Шесть способов усилить нейропластичность и сохранить мозг молодым

Психически и физически активный образ жизни — краеугольный камень поддержания здоровья мозга и оптимизации когнитивных функций. Эта основа зиждется на поразительной способности мозга, называемой нейропластичностью. 

Что такое нейропластичность?

Нейропластичность — это врожденная способность мозга адаптироваться и реорганизовываться в ответ на жизненный опыт, что делает возможными обучение и развитие навыков через практику.

Нейропластичность проявляется на двух уровнях:

• Функциональная пластичность — изменяет работу существующих нейронов и синапсов путем запуска изменений на молекулярном уровне.
• Структурная пластичность — изменяет структуру мозга за счет изменений в нейронных связях, глиальных клетках и клеточной морфологии.

Хотя с возрастом нейропластичность имеет тенденцию снижаться, что объясняет, почему дети учатся быстрее взрослых, наш мозг сохраняет значительный адаптационный потенциал на протяжении всей жизни. Участие в деятельности, стимулирующей эту способность, способствует как функциональным, так и структурным изменениям мозга, в конечном итоге улучшая когнитивные функции. 

Давайте рассмотрим, как можно использовать этот потенциал для улучшения работы мозга.

Деятельность, способствующая нейропластичности 

Обучение как путь к нейропластичности

Обучение само по себе активирует нейропластичность путем модификации нейронных цепей, кодирующих новые знания или навыки. При регулярной практике эти изменения могут перейти от функциональных к структурным. Например:

Обучение музыке

Игра на музыкальном инструменте стимулирует когнитивные процессы за счет сенсорной и моторной тренировки. У профессиональных музыкантов наблюдается увеличение объема серого вещества в моторных и слуховых областях мозга.¹ Исследования показывают, что даже краткосрочная подготовка, например разучивание простой последовательности на пианино, может вызывать как функциональные, так и структурные изменения в мозге.^2-4 Нейропластичность, развиваемая через музыкальную подготовку, способствует улучшению таких когнитивных способностей, как память и обработка речи.^5,6

Двигательные навыки

Занятия вроде жонглирования способствуют адаптации мозга, связанной с обработкой зрительного движения и памятью.⁷ Даже у пожилых людей, у которых структурные изменения проявляются в меньшей степени, чем у молодых, наблюдаются улучшения в таких областях, как гиппокамп, играющий важную роль в памяти и обучении.⁸

Видеоигры как стимулятор когнитивных функций

Видеоигры требуют вовлечения как моторных, так и когнитивных навыков. Исследования показывают, что двух месяцев игры достаточно, чтобы увеличить объем серого вещества в областях, отвечающих за пространственную навигацию, рабочую память и планирование.⁹ Другие исследования подтверждают, что внимание, восприятие и исполнительные функции также улучшаются уже после 10-20 часов видеоигр.^10-12

Билингвизм и структура мозга

Изучение нового языка даже в зрелом возрасте увеличивает плотность серого вещества, толщину коры головного мозга и целостность белого вещества.¹³ Добавление моторного элемента, например языка жестов, усиливает эти эффекты за счет вовлечения областей мозга, отвечающих за зрительную и пространственную обработку информации.¹⁴

Роль сна в обучении и нейропластичности

Сон играет важную роль в консолидации знаний и памяти.¹⁵ Во время сна такие процессы, как долговременная потенциация и формирование синапсов, способствуют оптимизации пластичности мозга.^16,17 Исследования показывают, что воспроизведение информации улучшается значительно, если обучение сопровождается сном, особенно если сон наступает вскоре после усвоения новой информации.^18-20 Недостаток сна, напротив, нарушает эти процессы и связан с уменьшением объема серого вещества и гиппокампа.^21-26

Физическая активность как катализатор адаптации мозга

Регулярные физические нагрузки приносят пользу мозгу на нескольких уровнях:

• Функциональные изменения — упражнения усиливают уровни нейромедиаторов, улучшают синаптическую передачу и активность коры головного мозга.^27-30
• Структурные изменения — увеличение объема серого и белого вещества, особенно в гиппокампе, компенсирует возрастную атрофию мозга и поддерживает память.^31-35

Даже простая прогулка продолжительностью 40 минут может активизировать нейропластичность, а ее накопительный эффект улучшает структуру гиппокампа и память со временем.³⁶

Снижение стресса с помощью медитации

Постоянный стресс подрывает нейропластичность, тогда как практики вроде осознанной медитации нейтрализуют его влияние, снижая уровень гормонов стресса.^37-40 Исследования связывают медитацию со структурными изменениями мозга в областях, отвечающих за внимание, регуляцию эмоций и когницию. Это помогает мозгу восстанавливаться от стресса и активизировать пластичность.^41,42

Поддержка здоровья мозга с помощью питания

Питание влияет на ряд клеточных процессов и структур, необходимых для жизнеспособности механизмов нейропластичности, включая клеточный метаболизм и здоровье митохондрий. Натуральные ноотропы — это пищевые компоненты и другие природные соединения (витамины, минералы, аминокислоты, травы и грибы), изучаемые на предмет поддержки и защиты функционального и структурного состояния мозга. Примеры популярных ноотропов: L-теанин, цитоколин, магний и гриб ежовик гребенчатый.

Развитие адаптивности мозга

Ключ к активации нейропластичности заключается в том, чтобы задействовать мозг с помощью разнообразных, новых и стимулирующих видов деятельности. Однако вовлечение мозга — это не просто активность, необходимы сосредоточенность и повторение. Относитесь к мозгу как к мышце: нагружайте его, питайте и обеспечьте отдых и восстановление. От освоения новых навыков до полноценного сна — каждый шаг важен на пути к более здоровому и адаптивному мозгу.

Источники:

1. Gaser C, Schlaug G. Gray matter differences between musicians and nonmusicians. Ann N Y Acad Sci. 2003;999:514-517. https://doi.org/10.1196/annals.1284.062 
2. Lappe C, Herholz SC, Trainor LJ, Pantev C. Cortical plasticity induced by short-term unimodal and multimodal musical training. J Neurosci. 2008;28(39):9632-9639. https://www.jneurosci.org/content/28/39/9632
3. Pantev C, Lappe C, Herholz SC, Trainor L. Auditory-somatosensory integration and cortical plasticity in musical training. Ann N Y Acad Sci. 2009;1169:143-150. https://nyaspubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/j.1749-6632.2009.04556.x
4. Li Q, Gong X, Lu H, Wang Y, Li C. Musical training induces functional and structural auditory-motor network plasticity in young adults. Hum Brain Mapp. 2018;39(5):2098-2110. http://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29400420/
5. Guo X, Li Y, Li X, et al. Musical instrument training improves verbal memory and neural efficiency in older adults. Hum Brain Mapp. 2021;42(5):1359-1375. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/hbm.25298
6. Fleming D, Wilson S, Bidelman GM. Effects of short-term musical training on neural processing of speech-in-noise in older adults. Brain Cogn. 2019;136:103592. https://doi.org/10.1016/j.bandc.2019.103592 
7. Draganski B, Gaser C, Busch V, Schuierer G, Bogdahn U, May A. Neuroplasticity: changes in grey matter induced by training. Nature. 2004;427(6972):311-312. https://www.nature.com/articles/427311a
8. Mogenson GJ, Jones DL, Yim CY. From motivation to action: functional interface between the limbic system and the motor system. Prog Neurobiol. 1980;14(2-3):69-97. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/6999537/
9. Kühn S, Gleich T, Lorenz RC, Lindenberger U, Gallinat J. Playing Super Mario induces structural brain plasticity. Mol Psychiatry. 2014;19(2):265-271. https://www.nature.com/articles/mp2013120
10. Green CS, Bavelier D. Action video game modifies visual selective attention. Nature. 2003;423(6939):534-537. https://www.nature.com/articles/nature01647
11. Green CS, Bavelier D. Enumeration vs. multiple object tracking: action video game players. Cognition. 2006;101(1):217-245. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16359652/ 
12. Basak C, Boot WR, Voss MW, Kramer AF. Real-time strategy video game attenuates cognitive decline in older adults. Psychol Aging. 2008;23(4):765-777. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19140648/ 
13. Li P, Legault J, Litcofsky KA. Neuroplasticity as a function of second language learning: anatomical and functional signatures. Cortex. 2014;58:301-324. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24996640/
14. Banaszkiewicz A, Bola Ł, Matuszewski J, Szwed M, Rutkowski P, Ganc M. Brain reorganization in hearing late learners of sign language. Hum Brain Mapp. 2021;42(2):384-397. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33098616/ 
15. Rasch B, Born J. About sleep's role in memory. Physiol Rev. 2013;93(2):681-766. https://journals.physiology.org/doi/full/10.1152/physrev.00032.2012
16. Huber R, Ghilardi MF, Massimini M, Tononi G. Local sleep and learning. Nature. 2004;430(6995):78-81. https://www.nature.com/articles/nature02663
17. Cirelli C, Tononi G. Effects of sleep and wakefulness on brain gene expression. Neuron. 2004;41(1):35-43. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/14715133/
18. Talamini LM, Nieuwenhuis IL, Takashima A, Jensen O. Sleep directly following learning benefits memory retention. Learn Mem. 2008;15(5):233-237. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18391183/
19. Gais S, Lucas B, Born J. Sleep after learning aids memory recall. Learn Mem. 2006;13(3):259-262. https://learnmem.cshlp.org/content/13/3/259.full
20. Payne JD, Tucker MA, Ellenbogen JM, Wamsley EJ, Walker MP, Schacter DL, Stickgold R. Sleep's role in memory for emotionally valenced information. PLoS One. 2012;7(4):e33079. https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0033079
21. Backhaus J, Junghanns K, Born J, Hohaus K, Faasch F, Hohagen F. Impaired memory consolidation during sleep in patients with primary insomnia. Biol Psychiatry. 2006;60(12):1324-1330. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16876140/
22. Nissen C, Kloepfer C, Nofzinger EA, Feige B, Voderholzer U, Riemann D. Sleep-related memory consolidation in primary insomnia. J Sleep Res. 2011;20(1 Pt 2):129-136. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20673291/ 
23. Joo EY, Kim H, Suh S, Hong SB. Gray matter deficits in patients with chronic primary insomnia. Sleep. 2013;36(7):999-1007. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4098804/ 
24. Altena E, Vrenken H, Van Der Werf YD, van den Heuvel OA, Van Someren EJ. Reduced gray matter in the fronto-parietal network of patients with chronic insomnia. Biol Psychiatry. 2010;67(2):182-185. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19782344/ 
25. Riemann D, Voderholzer U, Spiegelhalder K, et al. Insomnia and depression: could "hippocampal vulnerability" be a common mechanism? Sleep. 2007;30(8):955-958. https://academic.oup.com/sleep/article-abstract/30/8/955/2696802?redirectedFrom=fulltext 
26. Joo EY, Lee H, Kim H, Hong SB. Hippocampal vulnerability and its underlying mechanism in patients with chronic primary insomnia. Sleep. 2014;37(7):1189-1196. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25061247/
27. Maddock RJ, Casazza GA, Buonocore MH, Tanase C. Exercise-induced changes in anterior cingulate cortex glutamate and GABA levels. J Neurosci. 2016;36(8):2449-2457. https://www.jneurosci.org/content/36/8/2449 
28. Church DD, Hoffman JR, Mangine GT, et al. Comparison of high-intensity vs. high-volume resistance training on the BDNF response to exercise. J Appl Physiol (1985). 2016;121(1):123-128. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27231312/ 
29. Vaughan S, Wallis M, Polit D, et al. The effects of multimodal exercise on cognitive and physical functioning and brain-derived neurotrophic factor in older women: a randomised controlled trial. Age Ageing. 2014;43(5):623-629. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24554791/ 
30. Moore D, Loprinzi PD. Putative mechanisms of action for the exercise-memory function link. Eur J Neurosci. 2021;54(10):6960-6971. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32236992/
31. Kleemeyer MM, Kühn S, Prindle J, et al. Physical fitness is associated with microstructure of the hippocampus and orbitofrontal cortex in older adults. Neuroimage. 2016;131:155-161. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26584869/
32. den Ouden L, van der Heijden S, Van Deursen D, et al. Aerobic exercise and hippocampal integrity in older adults. Brain Plast. 2018;4(2):211-216. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30598871/
33. Voss MW, Prakash RS, Erickson KI, et al. Exercise-induced brain plasticity: what is the evidence? Trends Cogn Sci. 2013;17(10):525-544. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23123199/
34. Wittfeld K, Jochem C, Dörr M, et al. Cardiorespiratory fitness and gray matter volume in the temporal, frontal, and cerebellar regions in the general population. Mayo Clin Proc. 2020;95(1):44-56. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31902428/
35. Thomas AG, Dennis A, Rawlings NB, et al. The effects of aerobic activity on brain structure. Front Psychol. 2012;3:86. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpsyg.2012.00086/full
36. Erickson KI, Voss MW, Prakash RS, et al. Exercise training increases size of hippocampus and improves memory. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011;108(7):3017-3022. https://www.pnas.org/content/108/7/3017
37. Lupien SJ, Juster RP, Raymond C, Marin MF. The effects of chronic stress on the human brain: from neurotoxicity, to vulnerability, to opportunity. Front Neuroendocrinol. 2018;49:91-105. https://doi.org/10.1016/j.yfrne.2018.02.001 
38. Radley J, Morilak D, Viau V, Campeau S. Chronic stress and brain plasticity: mechanisms underlying adaptive and maladaptive changes and functional consequences. Neurosci Biobehav Rev. 2015;58:79-91. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2015.06.018
39. Chiesa A, Serretti A. Mindfulness-based stress reduction for stress management in healthy people: a review and meta-analysis. J Altern Complement Med. 2009;15(5):593-600. https://www.liebertpub.com/doi/abs/10.1089/acm.2008.0495
40. Creswell JD, Taren AA, Lindsay EK, et al. Alterations in resting-state functional connectivity link mindfulness meditation with reduced interleukin-6: a randomized controlled trial. Psychoneuroendocrinology. 2014;44:1-12. https://doi.org/10.1016/j.psyneuen.2014.02.007 
41. Fox KCR, Nijeboer S, Dixon ML, Floman JL, Ellamil M, Rumak SP. Is meditation associated with altered brain structure? A systematic review and meta-analysis of morphometric neuroimaging in meditation practitioners. Neurosci Biobehav Rev. 2014;43:48-73. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24705269/
42. Tang YY, Hölzel BK, Posner MI. The neuroscience of mindfulness meditation. Nat Rev Neurosci. 2015;16(4):213-225. https://www.nature.com/articles/nrn3916