Baza wiedzy
Czy można zmienić
schematy działania mózgu?
Pomimo starań neurobiologów, działanie układu nerwowego pozostawia dla ludzi wiele tajemnic. Często wyobrażamy sobie mózg, jako nadrzędny organ, który samodzielnie przetwarza informacje i podejmuje decyzje dotyczące pracy całego organizmu.
Według tej koncepcji, mózg działa jako tzw. „homunkulus” – fikcyjny niewidzialny człowieczek, który mając dostęp do informacji z poszczególnych narządów, sumuje je i programuje odpowiedź. Koncepcja „homunkulusa” w prosty sposób tłumaczy zasady pracy układu nerwowego, jak każde uproszczenie jest jednak błędna. Po zastanowieniu, staje się jasne, że zgodnie z teorią, w głowie „homunkulusa” musiałby zasiadać kolejny mniejszy „homunkulus”, kontrolujący decyzję pierwszego. Aby tak się działo, niezbędny byłby również trzeci, czwarty i piąty homunkulus, a żeby wywoływać zachowania człowieka niezbędne byłoby nieskończenie wiele postaci.
Procesy mielinizacji i demielinizacji neuronów przemawiają za prawdziwością przysłowia „praktyka czyni mistrza”
Alternatywą dla koncepcji „homunkulusa” jest trudniejsza do zrozumienia teoria holistycznej pracy całego organizmu. Mózg, działa w niej jako spoiwo, część ogromnej maszyny jaką jest ludzkie ciało. Poszczególne organy podlegają wpływom nie tylko układu nerwowego, ale i na siebie nawzajem. Mózg pracuje w synergii, a nie oderwaniu od reszty narządów. Powyższe wyjaśnienie to najbardziej aktualne koncepcja pracy mózgu jaką oferuje neurobiologia. Postrzeganie ludzkiego ciała jako wspólnie działającej maszyny, może sprawiać trudności, zważając na propagowane w literaturze popularnonaukowej czy dyskursie publicznym hasła, typu: „Spraw by twój mózg był twoim przyjacielem!” czy „Mózg ma moc!”. Zgodnie z odkryciami medycyny i neurobiologii, te hasła powinny brzmieć raczej: „Do układów ciała: jak się zsynchronizować?”. Kuriozalne brzmienie hasła oddaje jak bardzo nieintuicyjna jest dla przeciętnego człowieka koncepcja jedności funkcji mózgu i reszty ciała.
praktyka czyni mistrza
Wróćmy jednak to postawionego w tytule pytania – „Czy można zmienić schematy działania mózgu?”. Odpowiadając przewrotnie – nie, ponieważ, jak wiadomo, bardziej prawidłowo należałoby rozważyć działanie mózgu analizując schematy łączące wiele układów. Jednocześnie, możemy jednak wyróżnić kilka naturalnych procesów, które zmieniając fizjologię struktur układu nerwowego, zwiększają schematyczność działania organizmu. Za ich pomocą, organizm zwiększa synergię pracy, a neurolodzy wykorzystują je do terapii schorzeń układu nerwowego. Poniżej omówione zostaną najważniejsze z nich: zależna od częstotliwości impulsów mielinizacja błon komórkowych aksonu oraz tzw. LTP (long-term potential), czyli długotrwałe pobudzenie synaptyczne.
Osłonka mielinowa to tłuszczowo-lipidowa błona, która otacza neurony zarówno ośrodkowego (OUN), jak i obwodowego układu nerwowego. W jej powstawaniu i integralności uczestniczą wyspecjalizowane komórki: komórki Schwanna, dla neuronów obwodowych oraz oligodendrocyty dla OUN. Dzięki swojej budowie, mielina pełni rolę izolatora w przewodzeniu impulsów nerwowych. Im grubsza osłonka mielinowa tym szybciej depolaryzacja rozprzestrzenia się po błonie komórkowej neuronu. Aby zmaksymalizować efektywność działania, bodźce priorytetyzowane z uwagi na zagrożenie dla organizmu, np. nagły, ostry ból, przewodzone są z szybkością ok. 120m/s, włóknami o grubej osłonce mielinowej. W przypadku, kiedy nawet całkowicie nieszkodliwy bodziec o odpowiednim natężeniu powtarza się wielokrotnie, komórki Schwanna lub oligodendrocyty zwiększają produkcję mieliny – w ten sposób, zwiększając szybkość przepływu depolaryzacji, kodowana jest waga impulsu. Odwrotny mechanizm obserwujemy, kiedy użycie danego połączenia spada – sportowiec przestaje trenować, a z czasem jego zręczność i umiejętności zmniejszają się, nie tylko poprzez spadek masy mięśniowej. W konsekwencji, procesy mielinizacji i demielinizacji neuronów przemawiają za prawdziwością przysłowia „praktyka czyni mistrza”, a sposobem, aby wzmocnić schematy działanie organizmu może być systematyczne i wielokrotne powtarzanie.
Długotrwałe wzmocnienie synaptyczne (LTP)
Długotrwałe wzmocnienie synaptyczne (LTP) to kolejny proces, nadający priorytet bodźcom, poprzez wywoływanie przyspieszonej i silniejszej odpowiedzi. Tym razem, fizjologiczne zmiany możemy zaobserwować w obrębie synapsy – przestrzeni, gdzie poprzez wydzielanie odpowiedniego neuroprzekaźnika, neurony przekazują sobie impulsy elektryczne. Aby doszło do transmisji potencjału, cząsteczki neuroprzekaźnika wydzielane są na drodze egzocytozy z tzw. komórki presynaptycznej. Pokonując przestrzeń synapsy, cząsteczki oddziaływają następnie na receptory w błonie komórki postsynaptycznej (odbiorcy), wywołując napływ jonów i inicjację potencjału czynnościowego. W odpowiedzi na powtarzający się bodziec, liczba receptorów postsynaptycznych ulega zwiększeniu, co skutkuje szybszym oraz silniejszym pobudzeniem neuronu postsynaptycznego. Dodatkowo, czułość receptora na daną cząsteczkę sygnałową może ulec zwiększeniu lub zmniejszeniu w zależności od częstotliwości pobudzenia i istotności reakcji. Długotrwałe wzmocnienie synaptyczne, wzmacnia siłę synapsy, stymulując proces uczenia się czy tworzenia nawyków. Jego odwrotność – długotrwałe osłabienie synaptyczne – powstaje przy długotrwałej stymulacji neuronu bodźcem o niskiej częstotliwości (często podprogowym). W tym przypadku, mechanizm umożliwia stopniową desensytyzację na bodźce – długoletni kucharze często nie odczuwają gorąca naczyń itd.
Wykorzystanie terapeutyczne
Co ciekawe, oba mechanizmy wydają się mieć intersujące zastosowanie terapeutyczne. Neurofeedback to metoda terapeutyczna, opierająca się na regularnym treningu kognitywnym mózgu, a zestaw odpowiednio dobranych ćwiczeń ma za zadanie poprawić funkcje pamięciowe czy emocjonalne, regularnie wywołując w tym organie pożądane pobudzenia o odpowiedniej intensywności.
- Longstaff, A. (2012). Krótkie wykłady: Neurobiologia. (Wróbel Andrzej Zbigniew, Trans.). Wydawnictwo Naukowe PWN.
- Markiewicz, R. (2017). The use of EEG Biofeedback/Neurofeedback in psychiatric rehabilitation. Psychiatria Polska, 51(6).
- Marzbani, H., Marateb, H. R., & Mansourian, M. (2016). Neurofeedback: a comprehensive review on system design, methodology and clinical applications. Basic and Clinical Neuroscience, 7(2),
143-158. http://dx.doi.org/10.15412/J.BCN.03070208 - Young, P. A., Young, P. H., & Tolbert, D. L. (2020). Neuroanatomia Kliniczna.
(J. Dziewiątkowski, I. Klejbor, P. Kowiański, K. Majak, & J. H. Spodnik, Trans., J. Moryś, Ed.)
(3 ed.). Edra Urban & Partner.
