У стареющего мозга есть свои преимущества, думаю, в этом и заключается мудрость.
Исследователи из Медицинского центра Университета Вандербильта показали, как с возрастом меняется белое вещество, то есть пучки аксонов, соединяющие области серого вещества (нейроны) в мозге. Оказалось, что с возрастом связи в мозге в целом ослабевают, но связи между областями лобных долей укрепляются. Ученые назвали это изменение “своеобразной компенсацией”. Изменения в белом веществе могут стать маркером развития болезни Альцгеймера и других процессов нейродеградации.
Новая работа неврологов неожиданно показала, что с возрастом мозг не только не деградирует – это давно известно, – но некоторые его важные области начинают работать еще лучше: это лобные доли. Возможно, это и есть мудрость.
Примерно половина человеческого мозга состоит из серого вещества – нервных клеток, которые обрабатывают ощущения, управляют движениями, речью, обучением и принятием решений. Другая половина – белое вещество, или аксоны, которые соединяют участки серого вещества друг с другом и другими частями тела.
Неврологи нашли новый метод картирования того, как области серого вещества “общаются друг с другом” через связи белого вещества. “Это значительное расширение использования визуализации мозга для изучения мозговых сетей, но теперь впервые с участием белого вещества”, – говорит соавтор работы Джон Гор.
Серый и белый
Основным методом изучения активности мозга является фМРТ (функциональная магнитно-резонансная томография). фМРТ позволяет регистрировать изменения сигналов в различных областях мозга в зависимости от уровня насыщения крови кислородом (BOLD). В сером веществе BOLD отражает увеличение кровотока (чем больше кровоток, тем больше кислорода поступает в область) в ответ на повышение активности нейронов.
Хотя сигналы BOLD в белом веществе сложнее интерпретировать, теперь ясно, что белое вещество – это не пассивная ткань, которая просто соединяет участки серого вещества. Белое вещество “играет ключевую роль в процессах обучения”, пишут ученые в своей работе. Изменения в микроструктуре белого вещества “изменяют точность передачи нервных сигналов и, следовательно, функции мозга”.
Обычно функциональная связь между двумя областями серого вещества устанавливается путем регистрации корреляции BOLD-сигналов в обеих областях: если области получают много кислорода в одно и то же время, они, скорее всего, работают над одной и той же задачей в одно и то же время. Теперь ученые также включили корреляцию областей серого вещества с белым веществом, корреляцию белого вещества с белым веществом.
Это позволило не только уточнить соотношение областей мозга, но и показать, как характер связей меняется с возрастом и как эти изменения влияют на работу мозга.
Стареющий мозг имеет свои преимущества
(A) Характер коэффициентов корреляции (КК) нормализованных двумерных графиков для нескольких репрезентативных пучков белого вещества (ВМ) (от 1 до 6 по оси x) и обычной карты КК GM-GM (коэффициент корреляции: серое вещество – серое вещество), карта WM-WM CC (коэффициент корреляции: белое вещество – белое вещество) и карта GM-WM CC (коэффициент корреляции: серое вещество – белое вещество) (#7, #8 и #9 по оси x) по группам: возраст 20, 30, 40, 50, 60, 70 лет. (B) Нормализованные двумерные графики показывают связи в мозге (зеленые линии). Связи наиболее равномерно покрывают мозг в возрасте 30 лет. С возрастом связи покрывают в основном только лобные доли, но их плотность в этих областях увеличивается с возрастом.
Используя фМРТ-изображения мозга 490 человек из общедоступных баз данных и применяя многомерные статистические методы, нейробиологи показали, как волокна белого вещества образуют многочисленные и сложные связи с серым веществом.
“Волокна белого вещества могут передавать сигналы от множества потенциальных входов к различным областям серого вещества”, – говорит Гор. – В то же время любая пара областей серого вещества может взаимодействовать через множество различных путей, образованных белым веществом”. То есть белое вещество формирует связи не по принципу “точка-точка” (как, например, проводные телефонные сети), а по принципу “многие-ко-многим” (так работает, например, Интернет). Это важное уточнение.
Изучив снимки мозга представителей разных возрастных групп, исследователи обнаружили, что общая связность различных областей мозга с возрастом постепенно снижается, но в то же время активность лобной коры, которая играет важную роль в высших когнитивных функциях, повышается. Это изменение может компенсировать снижение активности в других областях мозга, предполагают ученые.
В настоящее время команда изучает функциональные последствия сосудистых изменений в белом веществе, которые связаны с такими заболеваниями мозга, как болезнь Альцгеймера. По словам Гора, в будущем измерение изменений функциональной связи между областями мозга может послужить биомаркером – способом мониторинга заболеваний, поражающих белое вещество, и реакции на лечение.
В нашем Telegram‑канале вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
