----------------------------------

Что может произойти, если клетки мозга общаются неправильно?

Нервные клетки, также называемые нейронами, ведут себя в нашем организме как крошечные посланники, которые помогают нам чувствовать и двигаться, отправляя сообщения из мозга в разные части тела. Когда клетки мозга общаются друг с другом, это приводит к возникновению электрических мозговых волн. Иногда нейроны общаются друг с другом спокойно и медленно, а иногда они возбуждены, и активность мозга ускоряется. Эта быстрая электрическая активность называется колебаниями.

Современное оборудование можно использовать для измерения этой электрической активности мозга. Самая быстрая активность, которую можно измерить, называется высокочастотными колебаниями (HFO — high frequency oscillations). Она может оказаться весьма полезной в повседневной жизни, помогая нам, например, запоминать места и действия. Однако если нейроны начинают активироваться слишком быстро, люди могут внезапно потерять контроль над определёнными частями тела или даже всем телом. Такое, например, происходит при состоянии, называемом эпилепсией. Итак, давайте посмотрим, как высокая активность нейронов помогает человеческому мозгу функционировать.

Нейроны состоят из небольшого клеточного тела и очень длинных отростков, которые образуют нервы, соединяющие мозг с частями тела, расположенными рядом (например, с глазами), а также с теми, которые расположены дальше (например, с пальцами). Для более внятного понимания, можно представить нервы как связки компьютерных проводов в большом дата-центре, по которым передаётся информация от сервера к серверу. Подобно архитектуре сети с маршрутизаторами, эта органическая система очень хорошо организованна: мозг является центром управления, а части тела получают сообщения и отсылают свои «пакеты данных» обратно.

Когда вы прикасаетесь к чему-то, например, к мягкому одеялу или горячему камню, в ваш мозг через нервы отправляется сообщение. Затем ваш мозг получает информацию и говорит вам: «это мягкое одеяло!» или «Ой, как жарко! Убери руку!».

Нейроны также помогают нам двигать телом. Например, если вы решите пошевелить рукой, ваш мозг отправит сообщение через нервы мышцам руки. Другой набор нервов сообщит вам, что ваша рука действительно движется. Это означает, что сообщения могут идти в обоих направлениях.

Нейроны общаются друг с другом

«Ответвления» нервных клеток соединяются через узлы переключения, называемые синапсами (небольшие промежутки между нейронами), через которые должна пройти информация, чтобы перейти от одного нейрона к другому, в форме электрической активности. Как только информация достигает конца одного нейрона, она должна пересечь синапс, чтобы добраться до следующего. Электрическая активность меняется на химическую, позволяя передавать данные от одного нейрона к другому.

Мозг состоит из более чем 80 миллиардов нейронов, и всем им удаётся организованно эффективно взаимодействовать друг с другом. Когда нейроны «общаются» между собой, в мозгу возникают электрические волны, которые можно измерить. Иногда клетки мозга общаются друг с другом «спокойно и медленно», но иногда, когда сознание возбуждено, активность мозга повышается. Мозговые волны, отражающие самую быструю активность мозга, называются высокочастотными колебаниями.

 

Электрическую активность можно измерить с помощью процедуры, называемой электроэнцефалографией (ЭЭГ). Для проведения ЭЭГ учёные или врачи помещают на голову человека крошечные металлические датчики, называемые электродами. Электроды могут улавливать небольшие электрические импульсы, вырабатываемые мозгом. Процесс можно сравнить с тем, если бы к голове было прикреплено множество мини-микрофонов! Эти металлические электроды могут измерять изменение электрического импульса и отправлять сигнал по проводам на компьютер.

ЭЭГ-активность отображается на экране компьютера и выглядит как морские волны, поднимающиеся и опускающиеся. Чем быстрее работает мозг, тем быстрее и чаще волны. Исследователи могут даже определить, фиксируют ли электроды более высокий сигнал в левом или правом полушарии мозга.

Скорость колебания волн определяется их частотой, которая измеряется в Герцах (Гц). Эта единица измерения определяет количество колебаний в секунду. Если провести горизонтальную линию через середину волны, то частота показывает, то, как часто волна будет на верхнем пике за период времени в одну секунду.

В среде медиков и учёного сообщества, волны активности мозга принято распределять по разной частоте колебаний и называть, в соответствии этому параметру, буквами греческого алфавита. Более медленные волны называются «дельта» и «тета» — такое состояние характерно, когда мозг спит. Тета-волны также могут возникать, когда люди мечтают или находятся в спокойном оцепенении. У здоровых детей тета-волны могут возникать и во время бодрствования. Более быстрые «альфа»-волны можно наблюдать, когда люди бодрствуют и расслаблены. Бета-волны преобладают у тех, кто насторожен или встревожен, но их также можно увидеть у людей, которым снятся яркие динамичные сны.

Эта статья посвящена самым сверхбыстрым мозговым волнам, которые вызываются чрезмерной, а иногда и нескоординированной электрической активностью внутри мозга. Они примерно в 10 раз быстрее обычной активности мозга, частота которой фиксируется между 80–150 Гц. Такая сверхвысокая частота импульсов может быть признаком того, что мозг очень усердно работает или у него серьёзные проблемы.

Когда людям нужна сверхбыстрая мозговая активность?

Высокая активность обнаруживаются на ЭЭГ всякий раз, когда люди занимаются очень целенаправленной деятельностью, требующей совместной работы многих областей мозга с высокой точностью. Два типа компьютерных игр являются отличными примерами того, как наш мозг использует эту возможность.

Во-первых, это игры, требующие быстрых движений пальцев и быстрых реакций, например драки, прыжки или вождение гоночного автомобиля. Они заставляют мозг использовать свою «полную мощность» для планирования и координации движений. Во-вторых, такой режим инициируется для запоминания локаций и действий в более сложных играх.

 

Вы когда-нибудь теряли ориентацию, пытаясь сообразить где находитесь в воображаемом виртуальном мире, или пытались обнаружить внезапно спрятавшегося противника? Если нет, то вы можете поблагодарить свой мозг за отличную работу по сохранению воспоминаний. Кстати, не многие знают, что воспоминания сохраняются именно в то время, когда человек спит. Но избыточная активность тоже помогает «транспортировать» воспоминания между частями мозга, что позволяет вам ориентироваться в компьютерной игре — не только в тот же день, но даже через несколько недель.

Однако иногда нейроны начинают общаться слишком быстро или менее скоординировано, чем обычно. Это может произойти, как у взрослых, так и у детей, страдающих эпилепсией. Эпилепсия — это состояние головного мозга, при котором люди внезапно теряют контроль над функциями своего тела, поскольку их части тела не получают необходимой информации. Эти явления называются эпилептическими припадками.

Они происходят от внезапного всплеска электрической активности в мозгу, который может привести к потере контроля над телом или частями тела. Во время приступа тело начинает бесконтрольно двигаться, или человек на короткое время испытывает потерю ощущений, координации, запахов или попросту теряет сознание (почти как во сне). Это довольно распространённое заболевание, которым страдает около 1% детей. У взрослых это процентное соотношение несколько меньше, но только потому, что возрастная шкала шире.

ЭЭГ — очень полезный тест, когда необходимо узнать об активности мозга у людей, страдающих судорогами, так как он может показать, когда электрическая активность мозга нарушена. Недавние исследования доказали, что сверхвысокую частотность мозговых электрических импульсов можно увидеть на ЭЭГ пациентов с эпилепсией. В отличие от нормализованной активности, которая помогает быстрее думать, чётче планировать и запоминать, «плохая» эпилептическая сверхактивность является признаком неполадок в мозгу.

Тесты помогают врачам предсказать, у каких детей может быть только один припадок, а у каких может быть эпилепсия и склонность к большему количеству припадков. Это также может помочь врачам узнать, нужны ли человеку лекарства от эпилепсии и эффективны ли эти лекарства при лечении судорог. Такие исследовательские наблюдения помогают учёным понимать, какие части мозга вызывают эпилептические припадки.

Это действительно важно, поскольку у некоторых пациентов с эпилепсией приступы возникают только в небольших участках мозга. Операция по удалению участка мозга, вызывающего судороги, может вылечить этих пациентов. Считается, что высокочастотные колебания – это, так называемые, биомаркеры. Они являются своеобразными подсказками, которые помогают узнать, насколько активно заболевание и как его успешнее можно вылечить.

Мозг подобен суперхранилищу всего, что вы когда-либо испытывали. Он помнит ваши любимые моменты, такие как дни рождения, семейный отдых или приключения с друзьями. Электрические импульсы помогают мозгу функционировать должным образом и заниматься целенаправленной деятельностью, требующей совместной работы многих областей этого важнейшего органа. Определяемые биомаркеры могут помочь исследователям и врачам понять, как работает мозг, а также диагностировать и планировать лечение пациентов с эпилепсией.


Более подробно об авторах этой статьи.

будьте здоровы

Оцените материал

Это может быть интересно

Поделиться в социальных сетях:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *