Андре Алеман - Мозг на пенсии. Научный взгляд на преклонный возраст
Изменения в мозге, сопровождающие старение
Вес и объем мозга уменьшаются по мере того, как мы стареем. Мозг непрерывно увеличивается в объеме до 21 года. Во многих случаях в прошлом веке вы бы не считались взрослым до достижения 21 года, и с точки зрения нейронаук можно сказать, что 21 – гораздо менее случайный выбор для совершеннолетия, чем 18. С 20 до 50 лет объем мозга остается практически неизменным, хотя это и зависит от индивидуальных особенностей. После этого он начинает постепенно уменьшаться (примерно на 10 % в сумме) и к 80-му году жизни можно увидеть заметное уменьшение объема. Такие области, как лобный отдел коры и гиппокамп (рис. 13), более подвержены старению по сравнению с другими отделами мозга. Это может проявляться в виде уменьшения объема серого и белого вещества и уровня активности этих областей. Лобная кора используется при планировании и предсказании результатов действий, она отвечает за контроль над нашим поведением, гиппокамп же чрезвычайно важен для долгосрочной памяти и хранения информации (в свою очередь, лобный отдел коры отвечает за использование этой сохраненной информации). Поэтому один из ответов на вопрос о том, почему пожилые люди становятся более забывчивыми, может заключаться в том, что их гиппокамп уменьшается, а это затрудняет поиск и получение информации.
.
Рис. 13. Расположение гиппокампа в мозге
Широкомасштабные исследования с использованием МРТ для измерения объема мозга показали, что лобные части сильнее уменьшаются в размере по сравнению с областями, находящимися сзади. В некоторых из этих исследований проводилось сравнение группы пожилых людей (в возрасте от 60 до 80 лет) с молодой группой (от 20 до 40 лет). Это неидеальный метод, так как внутригрупповые различия, не зависящие от возраста, тоже играют свою роль. Пожилые люди ведут различный образ жизни, имеют разные социальные контакты или пищевые привычки, влияющие на результаты. С научной точки зрения более убедительные результаты можно получить при наблюдениях за одной группой людей с использованием МРТ примерно каждые 10 лет для отслеживания изменений в их мозге.
Американский нейробиолог Сьюзан Резник, главный исследователь в Балтиморском продольном исследовании старения, на протяжении четырех лет следила за 92 людьми в возрасте от 59 до 85 лет и измеряла объем их мозга при помощи МРТ. После первого года она заметила только увеличение желудочков – полостей мозга, заполненных спинномозговой жидкостью. Это было признаком небольшого уменьшения ткани мозга, так как общий размер мозга оставался ограниченным размером черепа. Два и четыре года спустя Резник обнаружила уменьшение объема как серого, так и белого вещества. Уменьшение серого вещества оказалось наиболее заметно в лобной и теменной долях, немного сжались и части височных долей, ответственные за хранение информации (гиппокамп также находится в височной доле). Задняя часть мозга, затылочная кора, подверглась меньшим изменениям.
Напротив, уменьшение объема белого вещества было одинаковым для всего мозга. Оно является признаком снижения количества миелина – жировой оболочки, окружающей аксоны и увеличивающей скорость передачи сигналов. Это, разумеется, может быть причиной описанного ранее уменьшения скорости обработки сигналов у пожилых людей. Исследования при помощи МРТ показали, что пенсионеры, у которых повреждены пути из белого вещества («провода» нашего мозга), демонстрируют более низкую скорость в психологических тестах, таких как тест на подстановку цифрового символа, рассмотренный в первой главе{3}.
Другие исследования выявляли только изменения в белом веществе, происходящие при старении. Их общий вывод сводится к тому, что небольшие изменения в белом веществе могут быть заметны в возрасте около 50 лет. На томограмме эти изменения видны как небольшие ярко-белые пятна. Чем старше человек, тем больше повреждений заметно. Они необязательно являются серьезными, но все равно имеют отношение к уменьшающимся познавательным способностям. Это было продемонстрировано в исследовании с использованием МРТ, проведенном в университете Эдинбурга с группой людей со средним возрастом 78 лет. Необычная особенность эксперимента заключалась в том, что у ученых имелся доступ к результатам тестов умственных способностей этих же испытуемых, но в возрасте 11 лет. В 1932 году они уже принимали участие в широкомасштабном исследовании, включавшем в себя тесты на логическое мышление, скорость обработки информации и память. После сканирования мозга те же люди ответили на ряд вопросов, измеряющих познавательные функции. Главной задачей исследования было определить, что лучше прогнозирует умственные способности испытуемых в настоящее время: результаты их детских тестов или же видимые изменения белого вещества? Вывод оказался примечательным: и то и другое одинаково хорошо прогнозировало результат. Около 14 % текущих результатов объяснялись на основе детских тестов, а другие 14 % – изменениями в белом веществе. Другими словами, чем лучше вы справлялись с тестами в детстве, тем выше был шанс того, что вам удастся хорошо их выполнить и в преклонном возрасте. Но изменения в белом веществе влияют на общую картину. Если они наблюдаются, вы покажете худшие результаты в тестах на память и скорость обработки информации. Интерес представляли индивидуальные различия. Если у Гарета в 1932 году была память лучше, чем у Мэри, это могло измениться шестьдесят семь лет спустя, если у него оказывалось больше изменений в белом веществе.
Заключительное примечание: уменьшается не только объем мозга, но и его вес. В среднем, в возрасте от 50 до 80 лет мозг становится легче на 5–10 %. Борозды (извилины) коры головного мозга расширяются, в то время как гребни, содержащие серое вещество, становятся уже. Если клетки мозга не умирают в огромных количествах по мере того, как мы стареем, почему же уменьшаются объем и вес мозга? Вероятнее всего, это является результатом уменьшения отдельных клеток мозга. Некоторые дендриты отмирают, но это не касается нейронов и аксонов. Также уменьшается и количество синапсов, передающих сигналы между нейронами.
Уменьшение роста мозговых клеток
Ученые похожи на остальных людей: у них тоже бывают навязчивые идеи, от которых тяжело отказаться. Одной из таких идей в нейробиологии являлась вера в то, что зрелый мозг больше не производит новых клеток, что новые нейроны не появляются после того, как вы повзрослели, а только умирают. Люди настолько убедили себя в этом, что просто не обращали внимания на любые признаки появления новых клеток мозга. Однако в последние 20 лет доказательства нейрогенеза (роста новых нейронов) стали настолько весомыми, что их уже нельзя игнорировать. Нейрогенез происходит главным образом в гиппокампе, отвечающем за обучение и память. Тысячи нейронов ежедневно появляются в этой области, хотя надо признать, что большинство из них умирают в течение нескольких недель. Вероятность выживания нового нейрона связана с процессами обучения. Когда вы осваиваете что-то новое, будь то иностранный язык или игру на флейте, весьма вероятно, что некоторые новые клетки будут использованы для этого. Они облегчают изучение чего-либо нового.
Недавно появилась новая гипотеза, утверждающая, что старение мозга во многом вызывается уменьшением нейрогенеза. Есть ли доказательства данного неожиданного предположения? Есть несомненные доказательства того, что нейрогенез замедляется по мере старения мозга: он уменьшается на 80 %. Старый мозг также содержит меньшее количество стволовых клеток, способных превратиться в клетки любого типа. Вопрос в том, связано ли это с изменением умственных способностей. Такая связь была обнаружена в экспериментах с мышами. В одном исследовании вещества, вырабатывающиеся в телах старых мышей, впрыскивались молодым мышам, вызывая замедление нейрогенеза{4}. Как следствие, молодые мыши с большим трудом находили выход из лабиринта. Исследование факторов нашего тела, вызывающих нейрогенез, показало, что они же и повышают умственные способности пожилых людей. Таким образом, роль этих факторов не снизилась, но уменьшилось их число. Мы вернемся к этому позже.
Эффект PASA
Неспециалисту названия статей об исследованиях обычно кажутся сухими и скучными. Но иногда встречаются заголовки с долей юмора. Примером служит опубликованная в 2008 году статья исследовательской группы под руководством Роберто Кабесы: она называлась Que PASA? The posterior – anterior shift in aging («Задне-передний сдвиг при старении»). В испаноязычных странах слова que pasa почти обязательно используются при встрече. Их можно перевести вопросом «как дела?». Так как же обстоят дела с активностью мозга у пожилых людей? Как видно из заголовка статьи, эффектом PASA называется смещение зоны активности мозга при старении. У пожилых людей задняя часть мозга менее активна по сравнению с молодыми, в то время как передняя часть функционирует активнее. В последние 15 лет исследования с применением функциональной МРТ выявили изменения в активности мозга. Несколько опубликованных результатов касаются непосредственно эффекта PASA – смещения активности к передней части мозга у пожилых людей, хорошо справляющихся с заданиями. В одном из исследований группа людей в возрасте около 70 лет выполняла задание на память с использованием слов и тест на наблюдательность с применением рисунков. Это очень разные задания: первое главным образом задействует лобную и височную доли, а второе – затылочные области, находящиеся в задней части мозга. У пожилых людей было выявлено смещение активности к передней части мозга.
