-Хавакук М., Бен-Сира Л., Бокштейн Ф., Лидар З., Саламе К., Корн А., Константини С. Хирургическое лечение спинальных плексиформных нейрофибром у пациентов с нейрофиброматозом 1 типа. Мировой нейрохирург. 2020 Февраль; 134: e1143-e1147. [PubMed: 31786384]

3.

Lee SH, Lee PH, Liang HJ, Tang CH, Chen TF, Cheng TJ, Lin CY. Профили липидов головного мозга у крыс со спонтанной гипертонией после субхронического воздействия в реальном мире мелкодисперсных твердых частиц окружающей среды. Научная общая среда. 2020 10 марта; 707:135603. [В паблике: 31784156]

4.

Сун Дж., Ян С., Чжоу И., Чен Л., Чжан С., Лю З., Ню В., Чжан Н., Фан Х., Хан А.А., Куан И., Сун Л., Хе Г., Ли В. Нарушение регуляции дифференцировки нейронов у аутичного ученого с исключительной памятью. Мол Мозг. 2019 ноябрь 07;12(1):91. [Бесплатная статья PMC: PMC6836402] [PubMed: 31699123]

5.

Щепаник JC, де Алмейда GRL, Cunha MP, Dafre AL. Повторное лечение метилглиоксалем истощает дофамин в префронтальной коре и вызывает ухудшение памяти и депрессивное поведение у мышей. Нейрохим Рез. 2020 фев; 45 (2): 354-370. [В паблике: 31786717]

6.

Chiao CC, Lin CI, Lee MJ. Множественные подходы к усилению нервной активности для стимулирования роста нейритов эксплантатов сетчатки. Методы Мол Биол. 2020;2092:65-75. [PubMed: 31786782]

7.

Staudt N, Giger FA, Fielding T, Hutt JA, Foucher I, Snowden V, Hellich A, Kiecker C, Houart C. Предшественники шишковидной железы происходят из ограниченной ненейронной территории посредством передачи сигналов FGF. Разработка. 21 ноября 2019 г.; 146(22) [бесплатная статья PMC: PMC7375831] [PubMed: 31754007]

8.

Batty NJ, Torres-Espín A, Vavrek R, Raposo P, Fouad K. Однократная электрическая стимуляция коры головного мозга повышает эффективность реабилитационных двигательных тренировок после травмы спинного мозга у крыс. Опыт Нейрол. 2020 февраль; 324:113136. [PubMed: 31786212]

9.

Мацука Ю., Афроз С., Даланон Дж. К., Иваса Т., Васкито А., Осима М. Роль химических передатчиков во взаимодействии нейронов и глии и боли в сенсорном ганглии.