Jak Zaprojektować Środowisko Wzbogacone dla Wzrostu Mózgu?

Pamiętam jak w trakcie jednego z wykładów na temat mózgu, profesor Jerzy Vetulani wspominał o potrzebie budowania środowiska wzbogaconego. Miałoby ono na celu poprawić zdolności poznawcze i zwiększyć wydajność intelektualną. Długo orbitowałem ten temat, aż w końcu w przestrzeni pojawił się trigger.

W biuletynie hodowców trzody chlewnej (nie pytajcie :-)) trafiłem na artykuł dotyczący budowania środowiska wzbogaconego dla świń. Badania dowodziky, że zwierzęta, którym zapewniano różnorodne stymulacje intelektualne były znacznie szczęśliwsze oraz wzrastała im odporność.

Specjalnego zaskoczenia nie było. Inteligencja świni jest porównywalna do inteligencji owczarka niemieckiego. Jako przedstawicieli ssaków, zwierzęta te cechuje również inteligencja emocjonalna. Nie powinno więc dziwić, że wzbogacenie standardowej izolacji w klatce 2×2 metry przez 24h na dobę o większą przestrzeń życiową i różnorakie „zabawki”, silnie wpłynie na mózg oraz na poprawę regulacji emocjonalnej tych zwierząt. Temat zna każdy kto posiada psa.

Wzbogacone środowisko — takie, które wpływa na modyfikacje połączeń nerwowych w mózgu. Takie środowisko zapewnia multi modalne opcje stymulacji. Najprościej rzecz ujmując: mózgowi należy zapewnić dużo aktywności, dużo zaangażowania i róznorodnych wyzwań oraz wysoką częstotliwość rotacji.

Kiedy jednak ekstrapolowałem ze świń na ludzi, zagadnienie kreowania środowiska wzbogaconego mnie zafascynowało. Poprawa emocji to tylko jeden z kilku efektów, jakie można uzyskać zapewniając swojemu mózgowi zamierzoną różnorodność doznań i wyzwań.

I tak po okruszku do piekarni przewertowałem literaturę i internety w poszukiwaniu odpowiedzi na pytanie: w jaki sposób mógłbym zaprojektować środowisko wzbogacone dla własnego mózgu? I co to właściwie daje od strony psychofizjologicznej? Oto czego się dowiedziałem.

Jak rośnie mózg?

Na początek krótkie wprowadzenie w temat neurogenezy, czyli powstawania nowych połączeń mózgowych. Mózg człowieka składa się z circa 100 miliardów neuronów (komórek mózgowych). Wzrost tych komórek jest regulowany przez ich jądra. Produkują one enzymy, białka i neuroprzekaźniki. Wszystkie te składniki są niezbędne do prawidłowej komunikacji pomiędzy poszczególnymi komórkami mózgu.

Każdy neuron posiada pojedynczy akson, który ma formę długiej tuby przesyłającej sygnały elektryczne do innych komórek. Neurony posiadają również dendryty, które są dużo bardziej skomplikowanymi strukturami. Dendryty odbierają elektryczne impulsy z terminali aksonów innych komórek. Synapsa natomiast, jest miejscem, w którym ta komunikacja zachodzi. Wszystkie te elementy razem wzięte określa się mianem sieci neuronowej.

Najbardziej fascynująca rzeczą w tworzeniu sieci neuronowej jest to, że każda z nich reprezentuje fizyczną zmianę w mózgu. Za każdym razem kiedy uczymy się czegoś nowego (nie za każdym razem kiedy doświadczamy czegoś nowego, tylko głównie kiedy się uczymy i powtarzamy czynność czy wiedzę) — nowe, malutkie rozgałęzienie powstaje wewnątrz mózgu.

Ta fizyczna transformacja może mieć miejsce tylko przez połączenie nowej stymulacji (informacji) do istniejących już neuronów. Innymi słowy, proces nauki nowego to proces rozrostu istniejącej sieci neuronowej.

Czy neurogeneza w dojrzałym mózgu ma znaczenie funkcjonalne u ludzi? Tego jeszcze do końca nie rozumiemy. Wiemy, że nowe komórki prawdopodobnie datują nowe wspomnienia. Możliwe, że nowe neurony odgrywają rolę w tak zwanej separacji wzorców, czyli naszej zdolności do rozróżniania kontekstów. Natomiast badania nad tym, czy dzięki neurogenezie można zwiększać wydajność zdrowych mózgów nadal trwają. W międzyczasie mamy do dyspozycji całe portfolio badań na gryzoniach.

Środowisko wzbogacone kluczem do neurogenezy

Neurolodzy z Uniwersytetu w Cambridge wykazali we współpracy z amerykańskim Narodowym Instytutem Starzenia, że bieganie stymuluje mózg do wytwarzania istoty szarej, co zwiększa zdolności poznawcze jednostki. Zaledwie parę dni joggingu oznacza pojawienie się setek tysięcy nowych neuronów. Nic więc dziwnego, że ludzie uprawiający jogging potrafią sobie lepiej przypominać fakty z przeszłości, nie myląc ich ze sobą (Proceedings of the National Academy of Sciences).

Naukowcy podkreślają, że to umiejętność kluczowa dla uczenia się. Dodają, że neurogeneza zachodzi w zakręcie zębatym — rejonie związanym z tworzeniem i przywoływaniem wspomnień. Neurolodzy nie wiedzą, czemu ćwiczenia wyzwalają przyrost substancji szarej, ale przypuszczają, że ma to związek ze zwiększonym dopływem krwi lub wyższymi stężeniami hormonów, które wydzielają się wskutek aktywności fizycznej. Doświadczenia na szczurach pokazały, że znaczenie w neurogenezie mają czynniki środowiskowe — w mózgu szczura biegającego w kołowrotku powstaje co najmniej dwa razy więcej neuronów w porównaniu ze szczurem prowadzącym siedzący tryb życia.

Turecki badacz Ozel et al. (2008) wykazał w swoich badaniach, że każda stymulacja pochodząca z otoczenia zwiększała ilość dendrytów, a tym samym prawdopodobieństwo synaptycznego połączenia pomiędzy aksonem a dendrytem.

Stworzenie środowiska wzbogaconego dla mózgu zwiększa biochemiczne możliwości powstawania nowych sieci neuronowych.

Liczne badania wykazały, że gryzonie umieszczane w środowiskach wzbogaconych (co dla myszy oznacza wodne labirynty, platformy, tunele, zabawki, kołowrotki etc.) wykazywało pozytywny wpływ na różne funkcje poznawcze. Przykładowo u myszy żyjących w tak urozmaiconych systemach odnotowano wzrost pamięci długoterminowej, mniejszą ilość błędów w testach przyswajania wiedzy, wzrost i retencję zdolności orientacji i nawigacji przestrzennej (Frick et al., 2003; Garthe, Roeder & Kempermann, 2016; Yuan et al., 2012). Wilson już w 2011 roku donosił, że podobne rezultaty testów przynosiły badania na ludziach w wieku 50-70 lat.

Jeszcze w innych badaniach okazało się, że hamowanie neurogenezy u szczurów pogarsza ich wyniki w testach pamięci długotrwałej.

Jak więc stworzyć środowisko wzbogacone dla mózgu?

PROBLEM: monotonne, pozbawione urozmaicenia środowisko powoduje stres, stagnację, zmniejszenie zdolności poznawczych.

CEL: modyfikacja otoczenia pozwalająca na doświadczanie nowego spektrum stymulacji. Zwiększenie biologicznego znaczenia otoczenia. Wprowadzanie urozmaicenia i stymulujących materiałów. Nauka nowych rzeczy.

Świadome wprowadzenie pozytywnego środowiska wzbogaconego to poprawa zdolności poznawczych i lepszy stan emocjonalny oraz ograniczenie szkodliwych nawyków. Zanim jednak cokolwiek…

Jednym z najważniejszych czynników potrzebnych do prawidłowego działania naszego mózgu, w pierwszej kolejności jest wysypianie się. Podczas snu nasz mózg regeneruje i oczyszcza się z produktów przemiany materii (układ glimfatyczny). Powtarzam wielokrotnie w swoich artykułach o krytycznym znaczeniu właściwej higieny sny, m.in właśnie dla optymalizacji zdrowia mózgu. Od uregulowania snu i poprawy jego paramentów do właściwego poziomu zaczynamy przygodę z biohackingiem.

Wzbogacone środowisko nasila neurogenezę. Jest to takie środowisko, które stwarza więcej okazji do uczenia się przestrzennego i asocjacyjnego, utrzymywania kontaktów społecznych i zabawy. Badania również wykazały, że tylko trudne zadania, wymagające uczenia się, chronią przetrwanie nowych neuronów, zapewniając, że nawet u starszych szczurów zintegrują się one funkcjonalnie z mózgiem. Inne badania pokazały, że 5g kwasów Omega zaraz po joggingu chroniło nowo powstałe połączenia neuronowe przed zanikaniem.

5 kluczowych elementów projektowania środowiska wzbogaconego

• Eksploracja. Jedną z wartości, które napędzają mnie w życiu jest spontaniczna przygoda. Swego czasu planując urlopy patrzyłem właściwie tylko na lokalizację, komfort hotelu, wikt i opierunek bez limitu oraz ilość rozrywek w mieście. Dzisiaj myśl o horyzontalnej formie spędzania wakacji zupełnie mnie nie rusza. Rusza mnie właśnie eksploracja. Najlepiej na dwóch nogach albo rowerem/motorem.
• Doświadczanie. Organizowanie wyjazdu pod kątem doświadczeń i nauki nowych umiejętności. Ekspozycja na nowe formy stymulacji w postaci próbowania nowego i nieznanego.
• Poznawanie nowych ludzi. To dla mózgu introwertyka nie lada wyzwanie. I bardzo dobrze 🙂
• Aktywnośc fizyczna. Bieganie, chodzenie po górach, nauka tańca i wszystkiego co wiąże się z zapamiętywaniem o odtwaraniem zapamiętanych sekwencji ruchu.
• Zabawa. To wyjaśnia się samo przez się. Sport, doświadczanie, ekploracja. Wszystko to ma być zabawą, a nie sadomasochistycznym katowaniem ciała i umysłu.

Jakie elementy środowiska wzbogaconego umieściłem na swojej krótkiej liście?

• zajęcia manualne (rękodzieło, jeszcze nie zdecydowałem co konkretnie)
• regularne ćwiczenia oporowe + HIIT (sprinty, interwały) (+ 5g kwasów omega bezpośrednio po treningu)
• Szachy/Brydź
• immersja w inną kulturę, w nowe doświadczenia (river rafting etc)
• nauka języka hiszpańskiego
• Toast Masters nauka przemawiania
• gry komputerowe z trudnymi łamigłówkami do rozwiązania
• mycie zębów lewą ręką. Serio.
• nauka, odtwarzanie i rozbudowywanie porannych sekwencji mobilizujących ciało (tzw. functional patterns)
• zadania kreatywne
• research i pisanie artykułów
• czytanie pogłębiających wiedzę i poszerzających świadomość książek
• zabawa z psem
• road tripy w nowych miejscach
• rower i chodzenie po nowych górskich trasach
• kurs kitesurfingu
• regularna medytacja

Mówi się, że neurony umierają z nudów, dlatego mózg potrzebuje ciągłej ilości bodźców i wyzwań, które pobudzą jego działanie. Złotym środkiem poza wysypianiem się jest ruch, zabawa i przede wszystkim uczenie nowych rzeczy, które pozwolą przełamywać nasze granice poznawcze.

Q: Jakie elementy środowiska wzbogaconego stwarzacie dla swoich mózgów?

Źródła:

Mózg w Liczbach [umyślnie.pl]

Bieganie powiększa mózg [Kopalnia Wiedzy]

Ozel, A., Byindir, N., Ozel, E., & Ciftciohlu, I. (2008). “Brain-based Learning and student-centrism on curriculum.” Ekev Academic Review, 12(35), 343-350.