Нейронные изменения в старости

Исследователи сходятся во мнении, что вес мозга уменьшается на 10-15 % при нормальном старении (ВгоггЛеу, 1988). Этот процесс потенциально имеет серьезные последствия для психологической деятельности, особенно потому, что клетки центральной нервной системы, вероятно, не замещаются (даже если нейроны НС теоретически могут замещаться, что было отмечено выше, вряд ли это распространенное явление). Причины того, почему происходит эта утрата, не совсем понятны. Наиболее вероятно, что это вызвано несколькими факторами, и относительный вклад каждого из них может варьировать от человека к человеку. Одна возможных причин — ослабление черепно-мозговой циркуляции крови, приводящее к кислородному голоданию нейронов и, следовательно, к их смерти. Тем менее Ханзикер и др. показывают, что изменения в снабжении кровью черепно-мозговой области является скорее адаптацией к уменьшению числа нейронов, чем наоборот. Другое объяснение — то, что многие пожилые люди страдают от микроинфарктов, или инфарктов мозга, когда мельчайшая часть мозга атрофируется из-за локализованного прекращения кровяного снабжения. Пожилой человек не знает, что это происходит, и следует подчеркнуть, что некоторое число микроинфарктов мозга может рассматриваться как симптом нормального старения. Однако у части людей число инфарктов мозга резко возрастает множественные инфаркты, вызывая слабоумие. Третье объяснение — то, что кровяное снабжение черепно-мозговой области, если оно работает эффективно, отфильтровывает, используя механизм, называемый гематоэнцефалический барьер, возможные токсины в крови до того, как они достигнут мозга. Если старение вызывает ослабление этого механизма, тогда мозг может оказаться защищенным по отношению к потенциально вредным токсинам. В основном не изменения в обмене веществ и сердечно-сосудистые проблемы означают, даже если они не вызывает гибели нейронов, эти клетки меньше снабжаются кислородом и сахаром крови и уже не могут работать также эффективно.

Более важными причинами уменьшения числа клеток являются изменения, которые происходят в физиологии самих нейронов. Развернута дискуссия, действительно ли клетки гибнут или они выживают и просто уменьшаются в размере. Документально подтверждено, что во многих частях головного мозга нейроны уменьшаются в размере в старости (частично из-за утончения миелиновой оболочки) и сокращается число связей с другими клетками. Однако оценки реальных утрат различаются у исследователей из-за технических трудностей при измерении. Шай и Виллис, изучив литературу по этому вопросу, установили значение на 5-10 %. Перлмуттер и Хол сделали вывод, что некоторые значения утраты клеток были взяты из исследований пациентов с заболеваниями головного мозга и что исследования пожилых людей со здоровым мозгом (т. е. здоровый мозг до самой смерти человека) в основном обнаружили незначительную утрату клеток или полное отсутствие этой утраты (хотя и с уменьшением клеток в размере). Совсем недавно исследователи обнару­жили, что основная утрата клеток может происходить в определенных зонах мозга, а именно в гиппокампе, в коре в целом и в височных долях в частности; другими словами, в областях мозга, которые напрямую связаны с интеллектуальной деятельностью и памятью. Некоторые другие области мозга, такие как гипоталамус, остаются относительно неповрежденными, в то время как другие, например ствол головного мозга, затрагиваются частично.

Важно отметить, что предметом дискуссии о клеточных изменениях является процесс гибели как таковой. Хотя катастрофическое уменьшение клеток иногда связано с расстройством психической деятельности, о чем свидетельствует слабоумие, нельзя точно установить такую взаимосвязь при отсутствии этого заболе­вания у пожилого человека. Во-первых, клеточная утрата сама по себе может не быть столь угрожающей, как кажется на первый взгляд. Большая гибель клеток происходит в раннем детстве, когда растущий мозг отвергает миллионы нейронов, не включенных в развивающиеся сети активных нейронов. Однако никто не проявляет внимания к данной утрате клеток и не считает, что она может привести к серьезному снижению интеллектуальной деятельности. Во-вторых, интеллект, по-видимому, может преодолеть значительную утрату клеток. Проблема того, как мозг хранит информацию, вызывает жаркие дебаты. Однако представляется наи­более близкой к истине версия, что информация распределена по сетям из тысяч нейронов. Утрата даже довольно большого числа нейронов не имеет значения, так как оставшиеся в сети нейроны содержат достаточно «структуры памяти» для эффективного сохранения информации. Следовательно, нельзя предполагать, что гибель клеток может автоматически вызывать снижение интеллекта. Кроме того, последние данные показывают, что если одни нейроны погибают, то оставшиеся нейроны могут создавать новые дендриты для форми­рования соединений с другими оставшимися нейронами.

Частично эта проблема остается нерешенной из-за ограничений в технических возможностях измерений. Не последнее место занимает проблема того, что современные технологии не позволяют подсчитывать количество нервных клеток в мозге живых людей, это можно сделать только при вскрытии трупа. Существуют значительные методические проблемы, связанные с этим процессом. Например, нельзя делать измерения у одного и того же человека в течение его жизни, так что оценки возрастных различий по количеству нейронов можно сделать только при сравнении людей, умерших в молодости и в старости. Данные о том, что мозг умерших молодых людей имеет больше клеток, чем скончавшихся в преклонном воз­расте, позволяют предположить как то, что у молодых с возрастом произошла бы утрата клеток, так и то, что данные пожилые люди, когда они были моложе, имели меньше нервных клеток в головном мозге. Пока не будут усовершенствованы средства измерения, этот вопрос останется спорным.

Другие методы определения изменений в головном мозге при старении человека сосредоточиваются вокруг измерений деятельности мозга и его относительно крупных структур. Один из самых ранних приборов был электроэнцефалограф (ЭЭГ). Он измеряет электрическую активность на поверхности черепа, и из этих данных можно сделать самые приблизительные предположения об активно­сти внутри мозга. Электрические импульсы, зарегистрированные ЭЭГ, передаются через диапазоны частот: дельта (0-4 Гц), тета (4-8 Гц), альфа (8-12 Гц) и бета (более 12 Гц). Раньше предполагалось, что частоты ЭЭГ просто сокращаются в старости, но последние данные показывают, что ситуация гораздо сложнее. Альфа-активность в основном не изменяется при старении, в то время как для других частотных диапазонов с возрастом происходит «общая десинхронизация, характеризуемая уменьшением активности низких и увеличением активности высоких частот». Некоторые исследователи наблюдали возрастные различия в записях ЭЭГ, когда участники экспериментов выполняли простые интеллектуальные задачи, такие как рассмотрение набора букв и обнаружение тех, которые уже предъявлялись, или выбор правильного ответа в тестах на скорость реакции. Обычно возрастные различия проявляют себя в более слабом электрическом импульсе и большом латентном периоде.

Исследование с использованием ЭЭГ интересно, но оно, по-видимому, нуждается в замене более прогрессивными методами хотя бы уже потому, что они могут предоставить более детальное понимание работы отдельных зон стареющего мозга. Компьютерная томография (КТ-сканирование) — это, в сущности, рентген поперечного сечения головного мозга. Следовательно, она предоставляет изображение структуры мозга. Продолжением этого метода стала ядерно-магнитная) резонансная томография (ЯМР-сканирование), которая также дает изображения поперечного сечения мозга (или других частей организма), а кроме того, может создавать трехмерные изображения структурных образований мозга (что неможет делать КТ-сканирование). Эти тонкие методы хорошо подходят для определения достаточно крупных аномалий, таких как атрофия тканей или опухоль. Поэтому неудивительно, что они использовались при анализе структуры мозга у пациентов со слабоумием. Тем не менее, уровень детальности, представляемый сканиронанием (хотя он постоянно улучшается), недостаточен для исследования небольших изменений у пожилых пациентов, не имеющих слабоумия. Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) основана на совершенно другом принципе. Она измеряет, как в мозге происходит метаболизм слаборадиоактивного вещества, введенного в вену. Чем активнее зона мозга, тем сильнее процесс обмена веществ в нем и тем больше радиоактивного вещества будет использовано. Это можно определить, применяя соответствующий сканер. Следовательно, в то время как КТ и ЯМР исследуют структуру мозга, ПЭТ измеряет его уровень активности