Мозг на пенсии. Научный взгляд на преклонный возраст
Шрифт:
Изменения на клеточном уровне
Клетки мозга подвержены тем же процессам старения, что и остальные клетки нашего тела. Многие исследования подтвердили, что важную роль в этом процессе играет воздействие гормона инсулина. Это связано с тем, что инсулин лежит в основе метаболизма – процесса, при помощи которого происходит превращение съеденной нами пищи в энергию. За долгие годы метаболизма наш организм изнашивается. Активность глюкозно-инсулиновой системы связана с количеством потребляемых калорий. Люди, которые ежедневно едят мало, но достаточно, живут дольше. Эта мысль не нова: ее высказывал во II веке до н. э. древнегреческий врач Гален в качестве правила для продления жизни. Венецианский аристократ XVI века Луиджи Корнаро также был сторонником данной теории. С тех пор бесчисленное множество исследований подтвердили эту точку зрения, хотя большинство из них и проводилось на животных, например
Таким образом, чем меньше вы едите, тем более здоровую и долгую жизнь сможете прожить. Для некоторых людей это автоматический процесс: они генетически запрограммированы на умеренность в еде. Хотя пока не полностью понятно, как меньшее количество еды приводит к долгой жизни, биологи считают, что, когда наступают тяжелые времена и организм получает мало пищи, запускается физиологическая реакция. Она защищает клетки при помощи уменьшения активности в инсулиново-сигнальных путях и увеличивает шансы на выживание. Другими словами, низкий уровень метаболизма уменьшает износ {2} .
2
Существуют доказательства того, что замедленный обмен веществ положительно влияет на мозг. Итальянские исследователи обнаружили, что диета со сниженной калорийностью стимулирует деятельность белка CREB1, регулирующего ряд мозговых функций, в частности обучаемость и память. Данный белок с возрастом становится менее активным.
С этим связан и другой механизм, играющий важную роль в старении, – окислительный стресс. Он случается, когда химически активные молекулы, содержащие кислород, производятся в количествах, значительно превышающих нормальные, что ведет к повреждению клеток. Некоторые из этих молекул – свободные радикалы – естественный побочный продукт дыхания, имеющийся у всех нас.
Окислительный стресс – кумулятивный процесс, связанный со старением, опасный, в частности, для ДНК (генетической информации, содержащейся в клетке). Хотя долгое время считалось, что окислительный стресс всегда вредит клеткам, сейчас полагают, что небольшой стресс не приносит вреда, а опасен только очень высокий уровень. Большое количество еды повышает уровень метаболизма и, следовательно, окислительный стресс, в то время как умеренность в еде производит защитный эффект.
Помимо глюкозно-инсулиновой системы и окислительного стресса, имеется много других факторов, влияющих на старение клеток нашего тела. Примером служит повреждение митохондрий, накапливающееся годами. Митохондрии – это клеточные структуры, играющие важную роль в метаболизме. Другим серьезным фактором является ослабление с возрастом наших легких и сердца. По мере того как наши кровеносные сосуды становятся тверже и тоньше, все меньше питательных веществ и кислорода достигает нашего мозга. Это может привести к гипоксемии (снижению насыщенности крови кислородом) или, в худшем случае, к кислородному голоданию, то есть к полному отсутствию кислорода. Что, в свою очередь, чревато повреждением клеток или даже их смертью, в результате чего снижается мозговая активность.
Стопятнадцатилетний мозг
Всего 20 лет назад ученые считали, что по мере того, как мы стареем, клетки мозга начинают умирать и этот процесс запускается при рождении и ускоряется, когда мы достигаем 70 лет. Новые же исследования показали, что большинство клеток мозга остаются почти нетронутыми до момента нашей смерти (если нет какого-либо мозгового заболевания). Так было, например, в случае 115-летней Хендрики ван Андель, мозг которой изучали нейробиологи медицинского центра университета Гронингена сразу после ее смерти.
Достижение ста лет – особое событие для любого, кто живет так долго, но для Хендрики такой возраст оказался еще более значимым. Когда она родилась в 1890 году, то весила всего 1,6 килограмма, и ее шансы на выживание были крайне низки. В детстве она обладала слабым здоровьем: Хендрика заболела после первого дня в школе, и родители решили, что она должна оставаться дома. Ее отец был учителем и обучал ее на дому; позже она и сама стала учительницей.
До 105 лет Хендрика жила одна. После этого ее зрение испортилось до такой степени, что ей пришлось переехать в дом престарелых. Но ее умственные способности были в полном порядке. Она ежедневно слушала радио и знала, что происходит в политике и спорте. В возрасте 82 лет, когда она еще не знала, сколько проживет, Хендрика завещала свое тело для медицинских исследований. Когда ей было 111, она связалась с медицинским центром университета Гронингена, чтобы узнать, нужно ли им еще такое старое и хрупкое тело. Ученые решили навестить ее. Они объяснили, что ее тело представляет огромную
С тех пор исследования ДНК показали, что, вероятно, генетика играет большую роль в сохранении здорового состояния мозга при старении: оказалось, что у Хендрики имелся «хороший» вариант генов, связанных с болезнью Альцгеймера. Ее мать дожила до 100 лет, что также доказывает хорошую наследственность. Согласно исследователям из Гронингена, случай Хендрики ван Андель свидетельствует о том, что достижение чрезвычайно преклонного возраста не всегда автоматически сопровождается существенным износом мозга или его заболеваниями. Тем не менее изменения в мозге происходят по мере старения даже у здоровых людей.
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.