как увеличить миелин в мозге
Миелин и его роль в работе нейрона
Нервная система выполняет важнейшие функции в организме. Она отвечает за все действия и мысли человека, формирует его личность. Но вся эта сложная работы была бы невозможна без одной составляющей — миелина.
Миелин – это вещество, образующее миелиновую (мякотную) оболочку, которая отвечает за электроизоляцию нервных волокон и скорость передачи электрического импульса.
Анатомия миелина в строении нерва
Главная клетка нервной системы – нейрон. Тело нейрона называется сома. Внутри нее находится ядро. Тело нейрона окружено короткими отростками, которые называются дендриты. Они отвечают за связь с другими нейронами. От сомы отходит один длинный отросток – аксон. Он несет импульс от нейрона к другим клеткам. Чаще всего на конце он соединяется с дендритами других нервных клеток.
Всю поверхность аксона покрывает миелиновая оболочка, которая представляет собой отросток клетки Шванна, лишенный цитоплазмы. По сути, это несколько слоев клеточной мембраны, обернутые вокруг аксона.
Шванновские клетки, обволакивающие аксон, разделяются перехватами Ранвье, в которых отсутствует миелин.
Функции
Основными функциями миелиновой оболочки являются:
Как работают импульсы
Нервные клетки изолированы благодаря своей оболочке, но все же взаимосвязаны между собой. Участки, в которых клетки соприкасаются, называются синапсы. Это место, где встречаются аксон одной клетки и сома или дендрит другой.
Электрический импульс может передаваться внутри одной клетки или от нейрона к нейрону. Это сложный электрохимический процесс, который основан на перемещении ионов через оболочку нервной клетки.
В спокойном состоянии внутрь нейрона попадают только ионы калия, а ионы натрия остаются снаружи. В момент возбуждения они начинаются меняться местами. Аксон положительно заряжается изнутри. Затем натрий перестает поступать через мембрану, а отток калия не прекращается.
Изменение напряжения из-за движения ионов калия и натрия называется «потенциал действия». Он распространяется медленно, но миелиновая оболочка, обволакивающая аксон, ускоряет это процесс, препятствуя оттоку и притоку ионов калия и натрия из тела аксона.
Проходя через перехват Ранвье, импульс перескакивает с одного участка аксона на другой, что и позволяет ему двигаться быстрее.
После того, как потенциал действия пересекает разрыв в миелине, импульс останавливается, и возвращается состояние покоя.
Такой способ передачи энергии характерен для ЦНС. Что касается вегетативной нервной системы, в ней часто встречаются аксоны, покрытые малым количеством миелина или вообще не покрытые им. Скачки между шванновскими клетками не осуществляются, и импульс проходит гораздо медленнее.
Состав
Миелиновый слой состоит из двух слоев липидов и трех слоев белка. Липидов в нем гораздо больше (70-75%):
Большое содержание жиров обусловливает белый цвет миелиновой оболочки, благодаря чему нейроны, покрытые ей, называются «белым веществом».
Белковые слои тоньше липидных. Содержание белка в миелине – 25-30%:
Существуют простые и сложные белки нервной ткани.
Роль липидов в строении оболочки
Липиды играют ключевую роль в строении мякотной оболочки. Они являются структурным материалом нервной ткани и защищают аксон от потери энергии и ионных потоков. Молекулы липидов обладают способностью восстанавливать ткани мозга после повреждений. Липиды миелина отвечают за адаптацию зрелой нервной системы. Они выступают в роли рецепторов гормонов и осуществляют коммуникацию между клетками.
Роль белков
Немаловажное значение в строении миелинового слоя имеют молекулы белков. Они наряду с липидами выступают в роли строительного материала нервной ткани. Их главной задачей является транспортировка питательных веществ в аксон. Также они расшифровывают сигналы, поступающие в нервную клетку и ускоряют реакции в ней. Участие в обмене веществ – важная функция молекул белка миелиновой оболочки.
Дефекты миелинизации
Разрушение миелинового слоя нервной системы – очень серьезная патология, из-за которой происходит нарушение передачи нервного импульса. Она вызывает опасные заболевания, зачастую несовместимые с жизнью. Существуют два типа факторов, влияющие на возникновение демиелинизации:
Почему происходит разрушение
Наиболее частыми причинами разрушения мякотной оболочки являются:
Заболевания вследствие демиелинизации
Демиелинизирующие заболевания центральной нервной системы:
Демиелинизирующие заболевания периферической нервной системы:
Это лишь часть заболеваний, возникающих из-за разрушения миелинового слоя. Симптомы в большинстве случаев схожи. Точный диагноз можно поставить лишь после проведения компьютерной или магнитно-резонансной томографии. Немаловажную роль в постановке диагноза играет уровень квалификации врача.
Принципы лечения дефектов оболочки
Заболевания, связанные с разрушением мякотной оболочки, очень сложно лечить. Терапия направлена в основном на купирование симптомов и остановку процессов разрушения. Чем раньше диагностировано заболевание, тем больше шансов остановить его течение.
Возможности восстановления миелина
Благодаря своевременному лечению можно запустить процесс восстановления миелина. Однако, новая миелиновая оболочка не будет так же хорошо выполнять свои функции. Кроме того, болезнь может перейти в хроническую стадию, а симптомы сохранятся, лишь слегка сгладятся. Но даже незначительная ремиелинизация способна остановить ход болезни и частично вернуть утраченные функции.
Современные лекарственные средства, направленные на регенерацию миелина более эффективны, но отличаются очень высокой стоимостью.
Терапия
Для лечения заболеваний, вызванных разрушением миелиновой оболочки, используются следующие препараты и процедуры:
Прогноз по заболеваниям
В настоящее время лечение демиелинизации не дает стопроцентного результата, но учеными активно ведутся разработки лекарственных средств, направленных на восстановление мякотной оболочки. Исследования проводятся по следующим направлениям:
Возможно, в скором времени заболевания, связанные с разрушением миелина, перестанут быть неизлечимыми.
Миелин и обучение: как настроить мозг на максимальную производительность
Будучи детьми, мы часто слышали от родителей и учителей пословицы «повторение – мать учения», «дело мастера боится» и т.д. Однако почему, с научной точки зрения, постоянное обучение и практика благоприятно влияют на состояние мозга? Немалую роль в этом играет особое вещество – миелин, которое формирует оболочку аксонов нервных клеток. Более подробно о процессе миелинизации и обучении Вы узнаете в статье, которую для Вас подготовил estet-portal.com.
Мозг взрослого человека не прекращает развиваться
Когда мы обучаемся новому навыку, будь то программирование, игра в шахматы, катание на роликах или танцы, мы, сами того не осознавая, меняем наш мозг.
Научные исследования показали, что мозг невероятно пластичен, то есть он не формируется окончательно в 25 лет и не остается неизменным до конца жизни. В то время как определенные вещи (например, язык) детям даются намного легче, чем взрослым, существует масса доказательств того, что нейронная сеть мозга взрослого человека также может трансформироваться.
Но как это происходит? Чтобы выполнить определенное задание, нам необходимо активировать определенные участки мозга. Человеческий мозг координирует сложный комплекс реакций, включающих моторную функцию, обработку визуальной и звуковой информации, речь и прочее. Поначалу мы можем сбиваться, забывать некоторые вещи и слова, однако практика помогает нам все лучше справляться с задачей, чувствуя себя при этом более естественно и комфортно.
Постоянное обучение помогает мозгу оптимизировать выполнение комплекса скоординированных действий благодаря процессу миелинизации – образованию слоя миелина вокруг аксонов нервных волокон.
Роль миелина в скорости передачи нервных импульсов
Нейроны – основные строительные кирпичики мозга. Нейрон состоит из дендритов, получающих сигналы от других нейронов, клеточного тела, которое обрабатывает эти сигналы, и аксона – длинного «кабеля», который соединяется и взаимодействует с дендритами других нейронов. Когда различные части мозга взаимодействуют и координируют между собой свою активность, они отправляют нервные импульсы – электрические заряды, которые проходят по аксону нейрона и передаются в следующий нейрон цепи.
Когда нейрон «загорается», запускается так называемый эффект домино: данный процесс затрагивает количество нейронов, необходимых для передачи сигнала в конечную точку. Все это происходит невероятно быстро, что позволяет нам молниеносно реагировать на то или иное событие.
Иногда мы называем наш мозг серым веществом, потому что такой цвет ему придают клеточные тела нейронов, однако в нем, как известно, есть и белое вещество, которое составляет примерно 50% мозга.
Так вот, белое вещество – это аксоны, покрытые миелиновой оболочкой, придающей им белый цвет. Миелин – состоящее преимущественно из жиров (на 75%) и белков вещество, которое покрывает аксоны нервных клеток. Ученые выяснили, что миелинизация увеличивает скорость передачи и силу нервных импульсов, «заставляя» электрический заряд проскакивать через миелиновую оболочку к следующему открытому участку аксона.
Миелинизация увеличивает скорость передачи и силу нервных импульсов, «заставляя» электрический заряд проскакивать через миелиновую оболочку к следующему открытому участку аксона.
Иными словами, миелин позволяет электрическим сигналам «телепортироваться», вместо прямого следования по аксону, что обеспечивает сверхбыструю передачу нервных импульсов.
Практика, нервная активность и синтез миелина
Мы выяснили, что миелиновая оболочка – важная составляющая структура мозга, которая обеспечивает более быструю передачу нервных импульсов. Но можно ли как-нибудь «нарастить» миелин вокруг аксонов?
Важно понимать, что процесс миелинизации протекает естественным путем, преимущественно в детстве. Дети – «генераторы миелина», которые впитывают информацию об окружающем мире, словно губки. С возрастом эта способность снижается, однако не исчезает полностью, то есть у взрослых процесс миелинизации также протекает, только медленнее, да и усилий для «наращивания» миелина требуется больше.
Дети – «генераторы миелина», которые впитывают информацию об окружающем мире, словно губки.
Ученые полагают, что два типа глиальных клеток в мозге играют роль в создании нового миелина. Первый тип – астроциты, которые мониторят активность аксонов нервных клеток. Большое количество повторных сигналов от определенного аксона побуждает астроцит к выбросу химических веществ, которые стимулируют второй тип клеток – олигодендроциты – к выработке миелина, обволакивающего аксон.
Потому постоянная практика, будь то написание статей для блога, изучение иностранного языка, оригами, вязание и любые другие осваиваемые навыки, помогает создать новые паттерны передачи электрических сигналов между нейронами. Со временем это запускает процесс миелинизации соответствующих аксонов и увеличивает силу и скорость передачи сигналов.
Почему миелин помогает нервным клеткам работать лучше
Каким же образом миелин улучшает работу мозга? Наверняка можно сказать, что миелин увеличивает силу и скорость передачи нервных импульсов, что помогает нам в обучении.
Одним из доказательств этого являются снимки головного мозга профессиональных музыкантов. Было проведено большое количество исследований, посвященным различиям между мозгом музыкантов и обычных людей. В одном из них использовалась технология диффузионной МРТ, которая позволяет получить информацию о тканях и волокнах сканируемого участка мозга неинвазивным путем.
Исследователи пришли к выводу, что определенное количество практических занятий в детстве и юности у пианистов ассоциировалось с повышенной плотностью белого вещества в участках мозга, отвечающих за моторные навыки, обработку визуальной и слуховой информации, по сравнению с обычными людьми. При этом также наблюдалась прямая взаимосвязь между количеством часов практики и плотностью белого вещества/миелина.
Постоянное обучение новому – лучший способ стимуляции синтеза миелина.
Еще одним аргументом в пользу пословицы «учиться никогда не поздно» является то, что происходит при отсутствии деятельности, способствующей формированию миелина. Демиелинизация – известный фактор, играющий роль в развитии рассеянного склероза и других нейродегенеративных заболеваний. Потому миелин – важное вещество для поддержания функций мозга и, соответственно, тела.
Важно понимать, что для формирования миелина важно не только количество, но и качество практики. Для совершенствования Ваших навыков, конечно, важно не просто бездумно повторять одно и то же действие, но и сфокусироваться на том, насколько хорошо Вы справляетесь с задачей, разрабатывать способы оптимизации процесса обучения, стараться и прикладывать силы, чтобы стать лучше в каком-либо деле. Учитесь новому, развивайтесь, овладевайте новыми навыками – все это поможет Вашему мозгу работать как можно дольше и лучше!
Предложен принципиально новый путь лечения рассеянного склероза
Путь к лечению — восстановление миелиновых оболочек нервных волокон
Luke Lairson/The Scripps Research Institute
Рассеянный склероз — аутоиммунное заболевание, при котором нервные волокна теряют изолирующую миелиновую оболочку, а вместе с ней и способность эффективно передавать сигналы. Пациенты жалуются на усталость, у них слабеют конечности, зрение и память, речь становится нечленораздельной, развивается депрессия. Сейчас рассеянный склероз лечат иммунодепрессантами, преимущественно бета-интерфероном и финголимодом, но эти средства не очень эффективны и имеют нежелательные побочные эффекты.
Американские исследователи под руководством Люка Лейрсона, профессора Исследовательского института Скриппса, предложили использовать другой подход, клеточно-регенеративный. В статье, опубликованной в журнале Nature, они описали действие препарата, который стимулирует дифференцировку клеток-предшественников тех клеток, которые должны обеспечивать восстановление разрушенных миелиновых оболочек.
Рассеянным склерозом страдает более 2,5 млн жителей планеты, преимущественно женщины. Причины его возникновения неизвестны, но развитие заболевания провоцируют некоторые инфекции и отсутствие витамина D.
Миелин вырабатывают специальные клетки, называемые олигодендроцитами (слово длинное, но придется его запомнить). Они должны восстанавливать поврежденные оболочки, но сделать это не могут, потому что при рассеянном склерозе их количество резко сокращается: по не выясненным пока причинам клетки-предшественники перестают превращаться в олигодендроциты.
Исследователи попробовали найти вещество, которое стимулировало бы дифференцировку клеток-предшественников. Для этого они проверили действие примерно 100 тыс. молекул на культуру клеток-предшественников нейронов оптического нерва крысы. Среди нескольких отобранных веществ с неисследованными свойствами оказался знакомый препарат бензтропин — лекарство, назначаемое при болезни Паркинсона. Поскольку многие свойства бензтропина были уже известны, ученые продолжили работу с ним.
Дальнейшие исследования проводили на мышах. В их рацион добавляли небольшое количество препарата купризон, вызывающего демиелинизацию, и получали мышиную модель рассеянного склероза.
Оказалось, что бензтропин не влияет на реакцию воспаления, но помогает мышам восстановить популяцию зрелых олигодендроцитов, которые, в свою очередь, воссоздают миелиновую оболочку поврежденных нервов, несмотря на продолжающиеся атаки Т-клеток.
Причем, вероятно, восстановление миелина происходит с той же скоростью, что и его разрушение. Бензтропин известен множественным действием на нейроны мозга, но дифференцировку предшественников олигодендроцитов он вызывает, связываясь с некоторыми мускариновыми (ацетилхолиновыми) рецепторами. Более подробно механизм его действия еще предстоит изучить.
У бензтропина обнаружилось еще одно крайне ценное свойство: он замечательно дополняет традиционное лечение рассеянного склероза. Его прием позволяет почти на 90% снизить дозы иммуносупрессоров без потери эффективности. Поскольку эти препараты обладают нежелательными побочными действиями, возможность сократить дозировку очень важна. Таким образом,
лекарство снимает симптомы рассеянного склероза, усиливая действие иммуносупрессоров и одновременно активизируя восстановление миелина.
Исследователи планируют больше узнать о механизмах этого процесса и, возможно, модифицировать структуру бензтропина, чтобы усилить его эффект. Они также будут изучать действие других молекул, стимулирующих дифференцировку клеток-предшественников олигодендроцитов. Не исключено, что они будут действовать эффективнее бензтропина.
Бензтропин — препарат, назначаемый при болезни Паркинсона, он продается в аптеках под другим названием, но в России не зарегистрирован. Его исследование в качестве лекарства от рассеянного склероза только начинается, предстоят долгие доклинические и клинические испытания. Ученые предупреждают, что бензтропин тоже обладает нежелательными дозозависимыми побочными эффектами, неврологическими и психиатрическими, и может повредить пациентам с рассеянным склерозом, если они, прочитав эту заметку, займутся самолечением.
Когнитивные изменения при рассеянном склерозе
Некоторые симптомы рассеянного склероза невозможно не заметить сразу. Например, те, что касаются боли и спазмов, зрения, способности к движению. А вот ударила ли болезнь по когнитивным функциям — вниманию, мышлению, памяти — понятно не всегда. Обычно происходит это постепенно. Важно зафиксировать, что быстро думать, запоминать и быть многозадачным стало на порядок сложнее. Когнитивные проблемы чаще других вынуждают людей с рассеянным склерозом уходить с работы. Чтобы уберечь себя от этой перспективы, нужно позаботиться о сохранении интеллектуального тонуса как можно дольше.
Когнитивная деятельность включает в себя [1]:
Когнитивные нарушения выявляют не у всех людей с рассеянным склерозом (РС). Исследователи совершенно по-разному оценивают встречаемость этого симптома: от 10 до 93 % [3–5]. Видимо, много зависит от субъективного отношения самого пациента и от того, насколько заметна дисфункция.
Поводом для беспокойства чаще всего служит невозможность думать так же быстро, как раньше, и выполнять несколько задач одновременно. Кому-то становится сложнее вспоминать, где лежат вещи или о чем он хотел сказать. Кто-то испытывает проблемы с ориентацией в пространстве. Многим становится страшно, что проблемы мышления усилятся и повлекут за собой неприятности на работе и в отношениях [2].
Выделяют три варианта познавательных расстройств [4–5]:
Почему возникают когнитивные нарушения
Основная причина органическая. Когнитивные функции нарушаются при поражении их материального носителя — нервной цепочки. Она состоит из нервных клеток — нейронов, их отростков и контактов — синапсов, которыми они связываются друг с другом. Длинный отросток нейрона — аксон — проводит сигнал на расстоянии. Его концевой участок ветвится и образует синапсы для связи с другими нейронами.
Нарушить нервные цепочки могут патологические процессы рассеянного склероза [6]:
Ученые расходятся во мнениях, повреждение каких зон приводит к деменции и другим расстройствам познания. Более-менее точно можно связать монофункциональные нарушения и некоторые отделы мозга. Например, если в центре Брока наблюдаются очаги демиелинизации или атрофии, велика вероятность, что возникнут проблемы с речью. Некоторые исследователи считают, что ухудшение памяти преимущественно связано с разрушением миелина в областях лучистого венца, островковой доли, гиппокампа. И все-таки считается, что тяжесть и характер когнитивного расстройства связаны не столько с расположением очагов, сколько с их размерами и количеством [3–5].
Рассеянный склероз и когнитивные нарушения связывают закономерности [10]:
Мозг способен адаптироваться и восстанавливать нервные связи при помощи соседних нейронов. Чем обширнее разветвлена нервная сеть, тем легче налаживать коммуникации. Церебральный резерв, который компенсирует поврежденные цепочки, больше у людей с высоким интеллектом и привыкших к умственной работе [7].
Кроме патологических процессов в работу мозга при РС вносят лепту и другие факторы [4]:
Диагностика когнитивных нарушений
Тяжесть и характер когнитивных проблем не всегда зависят от физических повреждений мозга. Нельзя судить о них только по результатам МРТ. Более того, белое и серое вещество может выглядеть нормально, но нервные связи быть нарушенными [10].
Расстройства познания во многом определяют аспекты личности: характер, субъективное отношение, предрасположенность к тому или иному психическому состоянию [4].
Первый шаг в диагностике — прислушиваться к себе. Внимательно отнеситесь к малейшим изменениям в умственной деятельности. Если появились подозрения, но вы не уверены, попросите близких понаблюдать за вами со стороны. Обратите внимание и на другие симптомы РС: депрессию, тревогу, апатию, бессонницу, усталость.
Поделитесь результатами с вашим неврологом. При необходимости он направит вас к клиническому психологу на обследование. Кроме замеченных вами симптомов будут учитываться возраст, стаж болезни, наличие сосудистых нарушений, психоэмоциональных расстройств, рецидивов РС [11].
Медицинская диагностика когнитивных нарушений при РС может включать тесты [12] *:
Задания даются разнообразные. Просят выполнять какое-нибудь действие, например, резать бумагу или расчесываться. Тесты включают задания на счет, рисование, выбор фигур, запоминание, ориентацию в пространстве и времени. Требуется дать предметам название, повторить фразу, построить ассоциативный ряд [12–13].
Лечение когнитивных нарушений
Восстановить познавательную функцию в полной мере удается не всегда. В большинстве случаев терапия направлена на компенсацию уже имеющегося дефицита и адаптацию пациента. Важно вовремя предупредить серьезные когнитивные нарушения и не дать развиться деменции. Поэтому главная роль отводится своевременной диагностике [4].
Следующий этап — адекватное лечение. Решение о подборе фармакологической группы лекарства и курсе лечения очень ответственное, поскольку нужно учитывать множество факторов. Его принимает лечащий врач.
Медикаментозная терапия когнитивных функций направлена на [4,14–17]:
Врач может назначить препарат с комплексным действием. Некоторые лекарства сочетают и защитные, и метаболические свойства. Препараты могут одновременно улучшать кровоснабжение мозга и приводить в порядок баланс нейротрансмиттеров. Многие из них относятся к группе ноотропов.
Комплекcным действием обладают этилметилгидроксипиридина сукцинат (мексидол), полипептиды коры головного мозга скота (кортексин) [16], пирацетам, экстракт гинкго билоба [15], церебролизин, цитиколин [17] и др.
Что вы можете сделать сами
Справиться с когнитивными трудностями вы можете следующим образом:
Как увеличить церебральный резерв
В этом помогут умственная деятельность, мелкая моторика и физическая нагрузка. Особенно эффективно такие меры работают на профилактику когнитивных нарушений [11,18–19].
Старайтесь больше читать, решать кроссворды, задачки, играйте иногда в компьютерные игры. Организуйте свой отдых так, чтобы интеллектуальная деятельность имела там место. Известно, что во время стресса большинству людей сложнее думать. Хорошо, если вам удастся найти занятие, которое бы поддерживало ум в тонусе, но при этом не вызывало бы стресс. С такой тренировкой вам будет легче справиться с реальными мыслительными нагрузками. Например, можно установить на смартфон игры на счет, память, поиск слов.
Сама по себе учеба и работа поддерживает церебральный резерв. Не стоит предаваться праздности и делать длительные перерывы без необходимости. В пожилом возрасте также не стоит пренебрегать интеллектуальной деятельностью. Если познавательные функции под угрозой, поддержание умственного тонуса должно быть в приоритете.
Интеллект можно развивать и через тело. Упражнения как на мелкую, так и на грубую моторику улучшают когнитивные функции [18]. Механизм их действия во многом различается, задействуются разные нейронные сети. Однако есть нечто общее.
Во время того или иного физического действия человек выполняет еще и когнитивные задачи. Он ориентируется в пространстве, принимает решения, производит счет, анализирует, запоминает. Физическая активность подкрепляет эти процессы выбросом медиаторов удовольствия — эндорфинов, дофамина, серотонина. Так успешные действия поощряются, и закладывается мотивация не только двигаться, но и мыслить.
Мелкую моторику рук помогают развивать рукоделие, рисование, письмо или печатание, игра на музыкальных инструментах. Массаж и гимнастика пальцев также стимулируют нервную систему, включая когнитивные отделы.
Специалисты рекомендуют людям с рассеянным склерозом заниматься спортом на постоянной основе. Хорошо работают упражнения на координацию, танцы и ходьба. Главное, чтобы они нравились человеку, и он был в состоянии их выполнять [19]. Лучше всего регулярные тренировки улучшают оперативную память [18].
Как взять под контроль когнитивные нарушения
С когнитивными проблемами сталкивается огромное количество людей с рассеянным склерозом. Облегчить жизнь могут помочь следующие советы [20].
Если вы легко забываете:
Если вам сложно работать:
Если вы теряете предметы и вам сложно ориентироваться:
Если вам сложно общаться с людьми из-за когнитивных проблем:
Не переживайте, если все получится не сразу. Вырабатывайте полезные привычки, и рано или поздно вы сможете делать многое «на автомате». Так освободятся резервы оперативной памяти и снизится уровень стресса.
* — Шкалы, которые применяют для оценки когнитивных функций: