Jarl Risberg. Donald Hebb ( ) Effekter av en stimulerande miljö

Transkript

1 Jarl Risberg Neuroutbildarna i Lund Specialistkurs i Neurovetenskaper 27 januari 2017 Nobelpristagaren Santiago Ramon y Cajal skrev i början av 1900-talet: När nervsystemet är färdigutvecklat förloras oåterkalleligen förmågan till tillväxt och återskapande av axoner och dendriter. I den vuxna hjärnan är nervbanorna fasta och orubbliga, allt kan dö och inget kan återskapas. Donald Hebb ( ) Mark Rosenzweig initiated experimental research upon enriched environment and the brain. Donald Hebb in 1947, had found that rats raised as pets performed better on problem solving tests than rats raised in cages. This work led in 1962 to the discovery that environmental enrichment increased cerebral cortex volume. The Organization of Behavior (1949) Effekter av en stimulerande miljö Råttor som växer upp i stimulerande miljöer har ökad: Hjärnvikt Dendritlängd Astrocytmängd Vaskulär volym Större antal synapser per neuron Mitokondrie volym (högre metabolism) Neurogenes 1

2 Merzenich et al Merzenich et al Pantev et al Percent signal change in the left pericalcarine cortex for experiments 1 and 2. Pantev et al Bedny M et al. PNAS 2011;108: by National Academy of Sciences 2

3 Taxiförare i London har större posterior hippocampus 2000 by National Academy of Sciences Maguire E A et al. PNAS 2000;97: Samband mellan körtid och storleken på posteriora och anteriora hippocampus Posteriora hippocampus när taxiförare lär sig Londons gator 2000 by National Academy of Sciences Maguire E A et al. PNAS 2000;97: Woollett & Maguire, 2011 Changes in grey matter induced by training Samband mellan hjärnbarkens tjocklek och tondiskrimineringsförmåga Höger hörselcortex Whole brain magnetic-resonance imaging was used to visualize learning-induced plasticity in the brains of volunteers who have learned to juggle. We found that these individuals show a transient and selective structural change in brain areas that are associated with the processing and storage of complex visual motion. Draganski et al., 2004 Zatorre, Fields & Johansen-Berg, Nature Neuroscience 15, ,

4 Growth of language-related brain areas after foreign language learning Mårtensson et al., 2012 Zatorre, Fields & Johansen-Berg, Nature Neuroscience 15, , 2012 Förändringrar av cortikal tjocklek efter att tonårsflickor övat sig på Tetris i 3 månader fmri (BOLD) förändringar vid Tetris-spel Grönt = ökning Blått = minskning Haier et al., 2009 Haier et al., 2009 Anatomiska och funktionella förändringar överensstämmer inte Före träning Efter träning Conclusion These data indicate that structural and functional brain changes after practice do not necessarily occur in the same location, at least on the levels assessed with these MRI methods. Haier et al., 2009 Nyberg et al., Neuropsychologia, 44, ,

5 Diffusion tensor imaging Samband mellan den nervbanornas anisotropi och prestationsförmåga Corpus callosum Anisotropi mäter nervfibrernas integritet Pathways connected to Broca s area Zatorre, Fields & Johansen-Berg, Nature Neuroscience 15, , 2012 Pianoövningar påverkar utvecklingen av vit vävnad Pianoövningar påverkar utvecklingen av vit vävnad Bengtsson et al., 2005 Bengtsson et al., 2005 PNAS August 31, 2010 vol. 107 no Zatorre, Fields & Johansen-Berg, Nature Neuroscience 15, ,

6 Hjärnans plasticitet olika mekanismer Zatorre, Fields & Johansen-Berg, Nature Neuroscience 15, , 2012 Pantev et al Fusion av den somatosensoriska representationen av enskilda fingrar hos en musiker som lider av fokal dystoni Ökad gråvävnadsvolym hos patienter med sociala ångestsyndrom Münte, Altenmüller & Jäncke, 2002 Rött område = gyrus lingualis Grönt område = laterala sekundära syncortex Frick et al. 2014, Neuroscience Letters, 583, Samband mellan gråvävnadsvolym och grad av social ångest (LSAS) Myeliniseringens tidsförlopp enligt Flechsig (1901) Ju högre nummer desto senare myelinisering Rött område = lingual gyrus Blått område = posterior cingulate cortex Frick et al. 2014, Neuroscience Letters, 583,

7 Nedsatt myelinisering av prefrontalcortex (PFC) hos socialt isolerade möss 2 veckors social isolering räckte för att ge tunnare myelin Prefrontal cortex Vuxen mus Nucleus accumbens Ungdomlig mus Liu et al., 2012 Liu et al., 2012 Vad är Stress? Allostas Enligt det biologiska stressbegreppets upphovsman Hans Selye är stress: Människans stereotypa och generella reaktioner på olika påfrestningar, utmaningar, krav och belastningar. Homeostas Stress Återhämtning Stressmodell Hypotalamus Hypofysen ACTH Cortisol (stresshormon) Noradrenalin Binjurarna 7

8 Den normala stressreaktionen och 4 typer av onormal reaktion HPA-axeln och dess reglering Symptom vid stressorsakade utmattningssyndrom (utbrändhet) McEwen & Gianaros, 2010 Kognitiva symptom Nedsatt närminne Koncentrationsproblem Svårt att ta in komplexa intryck Perceptionsstörningar, begränsad uppmärksamhet Överkänslighet för sinnesintryck Psykiska symptom Depression Ångest, oro Kroppsliga symptom Trötthet, utmattning Muskelspänningar Ökad smärtkänslighet Muskelvärk (fibromyalgi) Sömnstörningar Infektionskänslighet Symtom från mage och hjärt-kärlsystemet Yrsel Kontroll Stress Återhämtning 8

9 Hippocampusvolym hos tvillingar med eller utan PTSD Gilbertson et al. Nature Neuroscience 2002 Hippocampusvolym hos tvillingar med eller utan PTSD / krigserfarenhet Atrofi av hippocampus hos människa Depression Posttraumatiskt stressyndrom Schizofreni Cushings syndrom Åldrande MCI Demenssjukdom Gilbertson et al. Nature Neuroscience 2002 Right amygdala gray matter density related to decreased stress after mindfulness treatment Mindfulness practice leads to increases in regional brain gray matter density Hölzel et al., 2010 Hölzel et al

10 Nyproduktion av nervceller i hippocampus Duman et al Minskad nyproduktion av nervceller hos stressade apor Faktorer som påverkar nybildningen av nervceller och gliaceller i hippocampus Gould et al Duman et al SLUT 10