Výskum mozgu, čo môžete robiť? Formujeme náš mozog
Ľudský mozog pozostáva z približne sto miliárd nervových buniek, ktoré navzájom komunikujú prostredníctvom približne sto biliónov spojení a vytvárajú to, čo nazývame vnímanie (videnie, sluch, dotyk, vôňa a ochutnávanie), myslenie, jazyk, motorika, emócie atď. Tu si treba položiť otázku, ako sa zdá, že ľudský mozog je schopný „správne“ sa zapojiť počas vývoja a ako takmer každodenne trvá tak zložité úlohy, aké sú samozrejmosťou.
Zatiaľ čo väčšina nervových buniek (neurónov) je v mozgu prítomných hneď po narodení (iba v niekoľkých oblastiach mozgu, napríklad v tých, ktoré sú rozhodujúce pre tvorbu pamäte, sú to nové nervové bunky vytvorené po narodení), po narodení dôjde k výbuchu Nárast pripojení (synapsií). Bez ohľadu na prostredie alebo konkrétne skúsenosti to vytvára obrovský prebytok spojovacích bodov medzi neurónmi. V priebehu vývoja sa táto nadmerná ponuka synapsií opäť zníži v závislosti od stupňa ich použitia. Pri výbere zlúčenín sú preto nevyhnutné skúsenosti. Komunikačné body, ktoré sa ukážu ako užitočné pri spracovaní, sa ďalej posilňujú a funkčne diferencujú. Selekcia, rast a diferenciácia sú charakteristické znaky vývoja mozgu. Rozhodujúcu úlohu majú skúsenosti, to znamená prostredie rastúceho systému. Tieto predpoklady teda zaručujú, že sa naše neurálne systémy čo najlepšie prispôsobia požiadavkám určitého prostredia.
Vývoj od detského veku
Otázka, ako sa vyvíja (ľudský) mozog a paralelne aj mentálne funkcie (vnímanie, poznávanie, emócie, osobnosť atď.), Sa skúma okrem iného pomocou dvoch prístupov: Prospektívne štúdie skúmajú funkčný vývoj a jeho neurálne korelácie od počatia do Dospelosť. To umožňuje identifikovať, ktoré zmeny v mozgu idú ruka v ruke s akými funkčnými pokrokmi, ako je napríklad získanie percepčných, kognitívnych alebo motorických schopností. Obrovský pokrok v neinvazívnych neurovedeckých procesoch, napríklad v meraní mozgových vĺn (elektroencefalografia), medzitým umožňuje sledovať mozgové funkcie u novorodencov a dojčiat.
Aj keď tento výskum poskytuje informácie o typickom vývoji, nie je možné úplne zodpovedať otázku závislosti na skúsenostiach, t. J. Úlohy životného prostredia pri vývoji rozvojového programu. Je to preto, že z etických dôvodov je zakázané systematicky manipulovať s prostredím kojencov a detí. Neurokognitívny proces závisí od skúsenosti, ak je možné preukázať, že sa vyvíja iba v určitých kontextoch zážitku. Hovorí sa o citlivých fázach vývoja, keď sa počas určitých životných fáz musia dať konkrétne príležitosti na skúsenosti, aby sa mohla funkcia plne rozvinúť. Citlivé fázy sú preto časovými oknami so zvýšenou plasticitou. Plasticita znamená, že mozog je počas tejto doby obzvlášť citlivý na funkčné a štrukturálne zmeny. Pre poznanie a správanie to znamená, že systém sa učí obzvlášť ľahko a rýchlo. Učenie je teda psychologická funkcia, ktorá vyplýva z neuroplasticity mozgu.
Citlivé časové okná
Aby bolo možné identifikovať citlivé časové obdobia vývoja u ľudí, je potrebné preskúmať ľudí, ktorí boli v minulosti vystavení atypickému prostrediu, a to buď od narodenia, alebo v neskoršom veku. Retrospektívne vývojové štúdie skúmajú napríklad adaptabilitu neurokognitívneho systému na trvalú slepotu alebo hluchotu. Tu sa skúma, ako môže neurokognitívny systém kompenzačne reagovať na toto neočakávané prostredie pre človeka. Skúmaním rôznych percepčných výkonov a kognitívnych funkcií možno získať informácie o potenciáli plasticity rôznych funkčných oblastí a súvisiacich oblastí mozgu.
Ak porovnáme tieto kompenzačné reakcie u ľudí slepých pri narodení, napríklad u slepých v dospelosti, môžeme vyvodiť závery o citlivých fázach vývoja špecifických funkcií. Na identifikáciu citlivých fáz „typického“ vývoja a základných nervových mechanizmov je však potrebné preskúmať zotavenie neurokognitívnych funkcií po atypických skúsenostiach s obnovou typického prostredia. Za vzor v ľudskej oblasti sa tu považujú ľudia, ktorým sa zrak vráti operáciou po vrodenej alebo neskôr aplikovanej slepote. Sú to ľudia, ktorí sa narodili s hustou nepriehľadnosťou binokulárnych šošoviek (katarakta) alebo u ktorých sa vyvinula v detstve. Ďalším príkladom sú štúdie na nepočujúcich, ktorým sa sluchové náhrady vrátia pomocou sluchovej protézy alebo kochleárneho implantátu.
Oslepnuté osoby ako testované osoby
Kompenzačné výhody pre nevidiacich sú známe už dlho. Iba psychologický a neurovedecký výskum dokázal odhaliť funkčné oblasti a nervové mechanizmy takýchto adaptácií. Medzitým veľké množstvo štúdií preukázalo lepší sluch a hmatový výkon u ľudí, ktorí sa narodili úplne slepí. Takto sa nevidiacim darí rýchlejšie kódovať rečový signál, najmä v prostredí s veľkým hlukom pozadia. Majú lepšiu pamäť na zvuky a hlasy z prostredia a dokážu zvuky lokalizovať presnejšie. Štúdie preukázali, že k týmto zlepšeniam výkonu prispievajú rôzne neurálne mechanizmy. Uvádza sa, že koordinácia priestorových zobrazení v sluchovej kôre a v temennom laloku (umiestnenie priestorového vnímania na základe viacerých zmyslových vnemov) je presnejšia ako u zrakovo postihnutých testovaných osôb a informácie o totožnosti hovoriaceho a obsahu toho, čo sa hovorí, sú rýchlejšie dostupné v mozgu narodených slepých. ako s vidiacimi kontrolnými osobami.
Otázkou je, či je možné tieto úpravy stále pozorovať, keď dôjde k slepote neskôr. To by sa v rovnakom rozsahu neočakávalo, keby sa adaptácia na atypické prostredie spájala s citlivou fázou. Neskorá slepota narazí na mozog, ktorý sa vyvinul smerom k životu založenému na videní. Dá sa dokázať, že ľudia, ktorí neskoro oslepli, používajú podobné zobrazenia ako priestorové kódovanie prostredia ako vidiaci ľudia a že sa líšia od tu narodených slepcov. Kompenzačné úpravy sa často vyskytujú u ľudí, ktorí oslepnú neskoro, ale ich rozsah je menší ako u ľudí, ktorí sú slepí. V niektorých funkčných oblastiach nemožno nevidiacich a nevidiacich odlišovať z hľadiska ich výkonu, napríklad pri hľadaní zdrojov zvuku alebo rozpoznávaní hlasov.
Kujný na celý život?
Z posledného zistenia by sa dalo usúdiť, že príslušná funkcia zostáva celý život plastická a môže sa kompenzačne meniť aj v dospelosti. Tento záver je však často predčasný: náš mozog môže na dosiahnutie rovnakého výsledku, teda správania, použiť rôzne stratégie. Ktorý režim spracovania a teda ktoré neurónové systémy sa používajú, sa nedá rozhodnúť na základe čistých pozorovaní správania. Musia sa tu použiť neurovedné metódy, aby sa dalo pozorovať nervové systémy priamo. Napríklad sa ukázalo, že ľudia narodení slepí vylepšujú svoju priestorovú reprezentáciu zakódovanú v senzorických oblastiach kvôli lokalizácii zvuku. Naproti tomu ľudia, ktorí neskôr oslepli, majú tendenciu zlepšovať neskoršie výberové procesy, ktoré zahŕňajú vyššie oblasti združovania. Tieto údaje naznačujú, že prvý proces plasticity je adaptabilný iba počas raného vývoja, t. J. Má citlivú fázu, zatiaľ čo druhý umožňuje úpravy počas celého života.
Tento príklad tiež objasňuje, že zahrnutie neurovedeckých metód je nevyhnutné na identifikáciu citlivých fáz vývoja. Citlivé fázy vývoja v prvom rade tiež znamenajú, že ak v ranom vývoji chýbali určité možnosti učenia, nervové systémy a súvisiace správanie sa už nemôžu plne rozvinúť. To znamená, že typické učebné prostredia v určitom časovom okamihu sú nevyhnutné pre typický vývoj. Analogicky k štúdiám na trvalo nevidiacich ľuďoch možno túto otázku preskúmať u ľudí, ktorí boli slepí od narodenia kvôli hustej nepriehľadnosti šošovky (šedému zákalu) predtým, ako boli poškodené šošovky nahradené umelými šošovkami alebo špeciálnymi vizuálnymi pomôckami a bolo možné znova zaznamenať vizuálne informácie.
Neskôr zakalenie šošovky
Podobne ako v prípade modelu permanentne nevidiacich sa ľudia skúmajú ako porovnávacia skupina, v ktorej sa katarakta vyvinula až neskôr, napríklad v priebehu detstva. U týchto subjektov sa mozog aspoň na istý čas vyvíjal ako vidiaci človek; Po odstránení zakalenia šošovky sa vizuálna informácia dostane do vizuálne „tvarovaného“ mozgu. V prípade ľudí s vrodeným šedým zákalom sa naopak vizuálne informácie prvýkrát stretnú s mozgom, ktoré sa predtým prispôsobilo životu bez zraku.
Môže a ak áno, do kedy sa neurokognitívny systém vráti na typickú vývojovú trajektóriu? Štúdie na týchto ľuďoch preukázali, že aj relatívne krátke obdobie slepoty nielen trvalo znižuje základné elementárne zrakové funkcie, ako je zraková ostrosť, ale aj množstvo zložitejších vizuálnych funkcií, ako je vnímanie tvárí a predmetov. Pozorovalo sa, že môžu byť ovplyvnené aj funkcie, ktoré sa prejavia až neskoro vo vývoji, teda v čase, keď už šedý zákal neexistoval. Tento jav je známy ako „spánkový“ efekt a naznačuje, že skúsenosti môžu iba latentne zmeniť vývoj neurónových systémov, čo vedie k trvalým zmenám v neskôr sa rozvíjajúcich systémoch.
Prečítajte si pery
Nielen zrakové funkcie sa však u ľudí po vrodených kataraktoch natrvalo menia; tiež komunikácia vizuálneho systému s inými senzorickými systémami. Ostatným ľuďom lepšie rozumieme v hlasnom pozadí, ak dokážeme sledovať ich pohyby pier. Tento proces viazania vstupov z rôznych senzorických systémov sa nazýva multisenzorická integrácia. Ľudia, ktorí mali vrodené katarakty, môžu čítať pery, ale už ich nemôžu kombinovať s informáciami o sluchu takým spôsobom, aby zlepšili porozumenie reči. Zobrazovacie štúdie preukázali, že vizuálne informácie neprídu do sluchovej kôry, kde sú zvyčajne spojené so sluchovými vstupmi.
Tieto štúdie ukazujú, že na vývoj a interakciu nervových systémov nie je potrebná iba prítomnosť konkrétnych skúseností, ale zdá sa, že pri vývoji mozgu hrá dôležitú úlohu aj poradie alebo „orchestrácia“ týchto skúseností. Dá sa predpokladať, že princípy vývoja ľudského mozgu identifikované v modeli ľudí so zmyslovým postihnutím platia aj pre ďalšie funkčné oblasti, ako je emocionálny, motivačný a sociálny rozvoj, ktoré sú vedeckému bádaniu menej prístupné.
V recenzii Erica Knudsena zo Stanfordskej univerzity v roku 2004 autor sumarizuje výsledky väčšinou pokusov na zvieratách, ktoré demonštrujú úlohu skúseností v ranom detstve pre funkčný vývoj mozgu a plasticitu mozgu, a teda schopnosť učiť sa v neskoršom období života. Ten istý autor spolu s kolegami zo sociológie a ekonómie vyvodil dôsledky pre spoločnosť o dva roky neskôr. Tento článok jasne demonštruje, že vzdelávanie v ranom detstve a prostredie na vzdelávanie v ranom detstve majú rozhodujúci vplyv na neskorší výkon a vzdelávací potenciál. V súlade s tým sa investície do vývoja v ranom detstve zvyšujú s každým ďalším rokom života. Ak štrukturálne a funkčné formovanie neurónových systémov nie je „iniciované“ počas citlivých fáz, napríklad z dôvodu nepriaznivého prostredia, nie je možné to v nasledujúcich fázach vývoja úplne vyrovnať; Kompenzačné opatrenia sú potom namáhavé, časovo náročné a preto nákladné. Z ekonomického hľadiska má vývoj v ranom detstve s jeho citlivými fázami osobitný význam pre kvalitu života ľudí a prosperitu spoločnosti.
Osvojovanie si cudzieho jazyka v starobe
Emocionálne a motivačné aspekty takýchto terapeutických hier môžu tiež viesť k všeobecnému zvýšeniu plasticity, ale to sa úplne vyjadruje iba v neurónových systémoch, ktoré sú riešené ďalším (percepčným alebo kognitívnym) tréningom. Verí sa, že týmto spôsobom je možné dosiahnuť požadovanú selektivitu. Podobné mechanizmy účinku sa pripisujú iným zásahom, napríklad fyzickému cvičeniu. Budúci výskum musí preukázať, či by farmaceutické výrobky mohli dosiahnuť podobné účinky.
Ľudia teda majú po celý život určitú úroveň neuroplasticity, a teda schopnosti učiť sa, ktorú možno prípadne ďalej rozvíjať v určitých medziach. Tieto individuálne limity, ako naznačujú štúdie o vývinovej plasticite, stanovujú pre každého jednotlivca aj jeho možnosti vzdelávania v ranom detstve. Obidve ľudové múdrosti, ktoré si na prvý pohľad navzájom odporujú, sú teda pravdivé: „Čo sa Hans nenaučí, Hans sa nikdy nenaučí“ (citlivé fázy) a „Na učenie nie je nikdy neskoro“ (plasticita dospelých).
Autor vyštudoval psychológiu na univerzite v Marburgu. Po postdoktorandskom pobyte na univerzite v Oregone sa stala jednou z prvých vedúcich vo vtedy novom programe Emmy Noether Nemeckej výskumnej nadácie. Brigitte Röderová je od roku 2004 profesorkou biologickej psychológie a neuropsychológie na univerzite v Hamburgu. Je členkou Leopoldiny; Medzi jej výskumné záujmy patrí neuroplasticita mozgu a interakcia senzorických systémov.
Prednáškový cyklus
Prednáškový cyklus „Výskum mozgu, čo môžete robiť. „Je iniciatívou neziskovej Nadácie Hertie v spolupráci s Frankfurter Allgemeine Zeitung. Očakávania neurovied, ale aj prísľuby samotného výskumu mozgu sú veľké. Čo však môže skutočne urobiť? V tejto sérii článkov sa pýtame na úspechy a možnosti, ale aj na neúspechy a limity moderných neurovied v oblastiach spoločenského záujmu. Na základe série prednášok, ktoré vo Frankfurte organizuje nezisková Nadácia Hertie ako najväčší súkromný sponzor výskumu mozgu, uverejňujeme články popredných výskumníkov mozgu na témy jazyk, technológia, ekonomika, choroby, umenie, myslenie, hudba, vedomie, Pocity, škola, pamäť a psychika.