"Сила, продолжительность и время воздействия окружающей среды влияют на пластичность мозговых цепей, которые состоят из коммуникационных кабелей, называемых аксонами, которые связывают нейроны по всему мозгу и покрыты миелином, жирным веществом, которое помогает нервным импульсам перемещаться с места на место, "говорит Витторио Галло, Ph.D., Главный научный сотрудник Children’s National и старший автор исследования. "Реагируя на раздражители окружающей среды, мозг постоянно поддерживает целостность миелина. Не менее важно, что поврежденный миелин может оставлять бреши в нейронной сети, что может привести к когнитивным, моторным и поведенческим нарушениям."
По словам Галло и ведущего автора исследования Томаса А. Forbes, пул клеток-предшественников олигодендроцитов (OPC), специализируется на производстве миелина и делает это с детства до взрослой жизни. Получающиеся в результате клетки олигодендроцитов (OL) образуют важное рабочее партнерство с аксонами. Примерно на сроке от 23 до 37 недель беременности OL развиваются в мозге плода и продолжают образовываться после рождения до подросткового возраста.
«Эта динамическая петля обратной связи между пластичностью миелина и возбудимостью нейронов имеет решающее значение», – говорит Форбс. "Это помогает укрепить двигательные и когнитивные функции и позволяет детям и взрослым приобретать новые навыки и записывать новые воспоминания."
In utero генетика играет огромную роль в начальной структуре белого вещества, которое находится в подкорковой области мозга и приобретает белый цвет из миелина, липидной и белковой оболочки, которая электрически изолирует нервные клетки. Дефекты микроструктурной организации белого вещества связаны со многими нарушениями развития нервной системы. После рождения младенцев экологический опыт также может начать играть значимую роль.
«Окружающая среда может рассматриваться как неинвазивный терапевтический подход, который можно использовать для укрепления здоровья белого вещества, либо самостоятельно, либо в тандеме с фармакологической терапией», – добавляет Галло. "Вопрос в том, как создать лучшую среду для младенцев и детей, чтобы они могли расти и достигать высших когнитивных функций. Обогащенная среда включает не только возможность двигаться и заниматься физическими упражнениями и физиотерапией; это также среда, где есть новизна, новый опыт и постоянно активное обучение. Не менее важно минимизировать факторы социального стресса.
Все дело в балансе."
Среди возможных вмешательств для повышения умственных способностей, независимо от социально-экономического статуса:
Знакомство детей с новыми и разными предметами с возможностью для физической активности и взаимодействия с несколькими товарищами по играм.
Этот тип окружения заставляет ребенка постоянно адаптироваться к его или ее окружению в социальной, физической и экспериментальной манере. В экспериментальных моделях обогащенная среда поддерживала здоровье мозга за счет увеличения объема и длины миелинизированных волокон, объема миелиновых оболочек и увеличения общего объема мозга.
Воздействие музыки помогает улучшить познание, слух и моторику у тех, кто играет на музыкальном инструменте, задействуя несколько областей мозга для совместной работы. Визуализация тензора диффузии (DTI) показывает, что профессиональные пианисты, которые начали играть в детстве, улучшили целостность и пластичность белого вещества, пишут Галло и Форбс.
По сути, активное обучение требует взаимодействия с окружающей средой и адаптации к ней. Создание новых OL влияет на обучение новым моторным навыкам как у самых маленьких, так и у очень старых.
Когнитивные тренировки и стимуляция формируют и сохраняют целостность белого вещества при старении.
Исследования DTI показывают, что четыре недели интегративных тренировок ума и тела изменяют миелинизацию и повышают эффективность белого вещества с особенно выраженными изменениями в области мозга, ответственной за саморегуляцию, контроль над импульсами и эмоции.
Произвольные упражнения в экспериментальных моделях связаны с дифференцировкой OPC в зрелые OL. Визуальные исследования показывают положительную взаимосвязь между физической подготовкой, здоровьем белого вещества и сетями мозга, участвующими в памяти.
И наоборот, такие негативные влияния, как преждевременные роды, плохое питание, болезни, пренебрежение и социальная изоляция, могут ухудшить целостность миелина, ставя под угрозу способность человека выполнять базовые двигательные навыки и когнитивные функции. Обычно пул OPC расширяется по мере того, как плод вот-вот появится на свет. Но травма головного мозга, недостаток кислорода и ограниченное кровоснабжение могут задерживать созревание определенных клеток мозга и могут вызывать аномалии белого вещества, которые снижают способность мозга синтезировать миелин. Дополнительные повреждения белого вещества могут быть вызваны, среди прочего, применением анестезии и стрессом.
Влияние окружающей среды может стать «рычагом Архимеда для присвоения развития WM среди ограниченного набора лишь частично эффективных вариантов лечения», – заключают авторы.