H e l e n e ELSASS CENTER

Transkript

1 H e l e n e Forskning i træning og læring for børn og voksne med hjerneskade Mitii: Move it to improve it Et individualiseret, cloud computing træninigs- og læringssystem 1

2 BROEN Bearbejde Udvikle Publiceret Litteratur Specifik forskning Grundforskning HEC PRAKSIS-LAB TEST-CENTER PRØVE / LEGE INNOVATION Samfund Primærsektor Individ - Bruger Co-innovation rummer enorm kapacitet og uanede ressourcer CO-BRAINS 120 billioner celler hver især i kontakt med op til andre celler 7 milliarder hjerner hver især ikke mere end seks led fra hinanden 2

3 Elsass Center Københavns Universitet HEC & Internationale Partnerskaber Michael Merzenich, UCSF Alain Berthoz, College de France Giovanni Cioni, Pisa Universitet Roslyn Boyd, Queensland University 3

4 Hjernen er foranderlig "Once development is complete, the sources of growth and regeneration of axons and dendrites are irretrievably lost. "In the adult brain the nerve paths are fixed and immutable: everything can die, nothing can be regenerated." Ramon y Cajal ( ) Hjernen er dynamisk og plastisk Synapserne i hjernen tændes og slukkes med en hastighed af: pr. sekund Ny læring, erfaringer og oplevelser resulterer i nye synapser 4

5 DEN DYNAMISKE HJERNE Hjernen er dynamisk og arbejder i komplekse systemer kredsløb (circuitative). Det betyder, at kontrol over og styring af adfærd, som eksempelvis kognition og motorik tanker og bevægelser deler fælles underliggende systemer. Aktivitetsprogrammer, hvor krop og tanke motiveres til at arbejde sammen, er derfor særlig velegnede. Anthony Randal McIntosh: Regions may be critical for a particular operation, but the operation itself arises from combined actions of many regions Department of Psychology University of Toronto Kontrol af bevægelser er direkte styret af de kognitive ressourcer, der styrer al vores adfærd. 5

6 HJERNEN & BEVÆGELSER Handling og perception er to sider af samme mønt Perception er simuleret handling HJERNEN & BEVÆGELSER I stedet for at diskutere refleksernes funktion er det vigtigere at diskutere den indvirkning sansemodulation udøver på frivillige bevægelser Dr.Jens Bo Nielsen (2004): Neural Control of Movement. Journal of Applied Physiology, 96: (p ) 6

7 HJERNEN & BEVÆGELSER I stedet for at diskutere refleksernes funktion er det vigtigere at diskutere den indvirkning sansemodulation udøver på frivillige bevægelser Dr.Jens Bo Nielsen (2004): Neural Control of Movement. Journal of Applied Physiology, 96: (p ) Elsass Center..det der kan udvikles NEUROPLASTICITET 7

8 Elsass Center..det der kan udvikles SYNAPSE PLASTICITET Systemisk Global optimering af neurale netværk These studies indicate that learning and daily sensory experience leave minute but permanent marks on cortical connections and suggest that lifelong memories are stored in largely stably connected synaptic networks. Guang Yang, Feng Pan & Wen-Biao Gan Molecular Neurobiology Program, The Helen and Martin Kimmel Center for Biology and Medicine at the Skirball Institute of Biomolecular Medicine, Department of Physiology and Neuroscience, New York University School of Medicine, New York, New York 10016, USA.Max,

9 Systemisk Global optimering af neurale netværk Overall, our experiments not only show that the rearrangement of intracortical connections by way of dendritic spines is one mechanism contributing to experience-dependent plasticity, but also that these spines embody the history of previous adaptations by cortical circuits. In this way, specific structural modifications may serve to store information about past experiences and thereby endow the cortex with an improved ability to adapt to similar experiences in the future Sonja B. Hofer, Thomas D. Mrsic-Flogel, Tobias Bonhoeffer & Mark Hübener, Max Planck Institute of Neurobiology - NATURE Vol January August 2011 IBM produces first 'brain chips' IBM has developed a microprocessor which it claims comes closer than ever to replicating the human brain. The system is capable of "rewiring" its connections as it encounters new information, similar to the way biological synapses work. Researchers believe that by replicating that feature, the technology could start to learn. Cognitive computers may eventually be used for understanding human behaviour as well as environmental monitoring. Dharmendra Modha, IBM's project leader, explained that they were trying to recreate aspects of the mind such as emotion, perception, sensation and cognition by "reverse engineering the brain." The SyNAPSE system uses two prototype "neurosynaptic computing chips". Both have 256 computational cores, which the scientists described as the electronic equivalent of neurons. One chip has 262,144 programmable synapses, while the other contains 65,536 learning synapses. 9

10 Baggrund og forudsætninger Socio-økonomisk Nutidig forskning Social integration Best practice Baggrund og forudsætninger Socio-økonomisk Mennesker med hjerneskade behøver en helhedsbaseret træningsstrategi. Nuværende økonomiske ressourcer rummer ikke mulighed for at tilbyde tilstrækkelig intensiv og vedvarende motorisk og kognitiv træning. 3 /10 er selvforsørgende 3 /10 har gået i skole mere end 7. klasse 7 /10 befinder sig i laveste indkomstgruppe Social integration For CP-population i alderen år (2006) 10

11 Baggrund og forudsætninger Nutidig forskning Overvejelser over, hvad der kræves for at blive god til sport, fører til erkendelsen af, at en sondring mellem perception, kognition og motorik i bedste fald er uklar og mudret. (Nature Reviews Neuroscience Aop, published online 1 July 2009; doi: /nrn2672) Kernen i +HAB tager udgangspunkt i forståelsen af, at bevidsthed, kognition og bevægelse helt konkret er uadskillelige, og at indlæring eller optræning af færdigheder indenfor disse områder kræver en integreret aktiv medvirken fra den handicappede og dennes hjerne i forhold til samtlige facetter af træningen. (Udviklet i samarbejde med Michael Merzenich) Best practice The circuitative brain den netværksbaserede hjerne den dynamiske hjerne (Anthony Randal McIntosh). Neuroplasticitet er aktivitetsafhængig (Mark Bear) Neuroplasticitet - Intensitet De timer 3 typer af neuroplasticitet: 1. Developmental 2. Endogen - automatisk 3. Driven - competetive 11

12 NEURAL REPAIR & NEUROPLASTICITY Neuroplasticitet er aktivitetsafhængig Sansebaserede erfaringer og oplevelser har direkte indvirkning på hjernen og øger effektiviteten i synapserne Professor dr. Mark F. Bear, Howard Hughes Medical Institute :: MIT :: The Picower Institute for Learning and Memory, 2006 Overvejelser over, hvad der kræves for at blive god til noget, fører til erkendelsen af, at en sondring mellem perception, kognition og motorik i bedste fald er uklar. (Nature Reviews Neuroscience published online 1 July 2009; doi: /nrn2672) 12

13 1. Træning og/eller læring 1.1 Perceptual Learning / NON data learning Kræver plasticitet Changes the very cortical circuits solving the perceptual task trained "De 35 dage" - [Dendritogenesis Pruning] "Knowing How" NOT "Knowing That" 1.2 Forankring / Skill / Memory Kræver IKKE plasticitet Kræver konsolidering - dvs. TID Kræver gentagelser Risiko for inteferens 2. Trin i læringsprocessen: (1) ny læring udvikler en population af nye dendritic spines; (2) denne population bliver herefter reduceret til en mindre undergruppe, og (3) færdighedsformåen opretholdes af denne lille, men stabile undergruppe af dendritic spines. Cortical Map Plasticity Improves Learning but Is Not Necessary for Improved Performance Amanda Reed, Jonathan Riley, Ryan Carraway, Andres Carrasco, Claudia Perez, Vikram Jakkamsetti, and Michael P. Kilgard (Neuron, Volume 70, Issue 1, , 14 April 2011) NEURAL REPAIR & NEUROPLASTICITY At frembringe positive effekter i hjernens plasticitet kræver at stimuli induceres over et tilstrækkeligt tidsrum med et programmeret forløb. Træning og læring skal være intensiv, gentagende og progressiv udfordrende. Individet skal være meget motiveret for træning/læring og vigtigst af alt, være aktiv selvmedvirkende. Michael M. Merzenich, PhD,Sooy Endowed Professor, Co-Director, Coleman Memorial Laboratory Department of Otolaryngology - Head and Neck Surgery UCSF 13

14 Synaptisk Plasticitet: De neurale netwærk forbedres, dvs. de bliver hurtigere og mere præcise. Øget samspil mellem hjerne og muskler: Muskler genererer hormoner og andre neurotrofiner (såsom BDNF) og hjernen genererer neurotransmittere, der understøtter muskulær aktivitet (såsom acetylcholin). +HAB Organisering af træning Undersøgelser 20 ugers træningsforløb Evaluering Ophold På HEC Ophold På HEC Virtuel coach 14

15 Move It To Improve It - MiTii Virtuelt web-træningssystem Opmærksomhed Perceptuel afkodning Kognitiv bearbejdelse Eksekutive funktioner Handling / adfærd Move It To Improve It - MiTii Virtuelt web-træningssystem 15

16 Move It To Improve It - MiTii Virtuelt web-træningssystem Kropslig handling bidrager til at forme perception, emotionel erfaring, hukommelse, dømmekraft og forståelse af sig selv og andre (Gallagher 2005) Kognition kan ikke indsnævres til at være en repræsentation af en forudsat verden i en forudsat bevidsthed men skal snarere forstås som en sammenhæng mellem virkelighed og bevidsthed, opstået på baggrund af handlinger, der udføres af en væren i verden (Varela, Thompson and Rosch 1991) 16

17 Kognition er ikke blot en repræsentation af verden i en forudsat bevidsthed men skal forstås som en sammenhæng mellem virkelighed og bevidsthed, opstået på baggrund af handlinger, der udføres af en væren i verden. (Varela, Thompson and Rosch 1991) VÆREN-I-VERDEN Altid allerede situeret i en kontekst med andre OMGIVELSER VERDEN KROP HJERNE BEVIDSTHED OMGIVELSER VERDEN STIMULI Alle sanser PERCEPTION Kvalificeret justering til omverdenen FØLE TÆNKE VIDE- HANDLE PRÆ-REFLEKTIV INTERAKTION ENACTNING Intentionalitet COOL Control Over Own Life 17

18 FOOD4BRAINS Træning, læring og kost 18

19 Træning, læring og kost The brain is unusual among organs in that the rates of many of its characteristic enzymatic reactions are controlled by the local concentrations of their substrates, which also happen to be nutrients that cross the blood-brain barrier Richard Wurtman, the Cecil H. Green Distinguished Professor of Brain and Cognitive Sciences Fernando Gómez-Pinilla, Nature Reviews Neuroscience 2008 Det har længe været en formodning at den relative tilstedeværelse af særlige næringsstoffer kan påvirke kognitive processer og følelser. Nyere beskrivelser af kostens indflydelse på neurale funktioner og neuroplasticitet har blotlagt nogle af de vitale mekanismer, som er ansvarlige for kostens indvirkning på hjernens tilstand og de mentale funktioner...kostens indflydelse på neurale funktioner og neuroplasticitet.. 19

20 Richard J. Wurtman, MD Cecil H. Green Distinguished Professor of Neuropharmacology and Health Sciences and Technology, Massachusetts Institute of Technology Gennem årerne har vi set, at hastigheden hvormed hjerneceller frembringer et antal vigtige substanser som eksempelvis neurotransmittere, såsom serotonin, dopamin og acetylcholine normalt er afhængig af den koncentration i hvilken disse substansers forstadier er til stede i hjernen...disse substansers forstadier er til stede i hjernen.. Hvad kan kost gøre for vores hjerne? Byggemateriale Motivation / indlæringsevne Energi 20

21 Hvad kan kost gøre for vores hjerne? Byggemateriale Motivation / indlæringsevne Energi 2/3 af hjernen består af fedt Hvad kan kost gøre for vores hjerne? Byggemateriale Motivation / indlæringsevne Energi Humør, motivation og indlæringsevne bestemmes af signalstofferne dopamin, serotonin og noradrenelin 21

22 Hvad kan kost gøre for vores hjerne? Byggemateriale Motivation / indlæringsevne Energi Glukose er hjernens eneste brændstof! En liste over kerneingredienserne: Nucleosides Uridine Choline etc. DHA Omega 3 Flavonoids Vitamins Curcumin + Exercise 22

23 23

24 BRAINDROPS Metoder, teknologier & produkter CareToy Træning for babyer fra 0-1-år CP-PACK Uddannelsesmoduler om CP GateStep Boliger og platform for job og uddannelse Food for Brains Kost som hjernen SKAL have BrainSounds Lydforløb til konsolidering og understøttelse CP-Gadgets Håndholdte instrumenter til måling, stimulation og diagnostik Mitii Individualiseret læring og træning som cloud-computing ConSence (Mindfulness) Træning og konsolidering via Internettet. BrainDrops Kosttilskud til hjernen IN-DK: Institut for Neuroplasticitet i Danmark Forskning og videnformidling - uddannelse BrainTools Redskabskasse til folkeskolen 24

25 Formål & vision Øget QoL Øget deltagelse og aktivitet Øget grad af COOL* * Control Over Own Life "Not everything that can be counted counts, and not everything that counts can be counted" Albert Einstein 25