Як людський мозок залишається молодим, навіть коли ми старіємо

Репортер з питань охорони здоров’я та науки

тілі

Мозок - це добре продумана машина. Якщо це працює добре, як, наприклад, під час читання слів на цій сторінці, ми взагалі цього не помічаємо. Вночі, коли ми спимо, мозок виводить нашу свідомість в автономне режим, щоб він міг розпочати свою справжню роботу: перебирати денну інформацію, зберігати важливі частини та очищати накопичену гармати.

Мозок насправді настільки добре розроблений, що ми навряд чи навіть помічаємо, коли він руйнується.

Як і решта наших органів, мозок проходить власний процес старіння. І все ж більшість дорослих з часом не зазнає значного когнітивного спаду - такого, який сильно обмежує їх здатність жити самостійно.

Це тому, що мозок є одним з найбільш еластичних органів у тілі. Так, деменцією страждає близько 5,6% населення світу, частка, яка включає руйнівний тягар хвороби Альцгеймера. Але при нормальному старінні, навіть коли частини мозку стискаються, а нейрони втрачають зв’язок між собою, ці зміни лише незначно впливають на наше повсякденне життя. Можливо, це засмучує забути, де ви поклали свої ключі, але ви все одно можете дізнатися, що ви схильний щоб забути їх, і візьміть собі звичку писати нотатки для себе.

Для дорослих, які залишаються неврологічно здоровими у свої пізні роки, мозок постійно адаптується і навіть процвітає в нових умовах. Але як це витягує - загадка, яку вчені все ще намагаються розгадати. Сподіваємося, що якщо дослідники зможуть зрозуміти, наскільки здоровий мозок залишається стійким, вони можуть визначити, що відбувається, коли ці системи виходять з ладу - часто, що призводить до деменції.

Ніколи не постійно

Неймовірна стійкість мозку, принаймні частково, походить від його пластичності. Інші органи тіла виконують приблизно ту саму роботу з моменту нашого народження - хоча і в більших масштабах, коли зростаємо. Серце перекачує кров, печінка і нирки фільтрують, а шлунок збиває їжу.

Мозок немовлят забезпечений мільярдами нейронів, але їх потрібно розігріти і сформувати, щоб бути корисними. Протягом 25 років нейрони формують сотні тисяч зв’язків, коли ми дізнаємось і створюємо спогади. Деякі з цих з'єднань обрізані, оскільки вони не потрібні; інші стають сильнішими, коли ми вчимося міркувати абстрактно, пом'якшуємо імпульсивну та ризиковану поведінку та плануємо на майбутнє.

Незабаром після того, як мозок закінчує повністю формуватися, він починає зношуватися.

"Старіння - це біологічний процес на все життя", - говорить Крістін Кеннеді, невролог з Техаського університету в Далласі, яка вивчає здорове когнітивне старіння. Існують деякі незгоди щодо того, коли саме мозок починає проявляти ознаки зносу. Деякі з обмежених досліджень дозволяють припустити, що це відбувається приблизно в середньому віці, деякі припускають наші 30-ті, а деякі навіть у наші 20-ті. Але консенсус полягає в тому, що деяка усадка є неминучою і нормальною. Зокрема, префронтальна кора і медіальні частки - області, що займаються функціями високого рівня, такими як планування, емоційна обробка, навчання та пам’ять - стають трохи меншими, каже Елізабет Зелінський, нейролог і геронтолог з Університету Південної Каліфорнії.

Дослідження не показали, що усадка мозку причини однак ці незначні зміни пам’яті. І загалом фізичні зміни мозку майже не впливають на наше повсякденне життя. Візьмемо, наприклад, результати Лонг-Біч Лонгтюдинального дослідження, яке Зелінський розпочав у 1978 році для відстеження когнітивного здоров'я сотень здорових дорослих. Одним із його висновків було те, що люди забувають приблизно одну десяту слова на рік. Іншими словами, Зелінський каже, що якби ви могли запам'ятати серію з 17 слів за один рік, то вам знадобилося б ціле десятиліття, щоб ви змогли згадати лише 16 - спад, який більшість людей навіть не помітили б. Пластичність мозку в середньому зберігає наші спогади чудово цілими.

Лише приблизно від 5% до 8% дорослих розвивають деменцію, яка характеризується як сильний когнітивний спад, що гальмує повсякденну функцію. Вчені досі не впевнені, що піде не так у цих випадках, і чому мозок цих людей вразливий таким чином, що нормальний, здоровий мозок не є.

Проблема, каже Джонатан Хакун, психолог з Університету штату Пенсільванія, полягає в тому, що "насправді нічого не є цілком нормальним".

Стійкий чи пружний? Великі дискусії

Досягнення нейровізуалізації як допомогли, так і перешкодили вивченню старіння мозку. Виявляється, навіть коли старші дорослі виконують ті самі завдання, що і молодші, їх мозок може функціонувати абсолютно по-різному. "Функціональні зміни дикі", - говорить Хакун.

Коли ми виконуємо психічно стимулюючі завдання, ми залучаємо нейрони по всьому мозку. Далекі нейрони розмовляють між собою за допомогою аксонів, які, схожі на щупальця, простягаються від тіла одного нейрона, щоб лоскотати інший електричним сигналом. Вчені називають мережу аксонів нашого мозку "білою речовиною", тоді як тіла нейронів та інші клітини мозку є "сірою речовиною".

Починаючи з початку 2000-х років, такі інструменти візуалізації, як МРТ, давали вченим уявлення про те, що деяке скорочення кори часто зустрічається у дорослих людей. Але вони виявили ще одну зміну в старшому мозку: візуалізація показала, що структурна цілісність білої речовини в мозку була трохи слабшою. Для того, щоб надсилати електричні сигнали через ділянки мозку, ці нейрони повинні були працювати інтенсивніше, ніж у молодому мозку.

"Це концепція менше проводки, більше стрільби", - говорить Хакун.

Це явище називається "гіперактивація", і незрозуміло, що воно є патологічним - це може бути просто нормальною частиною старіння. Практично, гіперактивація на старих нейронах означає, що вони можуть втомлюватися швидше, ніж молодші нейрони. Можливо, чому деякі здорові люди похилого віку з часом відчувають поступовий спад когнітивних функцій; їх нейронні мережі просто не можуть спілкуватися через аксони так, як це було раніше.

Але інші літні люди з гіперактивованим мозком можуть виконувати завдання так само добре, як і молодші. "Це ефект функціональної реорганізації", - говорить Хакун. Так чи інакше мозок зміг переконфігурувати себе, щоб виконати те саме завдання, незважаючи на зміни в білій речовині.

З появою ПЕТ-сканування незабаром після МРТ, дослідники отримали ще одне уявлення про старший мозок. ПЕТ-дослідження показують вченим, які білки присутні в різних областях мозку. Зазвичай мозок тримає себе досить чистим, вимиваючи відходи білків, які є результатом повсякденної клітинної діяльності.

Але деякі з часом стають дещо сум'яттішими - невідомо про їхнього власника. Дослідники виявили, що деякі абсолютно здорові люди мають у своєму мозку більш високий рівень білка, який називається амілоїд-бета, ніж інші. Не зрозуміло чому. Можливо, їх мозок виробляє більше амілоїду, ніж слід, або мозок не очищає його належним чином. У будь-якому випадку додатковий амілоїд зазвичай не є великим; він може запалити і врешті-решт вбити нейрони, і це один з головних винуватців хвороби Альцгеймера.

І все ж наявність більш високих рівнів не обов'язково означає, що людина продовжить розвивати хворобу. Деякі мозки звикли працювати на одному рівні з більшою кількістю амілоїду або знайшли способи впоратися з його накопиченням.

Що викликає цікаве запитання: що насправді означає «стійкість» у мозку? Чи слід говорити вченим, що еластичний мозок - це той, який, здається, може впоратися з гіперактивацією або накопиченням білка повинен погіршують їх функції, але ні? Або пружними повинні бути ті, які якимось чином стійкі до цих змін?

Певним чином, не має значення, як мозок залишається здоровим - просто він робить те, що може. "Мозок має багато надлишкових систем", - говорить Зеленскі. "Отже, в основному, якщо одна система вибита, інші частини компенсують її з часом".

Вчені не впевнені, як, але, схоже, досвід на початку життя, який передбачає підключення більшої кількості нейронів - класичне прикладне навчання, полегшує мозку адаптацію до фізичних змін, які відбуваються в подальшому житті. Прикро, однак, не знаючи, як ці когнітивні резерви формують і підтримують мозок стійким, означає, що важко використати цю здатність для лікування деменції.

Вічно молодий

Існує ще один шлях, яким дослідники могли б піти, щоб спробувати зрозуміти нормальне когнітивне старіння: так звані Super Agers.

За словами Емілі Рогальскі, невролога з Північно-Західного університету, Супер Аґери - це люди, яким виповнилося 80 років, але вони проводять тести когнітивної пам’яті так само, як можна було б очікувати когось у 50–60 років. Рогальський та її команда витратили більше десяти років, набираючи Super Agers до своєї лабораторії та вивчаючи їх з часом. На сьогоднішній день у неї було близько 80 учасників, деякі з яких померли, але віддали свій мозок дослідницькій групі.

Важко сказати, скільки там супер-аґерів. Лабораторія Рогальського просто рекламує їх, а в деяких випадках вербує; неможливо скласти оцінку чисельності населення на основі людей, які приїжджають до неї. Однак вона підозрює, що вони трапляються рідко - що, зрештою, для її дослідження було б добре. "Простіше зрозуміти, чи є у них якісь спільні риси", - каже вона.

На перший погляд, Супер Агери не є однорідною групою. Набір Рогальського охоплює соціально-економічний рівень, рівень освіти та етнічну приналежність. Деякі пережили значну травму; одна людина пережила Голокост, а інші втратили дітей у молодому віці. Хтось п’є алкоголь, хтось регулярно займається спортом, а комусь потрібні прогулянки або інвалідні візки, щоб обійти.

Однак вони поділяють деякі глибші риси. З одного боку, сканування мозку показало, що передня частина їх мозку, кора, набагато більша за своїх звичайних однолітків. Здається, він все ще зменшується, але набагато повільніше, ніж звичайні агери. Здається, вони також мають більш специфічний тип нейронів, який називається нейронами фон Економо. Про ці клітини відомо мало, але вони рідше зустрічаються у людей з важкими психічними захворюваннями, такими як шизофренія, - може бути, вони відіграють певну роль у соціальних зв’язках, - каже Рогальський. Super Agers, як правило, мають сильніші соціальні мережі, ніж їх однолітки.

Ця остання тенденція є найбільш дієвою для дорослих, які стурбовані своїм когнітивним здоров’ям. Вчені не знають, чому соціальні зв’язки сприятимуть стійкості мозку, але самотність та соціальна ізоляція можуть бути ранніми ознаками деменції.

Однак, враховуючи складність мозку, навряд чи існує один секрет його успіху. І кожна зайва система для її функціонування - це можливість для дослідників деменції колись знайти успішне лікування.