Война с органом в движении: «оседание» мозга с возрастом связали с когнитивным снижением
Масштабное исследование выявило, что старение мозга меняет его геометрию
Новое исследование показало, что человеческий мозг с возрастом не просто уменьшается в объеме, а изменяет свою форму по предсказуемому паттерну — «оседает» и расширяется в нижних отделах, что тесно связано с когнитивным снижением и может стать новым маркером риска деменции.
Согласно исследованию, человеческий мозг с возрастом не просто сокращается в объеме, а изменяет форму последовательным и измеримым образом. Эти изменения геометрии формы тесно связаны с возрастным когнитивным снижением и могут предложить новый способ выявления риска деменции до появления симптомов.
Большинство предыдущих исследований старения мозга акцентировали внимание на потере объема в гиппокампе, играющем ключевую роль в памяти, и показали, что определенные зоны мозга более уязвимы к старению. Однако мозг состоит не из изолированных частей, а из взаимосвязанных и сложно взаимодействующих областей. Новая работа ставила целью понять, как старение влияет на геометрию всего мозга, а не только на размер отдельных его частей.
Исследование было мотивировано растущими доказательствами того, что форма мозга влияет на его функционирование, и что физическая структура может накладывать ограничения на коммуникацию между разными регионами, при этом особенности смещения в положении, форме или расстоянии между отдельными зонами мозга могут нарушать внутреннюю координацию мозга, что ранее не изучалось достаточно подробно.
Как пояснил автор исследования Нильс Янссен, общеизвестно, что мозг меняется с возрастом, но большинство работ фокусировались на отдельных зонах мозга, тогда как в их исследовании изучалось, как старение влияет на форму всего мозга, и было обнаружено, что он не просто уменьшается, а «оседает», словно медленно проседая под собственным весом, при этом нижние части полушарий расширяются наружу, а верхние сближаются, создавая общий эффект легкого наклона вниз.
Исследовательская группа проанализировала более 2600 МРТ-снимков мозга взрослых людей в возрасте от 30 до 97 лет, используя два крупных независимых набора данных, а выводы были подтверждены на отдельном наборе из 564 снимков. Все участники прошли высокоразрешающую магнитно-резонансную томографию, что позволило наблюдать мелкозернистые структурные особенности.
Для измерения изменений формы команда использовала метод, вычисляющий расстояние между точками на поверхности мозга и между зонами в левом и правом полушариях, например, оценивая, насколько далеко друг от друга находятся левый и правый гиппокамп и меняется ли это расстояние с возрастом, что позволило выявить паттерны «расширения», когда регионы отдаляются друг от друга, и «сжатия», когда они сближаются. Был обнаружен особый паттерн: с возрастом нижние передние части мозга имели тенденцию смещаться наружу, создавая эффект выпячивания, в то время как верхние задние части мозга подтягивались внутрь, производя эффект наклона или проседания, как если бы мозг медленно оседал вниз, причем эти паттерны усиливались с увеличением возраста.
Также исследование изучило, как меняются со временем расстояния между парными областями в разных полушариях, и многие из этих расстояний, особенно между височными и подкорковыми долями, увеличивались с возрастом, причем эти смещения не были побочным продуктом усыхания мозга, оставаясь значимыми даже после учета изменений объема.
Исследование также связало эти изменения формы с когнитивными показателями: участники, показавшие худшие результаты в тестах на память и исполнительные функции, демонстрировали более выраженные паттерны расширения и сжатия, например, большая сепарация частей височной доли и большее сжатие в теменных регионах у людей со слабой памятью, причем эти ассоциации сохранялись после учета возраста, что позволяет предположить, что изменения формы могут точнее отражать когнитивную функцию, чем возраст как таковой. Янссен отметил, что понимание старения мозга — сложная задача, и хотя большинство исследований фокусируется на микро- уровне, результаты показывают, что форма самого мозга также меняется значимым образом, и это может дать новые понимания механизмов здорового старения и изменения при таких заболеваниях как болезнь Альцгеймера.
Несмотря на достоверность выводов, подтвержденных двумя независимыми наборами данных, у работы есть ограничения, в частности, из-за того, что сравнивались разные люди разного возраста. Однако исследование представляет новый взгляд на процессы старения мозга, и показывает, что сдвиги в геометрии могут влиять на коммуникацию между разными частями мозга и эффективность их совместной работы.
Соавтор исследования нейробиолог Майкл Ясса отметил, что это может помочь объяснить причины патологии Альцгеймера и дать возможности для его раннего обнаружения. По его словам, мы только начинаем раскрывать, как геометрия мозга формирует болезнь, но это исследование показывает, что ответы могут скрываться на виду — в самой форме мозга.
