Щерба Н.В.
Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение города Москвы
«Школа № 1222 имени Маршала Советского Союза И. Х. Баграмяна»
НЕЙРОПЛАСТИЧНОСТЬ — НОВОЕ НАПРАВЛЕНИЕ В КОРРЕКЦИОННОЙ ПЕДАГОГИКЕ
Аннотация
В статье исследуются проблемы нейропластичности головного мозга: теория локализации высших психических функций, ассиметрия полушарий, принципы функциональной структурной организации мозга, компенсаторные механизмы, а также методы нейростимуляции.
Ключевые слова: нейропластичность, головной мозг, нейрореабилитация, нейростимуляция.
Одним из основных направлений современных научных исследований в области медицины, дефектологии в разных странах мира являются проблемы нейропластичности.
Нейропластичность, как инновационное направление, имеет междисциплинарный характер. Оно появилось на стыке нейробиологии и научной медицины и стало успешно применяться при лечении многих хронических заболеваний, клинических синдромов и симптомов.
Теория нейропластичности рассматривает мозг не как набор специализированных частей, каждая из которых имеет определенное место и функцию, а как динамичный орган, способный перепрограммировать и перестраивать себя в случае необходимости, изменять структуры нейронов, их функций, образовывать новые нейронные связи в ответ на различные воздействия на мозг. Физиологическая основа этих методов – пластичность головного мозга, процедурная основа – условно-рефлекторное обучение, базирующееся на принципах обратной связи и тренинговых упражнениях, а также развитии компенсаторных механизмов. Основу нейропластичности составляет теория локализации высших психических функций и ассиметрия полушарий головного мозга.
Вопросы локализации функций и их восстановления тесно связаны. Первым значительный вклад в учение о локализации функций сделал французский врач П.Брока (1861), связавший нарушения речи (моторную афазию) с поражением задних отделов нижней лобной извилины левого полушария. Вслед за ним немецкий психиатр К.Вернике (1874) открыл, что нарушению понимания речи (сенсорная афазия) соответствует поражение области задних отделов левой верхней височной извилины. В 1881 г. Ф.Мунк обнаружил явление зрительной агнозии при поражении затылочных отделов мозга специфичные для самых разнообразных функций, включая сложные психические функции и акты поведения.
Структурная ассиметрия головного мозга является врожденным качеством и проявляется не только в моторике правой и левой руки, но и в организации всех высших психических функций. Это можно заметить и в лингвистических способностях человека.
Наукой доказано, что левое полушарие отвечает за обнаружение и распознавание речевых звуков, их генерацию, являясь основным речевым центром. Правое полушарие способно распознавать интонации, ритм, музыкальные мелодии, оно ограниченно отвечает за понимание имен, существительных, отглагольных существительных и глаголов. У детей пластичность нервной системы значительно выше, чем у взрослых, в результате поражения левого полушария правое компенсаторно берет на себя речевую функцию. У взрослых эта способность выражена меньше, что следует учитывать при проведении реабилитационных мероприятий. В связи с этим, комплексные методики реабилитации больных с нарушениями речи должны базироваться на знании «правополушарных» и «левополушарных» методов обучения.
Согласно концепции О.С. Адрианова, в основе функциональной системы лежит взаимодействие двух форм мозговой деятельности: жестких, генетически детерминированных, и подвижных, вероятностно-детерминированных. Эта концепция позволяет понять, почему при гибели участков мозга, отвечающих за ту или иную функцию, в дальнейшем может наблюдаться восстановление последней.
По мнению О.С. Адрианова, в основе нейропластичности лежат определенные принципы функционально-структурной организации мозга:
- Принцип пространственной и временной дисперсии возбуждений одной модальности, идущих по различным каналам данной сенсорной системы.
- Принцип пространственной и временной дисперсии эфферентных возбуждений, распространяющихся за пределами данной сенсорной системы.
- Принцип подразделения связей на моно- и полипроекционные (существуют не только прямые связи таламуса с корой, но и опосредованные, через базальные ганглии).
- Принцип перекрытия проекций афферентных влияний на различных уровнях ЦНС с другими видами сенсорных посылок.
- Принцип функциональной многозначности (мультифункциональности) образований мозга.
- Принцип смены доминирующего участия одной системы мозга на другую в процессе формирования какого-либо вида интегративной деятельности.
- Принцип упорядоченного взаимодействия определенных систем мозга в реализации более сложных форм поведенческих реакций.
Эти принципы находят полное подтверждение в нейроанатомии и нейрофизиологии. Кроме того, в головном мозге происходит постоянное взаимодействие вертикальных (подкорково-корковых) и горизонтальных (межкорковых) путей проведения возбуждения. Динамическая локализация функций мозга – это подвижная локализация функциональных систем в относительно стабильных морфологических системах анализаторов. Система управления движениями имеет несколько уровней и иерархическое построение. Выделены спинальный (спинномозговой), стволовой, таламостриарный, кортикальный уровни, каждый из которых имеет свою автономную афферентацию, свой механизм «обратной связи». Теория Н.А.Бернштейна объясняет многие факты восстановления движений и используется при составлении реабилитационных программ.
По новому подойти к проблеме восстановления нарушенных функций, сформировать компенсаторные механизмы, позволяет теория функциональных систем, разработанная П.А. Анохиным. Идея П.А. Анохина о «ведущих» и «запасных» афферентациях до сих пор является одним из ведущих принципов коррекционно-педагогического обучения. Привлечение разных анализаторов и выделение доминирующего сенсорного канала предоставляется логичным и обоснованным в свете теории обратной афферентации.
Теория функциональных систем П.К.Анохина и учение Бернштейна об иерархическом принципе построения функций и значении афферентного синтеза позволила А.Р. Лурия (1973) сформулировать теорию, согласно которой головной мозг состоит из трех основных функциональных блоков:
- энергетического блока;
- блока приема и переработки информации;
- блока программирования, планирования и контроля за произвольными психическими и двигательными актами.
Высшие психические функции, согласно учению А.Р.Лурия, являются сложными функциональными системами, имеющими многоуровневое иерархическое строение, что имеет большое значение при их нарушении и дальнейшем восстановлении.
Достижения современной нейробиологии и нейрофизиологии значительно расширили представление о механизмах нейропластичности, позволили выделить различные ее виды и механизмы не только на регионарном, но и на клеточном уровне.
В настоящее время различают кратковременную функциональную (обратимую) пластичность, связанную с изменениями в эффективности или силы синаптических соединений, и структурную пластичность, обусловленную изменениями в организации или количестве синаптических соединений и лежащую в основе обучения и памяти.
Следует помнить, что организм человека, как единая сложная функциональная система, характеризуется относительным динамическим постоянством внутренней среды и устойчивостью основных физиологических функций. Это в широком плане регулируется в основном генетическим гомеостазом, который обеспечивает максимальную жизнедеятельность, в том числе приспособляемость организма к условиям его существования.
Компенсаторные процессы, как ведущий фактор адаптации организма на повреждение, присущи различным органам и тканям, но наиболее выражены в нервной системе и рассматриваются как пластичность нервной системы (нейропластичность). Е.И. Гусева и П.Р. Камчатнова рассматривают нейропластичность как способность нервной ткани изменять структурно- функциональную организацию под влиянием экзогенных и эндогенных факторов. Это обеспечивает адаптацию организма и эффективную его деятельность в условиях изменяющейся внешней и внутренней среды. Пластичность нервной системы способствует закреплению в памяти возникающих изменений, что необходимо для развития центральной нервной системы (ЦНС), приобретению новых навыков; она является основой памяти, обучения, формирования новых рефлексов, восстановления функции ЦНС после ее повреждения.
Потенциал нейропластичности наиболее высокий в коре полушарий большого мозга в связи с наличием в ней различных в функциональном отношении клеток и многочисленных их связей. В то же время существенная роль и других отделов головного мозга – таламуса, ствола, ретикулярной формации, лимбической системы, а также глиальных структур.
Установлено, что пластические изменения в различной форме осуществляются и совершенствуются во всех клетках и тканях организма. В этой связи пластичность является универсальным общебиологическим процессом, направленным на сохранение жизни на земле в условиях изменяющейся внешней среды.
Любые регулирующие церебральные воздействия на деятельность органов и тканей возможны благодаря нейропластичности. Она регулирует лабильность – скорость протекания элементарных физиологических реакций, гомеостаз, нейротрофику, обмен веществ и различные приспособительные реакции организма.
На всех этапах жизни происходят структурные и функциональные изменения нервной системы. Они обеспечивают адекватную деятельность мозга в зависимости от потребностей организма в определенный возрастной период. Это требует изменения воззрений на церебральную патологию у новорожденных и детей раннего возраста. По мнению многих авторов одной из причин частой встречаемости неврологических расстройств на этом этапе жизни является незрелость мозга. Однако новорожденному или ребенку грудного возраста незачем иметь зрелый мозг, окончательное созревание которого заканчивается в 21-24 года. Поэтому правильнее говорить об особенностях строения мозга, но не о его незрелости.
Известно, что наибольшей пластичностью обладает мозг в раннем онтогенезе. В первую очередь идет развитие тех нервных центров, которые обеспечивают после рождения выживание и адекватное приспособление организма к новым условиям существования.
Весьма существенная роль обучения и образования, что доказано клиническими и экспериментальными исследованиями. Еще в 1928г. Рамон-и-Кахаль обосновал положение о том, что совершенствование нервной системы обосновано жизненным опытом (праксисом). Это приводит к образованию новых нервных отростков, увеличению синаптических связей между нейронами и возникновению новых функциональных систем. Такие «клеточные ансамбли» являются единицами памяти. В процессе обучения наступают нейропластические изменения в виде реорганизации работы синапсов и ремоделирования нейрональных сете. Установлена связь между уровнем образования и ветвистостью (арборизацией) дендрито. Наибольшее дендритное поле имело место у лиц с высшим образованием, значительно меньшее при среднем образовании и минимальное при низком образовании. Аналогично с этим был меньшим риск болезни Альцгеймера у лиц с академическим образованием, постоянной творческой деятельностью и большими размерами головного мозга, а при низком уровне образования и небольшими размерами головного мозга риск деменции был выше в 4 раза.
Поистине неисчерпаемы возможности нейропластичности. Они обусловлены особенностями строения и функционирования головного мозга и изменения его деятельности в ответ на воздействие различных повреждающих факторов. Известно, что каждая функция организма имеет свое корковое представительство, но в то же время все области коры являются функционально многозначимыми. Нет таких областей коры, которые бы обеспечивали только одну конкретную функцию, однако деятельность некоторых из них является доминирующей для данной функции, а другие, расположенные вблизи и на отдалении, имеют второстепенное значение и могут компенсировать соответствующие нарушения вследствие повреждения центрального отдела.
Активизация центральной нейроплатичности особенно выражена при различных повреждениях мозга, особенно при инсультах и черепно-мозговой травме с двигательными нарушениями. Возникает усиленная пластическая реакция сохранившихся нейронов в зоне поражения, образуются новые межнейронарные связи, наступает перестройка аналогичных по функциям нейронов, ранее не задействованных и расположенных на отдалении от зоны повреждения; регенерирующие нейроны освобождаются от других функциональных нагрузок путем исчезновения с их поверхности афферентных синапсов и их замещения глиальными клетками. Возникают новые межнейрональные связи, что сопровождается выраженной структурно-функционарной реорганизацией работы мозга.
Новым разделом в нейропластичности и в медицине в целом является проблема стволовых нервных клеток, которые в небольшом количестве находятся в головном мозге человека и возможна их дифференциация в нейроны. Это поставило под сомнение классическое представление о том, что в организме человека новые нервные клетки не возникают.
Независимо от нозологической формы заболевания нейрореабилитация строится на основании принципов, общих для всех больных, нуждающихся в реабилитации. К таким принципам относятся:
- раннее начало лечебных мероприятий (как только позволит соматическое состояние больного и состояние его сознания);
- комплексность применения всех доступных и необходимых реабилитационных мероприятий;
- индивидуализация программы реабилитации;
- поэтапность процесса реабилитации;
- непрерывность и преемственность на всем протяжении этапов реабилитации;
- социальная направленность;
- использование методов контроля адекватности нагрузок и эффективности реабилитации.
В многочисленных экспериментальных и клинических исследованиях показано, что в активизации механизмов нейропластичности ЦНС важную роль играют различные методы восстановительной терапии. В связи с этим в нейрореабилитацию стремительно внедряются новые технологии, основанные на интенсификации лечебных методик, внедрении робототехнических устройств, а также технологии, основанные на виртуальной реальности. К методам нейростимуляции можно отнести: мануальную терапию, кинезитерапию, арттерапию, метод зеркальной терапии, метод ультразвуковой терапии, паттернинг, Пет-терапию, мануальную терапию, краниосакральную терапию (КСТ), фитбол, ЭМГ-тригерную электростимуляцию, гидротерапию, метод Фенкелькрайза, аудиовизуальную стимуляцию, мезодиэнцефальную модуляцию, методику Перфетти, метод сенсорной интеграции Айрес, метод Хивамат, метод Локомат, кондуктивную терапию, метод Бобата, метод Пете, метод БОС, технологию Мозарт, Томатис-технологии и др.
Литература:
- Анохин П.К. Узловые вопросы теории функциональной системы.- М: Медицина, 1980. — 216с.
- Гусев Е.И., Камчатнов П.Р. Пластичность нервной системы//Журн. неврол. и психиат.-2004.- №3.- С. 73-79
- Гусев Е.И., Коновалов А.Н., Бурд Г.С. Неврология и нейрохирургия. – М: Медицина, 2000. – 656 с.
- Дамулин И.В. Основные механизмы нейропластичности и их клиническое значение// Журн. неврол. и психиат.-2009.- №4. – С. 4-8.
- Живолупов С.А., Самарцев И.Н. Нейропластичность: патофизиологические аспекты и возможности терапевтической модуляции// Журн. неврол. и психиат.-2009.- №4.- С.78-85.
- Нейропластичность // Дизрегуляционная патология нервной системы/ под ред. Е.И. Гусева, Г.Н. Крыжановского.- М.: Медицинское информационное агентство, 2009. – С.32 -44.