Нейропластичність

Нейропласти́чність (англ. Neuroplasticity) або пластичність мозку — здатність мозку змінюватися та адаптуватися протягом життя. Це процес, за допомогою якого мозок реорганізується у відповідь на новий досвід, навчання та вплив навколишнього середовища.

Нейропластичність є ключовим механізмом, що лежить в основі навчання та пам'яті. Коли людина чи тварина дізнається щось нове, мозок формує нові зв'язки між нейронами або зміцнює існуючі зв'язки, щоб зберігати та відтворювати цю інформацію. З часом повторне навчання може призвести до тривалих змін у структурі та функціях мозку.

Окрім навчання, нейропластичність відіграє важливу роль у відновленні після травм головного мозку або неврологічних розладів. У деяких випадках мозок може реорганізуватися, щоб компенсувати пошкоджені або втрачені функції, дозволяючи людям відновити функціональність.

Дослідження нейропластичності є вагомим та інформативним для розвитку таких галузей, як освіта, медицина (лікування і реабілітація), психічне здоров'я та нейронаукові дослідження. Дослідники продовжують вивчати нейропластичність, прагнучи розкрити її повний потенціал задля покращення загальної функції мозку протягом усього життя.

Історія

Термінологія

Термін «пластичність» вперше застосував до поведінки в 1890 році Вільям Джеймс у «Принципах психології», де цей термін використовувався для опису «структури, достатньо слабкої, щоб зазнати впливу, але достатньо сильної, щоб не піддатися всім одразу».

Хоча на початку 1900-х років мозок зазвичай розглядався як невідновлюваний орган, Сантьяго Рамон-і-Кахаль, використовував термін «нейрональна пластичність» для опису непатологічних змін у структурі мозку дорослих. Базуючись на своїй «Доктрині нейронів», Кахаль вперше описав нейрон як фундаментальну одиницю нервової системи, яка згодом послужила суттєвою основою для розробки концепції нейронної пластичності. Він використовував термін пластичність стосовно своєї роботи щодо виявлення дегенерації та регенерації в центральній нервовій системі, зокрема, після досягнення людиною дорослого віку. Багато нейробіологів використовували термін «пластичність» лише для пояснення регенеративної здатності периферичної нервової системи, і концептуальне перенесення цього терміну Кахалем викликало суперечливу дискусію.

Першим, хто використав термін «нейропластичність», був польський нейробіолог Єжи Конорський.

Дослідження та відкриття

У XIX столітті Чарлз Дарвін вважав, що пластичність інстинктів, що виникає з мінливості їх вроджених морфологічних основ і дає «матеріал» для дії природного добору, є достатньою для еволюції інстинктивної поведінки, — і є поведінкою взагалі.

У 1923 році Карл Лешлі провів експерименти на мавпах-резусах, які продемонстрували зміни в нейронних шляхах, які, як він дійшов висновку, є доказом пластичності. Незважаючи на це та інші дослідження, які свідчили про пластичність, нейробіологи того часу не сприйняли ідею нейропластичності.

У 1949 році Дональд Гебб стверджував, що нейронні зв'язки не є статичними — їх можна покращувати кожного разу, коли вони активуються. Ця гіпотеза відома як «правило Гебба». Воно передбачає, що процес навчання не є результатом фіксованої властивості нейронів; це залежна від часу функція їх змінних зв'язків. Основна ідея, яка лежить в основі правила Гебба, полягає в тому, що скупчення нейронів мають тенденцію збуджуватися разом, коли сприймається подразник. Їх коливальна активність може тривати і після припинення дії подразника. Таким чином, подія, яка спричинила одночасне коливання групи нейронів, фіксується в пам'яті у вигляді групи синхронізованих нейронів.

Лише в 1960-х роках нейробіологи усвідомили, що жертви інсульту часто відновлювали певні когнітивні функції, якщо вони виконували адекватні розумові та/або фізичні вправи під медичним контролем після інсульту. з Каліфорнійського університету в Берклі надала перші наукові докази анатомічної пластичності мозку пацюків, опублікувавши своє дослідження в 1964 році. Пол Бах-і-Ріта показав, що різні ділянки нашого мозку можуть реорганізовуватись для компенсації різних сенсорних областей, пошкоджених інсультом. Він створив прилади, які дозвляли сліпим людям «бачити» спиною, а паціентам з пошкодженим вестибулярним апаратом утримувати рівновагу. Це було яскравим доказом того, що мозок здатний реорганізовуватися, змінюючи нейронні зв'язки і в зрілому віці.

У 1983 році і Джон Каас, досліджуючи мозок мавп, отримали значні експериментальні результати, які підтверджують гіпотезу про те, що мозок має «пластичну поведінку» протягом усього життя.

та його команда наприкінці 1990-х довели наявність нейрогенезу (утворення нових нейронів) у гіпокампі людей; а кількома роками пізніше показали, що різноманіття середовища та фізичні вправи в рази збільшують рівень нейрогенезу в гіпокампі дорослих тварин — ділянці, відповідальній за формування пам'яті.

У 2000 році Ерік Кендел отримав Нобелівську премію з фізіології та медицини за відкриття молекулярних механізмів навчання та пам'яті. Він продемонстрував, що короткочасна пам'ять передбачає функціональні зміни у вже існуючих синапсах, тоді як довготривала пам'ять вимагає синтезу нових білків, що призводить до структурних змін у синапсах, що регулюється переважно через шлях цАМФ/ПКА та фактори транскрипції CREB. Його робота над Aplysia продемонструвала, як синаптична пластичність лежить в основі простих форм навчання, таких як звикання і сенсибілізація, показуючи вплив молекулярних подій на поведінкові зміни.

У 21-му столітті концепція нейропластичності широко прийнята і досліджується в нейронауках та суміжних наукових дисциплінах. Вагомий історичний огляд концепції нейропластичності, разом із цікавими історіями випадків про здатність нашого мозку змінювати власну структуру, надає в своїх книгах психіатр і психоаналітик Норман Дойдж. Автор описує, як нейронні ланцюги мозку дорослої людини можуть перебудовуватися протягом усього життя. Наприклад, аналіз зображень мозку студентів університету, які готувалися до іспитів, продемонстрував, що їх сіра речовина збільшилася в задній і латеральній тім'яній корі протягом декількох місяців.

Природа та механізми нейропластичності

Нейропластичність — це здатність нервової системи адаптуватися і змінюватися у відповідь на досвід. Різні наукові дисципліни вивчають і пояснюють нейропластичність на різних рівнях організації — на молекулярному, клітинному і системному.

Одним із ключових механізмів нейропластичності є посилення та ослаблення сили синапсів — зв'язків між нейронами. Цей процес відомий як синаптична пластичність. Синаптична пластичність буває короткочасна і довгострокова.

Короткочасна пластичність може виникати швидко та тимчасово (секунди-хвилини) у відповідь на зміни пресинаптичної активності. Вона включає зміни в ефективності вивільнення нейромедіатора в пресинаптичній терміналі або зміни в чутливості або кількості постсинаптичних рецепторів.

Довгострокова пластичність, зазвичай, виникає у відповідь на повторну або тривалу стимуляцію синапсу. Довгострокова пластичність формується протягом годин і зберігається протягом тривалого часу. Вона включає зміни в структурі та/або функції синапсів, такі як зміни в кількості рецепторів, зміни в кількості мітохондрій поблизу синапсу та зміни в морфології . Такі зміни полегшують або ускладнюють проведення імпульсу між конкретними нейронами.

Як короткочасну, так і довгострокову пластичність можна спостерігати за допомогою електрофізіологічних вимірювань синаптичної передачі, таких як зміни амплітуди або частоти синаптичних струмів або потенціалів. Крім того, довгострокову пластичність також можна спостерігати через структурні та функціональні зміни в синапсах за допомогою методів візуалізації, таких як електронна мікроскопія або двофотонна мікроскопія.

Молекулярний рівень

Одним із ключових механізмів нейропластичності є посилення та ослаблення синапсів, які є зв'язками між нейронами. Цей процес відомий як синаптична пластичність і опосередковується змінами властивостей іонних каналів, рецепторів нейромедіаторів і внутрішньоклітинних сигнальних шляхів, які призводять до змін в експресії генів і синтезі білків.

Короткочасна синаптична пластичність

Короткочасна синаптична пластичність, як правило, пов'язана зі змінами в ефективності вивільнення нейромедіаторів і може виникати швидко та тимчасово у відповідь на зміни пресинаптичної активності. Одним з механізмів, що лежить в основі короткочасної пластичності, є активація пресинаптичних кальцієвих каналів потенціалами дії, що призводить до збільшення припливу кальцію в пресинаптичну терміналь. Таке підвищення рівня кальцію може активувати низку низхідних сигнальних шляхів, включаючи активацію (CaMKII) і , що може призвести до збільшення ймовірності вивільнення нейромедіатора або підвищення чутливості постсинаптичних рецепторів.

Іншим механізмом короткочасної пластичності є короткочасна фасилітація та короткочасна депресія: деякі синапси призводять до короткочасної фасилітації, коли амплітуда постсинаптичної відповіді збільшується у відповідь на повторну пресинаптичну стимуляцію. Це може статися через зміни властивостей пресинаптичних везикул, наприклад збільшення кількості нейромедіатора, що виділяється на везикулу, або збільшення кількості вивільнених везикул. І навпаки, короткочасна депресія може виникнути через виснаження пресинаптичних везикул або зниження ймовірності вивільнення везикул.

Ще одним механізмом короткочасної пластичності є модуляція рецепторів та іонних каналів — як пресинаптичних, так і постсинаптичних. Пресинаптичні іонні канали, такі як напругозалежні кальцієві канали, можуть модулюватися різними сигнальними шляхами, щоб впливати на ймовірність вивільнення нейромедіатора. Наприклад, активація пресинаптичних метаботропних глутаматних рецепторів (mGluRs) може призвести до зниження ймовірності вивільнення нейромедіатора шляхом інгібування припливу кальцію в пресинаптичну термінал. Постсинаптичні рецептори також можна модулювати, щоб впливати на амплітуду та тривалість постсинаптичних відповідей. Наприклад, активація рецепторів, зв'язаних з G-протеїном (GPCR), може призводити до змін у провідності постсинаптичних іонних каналів, впливаючи на величину постсинаптичної відповіді. Крім того, зміни у властивостях постсинаптичних рецепторів, такі як зміни в стані фосфорилювання рецепторів, можуть впливати на їх чутливість до нейромедіатора.

Довгострокова синаптична пластичність

Довгострокова синаптична пластичність є власне тип процесом який сприяє довгостроковій реорганізації мозку, тобто довгостроковій пам'яті. Вона пов'язана зі змінами в структурі та функції синапсів і може відбуватися протягом тривалого періоду часу у відповідь на стійкі зміни в пресинаптичній активності — на тривале і повторне збудження (довготривала потенціаціація, LTP), чи на тривалу відсутність активності (довготривале пригнічення, LTD).

Довготривала потенціація

Довготривала потенціація або довготривале потенціювання (LTP) — це тривале посилення передачі сигналу між двома нейронами, що виникає внаслідок їх синхронної активації.

Довготривала потенціація виникає, коли повторна стимуляція пресинаптичного нейрона призводить до збільшення сили синаптичної передачі на постсинаптичний нейрон. На постсинаптичному нейроні є 2 основних типи глутаматних рецепторів, що реагують на вивільнення збудливого нейромедіатора глутамату:

• NMDA-рецептори (їх активація сприяє входженню в постсинаптичний нейрон іонів кальцію), які є і потенціал- і ліганд-залежними,
• AMPA-рецептори (їх активація сприяє входженню іонів натрію), які є тільки ліганд-залежними.

У стані спокою (відсутності потенціалу дії на мембрані) NMDA-рецептори заблоковані іонами магнію, що запобігає проникненню кальцію через NMDA-рецептори у нейрон, навіть коли глутамат вивільняється пресинаптичним нейроном і зв'язується з рецептором. Цей магнієвий блок робить NMDA-рецептори неактивними за умов відсутності потенціалу дії.

Коли пресинаптичний нейрон вивільняє глутамат, він зв'язується як з AMPA-, так і з NMDA-рецепторами на постсинаптичній мембрані. Спочатку відкриваються лише АМРА-рецептори, оскільки вони є лігандними, що дозволяє іонам натрію входити через них в постсинаптичний нейрон, викликаючи деполяризацію і потенціал дії.

Коли постсинаптична мембрана деполяризується через надходження натрію через AMPA-рецептори, ця деполяризація витісняє іони магнію, які блокують канал NMDA-рецептора. Як тільки магнієвий блок знімається, канал NMDA-рецептора відкривається, і іони кальцію потрапляють у постсинаптичний нейрон. Цей приплив кальцію є критичним сигналом, який ініціює молекулярні процеси, що керують LTP. Іони кальцію активують ключові внутрішньоклітинні сигнальні каскади, включаючи такі ферменти, як (кальцій/кальмодулін-залежна протеїнкіназа II) та протеїнкінази, які призводять до ряду змін:

1. У постсинаптичну мембрану вбудовуються додаткові АМРА-рецептори, що підвищує її чутливість до майбутнього вивільнення глутамату. Ці нові АМРА-рецептори роблять синапс більш чутливим до подальшої стимуляції, тим самим збільшуючи синаптичну силу.

2. У випадку довготривалої LTP, приплив кальцію активує фактори транскрипції, такі як CREB (cAMP response element-binding protein), що призводить до змін в експресії генів, які підтримують довготривалі структурні модифікації, такі як ріст нових синапсів.

CREB активується сигнальним каскадом, який запускається підвищеними рівнями внутрішньоклітинного цАМФ, який може бути індукований, крім нейромедіаторів як глутамат, також факторами росту та нейромодуляторами. Після активації, CREB зв'язується зі специфічними послідовностями ДНК, відомими як елементи відповіді цАМФ (CRE), розташовані в регуляторних областях цільових генів. Це зв'язування призводить до рекрутування білків-коактиваторів, які, у свою чергу, сприяють транскрипції цільових генів у інформаційну РНК (мРНК), яка транслюється у білки, необхідні для посилення синаптичної сили (через збільшення рецепторів), — що призводить до укріплення певної довгострокової пам'яті. Багато генів, які беруть участь у нейропластичності, регулюються CREB прямо чи опосередковано. Наприклад, кілька ранніх генів (IEG), які беруть участь у синаптичній пластичності та формуванні пам'яті, включаючи c-fos, Arc і Egr1, — регулюються CREB. Крім того, гени, які кодують фактори росту, — члени родини BDNF, такі як нейротрофін-3 (NTF-3) і нейротрофін-4/5 (NTF-4/5), також регулюються CREB. Таким чином, CREB є критично важливим регулятором експресії генів залучених в механізмах довгострокової синаптичної пластичності.

Довготривале пригнічення

Довготривале пригнічення або довготривала депресія (LTD) — це процес, через який синаптичні зв'язки послаблюються з часом. Довготривале пригнічення відіграє важливу роль у нейропластичності, регулюючи силу синаптичної передачі, запобігаючи надмірній збудливій активності та дозволяючи мозку вибірково послаблювати або усувати менш важливі або невикористовувані синаптичні шляхи.

Довготривале пригнічення може бути викликане низькочастотною стимуляцією синапсу, що призводить до тривалого зниження синаптичної сили. Це часто пов'язано з тією ж активністю NMDA-рецепторів, що і при довготривалій потенціації, але з меншим і більш тривалим припливом іонів кальцію. Замість того, щоб зміцнювати синапс, збільшуючи кількість рецепторів, нижчий рівень кальцію активує протеїн-фосфатази, які видаляють АМРА-рецептори з постсинаптичної мембрани. Це призводить до зниження постсинаптичної чутливості до подальшої стимуляції.

Довготривале пригнічення необхідне для різних форм когнітивної гнучкості та навчання. Особливо активним цей процес є в мозочку, де він бере участь у моторному навчанні та координації.

Інші молекулярні механізми довгострокової пластичності

Іншим важливим механізмом довгострокової синаптичної пластичності є утворення нових синапсів — . Цей процес включає ріст нових дендритних шипиків і утворення нових зв'язків між нейронами. Хоч цей процес частіше розглядається на клітинному рівні, він регулюється молекулярними механізмами, і може бути спровокований вивільненням факторів росту, таких як нейротрофічний фактор мозку (BDNF), який може сприяти зростанню нових синапсів і посилювати синаптичну пластичність. Іншими молекулярними факторами синаптогенезу є молекули синаптичної адгезії (нейрексини та нейролігіни) та цитоскелетні регулятори, які координують синаптичний ріст, стабілізацію та ремоделювання.

Також, на рівень нейропластичності впливає нейроглія, вивільняючи про- чи протизапальні фактори, нейротрофічні молекули, матрикс-модифікуючі білки, та ферменти, які змінюють позаклітинне середовище.

Також, вважається, що регуляція мітохондріального біогенезу та функцій мітохондрій відіграє ключову роль у забезпеченні енергією, необхідною для підтримки клітинних процесів, які лежать в основі довгострокової синаптичної пластичності. У нейронах мітохондрії виконують різноманітні функції, такі як виробництво енергії у формі АТФ, буферизація кальцію та генерація активних форм кисню. Одним з важливих механізмів збільшення кількості мітохондрій в активних синапсах є активація коактиватора транскрипції PGC-1α (гамма-коактиватор 1-альфа рецептора, що активується проліфератором пероксисом), який, як відомо, регулює мітохондріальний біогенез і функціонує у відповідь на підвищену потребу в енергії. PGC-1α активується фактором транскрипції NRF-1 (ядерний респіраторний фактор 1), який зв'язується з промоторними ділянками мітохондріальних генів, що кодуються в ядрах, і посилює їх експресію. Це призводить до збільшення мітохондріального біогенезу, і щойно синтезовані мітохондрії спрямовуються до синапсів, які відчувають підвищену потребу в енергії. Інший механізм включає активацію протеїнкінази AMPK (AMP-активована протеїнкіназа), яка є ключовим регулятором гомеостазу клітинної енергії. Активація AMPK призводить до фосфорилювання кількох наступних мішеней, включаючи PGC-1α, що посилює мітохондріальний біогенез. Крім того, AMPK також може регулювати транспортування мітохондрій до синапсу шляхом фосфорилювання мітохондріального моторного білка Miro, який контролює рух мітохондрій уздовж мікротрубочок. Нарешті, дослідження також показали участь процесів поділу та злиття мітохондрій у регуляції розподілу мітохондрій у синапсах. Ці процеси контролюються декількома білками, включаючи DRP1 (пов'язаний з динаміном білок 1) і MFN1/2 (мітофузин 1/2), і вважається, що вони відіграють певну роль у регулюванні кількості мітохондрій у синапсах. Простими словами — повторна й тривала активація певного синапсу призводить до поступового збільшення кількості мітохондрій в нейронних відростках синапсу, що спрощує проведення імпульсу між нейронами синапсу, і закріплює довгострокову пам'ять. Чим частіше і регулярніше повторення — тим легше проведення імпульсу між нейронами — тим сильніша довгострокова пам'ять.

Клітинний рівень

На клітинному рівні нейропластичність включає синаптичну пластичність та структурні зміни в нейронах, такі як ремоделювання дендритів і проростання аксонів.

Синаптична пластичність (довготривала потенціація (LTP) і довготривале пригнічення (LTD)) змінює силу синаптичних зв'язків, відіграючи ключову роль у навчанні та пам'яті.

Структурні зміни, такі як відростання дендритних шипиків та проростання аксонів, дозволяють нейронам утворювати нові зв'язки або зміцнювати існуючі. Дендритні шипики, основні місця синаптичного входу, відростають або скорочуються залежно від активності нейронів.

Нейрогенез у таких областях, як гіпокамп, вводить нові нейрони, які інтегруються в існуючі мережі, сприяючи навчанню та пам'яті.

Молекулярна передача сигналів, включаючи експресію генів і вплив нейротрофінів, таких як BDNF, модулює ці структурні зміни та підтримує виживання та диференціацію нейронів.

Також, нейроглія впливає на нейропластичність і на клітинному рівні: шляхом елімінації синапсів, фагоцитозу клітинних залишків, модуляції синаптичної активності, модуляції кількості та форми дендритних шипиків та підтримки нейрогенезу.

Системний рівень

На системному рівні механізми нейропластичності включають масштабну реорганізацію мозкових мереж.

Важливо відзначити, що простого підвищення ефективності синапсу на молекулярному і клітинному рівнях недостатньо для зберігання складної пам'яті. Зміни в синаптичній функції повинні відбуватися в контексті певного ансамблю нейронів, щоб викликати певні зміни в потоці інформації через .

Ерік Кендел в статті 2014 року зазначає, що значна частина того, що відомо про клітинні та молекулярні механізми пам'яті, походить від нервових систем відносно простих безхребетних і ссавців, які обробляють лише одномодальну сенсорну інформацію за певною простою схемою. Розуміння нейронного коду для більш складної пам'яті, як-от людини, вбудованої в розріджено розподілені нейронні мережі, є серйозним викликом.

Стимуляція нейропластичності

Нейропластичність означає здатність мозку набувати структурних і функціональних адаптацій у відповідь на досвід, і цей процес пов'язаний із навчанням, пам'яттю та покращенням когнітивних функцій.

Стимуляцію нейропластичності можливо розглядати з двох взаємопов'язаних аспектів нейропластичності:

• Нейропластичність, як здатність, — це здатність/спроможність мозку до змін. В даному контексті, нейропластичність розглядається як потенціал мозку до змін. Чим вища здатність до змін (як у дітей), тим легше засвоюється новий досвід, і навпаки.
• Нейропластичність, як процес, — процес формування нової пам'яті чи усунення старої — процес зміни певних нейронних ланцюгів та мереж. В даному контексті, нейропластичність розглядається як активний процес, результатом якого може бути набуття чи усунення певного інформаційного зв'язка в конектомі мозку (як-от знання, навичка, спогад). Чим активніший процес нейропластичності, тим швидше відбувається певна зміна, і навпаки.

Стимуляція здатності до нейропластичності

Здатність мозку до нейропластичності зумовлена здатністю до синаптичної пластичності, кількістю наявних нейронів та зв'язків між ними, та рівнем нейрогенезу в гіпокампі, на які, через низку біохімічних шляхів, суттєво впливають наступні фактори:

• фізичні вправи (аеробні, силові та їх комбінація),
• харчування (середземноморська дієта, кетогенна дієта, обмеження калорійності, інтервальне голодування),
• сон (достатній та якісний).

На додаток до цих трьох факторів, детально описаних нижче, наступні фактори також суттєво покращують здатність мозку до змін, адаптації та реорганізації:

• регулярна новизна та різноманіття середовища,
• регулярна розумова діяльність,
• практики усвідомленості і медитація,
• позитивна соціальна активність.

Фізичні вправи

Фізичні вправи посилюють нейропластичність через:

• збільшення синтезу нейротрофічних факторів (BDNF, GDNF і NGF) і рецепторів (TrkB і P75NTR),
• покращення мозкового кровообігу та насичення киснем,
• збільшення нейрогенезу,
• зменшення системного запалення та хронічного стресу,

забезпечуючи поліпшення когнітивних функцій (увага, мислення та пам'ять) та нейропластичності.

26-річне популяційне дослідження виявило, що люди, які виконували фізичні вправи в середньому віці демонстрували більшу швидкість обробки даних, а також кращу пам'ять і виконавчу функцію; та мали значно менше шансів мати деменцію в пізньому віці. Метааналіз 29 рандомізованих контрольованих досліджень показав, що у тих, хто займається аеробними вправами, краща увага, швидкість обробки даних, пам'ять і виконавча функція. Результати дослідження школярів чітко демонструють позитивну кореляцію між фізичною активністю та академічною успішністю. Чим краща кардіореспіраторна тренованість, тим краща успішність у вправах на пам'ять та більший об'єм гіпокампу, — як у дітей, так і у дорослих.

Харчування

Здорове харчування впливає на нейропластичність через численні взаємопов'язані шляхи, включаючи:

• збільшення синтезу нейротрофічних факторів,
• вісь «кишечник — мозок»,
• зменшення нейрозапалення,
• нейро-епігенетичну модуляцію.

Здоровий кишковий мікробіом разом з дієтою, багатою харчовими волокнами, можуть покращити нейропластичність. Корисні мікроорганізми кишки, які живляться харчовими волокнами, синтезують коротколанцюгові жирні кислоти (бутират) та деякі інші молекули, які, через низку механізмів (нейрохімічних та епігенетичних), посилюють синаптичну пластичність, формування та консолідацію пам'яті. Також, деякі дослідження показали, що вживання пробіотиків (Bifidobacteria та ін.) посилює довгострокову потенціацію (LTP) у гіпокампі, збільшує синтез BDNF і збільшує щільність дендритних шипиків. Загалом, понад 10 досліджень, щодо покращення когнітивних функцій за допомогою втручання в мікробіоту кишечника, показали покращення когнітивних функцій та нейропластичності, зокрема, покращення візуально-просторової пам'яті, вербального навчання та пам'яті, а також аспектів уваги та пильності.

Омега-3 жирні кислоти, поліфеноли зеленого чаю й какао, та куркурмін показали ефективність у покращенні когнітивних функцій та біохімічних процесів пов'язаних з нейропластичністю. Вітаміни групи B та холін можуть стимулювати нейропластичність. Гриб Герицій їжаковий та препарати з нього та його міцелію можуть стимулювати нейропластичність.

Великий потенціал у покращенні нейропластичності мають різноманітні рослинні поліфеноли, включно з флавоноїдами. Флавоноїди проявляють нейропротекторний ефект через численні нейрохімічні шляхи, зменшуючи окислювальний стрес та нейрозапалення, а також збільшують синтез нейротрофічних факторів (BDNF, NGF) або діють як агоністи їх рецепторів; збільшують синаптогенез та нейрогенез. Дослідження показали, що вживання напоїв зі свіжими ягодами, багатими флавоноїдами, покращують когнітивні функції та пам'ять у дітей, дорослих та літніх людей, — протягом 6 годин після вживання, та довготривало при регулярному вживанні.

Сон

Як утворення/посилення, так і усунення/ослаблення синапсів відбувається, більшою мірою, під час сну. Достатній та якісний сон відіграє вирішальну роль у вдосконаленні нейронних ланцюгів під час розвитку мозку та після навчання.

Стимуляція процесу нейропластичності

Стимуляція процесу нейропластичності передбачає різноманітні методики які покращують ефективність формування певних конкретних знань, рухів, навичок тощо. Ці методики включають:

• навчання, підкріплене метою,
• уважна сфокусованість на процесі навчання; або, для малих порцій інформації, — симуляція бажання не запам'ятовувати (парадоксальна інтенція), що, зазвичай, навпаки покращує запам'ятовування;
• декілька ультра-коротких (10 секунд) бездіяльних пауз під час процесу навчання; та короткий бездіяльний відпочинок (1-20 хвилин) одразу після навчання, — під час яких мозок, на підсвідомому рівні, повторює вивчену інформацію в прискореному режимі,
• уникання інтерференції (впливу іншої інформації одразу після навчання, яка заміщує щойно вивчену),
• розподілені повторення (наприклад, за інтервалами Еббінгауза),
• багатосенсорна стимуляція (текстова, візуальна, слухова) та зміна контекстів,
• ментальна репетиція — уявлення вивченої інформації чи рухової навички, після процесу навчання.

Типи нейропластичності

Jordan H. Grafman виділив 4 типи кортикальної нейропластичності (макрорівень):

• адаптація гомологічної зони — при пошкодженні ділянки мозку з одного боку, її функція переноситься до гомологічної ділянки у протилежній півкулі мозку (як приклад, при пошкодженні правої тім'яної ділянки її функцію перебирає ліва тім'яна ділянка).
• компенсаційний маскарад — мозок виробляє альтернативну стратегію виконання завдання коли початкова стратегія не може бути дотримана через її недоціль ність або порушення одного з її етапів (як приклад, здійснення переміщення за допомогою не просторової орієнтації, яка є порушеною, а за допомогою словесних інструкцій)
• перехресне перепризначення — адаптаційна реорганізація нейронів для інтеграції функцій двох або більше сенсорних систем (як приклад, незрячі від народження можуть формувати уявлення про навколишній світ на основі не зорових, а дотикових подразників)
• розширення карти — гнучкість ділянок мозку, які призначені для виконання одного типу функцій або зберігання певної форми інформації (як приклад, постійні заняття з навчання грі на скрипці стимулюють розширення слухової зони кори)

Сучасні дослідження

Нейронауки

Молекулярна нейронаука

Молекулярна нейронаука вивчає молекулярні механізми, які лежать в основі змін у синаптичному зв'язку та функції нейронів у відповідь на новий досвід і навчання. Молекулярна нейронаука охоплює широкий діапазон досліджень, включаючи регуляцію експресії генів, синтез білків та посттрансляційні модифікації. Дослідження молекулярного рівня пластичності мозку охоплює численні специфічні білки (ферменти, рецептори, структурні білки тощо), які беруть участь у багатьох координованих і взаємодіючих сигнальних і метаболічних процесах; їхня модуляція утворює молекулярну основу для пластичності мозку.

Експресія генів і синтез білків: Одним із ключових напрямків дослідження нейропластичності в молекулярній нейронауці є дослідження того, як зміни в експресії генів і синтезі білків сприяють формуванню та зміцненню синаптичних зв'язків між нейронами. Наприклад, як фактори транскрипції та інші регуляторні молекули контролюють експресію генів, які беруть участь у синаптичній пластичності та навчанні.

Щільність рецепторів: ще одним напрямом дослідження нейропластичності в молекулярній нейронауці є вивчення того, як сигнальні системи клітин та посттрансляційні модифікації регулюють активність іонних каналів і рецепторів, які опосередковують синаптичну передачу. Наприклад, як фосфорилювання, убіквітинування та інші модифікації впливають на функцію глутаматних рецепторів та інших ключових білків, залучених до синаптичної пластичності.

Психопластогени — це група препаратів, які значно посилюють нейропластичність, і активно досліджуються й обмежено використовуються в психотерапії та нейрореабілітації. Ця група препаратів включає в собі більшість психоделіків, а також емпатогени, дисоціативи та деякі інші синтезовані молекули. Вони показали високу ефективність в збільшенні нейропластичності на молекулярному, клітинному і системному рівнях, значно переважаючу всі інші наявні методи лікування, та прийнятний профіль безпеки. (див. Психоделічна психотерапія).

Мітохондріальна щільність: перспективними є також дослідження мітохондріального біогенезу та мітохондріальної динаміки в активних нейронах. Мітохондрії відіграють вирішальну роль у регулюванні синаптичної пластичності, і останні дослідження показали, що зміни в динаміці мітохондрій (наприклад, поділ і злиття) можуть впливати на синаптичну функцію та пластичність. Розуміння молекулярних механізмів, що лежать в основі цих процесів, може створити нові цілі для терапевтичного втручання при неврологічних розладах.

Мультиоміка нейрона — це комплексний підхід у молекулярній нейронауці, який об'єднує дані з епігеноміки, геноміки, , протеоміки, метаболоміки та інших -омік, щоб зрозуміти ансамбль молекулярних взаємодій в мозку з точку зору нормальної фізіології чи патології, включно з методами дослідження та впливу на механізми нейропластичності. Геномні та епігеномні дослідження підкреслюють, як генні варіації та епігеномні надстройки, спричинені навколишнім середовищем та способом життя, впливають на пластичність мозку, тоді як транскриптоміка виявляє складні моделі експресії генів. Протеомний і метаболомічний аналізи висвітлюють ключові шляхи білків і метаболіти, залучені до нейрональних змін. Інтеграція цих мультиомічних даних, та їх аналіз з допомогою машинного навчання та штучного інтелекту, може дати цінну інформацію для лікування неврологічних розладів чи посилення інтелекту.

Клітинна нейронаука

Клітинна нейронаука вивчає клітинні механізми, які лежать в основі змін у синаптичних зв'язках та функції нейронів у відповідь на досвід і навчання. Клітинна нейронаука охоплює різноманітні напрямки досліджень, включаючи морфологію і властивості окремих нейронів, організацію , взаємодію між різними типами нейронів та нейроглією, нейрогенез.

Одним із ключових напрямків дослідження клітинної нейронауки нейропластичності є дослідження того, як зміни синаптичної сили сприяють навчанню та пам'яті. Наприклад, як довготривала потенціація (LTP) і довготривале пригнічення (LTD) синаптичної передачі сприяють формуванню та консолідації спогадів.

Іншим напрямком дослідження клітинної нейронауки нейропластичності є вивчення того, як різні типи нейронів і гліальних клітин сприяють формуванню та підтримці нейронних ланцюгів. Наприклад, як різні типи гальмівних інтернейронів регулюють активність збудливих нейронів і сприяють функціонуванню нейронних ланцюгів.

Крім того, клітинна нейронаука може бути використана для розробки втручань, спрямованих на конкретні клітинні механізми для підвищення синаптичної пластичності та сприяння відновленню після травми головного мозку або захворювання. Наприклад, дослідники можуть використовувати або інші методи, щоб маніпулювати активністю певних типів нейронів, щоб посилити або загальмувати їхню активність і вплинути на функцію нейронних ланцюгів.

Активно досліджується перепрограмування клітин нейроглії (астроцитів) у функціональні нейрони, задля відновлення певних функцій. Також, досліджується часткове перепрограмування старих нейронів, задля їх омолодження і покращення когнітивних функцій з віком.

Поведінкова нейронаука

нейропластичності вивчає як зміни в поведінці та досвіді можуть впливати на структуру та функції мозку на клітинному та системному рівнях. Поведінкова нейронаука охоплює широкий спектр дослідницьких областей, включаючи навчання та пам'ять, та .

Одним із ключових напрямків дослідження нейропластичності в поведінковій нейронауці є дослідження того, як різні типи досвіду та навчання можуть впливати на формування та зміцнення синаптичних зв'язків між нейронами. Наприклад, дослідники можуть вивчати, як вплив нових подразників або може підвищити синаптичну пластичність, нейрогенез і покращити когнітивні функції.

Ще одним напрямом дослідження нейропластичності в поведінковій нейронауці є вивчення того, як спричинені досвідом зміни в мозку сприяють розвитку неврологічних розладів. Наприклад, як або психологічна травма можуть призвести до епігенетичних змін та змін у нейронних ланцюгах, які сприяють розвитку депресії чи тривожних розладів.

Крім того, поведінкова нейронаука нейропластичності може бути використана для розробки втручань, які сприяють адаптаційним змінам у мозку та покращують когнітивні функції. Більше того, поведінкові втручання, такі як когнітивне навчання або фізичні вправи, можуть бути застосовані, щоб підвищити синаптичну пластичність і сприяти відновленню після травм та патологій нервової системи. З'являється все більше доказів того, що регулярні фізичні вправи можуть сприяти мітохондріальному біогенезу в мозку, збільшенню нейротрофічних факторів, нейрогенезу, покращення кровообігу, — що може сприяти покращенню когнітивних функцій і настрою. Це призвело до зацікавленості у використанні фізичних вправ як немедикаментозного втручання для нейродегенеративних розладів та інших неврологічних станів.

Когнітивна нейронаука

Когнітивна нейронаука вивчає як досвід і навчання формують нейронні ланцюги та мережі, та вивчає когнітивні процеси, які лежать в основі сприйняття, уваги, пам'яті, мови, інтелекту та інших вищих когнітивних функцій.

Однією з ключових сфер досліджень когнітивної нейронауки нейропластичності є дослідження того, як різні області та мережі мозку сприяють певним когнітивним процесам. Наприклад, використання функціональної магнітно-резонансної томографії (фМРТ) або електроенцефалографії (ЕЕГ), щоб дослідити, як зміни нейронної активності сприяють покращенню цих когнітивних функцій.

Також, когнітивна нейронаука може бути використана для розробки втручань, спрямованих на певні когнітивні процеси та нейронні ланцюги для покращення когнітивних функцій і лікування неврологічних розладів. Наприклад, дослідники можуть використовувати неінвазивні методи стимуляції (нейромодуляції) мозку, такі як транскраніальна магнітна стимуляція (TMS) або (tDCS), щоб модулювати нервову активність у певних областях мозку та покращувати когнітивні функції.

Системна нейронаука

Системна нейронаука нейропластичності — це область, яка вивчає організацію та функціонування , ансамблів та мереж на рівні систем, а також те, як ці системи змінюються у відповідь на досвід і навчання. Системна нейронаука передбачає вивчення того, як нейронні ланцюги та мережі працюють разом, щоб обробляти інформацію та генерувати поведінку.

Дослідники системної нейронауки нейропластичності використовують нейровізуалізацію та поведінкове тестування, щоб дослідити, як зміни нейронної активності та зв'язків в різних областях мозку пов'язані зі змінами в поведінці. Вони також можуть використовувати такі інструменти, як оптогенетика та , щоб маніпулювати нейронною активністю в певних ланцюгах і досліджувати їхню роль у поведінці.

Однією з ключових сфер дослідження системної нейронауки нейропластичності є вивчення сенсорної обробки та сприйняття. Дослідники досліджують, як сенсорна інформація з навколишнього середовища кодується нейронами в сенсорних областях мозку, і як ця інформація інтегрується та обробляється в областях вищого рівня для створення сприйняття і, загалом, свідомості.

Ще одним напрямом дослідження системної нейронауки нейропластичності є вивчення моторного контролю та навчання. Дослідники досліджують, як моторні команди генеруються та виконуються нейронними ланцюгами в мозку, і як ці ланцюги адаптуються та змінюються у відповідь на навчання та практику.

Крім того, системна нейронаука нейропластичності може бути використана для дослідження того, як нервові ланцюги порушуються при неврологічних і психічних розладах. Наприклад, дослідники можуть дослідити, як зміни в зв'язках і активності нейронних ланцюгів у мозку сприяють виникненню симптомів таких розладів, як шизофренія, депресія та хвороба Альцгеймера.

Загалом, системна нейронаука нейропластичності прагне зрозуміти, як зміни нейронної активності та зв'язку в різних областях мозку викликають поведінку, і як ці зміни можуть модулюватися досвідом і навчанням. Досліджуючи ці механізми, дослідники зможуть розробити нові підходи до покращення когнітивних функцій і лікування неврологічних і психічних розладів.

Міждисциплінарні науки

Нейрогенетика

нейропластичності досліджує як генетичні фактори впливають на здатність нейронних мереж зазнавати адаптивних змін у відповідь на новий досвід і навчання.

Однією з ключових сфер досліджень у нейрогенетиці нейропластичності є ідентифікація генів, які беруть участь у регуляції синаптичної пластичності та розвитку нейронів. Наприклад, використання (GWAS), щоб ідентифікувати загальні генетичні варіанти, пов'язані з індивідуальними відмінностями в когнітивних здібностях, таких як пам'ять або увага.

вивчає епігенетичні механізми, які регулюють епігеном (див. Епігеноміка), який впливає на експресію генів у відповідь на сигнали навколишнього середовища. Наприклад, як метилювання ДНК або модифікації гістонів впливають на експресію генів, залучених до синаптичної пластичності та навчання.

Крім того, сферою досдіджень нейрогенетики нейропластичності є розробка персоналізованих втручань, спрямованих на конкретні генетичні фактори, які сприяють когнітивній дисфункції або неврологічним розладам. Наприклад, викорисання генотерапії для доставки терапевтичних генів або модуляції експресії генів у певних нейронних ланцюгах, щоб підвищити синаптичну пластичність і сприяти відновленню після травми головного мозку або захворювання.

Нейроінформатика

Нейроінформатика нейропластичності передбачає використання обчислювальних та інформаційних інструментів для аналізу та моделювання складних нейробіологічних процесів, які лежать в основі нейропластичності. Ці інструменти можуть допомагають інтегрувати та аналізувати великі обсяги даних із багатьох джерел, зокрема нейровізуалізації, генетики, мультиоміки та поведінкових досліджень.

Одним із ключових напрямків нейроінформатичних досліджень, пов'язаних із нейропластичністю, є розробка обчислювальних моделей синаптичної пластичності. Ці моделі можуть допомогти дослідникам зрозуміти складну взаємодію між процесами на молекулярному, клітинному та системному рівнях, які регулюють ріст і зміцнення синапсів у відповідь на новий досвід і навчання.

Іншим напрямком нейроінформатичних досліджень, пов'язаних з нейропластичністю, є розробка методів добування даних і машинного навчання для аналізу великомасштабних даних нейровізуалізації. Ці методи можуть допомогти дослідникам ідентифікувати моделі мозкової активності та зв'язків, які пов'язані з певними когнітивними функціями, такими як навчання та пам'ять.

Крім того, інструменти нейроінформатики можна використовувати для інтеграції та аналізу даних з багатьох джерел для визначення біомаркерів і предикторів нейропластичності та когнітивних функцій. Наприклад, дослідники можуть використовувати генетичні дані та дані нейровізуалізації, щоб ідентифікувати осіб, які, швидше за все, отримають користь від певного когнітивного втручання або програми реабілітації.

Мультиоміка — це комплексний підхід у молекулярній нейронауці, який об'єднує дані з епігеноміки, геноміки, , протеоміки, метаболоміки та інших -омік, щоб зрозуміти ансамбль молекулярних вхаємодій в мозку з точку зору нормальної фізіології чи патології, включно з методами дослідження та впливу на механізми нейропластичності. Геномні та епігеномні дослідження підкреслюють, як генні варіації та епігеномні надстройки, спричинені навколишнім середовищем та способом життя, впливають на пластичність мозку, тоді як транскриптоміка виявляє складні моделі експресії генів. Протеомний і метаболомічний аналізи висвітлюють ключові шляхи білків і метаболіти, залучені до нейрональних змін. Інтеграція цих мультиомічних даних, та їх аналіз з допомогою машинного навчання та штучного інтелекту, може дати цінну інформацію для лікування неврологічних розладів чи посилення інтелекту.

Нейрорадіологія

 — це медична дисципліна, яка використовує різні методи нейровізуалізації для візуалізації та діагностики захворювань і станів мозку та нервової системи, і відіграє важливу роль у вивченні нейропластичності.

Одним із найбільш часто використовуваних методів візуалізації в нейрорадіології нейропластичності є функціональна МРТ (фМРТ) — це тип МРТ, який може виявляти зміни кровотоку в різних областях мозку, надаючи інформацію про мозкову активність. Інші методи візуалізації, що використовуються в нейрорадіології, включають звичайну МРТ, комп'ютерну томографію (КТ), позитронно-емісійну томографію (ПЕТ) і дифузійну тензорну візуалізацію (DTI). DTI — це спеціалізований тип дифузійної МРТ, який може візуалізувати шляхи білої речовини в мозку, які є нервовими шляхами, що з'єднують різні ділянки мозку. DTI можна використовувати для вивчення змін зв'язності білої речовини, які відбуваються в результаті нейропластичності.

Нейрорадіологія відіграє важливу роль як у діагностиці та моніторингу станів, які впливають на нейропластичність, таких як інсульт, черепно-мозкова травма та нейродегенеративні захворювання, так і для моніторингу ефектів втручань, спрямованих на підвищення нейропластичності, таких як когнітивне навчання або фізіотерапія.

Нейролінгвістика

Нейролінгвістика — це галузь прикладної лінгвістики, що досліджує мозкові механізми мовленнєвої діяльності, а також зміни у процесах мовлення, що виникають при ураженнях мозку. (див. також Психолінгвістика)

Дослідження показали, що вивчення мови та практика можуть призвести до змін у структурі та функціях цих областей мозку, а також до змін у зв'язку між ними. Наприклад, дослідження виявили, що вивчення другої мови може призвести до збільшення обсягу сірої речовини в мовних областях мозку, а також до змін у трактах білої речовини, які з'єднують ці області.

Нейропластичність також відіграє важливу роль у відновленні від мовних розладів, таких як афазія, яка може виникнути після інсульту чи іншої травми головного мозку. Доведено, що підходи до терапії, такі як терапія афазії, викликаної примусом, і мелодійна інтонаційна терапія, викликають нейропластичні зміни в мозку, що призводить до покращення мовної функції.

Нейрокібернетика та нейроінженерія

 — це наукова дисципліна, яка поєднує принципи нейронауки, кібернетики, біокібернетики та інформатики для розробки моделей і алгоритмів для розуміння та контролю поведінки нейронних систем. У контексті нейропластичності нейрокібернетику можна використовувати для вивчення того, як нейронні ланцюги мозку адаптуються та реорганізуються у відповідь на досвід і навчання. В практичній діяльності, нейрокібернетика тісно пов'язана з нейроінженерією.

Нейроінженерія — це наукова дисципліна, яка поєднує нейронаучні та біомедично-інженерні методи й підходи для розуміння, відновлення, заміни, покращення або використання властивостей нейронних систем, а також для розробки рішень для проблем, пов'язаних з неврологічними обмеженнями та дисфункцією.

Одним із ключових напрямів досліджень у нейрокібернетиці та нейроінженерії, пов'язаних із нейропластичністю, є розробка нейронних інтерфейсів із замкнутим циклом, які використовують зворотний зв'язок від мозку в реальному часі для зміни доставки сенсорної чи моторної стимуляції. Наприклад, використання нейронних інтерфейсів замкнутого циклу для забезпечення зворотного зв'язку у осіб з обмеженими руховими можливостями під час реабілітаційних вправ, що може підвищити пластичність рухових мереж і покращити функціональні результати.

Іншим напрямком досліджень у нейрокібернетиці та нейроінженерії, пов'язаних із нейропластичністю, є використання нейрокомп'ютерних інтерфейсів (НКІ) для сприяння нейропластичності та відновлення після травм головного мозку. НКІ дозволяє людям керувати зовнішніми пристроями, такими як протези кінцівок або комп'ютерні курсори, використовуючи нейронні сигнали, записані з мозку. Забезпечуючи мозок зворотним зв'язком щодо успіху чи невдачі цих рухів, НКІ може сприяти зростанню та зміцненню нейронних мереж, залучених до моторного контролю та навчання.

Ще один напрямок досліджень — розробка замкнутих систем , в яких нервова стимуляція доставляється у відповідь на зворотний зв'язок від мозку в реальному часі. Наприклад, дослідники можуть використовувати нейромодуляцію із замкнутим контуром для підвищення пластичності нейронних мереж, залучених до пам'яті та навчання, що може мати застосування для лікування когнітивних розладів, таких як хвороба Альцгеймера.

Інженерія нервової тканини

Інженерія нервової тканини — це міждисциплінарна галузь, що поєднує в собі принципи біомедичної інженерії, нейронауки, матеріалознавства, а також клітинної та молекулярної біології. Мета інженерії нервової тканини — відновлення, підтримка та покращення функціональності нервової системи, які були втрачені через травму, хворобу чи вік, з метою сприяння нейропластичності, здатності мозку змінюватися та адаптуватися.

Органоїди головного мозку, також відомі як церебральні органоїди або міні-мозки, — це тривимірні моделі клітинної культури, отримані з плюрипотентних стовбурових клітин, які повторюють деякі аспекти функціонування та розвитку людського мозку. Такі органоїди пропонують платформу in vitro для вивчення складних процесів, зокрема нейропластичності.

Мозок людини, що розвивається, демонструє високий ступінь пластичності, що дозволяє йому адаптувати свою структуру та функції у відповідь на подразники або пошкодження. Органоїди мозку були використані як моделі для спостереження цих явищ у контрольованих лабораторних умовах. Вони пропонують унікальну можливість дослідити складну взаємодію між генетикою, навколишнім середовищем і нейропластичністю.

Однією з переваг органоїдів мозку для дослідження нейропластичності є можливість генетично модифікувати їх (див. також Редагування генома, Генотерапія, Генетична інженерія) або вводити різні біохімічні чи фізичні стимули, а потім оцінити, як ці зміни впливають на структуру та функцію органоїду. Ця здатність маніпулювати «міні-мозком» і спостерігати за результатами змін у нейронних зв'язках і поведінці може дати цінну інформацію про механізми, що лежать в основі нейропластичності.

Дослідження з використанням органоїдів мозку також показали потенціал для розуміння відновлення нейронних зв'язків після травми. Механізми відновлення та пластичності органоїдів головного мозку після травми та фактори, які можуть сприяти або перешкоджати цьому процесу, можуть надати важливу інформацію для терапевтичних підходів до покращення відновлення після пошкодження мозку. (див. також Нейрореабілітація, Медична реабілітація) Наприклад, дослідження на мишах, опубліковане в травні 2023 року в npj Regenerative Medicine, що досліджувало використання мозкових органоїдів для відновлення функціональної нервової тканини в місці ураження після ішемічного інсульту, показало:

«…Через кілька місяців ми виявили, що трансплантовані органоїди добре вижили в ураженому інфарктом ядрі, диференціювалися в цільові нейрони, відновлювали інфарктну тканину, посилали аксони до віддалених мішеней мозку та інтегрувалися в нейронний ланцюг господаря, тим самим усуваючи сенсомоторні дефекти поведінки мишей, які перенесли інсульт…»

Крім того, органоїди головного мозку можна використовувати для моделювання розладів нервової системи та нейродегенеративних розладів, дозволяючи дослідникам досліджувати, як ці стани впливають на нейропластичність і як сприяння нейропластичності може допомогти пом'якшити ці розлади та сприяти дослідженню нових ліків, персоналізованому лікуванню та омолодженню мозку. Розвиток нейроінженерних нанотехнологій (наноматеріали, наносенсори, біомолекулярна електроніка) може сприяти успіхам в дослідженнях на церебральних органоїдах.

На органоїдах можку також досліджується, так званий, (ОІ) — нейронні мережі з справжніх живих нейронів органоїдів. Біобчислювальні системи на основі OI мають потенціал для швидшого прийняття рішень, безперервного навчання під час виконання завдань і більшої ефективності використання енергії та даних, ніж обчислення на основі кремнію та штучного інтелекту. Розвиток OI може покращити наше розуміння нейропластичності, розвитку мозку, навчання, пам'яті та потенційно допоможе знайти лікування неврологічних розладів, таких як деменція. OI включає збільшення органоїдів мозку в складні, міцні 3D-структури, збагачені клітинами та генами, пов'язаними з навчанням, підключення їх до пристроїв введення та виведення наступного покоління та систем ШІ/машинного навчання. Для цього потрібні нові моделі, алгоритми та технології інтерфейсу, щоб спілкуватися з органоїдами мозку, розуміти, як вони навчаються та обчислюють, а також збирати, обробляти та зберігати великі обсяги даних, які вони генерують.

Див. також

• Пам'ять
• Навчання
• Нейрогенез
• Психопластогени
• Синаптична пластичність

Література

Книги

• Пластичність мозку. Приголомшливі факти про те, як думки здатні змінювати структуру та функції нашого мозку / Норман Дойдж. — ISBN 978-611-01-2009-8.
• Самовідновлення мозку / Норман Дойдж — Київ : Наш формат, 2020. — ISBN 978-617-7866-03-8 (папер. вид.). — ISBN 978-617-7866-04-5 (електрон. вид.).
• Dynamic Brains and the Changing Rules of Neuroplasticity: Implications for Learning and Recovery / P. Voss, M. E. Thomas, J. M. Cisneros-Franco, É. de Villers-Sidani. — 2017.
• Advances in CNS Repair, Regeneration, and Neuroplasticity: From Basic Mechanisms to Therapeutic Strategies] / ed. by Shuxin Li, Junfang Wu, Andrea Tedeschi. — Lausanne : Frontiers Media SA, 2022. — 399 p. — ISBN 978-2-88974-633-0. — ISSN 1664-8714. — DOI 10.3389/978-2-88974-633-0.

Журнали

• Neural Plasticity
• Frontiers in Synaptic Neuroscience
• Synapse
• Molecular and Cellular Neurosciences

Посилання

• Neuroplasticity / Arrowsmith School. — Дата звернення: 24.02.2020.
• What is Neuroplasticity? : [відео] / Dr Michael Merzenich. — 2021.

Примітки

1. Voss P, Thomas ME, Cisneros-Franco JM, de Villers-Sidani É. (4 жовтня 2017). Dynamic Brains and the Changing Rules of Neuroplasticity: Implications for Learning and Recovery (eng) . Frontiers in psychology, 8, 1657. doi:10.3389/fpsyg.2017.01657.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
2. Kolb, Bryan; Muhammad, Arif (2014). Harnessing the power of neuroplasticity for intervention. Frontiers in Human Neuroscience. Т. 8. doi:10.3389/fnhum.2014.00377. ISSN 1662-5161. PMC 4072970. PMID 25018713. Процитовано 6 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
3. Warraich, Zuha; Kleim, Jeffrey A. (1 грудня 2010). Neural Plasticity: The Biological Substrate For Neurorehabilitation. PM&R (англ.). 2: S208—S219. doi:10.1016/j.pmrj.2010.10.016.
4. Cramer, S. C.; Sur, M.; Dobkin, B. H.; O'Brien, C.; Sanger, T. D.; Trojanowski, J. Q.; Rumsey, J. M.; Hicks, R.; Cameron, J. (10 квітня 2011). Harnessing neuroplasticity for clinical applications. Brain. Т. 134, № 6. с. 1591—1609. doi:10.1093/brain/awr039. ISSN 0006-8950. PMC 3102236. PMID 21482550. Процитовано 17 грудня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
5. Appelbaum, Lawrence G.; Shenasa, Mohammad Ali; Stolz, Louise; Daskalakis, Zafiris (2023-01). Synaptic plasticity and mental health: methods, challenges and opportunities. Neuropsychopharmacology (англ.). Т. 48, № 1. с. 113—120. doi:10.1038/s41386-022-01370-w. ISSN 1740-634X. Процитовано 6 березня 2023.
6. Stahnisch, Frank W.; Nitsch, Robert (1 листопада 2002). Santiago Ramón y Cajal's concept of neuronal plasticity: the ambiguity lives on. Trends in Neurosciences (English) . Т. 25, № 11. с. 589—591. doi:10.1016/S0166-2236(02)02251-8. ISSN 0166-2236. PMID 12392934. Процитовано 6 березня 2023.
7. Fuchs E, Flügge G (2014). Adult neuroplasticity: more than 40 years of research. Neural Plasticity. 2014 (5): 541870. doi:10.1155/2014/541870. PMC 4026979. PMID 24883212.
8. Bijoch, Lukasz; Borczyk, Malgorzata; Czajkowski, Rafał (2020-05). Bases of Jerzy Konorski's theory of synaptic plasticity. European Journal of Neuroscience (англ.). Т. 51, № 9. с. 1857—1866. doi:10.1111/ejn.14532. ISSN 0953-816X. Процитовано 6 березня 2023.
9. М. Філоненко, М. Шевців (2019). Зоопсихологія з основами етології. Центр навчальної літератури. с. 80. ISBN 978-611-01-0392-3. {{cite book}}: Вказано більш, ніж один |pages= та |page= (довідка)
10. Dell'Aversana, Paolo (2017). Neurobiological Background of Exploration Geosciences: New Methods for Data Analysis Based on Cognitive Criteria (eng) . Academic Press. ISBN 978-0128104804.
11. HEBB, D.O. (1949). The Organization of Behavior: a Neuropsychological Theory (eng) . New York: JOHN WILEY & SONS, Inc.; London: CHAPMAN & HALL, Limited.
12. Diamond MC, Krech D, Rosenzweig MR (August 1964). The effects of an enriched environment on the histology of the rat cerebral cortex. The Journal of Comparative Neurology. 123: 111—120. doi:10.1002/cne.901230110. PMID 14199261.
13. Bennett EL, Diamond MC, Krech D, Rosenzweig MR (October 1964). Chemical and Anatomical Plasticity of Brain. Science. 146 (3644): 610—619. Bibcode:1964Sci...146..610B. doi:10.1126/science.146.3644.610. PMID 14191699.
14. Bach-y-Rita, Paul (1967-09). SENSORY PLASTICITY. Acta Neurologica Scandinavica (англ.). Т. 43, № 4. с. 417—426. doi:10.1111/j.1600-0404.1967.tb05747.x. Процитовано 6 березня 2023.
15. Aviva Hope Rutkin (2012). Champagne for the Blind: Paul Bach-y-Rita, Neurosciences Forgotten Genius (PDF) (eng) .
16. Merzenich, M. M.; Kaas, J. H.; Wall, J.; Nelson, R. J.; Sur, M.; Felleman, D. (1 січня 1983). Topographic reorganization of somatosensory cortical areas 3b and 1 in adult monkeys following restricted deafferentation. Neuroscience (англ.). Т. 8, № 1. с. 33—55. doi:10.1016/0306-4522(83)90024-6. ISSN 0306-4522. Процитовано 6 березня 2023.
17. Merzenich, M. M.; Kaas, J. H.; Wall, J. T.; Sur, M.; Nelson, R. J.; Felleman, D. J. (1 жовтня 1983). Progression of change following median nerve section in the cortical representation of the hand in areas 3b and 1 in adult owl and squirrel monkeys. Neuroscience (англ.). Т. 10, № 3. с. 639—665. doi:10.1016/0306-4522(83)90208-7. ISSN 0306-4522. Процитовано 6 березня 2023.
18. Eriksson, Peter S.; Perfilieva, Ekaterina; Björk-Eriksson, Thomas; Alborn, Ann-Marie; Nordborg, Claes; Peterson, Daniel A.; Gage, Fred H. (1998-11). Neurogenesis in the adult human hippocampus. Nature Medicine (англ.). Т. 4, № 11. с. 1313—1317. doi:10.1038/3305. ISSN 1546-170X. Процитовано 5 жовтня 2024.
19. Shaffer, Joyce (26 липня 2016). Neuroplasticity and Clinical Practice: Building Brain Power for Health. Frontiers in Psychology (English) . Т. 7. doi:10.3389/fpsyg.2016.01118. ISSN 1664-1078. Процитовано 2 жовтня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
20. Ерік Кендел (8 грудня 2000). The Molecular Biology of Memory Storage: A Dialogue Between Genes and Synapses (PDF). Нобелівська лекція (англ.).
21. Ерік Кендел (14 травня 2012). The molecular biology of memory: cAMP, PKA, CRE, CREB-1, CREB-2, and CPEB. Molecular Brain. Т. 5, № 1. с. 14. doi:10.1186/1756-6606-5-14. ISSN 1756-6606. PMC 3514210. PMID 22583753. Процитовано 2 жовтня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
22. Heinbockel, Thomas (21 червня 2017). Heinbockel, Thomas (ред.). Introductory Chapter: Mechanisms and Function of Synaptic Plasticity. Synaptic Plasticity (англ.). InTech. doi:10.5772/67891. ISBN 978-953-51-3233-2.
23. Glasgow, Stephen D.; McPhedrain, Ryan; Madranges, Jeanne F.; Kennedy, Timothy E.; Ruthazer, Edward S. (24 липня 2019). Approaches and Limitations in the Investigation of Synaptic Transmission and Plasticity. Frontiers in Synaptic Neuroscience. Т. 11. с. 20. doi:10.3389/fnsyn.2019.00020. ISSN 1663-3563. PMC 6667546. PMID 31396073. Процитовано 8 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
24. Bailey, Craig H.; Kandel, Eric R.; Harris, Kristen M. (2015-07). Structural Components of Synaptic Plasticity and Memory Consolidation. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology (англ.). Т. 7, № 7. с. a021758. doi:10.1101/cshperspect.a021758. ISSN 1943-0264. PMC 4484970. PMID 26134321. Процитовано 8 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
25. Holtmaat, Anthony; Randall, Jerome; Cane, Michele (5 листопада 2013). Optical imaging of structural and functional synaptic plasticity in vivo. European Journal of Pharmacology (англ.). Т. 719, № 1. с. 128—136. doi:10.1016/j.ejphar.2013.07.020. ISSN 0014-2999. Процитовано 8 березня 2023.
26. Regehr, W. G. (1 липня 2012). Short-Term Presynaptic Plasticity. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology (англ.). Т. 4, № 7. с. a005702—a005702. doi:10.1101/cshperspect.a005702. ISSN 1943-0264. PMC 3385958. PMID 22751149. Процитовано 8 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
27. Catterall, William A.; Leal, Karina; Nanou, Evanthia (2013-04). Calcium Channels and Short-term Synaptic Plasticity. Journal of Biological Chemistry (англ.). Т. 288, № 15. с. 10742—10749. doi:10.1074/jbc.R112.411645. PMC 3624454. PMID 23400776. Процитовано 8 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
28. Lisman, John; Yasuda, Ryohei; Raghavachari, Sridhar (2012-03). Mechanisms of CaMKII action in long-term potentiation. Nature Reviews Neuroscience (англ.). Т. 13, № 3. с. 169—182. doi:10.1038/nrn3192. ISSN 1471-003X. PMC 4050655. PMID 22334212. Процитовано 8 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
29. Swulius, M. T.; Waxham, M. N. (2008-09). Ca2+/Calmodulin-dependent Protein Kinases. Cellular and Molecular Life Sciences (англ.). Т. 65, № 17. с. 2637—2657. doi:10.1007/s00018-008-8086-2. ISSN 1420-682X. PMC 3617042. PMID 18463790. Процитовано 8 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
30. Zucker, Robert S.; Regehr, Wade G. (2002-03). Short-Term Synaptic Plasticity (PDF). Annual Review of Physiology (англ.). Т. 64, № 1. с. 355—405. doi:10.1146/annurev.physiol.64.092501.114547. ISSN 0066-4278. Процитовано 9 березня 2023.
31. Lee, Chuang-Chung J.; Anton, Mihai; Poon, Chi-Sang; McRae, Gregory J. (1 червня 2009). A kinetic model unifying presynaptic short-term facilitation and depression. Journal of Computational Neuroscience (англ.). Т. 26, № 3. с. 459—473. doi:10.1007/s10827-008-0122-6. ISSN 1573-6873. PMC 2766601. PMID 19093195. Процитовано 9 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
32. Schwartz, Neil E.; Alford, Simon (2000-07). Physiological Activation of Presynaptic Metabotropic Glutamate Receptors Increases Intracellular Calcium and Glutamate Release. Journal of Neurophysiology (англ.). Т. 84, № 1. с. 415—427. doi:10.1152/jn.2000.84.1.415. ISSN 0022-3077. Процитовано 9 березня 2023.
33. Kushmerick, Christopher; Price, Gareth D.; Taschenberger, Holger; Puente, Nagore; Renden, Robert; Wadiche, Jacques I.; Duvoisin, Robert M.; Grandes, Pedro; von Gersdorff, Henrique (30 червня 2004). Retroinhibition of Presynaptic Ca 2+ Currents by Endocannabinoids Released via Postsynaptic mGluR Activation at a Calyx Synapse. The Journal of Neuroscience (англ.). Т. 24, № 26. с. 5955—5965. doi:10.1523/JNEUROSCI.0768-04.2004. ISSN 0270-6474. PMC 6729246. PMID 15229243. Процитовано 9 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
34. Bodzęta, Anna; Scheefhals, Nicky; MacGillavry, Harold D. (1 грудня 2021). Membrane trafficking and positioning of mGluRs at presynaptic and postsynaptic sites of excitatory synapses. Neuropharmacology (англ.). Т. 200. с. 108799. doi:10.1016/j.neuropharm.2021.108799. ISSN 0028-3908. Процитовано 9 березня 2023.
35. Samojedny, Sylwia; Czechowska, Ewelina; Pańczyszyn-Trzewik, Patrycja; Sowa-Kućma, Magdalena (2022-01). Postsynaptic Proteins at Excitatory Synapses in the Brain—Relationship with Depressive Disorders. International Journal of Molecular Sciences (англ.). Т. 23, № 19. с. 11423. doi:10.3390/ijms231911423. ISSN 1422-0067. PMC 9569598. PMID 36232725. Процитовано 9 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
36. Bliss, Timothy V. P.; Cooke, Sam F (1 січня 2011). Long-term potentiation and long-term depression: a clinical perspective. Clinics. Т. 66. с. 3—17. doi:10.1590/S1807-59322011001300002. ISSN 1807-5932. PMC 3118435. PMID 21779718. Процитовано 5 жовтня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
37. Abraham, W. C.; Bliss, T. V. P.; Collingridge, G. L.; Morris, R. G. M. (29 липня 2024). Long-term potentiation: 50 years on: past, present and future. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences (англ.). Т. 379, № 1906. doi:10.1098/rstb.2023.0218. ISSN 0962-8436. PMC 11343267. PMID 38853569. Процитовано 5 жовтня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
38. Alberini, Cristina M. (2009-01). Transcription Factors in Long-Term Memory and Synaptic Plasticity. Physiological Reviews (англ.). Т. 89, № 1. с. 121—145. doi:10.1152/physrev.00017.2008. ISSN 0031-9333. PMC 3883056. PMID 19126756. Процитовано 8 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
39. Minatohara, Keiichiro; Akiyoshi, Mika; Okuno, Hiroyuki (2016). Role of Immediate-Early Genes in Synaptic Plasticity and Neuronal Ensembles Underlying the Memory Trace. Frontiers in Molecular Neuroscience. Т. 8. doi:10.3389/fnmol.2015.00078. ISSN 1662-5099. PMC 4700275. PMID 26778955. Процитовано 8 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
40. Binder, Devin K.; Scharfman, Helen E. (1 січня 2004). Mini Review. Growth Factors. Т. 22, № 3. с. 123—131. doi:10.1080/08977190410001723308. ISSN 0897-7194. PMC 2504526. PMID 15518235. Процитовано 8 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
41. Bathina, Siresha; Das, Undurti N. (17 грудня 2015). Brain-derived neurotrophic factor and its clinical implications. Archives of Medical Science (english) . Т. 11, № 6. с. 1164—1178. doi:10.5114/aoms.2015.56342. ISSN 1734-1922. PMC 4697050. PMID 26788077. Процитовано 8 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
42. Hagena, Hardy; Manahan-Vaughan, Denise (29 липня 2024). Interplay of hippocampal long-term potentiation and long-term depression in enabling memory representations. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences (англ.). Т. 379, № 1906. doi:10.1098/rstb.2023.0229. ISSN 0962-8436. PMC 11343234. PMID 38853558. Процитовано 5 жовтня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
43. Hirano, Tomoo (2013). Long-term depression and other synaptic plasticity in the cerebellum. Proceedings of the Japan Academy, Series B. Т. 89, № 5. с. 183—195. doi:10.2183/pjab.89.183. PMC 3722574. PMID 23666089. Процитовано 5 жовтня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
44. Qi, Cai; Luo, Li-Da; Feng, Irena; Ma, Shaojie (13 вересня 2022). Molecular mechanisms of synaptogenesis. Frontiers in Synaptic Neuroscience (English) . Т. 14. doi:10.3389/fnsyn.2022.939793. ISSN 1663-3563. PMC 9513053. PMID 36176941. Процитовано 5 жовтня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
45. Toricelli, Mariana; Pereira, ArthurAntonio Ruiz; Souza Abrao, Guilherme; Malerba, HelenaNascimento; Maia, Julia; Buck, HudsonSousa; Viel, TaniaAraujo (2021). Mechanisms of neuroplasticity and brain degeneration: strategies for protection during the aging process. Neural Regeneration Research (англ.). Т. 16, № 1. с. 58. doi:10.4103/1673-5374.286952. ISSN 1673-5374. PMC 7818866. PMID 32788448. Процитовано 8 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
46. Qiao, Chenye; Liu, Zongjian; Qie, Shuyan (2023-03). The Implications of Microglial Regulation in Neuroplasticity-Dependent Stroke Recovery. Biomolecules (англ.). Т. 13, № 3. с. 571. doi:10.3390/biom13030571. ISSN 2218-273X. PMC 10046452. PMID 36979506. Процитовано 2 жовтня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
47. Spadini, Sara; Racchetti, Gabriella; Adiletta, Alice; Lamanna, Jacopo; Moro, Andrea Stefano; Ferro, Mattia; Zimarino, Vincenzo; Malgaroli, Antonio (1 листопада 2021). A novel integrated approach to estimate the mitochondrial content of neuronal cells and brain tissues. Journal of Neuroscience Methods (англ.). Т. 363. с. 109351. doi:10.1016/j.jneumeth.2021.109351. ISSN 0165-0270. Процитовано 9 березня 2023.
48. Uittenbogaard, Martine; Chiaramello, Anne. Mitochondrial Biogenesis: A Therapeutic Target for Neurodevelopmental Disorders and Neurodegenerative Diseases. Current Pharmaceutical Design (англ.). Т. 20, № 35. с. 5574—5593. doi:10.2174/1381612820666140305224906. PMC 4823001. PMID 24606804. Процитовано 9 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
49. Jamwal, Sumit; Blackburn, Jennifer K.; Elsworth, John D. (2021-03). PPARγ/PGC1α signaling as a potential therapeutic target for mitochondrial biogenesis in neurodegenerative disorders. Pharmacology & Therapeutics (англ.). Т. 219. с. 107705. doi:10.1016/j.pharmthera.2020.107705. PMC 7887032. PMID 33039420. Процитовано 9 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
50. Herzig, Sébastien; Shaw, Reuben J. (2018-02). AMPK: guardian of metabolism and mitochondrial homeostasis. Nature Reviews Molecular Cell Biology (англ.). Т. 19, № 2. с. 121—135. doi:10.1038/nrm.2017.95. ISSN 1471-0072. PMC 5780224. PMID 28974774. Процитовано 9 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
51. Cunniff, Brian; McKenzie, Andrew J.; Heintz, Nicholas H.; Howe, Alan K. (2016-09). Heldin, Carl-Henrik (ред.). AMPK activity regulates trafficking of mitochondria to the leading edge during cell migration and matrix invasion. Molecular Biology of the Cell (англ.). Т. 27, № 17. с. 2662—2674. doi:10.1091/mbc.e16-05-0286. ISSN 1059-1524. PMC 5007087. PMID 27385336. Процитовано 9 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
52. Watters, Orla; Connolly, Niamh M. C.; König, Hans-Georg; Düssmann, Heiko; Prehn, Jochen H. M. (17 червня 2020). AMPK Preferentially Depresses Retrograde Transport of Axonal Mitochondria during Localized Nutrient Deprivation. The Journal of Neuroscience (англ.). Т. 40, № 25. с. 4798—4812. doi:10.1523/JNEUROSCI.2067-19.2020. ISSN 0270-6474. PMC 7326360. PMID 32393534. Процитовано 9 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
53. Vona, Rosa; Mileo, Anna Maria; Matarrese, Paola (2021-01). Microtubule-Based Mitochondrial Dynamics as a Valuable Therapeutic Target in Cancer. Cancers (англ.). Т. 13, № 22. с. 5812. doi:10.3390/cancers13225812. ISSN 2072-6694. PMC 8616325. PMID 34830966. Процитовано 9 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
54. Chen, H.; Chan, D. C. (15 жовтня 2009). Mitochondrial dynamics-fusion, fission, movement, and mitophagy-in neurodegenerative diseases. Human Molecular Genetics (англ.). Т. 18, № R2. с. R169—R176. doi:10.1093/hmg/ddp326. ISSN 0964-6906. PMC 2758711. PMID 19808793. Процитовано 9 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
55. Yang, Danying; Ying, Jun; Wang, Xifeng; Zhao, Tiancheng; Yoon, Sungtae; Fang, Yang; Zheng, Qingcui; Liu, Xing; Yu, Wen (2021). Mitochondrial Dynamics: A Key Role in Neurodegeneration and a Potential Target for Neurodegenerative Disease. Frontiers in Neuroscience. Т. 15. doi:10.3389/fnins.2021.654785. ISSN 1662-453X. PMC 8072049. PMID 33912006. Процитовано 9 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
56. Green, Adam; Hossain, Tanvir; Eckmann, David M. (19 жовтня 2022). Mitochondrial dynamics involves molecular and mechanical events in motility, fusion and fission. Frontiers in Cell and Developmental Biology. Т. 10. с. 1010232. doi:10.3389/fcell.2022.1010232. ISSN 2296-634X. PMC 9626967. PMID 36340034. Процитовано 9 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
57. Cho, Bongki; Choi, So Yoen; Cho, Hyo Min; Kim, Hyun Jung; Sun, Woong (30 вересня 2013). Physiological and Pathological Significance of Dynamin-Related Protein 1 (Drp1)-Dependent Mitochondrial Fission in the Nervous System. Experimental Neurobiology (англ.). Т. 22, № 3. с. 149—157. doi:10.5607/en.2013.22.3.149. ISSN 1226-2560. PMC 3807002. PMID 24167410. Процитовано 9 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
58. Choi, So Yoen; Kim, Joo Yeon; Kim, Hyun‐Wook; Cho, Bongki; Cho, Hyo Min; Oppenheim, Ronald W.; Kim, Hyun; Rhyu, Im Joo; Sun, Woong (2013-01). Drp1‐mediated mitochondrial dynamics and survival of developing chick motoneurons during the period of normal programmed cell death. The FASEB Journal (англ.). Т. 27, № 1. с. 51—62. doi:10.1096/fj.12-211920. ISSN 0892-6638. PMC 3528306. PMID 22997225. Процитовано 9 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
59. Sharma, Arpit; Smith, Hannah J; Yao, Pallas; Mair, William B (5 грудня 2019). Causal roles of mitochondrial dynamics in longevity and healthy aging. EMBO reports (англ.). Т. 20, № 12. doi:10.15252/embr.201948395. ISSN 1469-221X. PMC 6893295. PMID 31667999. Процитовано 9 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
60. Beikoghli Kalkhoran, Siavash; Kararigas, Georgios (20 січня 2022). Oestrogenic Regulation of Mitochondrial Dynamics. International Journal of Molecular Sciences (англ.). Т. 23, № 3. с. 1118. doi:10.3390/ijms23031118. ISSN 1422-0067. PMC 8834780. PMID 35163044. Процитовано 9 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
61. de Vos, Cato M. H.; Mason, Natasha L.; Kuypers, Kim P. C. (2021). Psychedelics and Neuroplasticity: A Systematic Review Unraveling the Biological Underpinnings of Psychedelics. Frontiers in Psychiatry. Т. 12. doi:10.3389/fpsyt.2021.724606. ISSN 1664-0640. PMC 8461007. PMID 34566723. Процитовано 17 грудня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
62. Gatto, Rodolfo Gabriel (30 вересня 2020). Molecular and microstructural biomarkers of neuroplasticity in neurodegenerative disorders through preclinical and diffusion magnetic resonance imaging studies. Journal of Integrative Neuroscience. Т. 19, № 3. с. 571—592. doi:10.31083/j.jin.2020.03.165. ISSN 0219-6352. Процитовано 5 жовтня 2024.
63. Kandel, Eric R.; Dudai, Yadin; Mayford, Mark R. (2014-03). The Molecular and Systems Biology of Memory. Cell. Т. 157, № 1. с. 163—186. doi:10.1016/j.cell.2014.03.001. ISSN 0092-8674. Процитовано 2 жовтня 2024.
64. Pickersgill, Jacob W.; Turco, Claudia V.; Ramdeo, Karishma; Rehsi, Ravjot S.; Foglia, Stevie D.; Nelson, Aimee J. (26 квітня 2022). The Combined Influences of Exercise, Diet and Sleep on Neuroplasticity. Frontiers in Psychology (English) . Т. 13. doi:10.3389/fpsyg.2022.831819. ISSN 1664-1078. Процитовано 8 вересня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
65. Phillips, Cristy (2017). Lifestyle Modulators of Neuroplasticity: How Physical Activity, Mental Engagement, and Diet Promote Cognitive Health during Aging. Neural Plasticity (англ.). Т. 2017. с. 1—22. doi:10.1155/2017/3589271. ISSN 2090-5904. PMC 5485368. PMID 28695017. Процитовано 8 вересня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
66. Lueke, Adam; Lueke, Niloufar (1 листопада 2019). Mindfulness improves verbal learning and memory through enhanced encoding. Memory & Cognition (англ.). Т. 47, № 8. с. 1531—1545. doi:10.3758/s13421-019-00947-z. ISSN 1532-5946. Процитовано 2 жовтня 2024.
67. Basso, Julia C.; McHale, Alexandra; Ende, Victoria; Oberlin, Douglas J.; Suzuki, Wendy A. (1 січня 2019). Brief, daily meditation enhances attention, memory, mood, and emotional regulation in non-experienced meditators. Behavioural Brain Research. Т. 356. с. 208—220. doi:10.1016/j.bbr.2018.08.023. ISSN 0166-4328. Процитовано 2 жовтня 2024.
68. de Sousa Fernandes, Matheus Santos; Ordônio, Tayrine Figueira; Santos, Gabriela Carvalho Jurema; Santos, Lucas Eduardo R.; Calazans, Camila Tenório; Gomes, Dayane Aparecida; Santos, Tony Meireles (14 грудня 2020). Hess, Grzegorz (ред.). Effects of Physical Exercise on Neuroplasticity and Brain Function: A Systematic Review in Human and Animal Studies. Neural Plasticity (англ.). Т. 2020. с. 1—21. doi:10.1155/2020/8856621. ISSN 1687-5443. PMC 7752270. PMID 33414823. Процитовано 26 вересня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
69. Lei, Xinjuan; Wu, Yajun; Xu, MengMeng; Jones, Odell D.; Ma, Jianjie; Xu, Xuehong (3 вересня 2019). Physical exercise: bulking up neurogenesis in human adults. Cell & Bioscience. Т. 9, № 1. с. 74. doi:10.1186/s13578-019-0337-4. ISSN 2045-3701. PMC 6724373. PMID 31508196. Процитовано 26 вересня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
70. Liu, Jianxiu; Min, Leizi; Liu, Ruidong; Zhang, Xiaoyu; Wu, Meiting; Di, Qian; Ma, Xindong (22 травня 2023). The effect of exercise on cerebral blood flow and executive function among young adults: a double-blinded randomized controlled trial. Scientific Reports (англ.). Т. 13, № 1. с. 8269. doi:10.1038/s41598-023-33063-9. ISSN 2045-2322. Процитовано 26 вересня 2024.
71. Chang, Milan; Jonsson, Palmi V.; Snaedal, Jon; Bjornsson, Sigurbjorn; Saczynski, Jane S.; Aspelund, Thor; Eiriksdottir, Gudny; Jonsdottir, Maria K.; Lopez, Oscar L. (30 серпня 2010). The Effect of Midlife Physical Activity on Cognitive Function Among Older Adults: AGES—Reykjavik Study. The Journals of Gerontology: Series A. Т. 65A, № 12. с. 1369—1374. doi:10.1093/gerona/glq152. ISSN 1758-535X. PMC 2990266. PMID 20805238. Процитовано 29 вересня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
72. Smith, Patrick J.; Blumenthal, James A.; Hoffman, Benson M.; Cooper, Harris; Strauman, Timothy A.; Welsh-Bohmer, Kathleen; Browndyke, Jeffrey N.; Sherwood, Andrew (2010-04). Aerobic Exercise and Neurocognitive Performance: A Meta-Analytic Review of Randomized Controlled Trials. Psychosomatic Medicine (амер.). Т. 72, № 3. с. 239. doi:10.1097/PSY.0b013e3181d14633. ISSN 0033-3174. PMC 2897704. PMID 20223924. Процитовано 29 вересня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
73. Bass, Ronald W; Brown, Dale D; Laurson, Kelly R; Coleman, Margaret M (2013-08). Physical fitness and academic performance in middle school students. Acta Paediatrica (англ.). Т. 102, № 8. с. 832—837. doi:10.1111/apa.12278. ISSN 0803-5253. Процитовано 29 вересня 2024.
74. Chaddock, Laura; Erickson, Kirk I.; Prakash, Ruchika Shaurya; Kim, Jennifer S.; Voss, Michelle W.; VanPatter, Matt; Pontifex, Matthew B.; Raine, Lauren B.; Konkel, Alex (28 жовтня 2010). A neuroimaging investigation of the association between aerobic fitness, hippocampal volume, and memory performance in preadolescent children. Brain Research. Т. 1358. с. 172—183. doi:10.1016/j.brainres.2010.08.049. ISSN 0006-8993. PMC 3953557. PMID 20735996. Процитовано 29 вересня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
75. Herting, Megan M.; Nagel, Bonnie J. (1 серпня 2012). Aerobic fitness relates to learning on a virtual Morris Water Task and hippocampal volume in adolescents. Behavioural Brain Research. Т. 233, № 2. с. 517—525. doi:10.1016/j.bbr.2012.05.012. ISSN 0166-4328. PMC 3403721. PMID 22610054. Процитовано 29 вересня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
76. Herting, Megan M.; Nagel, Bonnie J. (1 квітня 2013). Differences in Brain Activity during a Verbal Associative Memory Encoding Task in High- and Low-fit Adolescents. Journal of Cognitive Neuroscience (англ.). Т. 25, № 4. с. 595—612. doi:10.1162/jocn_a_00344. ISSN 0898-929X. PMC 3786681. PMID 23249350. Процитовано 29 вересня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
77. Damiani, Francesca; Cornuti, Sara; Tognini, Paola (15 червня 2023). The gut-brain connection: Exploring the influence of the gut microbiota on neuroplasticity and neurodevelopmental disorders. Neuropharmacology. Т. 231. с. 109491. doi:10.1016/j.neuropharm.2023.109491. ISSN 0028-3908. Процитовано 26 вересня 2024.
78. Merlo, Gia; Bachtel, Gabrielle; Sugden, Steven G. (9 лютого 2024). Gut microbiota, nutrition, and mental health. Frontiers in Nutrition (English) . Т. 11. doi:10.3389/fnut.2024.1337889. ISSN 2296-861X. PMC 10884323. PMID 38406183. Процитовано 26 вересня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
79. Tooley, Katie Louise (2020-10). Effects of the Human Gut Microbiota on Cognitive Performance, Brain Structure and Function: A Narrative Review. Nutrients (англ.). Т. 12, № 10. с. 3009. doi:10.3390/nu12103009. ISSN 2072-6643. PMC 7601389. PMID 33007941. Процитовано 26 вересня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
80. Cooke, Matthew B.; Catchlove, Sarah; Tooley, Katie L. (2022-01). Examining the Influence of the Human Gut Microbiota on Cognition and Stress: A Systematic Review of the Literature. Nutrients (англ.). Т. 14, № 21. с. 4623. doi:10.3390/nu14214623. ISSN 2072-6643. PMC 9656545. PMID 36364881. Процитовано 26 вересня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
81. Martín, María Angeles; Goya, Luis; de Pascual-Teresa, Sonia (2020-12). Effect of Cocoa and Cocoa Products on Cognitive Performance in Young Adults. Nutrients (англ.). Т. 12, № 12. с. 3691. doi:10.3390/nu12123691. ISSN 2072-6643. Процитовано 26 вересня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
82. Jadavji, Nafisa M.; Emmerson, Joshua T.; MacFarlane, Amanda J.; Willmore, William G.; Smith, Patrice D. (2017-07). B-vitamin and choline supplementation increases neuroplasticity and recovery after stroke. Neurobiology of Disease. Т. 103. с. 89—100. doi:10.1016/j.nbd.2017.04.001. ISSN 1095-953X. PMID 28396257. Процитовано 8 вересня 2024.
83. Szućko-Kociuba, Izabela; Trzeciak-Ryczek, Alicja; Kupnicka, Patrycja; Chlubek, Dariusz (2023-01). Neurotrophic and Neuroprotective Effects of Hericium erinaceus. International Journal of Molecular Sciences (англ.). Т. 24, № 21. с. 15960. doi:10.3390/ijms242115960. ISSN 1422-0067. PMC 10650066. PMID 37958943. Процитовано 29 вересня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
84. Cichon, Natalia; Saluk-Bijak, Joanna; Gorniak, Leslaw; Przyslo, Lukasz; Bijak, Michal (2020-11). Flavonoids as a Natural Enhancer of Neuroplasticity—An Overview of the Mechanism of Neurorestorative Action. Antioxidants (англ.). Т. 9, № 11. с. 1035. doi:10.3390/antiox9111035. ISSN 2076-3921. Процитовано 8 вересня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
85. Sangiovanni, Enrico; Brivio, Paola; Dell’Agli, Mario; Calabrese, Francesca (2017). Botanicals as Modulators of Neuroplasticity: Focus on BDNF. Neural Plasticity (англ.). Т. 2017. с. 1—19. doi:10.1155/2017/5965371. ISSN 2090-5904. PMC 5804326. PMID 29464125. Процитовано 8 вересня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
86. Barfoot, Katie L.; May, Gabrielle; Lamport, Daniel J.; Ricketts, Jessie; Riddell, Patricia M.; Williams, Claire M. (1 жовтня 2019). The effects of acute wild blueberry supplementation on the cognition of 7–10-year-old schoolchildren. European Journal of Nutrition (англ.). Т. 58, № 7. с. 2911—2920. doi:10.1007/s00394-018-1843-6. ISSN 1436-6215. PMC 6768899. PMID 30327868. Процитовано 29 вересня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
87. Whyte, Adrian R.; Cheng, Nancy; Butler, Laurie T.; Lamport, Daniel J.; Williams, Claire M. (2019-11). Flavonoid-Rich Mixed Berries Maintain and Improve Cognitive Function Over a 6 h Period in Young Healthy Adults. Nutrients (англ.). Т. 11, № 11. с. 2685. doi:10.3390/nu11112685. ISSN 2072-6643. PMC 6893475. PMID 31698695. Процитовано 29 вересня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
88. Bensalem, Julien; Dudonné, Stéphanie; Etchamendy, Nicole; Pellay, Hermine; Amadieu, Camille; Gaudout, David; Dubreuil, Séverine; Paradis, Marie-Eve; Pomerleau, Sonia (19 липня 2018). Polyphenols From Grape and Blueberry Improve Episodic Memory in Healthy Elderly with Lower Level of Memory Performance: A Bicentric Double-Blind, Randomized, Placebo-Controlled Clinical Study. The Journals of Gerontology: Series A. Т. 74, № 7. с. 996—1007. doi:10.1093/gerona/gly166. ISSN 1079-5006. Процитовано 29 вересня 2024.
89. Sun, Linlin; Zhou, Hang; Cichon, Joseph; Yang, Guang (25 травня 2020). Experience and sleep-dependent synaptic plasticity: from structure to activity. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences (англ.). Т. 375, № 1799. с. 20190234. doi:10.1098/rstb.2019.0234. ISSN 0962-8436. PMC 7209921. PMID 32248786. Процитовано 26 вересня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
90. Wilbrecht, Linda; Davidow, Juliet Y. (2024-03). Goal-directed learning in adolescence: neurocognitive development and contextual influences. Nature R