Neuroveda a jej využitie v praxi

08. júl. 2019 • Lekárske vedy

Neuroveda a jej využitie v praxi

Výskum v oblasti neurovied v posledných desaťročiach pokročil veľmi dopredu. Deje sa tak aj vďaka moderným technológiám a novým vedeckým metódam ako sú napríklad funkčná magnetická rezonancia (MRI), transkriálna magnetická stimulácia (TMS) či magnetická cefalografia (MEG). Spomínané moderné technológie a nové vedecké metódy umožňujú mapovať rôznorodé procesy, ktoré sa v mozgu odohrávajú a vypovedajú o ňom viac než kedykoľvek predtým. Preto sa môžeme v súčasnosti obracať na neurovedcov nielen kvôli vysvetleniu základného fyziologického fungovania neurálnej sústavy, ale aj kvôli objasneniu zákonitostí ľudského poznávania.

Čo je to neuroveda a mozgová plasticita

Neuroveda je vedecký odbor zaoberajúci sa nervovou sústavou. Tradične sa považuje za disciplínu biológie, dnes je to ale medziodborová veda zapájajúca odbory ako: chémia, inžinierstvo, informatika, lekárstvo, filozofia, fyzika a psychológia. Niekedy sa s pojmom neuroveda zamieňa pojem neurobiológia, tá sa ale zaoberá len biológiou nervovej sústavy, pričom prvý pojem označuje jej komplexné štúdium. (zdroj: Wikipédia)

Tomografia a magnetická rezonanciaTomografia a magnetická rezonancia

K najdôležitejším poznatkom v neurobiológii patrí, že mozog sa používaním neustále mení. Dnes dokážeme plastické, neustále sa meniace spoje medzi nervovými bunkami, schopné viesť elektrické signály, fotografovať. Zistilo sa, že počas procesu učenia sa menia.

Mozgová plasticita nám dovoľuje prispôsobiť sa nesmierne širokej škále rôznych prostredí. Neuroplastický výskum preukázal, že každá doposiaľ vykonávaná činnosť, vrátane fyzických aktivít, zmyslových činností, učenia, myslenia, predstáv, mení mozog a myseľ. Kultúrne myšlienky a aktivity nie sú žiadnou výnimkou. Naše mozgy sú pretvárané kultúrnymi aktivitami, ktoré robíme, či je to čítanie, štúdium hudby, alebo učenie sa novým jazykom. (zdroj: Doidge, 2012)

Prvé dôkazy o neuroplasticite vyplynuli zo štúdií uskutočnených so zvieratami, slepými alebo hluchými ľuďmi od narodenia a s inými, ktorí utrpeli poranenia mozgu. Hoci tieto vyšetrenia boli kľúčové v procese pochopenia plasticity nervového systému, často sa namietalo, že tieto experimenty zodpovedali mozgom zvierat alebo ľuďom s výnimočnými vlastnosťami, ktoré sa mohli líšiť od obvyklého správania.

Ako príklad uvádzame napr. Eleanora Maguire a jeho známy experiment s taxikármi v Londýne. Hipokampus slúži ako časť mozgu, ktorá ukladá priestorové reprezentácie, kde experiment s taxikármi potvrdil, že na základe zapamätania si komplexov ulíc, došlo u taxikárov k zvýšeniu aktivity v spomínanom hipokampuse. Ako ďalší z príkladov uvádzame výskum Thomasa Elberta s huslistami, v rámci ktorého zistil, že oblasť mozgovej kôry, ktorá ovláda prsty ruky bola zväčšená vľavo.

V neposlednom rade spomenieme dve štúdie španielskeho vedca Álvara Pascual-Leone, ktoré sú veľmi originálne a významné.

V prvej štúdii sa polovica skupiny dobrovoľníkov učila hrať na klavír s piatimi prstami. Bolo pozorované, že nepretržitý tréning spôsobil nárast v oblasti zodpovedajúcej motorickej kôre, ktorá bola zodpovedná za pohyb týchto prstov. Hoci tento výsledok bol jasným znakom neuroplasticity, nebol nový, pretože iné pokusy dosiahli podobné závery. Čo sa ukázalo ako naozaj zaujímavé, boli analýzy mozgových snímok druhej polovice dobrovoľníkov, ktorí si predstavovali, že budú hrať. Zistilo sa, že mentálna simulácia pohybov aktivovala oblasti motorickej kôry, ktoré boli potrebné na vykonanie skutočných pohybov. Prekvapivo, mentálne cvičenie bolo dostatočné na podporu neuroplasticity.

Druhá štúdia Pascual-Leoneho, ktorú spomíname, je tzv. „experiment videnia“. Po dobu piatich dní bola skupina zdravých dobrovoľníkov so zaviazanými očami. Počas tejto doby boli zaneprázdnení čítaním Braillovho písma (musíte pohybovať prstami po vytlačených bodoch) a vykonávali sluchové úlohy, ktoré spočívali v rozlišovaní párov tónov, ktoré počúvali prostredníctvom slúchadiel. Analýza skenovania mozgu pomocou funkčnej magnetickej rezonancie ukázala, že vizuálna kôra účastníkov po piatich dňoch modifikovala svoju funkciu a pokračovala v spracovaní zvukových a hmatových signálov, čím sa zvýšila jeho aktivita. Po odstránení zaviazaných očí pred odobratím aktivity malo uplynúť len niekoľko hodín.

Neuroplasticita pri čítaní Brailovho písma
Neuroplasticita pri čítaní Brailovho písma: Na obrázku vidíme porovnanie aktivácie (V1) trhliny calcarina nachádzajúcej sa v záhlavnom laloku. Na ľavej strane je obraz po piatich dňoch vizuálnej deprivácie a vpravo po odstránení obväzu.

Mozgová plasticita umožňuje prostredníctvom primeraného mentálneho tréningu, aby sa náš emocionálny profil zmenil a pozitívne ovplyvnil náš život.

Neuroplasticita ako kompenzačný mechanizmus: dyslexia

Vlastnosť neuroplasticity má priamy vzťah so zlepšením určitých porúch učenia, a jednou z nich je dyslexia (porucha čítania). Vieme, že rôzne mozgové oblasti zasahujú do tvorby reči, takže jej vývoj trvá niekoľko rokov. Napríklad čítanie potrebuje optimálne spojenie medzi týmito oblasťami mozgu a dieťaťom. Aby mohlo dieťa správne čítať, potrebuje adekvátne porozumieť jazyku. Pri dyslexii je hlavnou prekážkou čítania reč a slovná pamäť. Aby sme mohli čítať, musíme zachytiť súlad medzi zvukmi reči (hlásky) a vizuálnymi symbolmi, ktoré používame (písmená) na ich reprezentáciu, a preto deti s dyslexiou trpia štrukturálnymi poruchami pri spracovaní zvukov a pri niektorých vizuálnych úlohách.

Niekoľko štúdií poukázalo na dôležitosť intenzívneho tréningu pre deti s dyslexiou. Pomocou počítačových programov sa zvuky spoluhlásky umelo predlžujú, aby sa odlíšili. V priebehu niekoľkých týždňov deti lepšie spracúvajú zvuky slov tým, že ukazujú jasnú vizuálnu a sluchovú integráciu. Funkčné zobrazovanie magnetickou rezonanciou ukazuje po tréningu zvýšenie aktivácie oblastí mozgu, ktoré boli predtým hypofunkčné, ako je napríklad kôra v temennej a spánkovej časti mozgu (pozri obr. Neuroplasticita a dyslexia), ktorá hrá úlohu pri fonologickom spracovaní.

Neuroplasticita a dyslexiaNeuroplasticita umožňuje posilniť mozgové oblasti zapojené do spracovania reči a tak môže zlepšiť ťažkosti spojené s dyslexiou. Okrem toho sa dokázalo, že tento typ tréningu zlepšuje chápanie jazyka, pamäte a čítania.

Spomínané výsledky poukazujú na dôležitosť času venovaného porozumeniu jazyka a jeho priamemu vzťahu s učením čítať. Je zrejmé, že ide o opakujúce sa cvičenia, ktoré musia byť súčasne motivujúce, pretože inak nie je možné pozorne počúvať zvukové vstupy. Okrem toho je dôležité používať širokú škálu slovných podnetov, ktoré umožňujú väčšiu aktivitu v ľavej hemisfére, ktorá funguje horšie u detí s dyslexiou.

Aj keď tento typ kompenzačného učenia nedokáže úplne odstrániť poruchy (nie všetci neurológovia súhlasia), zaručuje výrazné zlepšenia, ak existuje túžba a snaha učiť sa.

Dopamín a neuroplasticita

Dopamín je neuroprenášač s významnými účinkami, pretože zasahuje do procesov uspokojenia a motivácie, ktoré sú základom učenia. Ukázalo sa, že pozitívne myslenie je spojené s prefrontálnym kortexom ľavej hemisféry a že v tejto situácii sa uvoľňuje dopamín, ktorý aktivuje okruhy odmeňovania. U detí s ADHD sa pozorovalo zmenšenie veľkosti nucleus accumbens (pozri obr. Dopamínogerný systém), oblasť limbického systému súvisiaceho s dopaminergnými obvodmi, ktorá sa prejaví so zmenami nálad v rámci udržania pozornosti.

Dopamínogerný systém
Dopamínogerný systém

Dopamín zvyšuje pozornosť, zlepšuje poznávacie funkcie a stimuluje našu kreativitu. To nás robí viac spoločenskými a extrovertnými a pomáha nám vytvárať romantické a rodičovské väzby. Avšak dopamín môže mať tiež svoje nevýhody. Mnoho ľudí vyhľadáva umelé zdroje dopamínu, čo môže viesť k závislosti. Dopamín môže zvýšiť prírastok hmotnosti a agresivitu.

Emócie sú dôležité

Emócie sú nevyhnutné pre človeka, a pre vlastný prospech sa ich musíme naučiť regulovať. Neurovedecké poznatky ukázali, že emócie zachovávajú zvedavosť, slúžia nám pri komunikácii a sú nevyhnutné v procesoch uvažovania a rozhodovania. Znamená to, že emocionálne a poznávacie procesy sú neoddeliteľné. Okrem toho pozitívne emócie uľahčujú fungovanie pamäte a učenie, zatiaľ čo pri chronickom strese amygdala (jedna z kľúčových mozgových oblastí limbického systému alebo „emocionálny mozog“) sťažuje prenos informácií od hipokampu až po prefrontálny kortex, sídlo výkonných funkcií.

Ak chápeme vzdelávanie ako proces učenia sa pre život, emocionálna výchova je nevyhnutná, pretože prispieva k osobnému a spoločenskému rastu.

Nové podnety udržiavajú pozornosť

Neurovedecké poznatky ukázali, že je dôležité, aby sa učenie stalo pozitívnym a príjemným zážitkom. Vieme, že negatívne emocionálne stavy, ako je strach alebo úzkosť, brzdia proces učenia našich študentov. V každodennej praxi však prevládajú abstraktné pojmy, zamerané iba na jednu časť a nie na celok. Samotné akademické obsahy bránia trvalej pozornosti, ktorá sa sama o sebe ťažko udržiava dlhšie ako pätnásť minút. Ale človek je tvor zvedavý a je to práve zvedavosť, ktorá aktivuje emócie, ktoré priťahujú pozornosť a uľahčujú učenie. (zdroj: Waelti, P; Dickinson, A.; Schultz, W. (2001): „Dopamínové odpovede sú v súlade so základnými predpokladmi formálnej teórie učenia", Nature 412).

Štúdia „Dopamínové odpovede sú v súlade so základnými predpokladmi formálnej teórie učenia" ukazuje, že na optimalizáciu učenia nie je dôležitá odmena, ale niečo neočakávané. Zistilo sa, že analýza reakcie dopamínonergných neurónov sa aktivuje, keď má organizmus určité očakávania. Reakcia na správanie je lepšia, keď sa očakávalo. Z vyššie uvedeného vyplýva, že tak na úrovni neurónov, ako aj na úrovni správania je dôležité pre učenie predvídanie odmeny a nie jednoduchá odmena.

Vo vyučovacom procese nestačí, keď žiadame študentov, aby venovali pozornosť výkladu, ale je potrebné použiť praktické stratégie, ktoré podporujú kreativitu a ktoré umožňujú študentom zúčastniť sa na procese učenia bez toho, aby boli jeho pasívnymi účastníkmi.

Na tento účel je užitočné využiť prvé minúty v triede na to, aby sa naučili najdôležitejší obsah a potom pokračovali s blokmi učiva, ktoré nepresahujú desať alebo pätnásť minút, a tak boli schopní optimalizovať pozornosť. Na konci každého bloku je možné venovať nejaký čas úvahe o analyzovanom obsahu, alebo jednoducho robiť malú prestávku pred ďalším blokom. Toto všetko by sa malo diať spolu s aktívnym učiteľom, ktorý sa pohybuje v triede a mení tón hlasu, pretože zmyslové kontrasty priťahujú pozornosť študenta.

Neuroplasticita a láska

Láska nám prináša do duše veľkomyseľný stav, pretože nám umožňuje zakúsiť príjemné situácie alebo telesné skúsenosti, ktoré inde neokúsime. Dovoľuje nám taktiež odnaučiť sa negatívnym asociáciám, ďalší jav spojený s plasticitou mozgu.

Vedný odbor zaoberajúci sa odvykaním je úplne nový. Na učení sa podieľajú iné chemické procesy ako pri odnaučení. Ak sa naučíme niečomu novému, neuróny sa aktivujú spoločne, a tak sa vzájomne prepájajú. Na neuronálnej úrovni dochádza k chemickému procesu označovanému ako „dlhodobá potenciácia“(ďalej LTP), počas ktorého dochádza k upevňovaniu spojov medzi neurónmi. Keď sa mozog odnaučí určité asociácie a rozpojí príslušné neuróny, prebieha iný chemický proces, tzv. „dlhodobá depresia“ (ďalej LTD), ktorá nemá nič spoločné s depresívnou náladou.

Odnaučenie je dôležité, keď prechádzame z jedného vývojového štádia do druhého. Keď napr. na konci adolescencie odíde dievča z domova študovať na vysokú školu na druhom konci krajiny, ona i jej rodičia prechádzajú bolestnými, masívnymi plastickými zmenami, pretože musí zmeniť staré emočné návyky, rutinu a nazeranie na seba samú.

Prvá zamilovanosť taktiež vyžaduje obrovské množstvo odvykania. Keď sa jeden človek odovzdá druhému, musí radikálne premeniť svoje existujúce, mnohokrát sebecké zámery a upraviť všetky blízke vzťahy s ostatnými ľuďmi, aby integroval novú osobu do ich života. Súčasťou života je teda neustála spolupráca, ktorá vyžaduje plastickú reorganizáciu mozgových centier, ktoré sa zaoberajú emóciami, sexualitou a vlastnou osobnosťou. Milióny neurónových spojov je potrebné zahladiť a nahradiť inými, čo je aj dôvod, prečo zamilovanosť pripadá toľkým ľuďom ako strata vlastnej identity. Zamilovanosť môže taktiež znamenať ukončenie vzťahu k bývalej láske, no i to vyžaduje odnaučenie na neuronálnej úrovni.

Walter J. Freeman, profesor neurovedy v Berkeley, bol prvým vedcom, ktorý poukázal na spojenie medzi láskou a masívnym odnaučením. Zhromaždil množstvo presvedčivých biologických skutočností, ktoré smerujú k záveru, že masívne neurálne reorganizácie prebiehajú v dvoch životných obdobiach: keď sa zamilujeme a keď sa staneme rodičmi.

Freeman tvrdí, že keď nás stretne láska, uvoľní sa mozgový neuromodulátor oxytocín, ktorý umožní existujúcim neurálnym spojom zmiznúť, takže môžu nasledovať zmeny veľkého rozsahu.

Neuromodulátory sa líšia od neuroprenášačov. Oxytocín býva neuromodulátorom oddanosti, pretože u cicavcov posilňuje vytváranie pút. Uvoľňuje sa pri spojení a milovaní partnerov; u ľudí sa uvoľňuje pri orgazme pri oboch pohlaviach, ako aj keď sa páry starajú o svoje deti.

Veľa mladých ľudí, ktorí pochybujú, či budú schopní zvládať rodičovské povinnosti, si vôbec neuvedomuje, v akom rozsahu dokáže oxytocín premeniť ich mozog, čím im dovolí úlohy úspešne sa zhostiť. Zatiaľ čo dopamín navodzuje túžbu a iniciuje sexuálne vzrušenie, oxytocín vzbudzuje pokojnú, láskavú náladu, ktorá umocňuje nehu. Oxytocín vyvoláva taktiež dôveru.

Vďaka neuromodulátoru oxytocín, je schopnosť dvoch zamilovaných mozgov absolvovať obdobie zvýšenej plasticity, ktorá im dovolí vzájomne sa pretvoriť a vzájomne sformovať svoje zámery a postoje.

O autorke: 

PhDr. Daša Toporcerová, PhD. sa po skončení štúdia na Trnavskej univerzite v Trnave venovala látkovým závislostiam v Comunitá Papa Giovanni XXIII. (Rimini) v Taliansku. Komunitné prostredie a terapeutický prístup postavený na psychoanalýze J. Bowlbyho, ako i tanečno-pohybová terapia výrazne ovplyvnili autorkin profesionálny rast a doterajšiu prácu. 5- ročná komunitná terapeutická práca so závislými, závislými matkami, prostitútkami, mentálne postihnutými a duševne chorými v Rimini podporili následne ďalšie pôsobenie na Vysokej škole zdravotníctva a sociálnej práce sv. Alžbety  v Bratislave ako vysokoškolského pedagóga. Je čerstvou absolventkou 4-ročného výcviku psychodynamickej psychoterapie (2013 – 2017). Autorka sa od roku 2015 zaoberá fenoménom závislostí od internetu a nadmernému užívaniu internetu u detí a mládeže. V roku 2015 sa zúčastnila na celosvetovej konferencii Safer Internet Day v Luxemburgu venovanej ochrane detí na internete, kde zastupovala Slovensko. V rokoch 2015 – 2016 sa podieľala na vytvorení mobilnej aplikácie NeZávislosť spolu s Inloope a eSlovensko, n. o. určenej slovenskej populácii v rámci prevencie nadmerného užívania internetu a závislosti od internetu.

V roku 2016 sa zúčastnila 1. študijnej ceste v Barcelone na Universite Ramon Llull a v roku 2017 na Complutense University v Madride. Študijné cesty boli zamerané predovšetkým na štúdium a zber informácií v knižniciach, kde sa nachádzajú empirické zdroje z výskumných neurovedeckých inštitúcií v rámci celého sveta. Informácie a tieto zdroje nie sú bežne dostupné vo všetkých krajinách. Stretnutia s neurovedeckými odborníkmi umožnili bližšie pochopenie súvislostí fenoménu behaviorálnych závislostí. V roku 2018 spracovala a vydala 1. knihu o nadmernom užívaní internetu s názvom „More Poznania“, určenej deťom od 12 rokov, rodičom a pedagógom.

Neurovedecké poznatky začala prvýkrát vyhľadávať pri práci s postihnutými. V podpornej terapii tancom a pohybom boli poznatky o fungovaní mozgu nevyhnutné, hlavne na pochopenie limitov a „mozgovej kapacity“ pri tvorbe choreografií a cvičení. 

Autorka sa venuje flamencu, od 16 rokov tancuje a pracuje v rôznych projektoch na rozvoj kreativity u detí a mládeže, postihnutých.

PhDr. Daša Toporcerová, PhD.

 

Autor: PhDr. Daša Toporcerová, PhD.

Zdroje a použitá literatúra:

https://escuelaconcerebro.wordpress.com/2012/10/04/neuroplasticidad-un-nuevo-paradigma-para-la-educacion/

https://escuelaconcerebro.wordpress.com/2011/12/16/generacion-de-neuronas-a-partir-de-otras-celulas

Doidge, M.: Váš mozek se dokáže změnit, Albatros media, 2012, str. 110, 112, 258, 260

Toporcerová, D.: More Poznania, 2018, str. 29

https://knowingneurons.com/2016/06/15/chaos-meaning-rabbits/

https://cs.wikipedia.org/wiki/Neurov%C4%9Bda

Ilustračné foto: Pixabay.com /DamianNiolet/

Foto Daša Toporcerová: archív Daše Toporcerovej

Redigovala a uverejnila: VČ

Súvisiace:

Hore
fotografická súťaž TVT 2019
Noc výskumníkov 2019
QUARK
Aurelium - centrum vedy
TVT 2019
Prechod VK na VND - jeseň
výtvarná súťaž TVT 2019
Veda v Centre
Publikácie Veda v CENTRE
kúpa časopisov jún 2016
TAG Slovenská veda
banner záhrady
Agrofilm 2019
Zaujímavosti vo vede
Napadlo Vám niekedy, že najťažšou bunkou na svete je pštrosie vajce?
Zistite viac