Нейропластичность

В июле 2025 года вышла статья «The neuroplastic brain: current breakthroughs and emerging frontiers» («Нейропластичный мозг: современные прорывы и новые направления»). Это большой литературный обзор, который рассматривает пластичность мозга, её механизмы, очевидную пользу и неочевидную тёмную сторону. Обозреем же его и мы.

Во-первых, пластичность мозга обусловлена несколькими разными механизмами.
Синаптическая пластичность обеспечивает освоение новых навыков. Синапс – это пространство между двумя нервными клетками – нейронами. В это пространство выбрасываются нейромедиаторы – молекулы, которые передают сигнал от одного нейрона к другому. Вот как всё происходит.

У нейронов есть оболочка – клеточная мембрана. Внутри нейрона и в межклеточной жидкости плавают заряженные ионы. Их там много разных, но мы остановимся на трёх:

внутри нейрона обычно плавает больше положительно заряженных ионов калия;
в межклеточной жидкости они тоже есть, но там обычно больше положительно заряженных ионов натрия;
на мембране есть специальные белки – рецепторы;
нейромедиатор подплывает к нему и присоединяется (это механизм «ключ-замок»: каждый нейромедиатор должен попасть на свой рецептор), в мембране открывается маленькая щёлочка, и ионы калия и натрия проходят сквозь неё;
по мере того, как внутри нейрона становится больше ионов натрия, там накапливается электрический потенциал;
он накапливается-накапливается, и в какой-то момент его становится достаточно – происходит электрический импульс;
тогда ионы кальция вступают в дело: они запускают выброс нейромедиаторов уже этого нейрона из специальных маленьких пузырьков, в которых они хранятся;
нейромедиаторы выходят в синапс и плывут к нейрону-соседу.

У соседа происходит тот же процесс, он тоже накапливает потенциал и испускает импульс – и так по цепочке.

Картинку взяла из группы в вк с олимпиадами по биологии

В тех цепочках, которые активируются часто, на мембранах нарастают новые рецепторы, они пропускают больше ионов, и сигнал проходит быстрее и надёжнее. Так мы учим языки, учимся кататься на велосипеде и играть на гитаре, писать код – вообще всему учимся. К сожалению, иногда в мозгу часто проходят, например, болевые сигналы – и для них тоже увеличивается число рецепторов за счёт того же механизма. И тогда человек страдает хроническими болями.

Структурная пластичность предполагает изменения самой нейронной архитектуры. У нейрона два типа отростков: аксон и дендриты. Аксон один, и его роль – передавать сигнал от нейрона соседям. Дендритов много, они сигнал получают.

Картинка отсюда

Так вот, число дендритов может увеличиваться, когда человек учится чему-то сложному вроде игры на музыкальном инструменте, а может уменьшаться, если часть дендритов не используется. Уменьшение числа дендритов не всегда плохо: это просто оптимизация, которая может происходить в процессе взросления. Однако, если мозг поизбавлялся от слишком большого числа дендритов, у человека могут развиваться такие расстройства, как шизофрения.
Выращивание новых дендритов происходит не только в процессе обучения, но и в процессе восстановления после травм или инсультов. А ещё тот же механизм эксплуатируется, когда человек подсаживается на некоторые наркотические вещества – с такой зависимостью крайне нелегко справиться.

Нейронная пластичность – это способность к изменениям конкретных нейронов. Они могут, например, изменить свой ответ на электрические стимулы нейронов-соседей. Такая пластичность тоже играет очень важную роль и в обучении, и в восстановлении после травм, а ещё в обработке воспоминаний.
Например, если мы чему-то активно учимся и активно гоняем конкретную нейронную цепочку, нейроны со временем могут снижать ту границу, до которой надо накапливать потенциал, чтобы испустить импульс. Соответственно, снижается время «перезарядки», и сигналы идут быстрее и проще. Но если процессы накопления потенциала, возбуждения и торможения разбалансируются, будет эпилептический припадок.

Даже пока вы читаете этот текст, ваш мозг меняется. Буквально, физически меняется – просто прервитесь на мгновение, чтобы подумать об этом.

Во-вторых, нейропластичность не ограничивается изменениями в структуре нейронов и связей между ними. Мозг может производить новые нейроны. Производить. Новые. Нейроны.
В основном этим занимается гиппокамп.

Картинку стянула отсюда

На продольном срезе не очень хорошо видно, но по форме гиппокамп напоминает морского конька – отсюда и название.

Активнее новые нейроны создаются в более юном возрасте, однако этот процесс не заканчивается с возрастом, просто замедляется. На него позитивно влияют физические упражнения, социальные взаимодействия и обучение новому. Если у человека богатая среда, в которой много новых интересных задач, пространства для движения и новых интересных людей, производство нейронов идёт бодрее. А вот хронический стресс подавляет активность гиппокампа и со временем может привести к развитию депрессии. Кроме того, меньше нейронов – меньше защиты от нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона, в более пожилом возрасте.
С тем, чтобы на сто процентов подтвердить, что новые нейроны активно встраиваются в цепочки, есть сложности: очень много различий между отдельными людьми. Но в целом, наука полагает, что учиться, дружить и тренироваться полезно для здоровья. И спать ещё, очень полезно как следует спать: пока мы спим, в мозгу происходит обработка воспоминаний и всякие метаболические процессы. Первое важно, чтобы мы учились новому, а второе – чтобы из мозга успевали удаляться отходы жизнедеятельности клеток. Так что, если вам кто поставит совещание на восемь утра, скажите им, что это не научно и вообще мракобесие.

Нейропластичность очень интересует учёных: они хотят выяснить, как использовать её позитивные результаты и вылечить негативные. Например, как справиться с хроническими болями? Как затормозить развитие нейродегенеративных заболеваний? Как наилучшим образом помочь пациентам восстановиться после инсульта? Как работать с зависимостями? Много вопросов, очень много. И не везде пока консенсус достигнут.
Например, понятен механизм развития наркотической зависимости для некоторых веществ. Однако зависимость не возникает на пустом месте, и часто ей сопутствуют другие нарушения, и у каждого человека этот букет свой, поэтому сложно составить единый подход к терапии.

Я это всё к чему?

Мы говорим про ИИ – и правильно говорим, – но у нас с вами в голове есть такая невероятная штуковина. Наука про наш мозг узнаёт всё больше и больше, и он всё больше и больше нас восхищает. Давайте же просто остановимся ненадолго, чтобы выразить своё восхищение тем, что мы носим с собой невероятной сложности и мощи вычислительную сеть.

Чтобы выразить восхищение деятельно, приведём напоследок список того, что по науке помогает поддерживать мозг в оптимальном состоянии.

Сон. Недосып – серьёзная вещь: он увеличивает риск нейродегенеративных заболеваний. Всё понимаю про современный мир, сама недосыпаю совершенно безбожно. Но если можно поспать, надо поспать. Я иногда для этой цели жертвую завтраком, но рекомендовать такой подход не могу.
Питание. Просто нормальное здоровое питание. Много лишнего веса повышает риск диабета второго типа, а диабет плохо влияет на мозг (и не только). Потребление большого количества сахара, недоедание овощей – вот это всё тоже нехорошо. Рекомендации по питанию от Всемирной Организации Здравоохранения включают в себя 400 граммов овощей и фруктов в день, поменьше сахара и соли, поменьше алкоголя. Алкоголь, кстати, совсем плохо на мозг влияет, даже в минимальных количествах.
Физкультура. Полезны и силовые нагрузки, и кардио: первые помогают наладить память и самоконтроль, вторые позитивно влияют на синаптическую пластичность. Вместе они ещё и дают усиленный эффект – ну не красота ли. Причём пахать часами в зале не обязательно, можно просто погулять сходить.
Работа со стрессом. Острый стресс не так страшен, как хронический. Острый стресс время от времени может быть даже полезен, а вот с хроническим надо что-то делать. Здесь помогает психотерапия и всякие расслабляюще практики типа чаёк попить или масочку сделать на лицо.
Общение. Именно глубокие и значимые социальные связи, новые знакомства, особенно для какой-нибудь важной цели вроде совместного обучения.
Обучение. Ну тут мы всё сказали уже. Добавлю только, что, похоже, иерархия полезных занятий примерно такая, как в этом списке: сначала хорошенько выспаться и поесть, погулять, обнять всех любимых людей, а потом садиться за освоение новых навыков. Впрочем, можно и совмещать.