Мозг не просто уменьшается с возрастом: изменяется его форма

Мозг человека меняется с возрастом, и не так, как считалось раньше. Новое исследование, опубликованное в Nature Communications, показывает: мозг не только уменьшается, но и изменяет свою форму. Эти трансформации связаны с ухудшением когнитивных функций — памяти и мышления — и могут служить ранним признаком риска деменции, ещё до появления явных симптомов.

Ранее учёные концентрировались на уменьшении отдельных зон мозга, таких как гиппокамп — ключевой центр памяти. Было известно, что разные регионы усыхают с разной скоростью. Но ведь мозг работает не как набор отдельных запчастей, а как единую сеть, где всё связано.

Авторы исследования решили посмотреть шире: что происходит не с отдельными участками, а с мозгом целиком? Они проанализировали более 2 600 МРТ-сканов взрослых от 30 до 97 лет. Основная часть пришлась на 2 039 сканов из мировой базы OA-SIS, а также на 564 снимка из Центра когнитивного старения Кембриджа. Благодаря высочайшему разрешению удалось оценить тонкие структурные сдвиги.

Учёные измеряли расстояния между соответствующими точками левого и правого полушарий. Например, следили, насколько изменяется расстояние между левым и правым гиппокампом с возрастом. Так они выявили «расширение» (участки расходятся) и «сжатие» (участки сближаются).

Выяснилось: с возрастом нижние передние части мозга раздуваются в стороны, а верхние задние — наоборот, сходятся. Получается своего рода «оседание» формы: мозг будто плавно сползает вниз. Чем старше испытуемый, тем заметнее этот эффект.

Даже после учёта общего уменьшения объёма мозга, сдвиги формы оставались значительными. Более того, именно такие сдвиги были связаны с ухудшением тестов на память и исполнительные функции: чем сильнее расширение и сжатие, тем хуже результаты. Это показывало корреляцию между геометрией мозга и работой ума, даже если учесть возраст.

Авторы отмечают: привычные молекулярные исследования важны, но не видят всей картины. Крупномасштабные изменения формы кое-что объясняют: например, почему так уязвим отдел мозга — энторинальная кора, где обычно стартует болезнь Альцгеймера. Он близок к твёрдому основанию черепа и легко подвергается давлению со всех сторон.

Такое влияние механических и геометрических факторов может быть путём к раннему определению риска ухудшения памяти. Впрочем, у работы есть ограничения: большинство данных — срезы по разным возрастам, а не долгосрочное наблюдение за одними и теми же людьми. Кроме того, измерения касаются лишь структурных изменений, а вот биологические механизмы их до конца не ясны. Возможно, на мозг влияют не только потеря вещества, но перемещение жидкости, давление или даже гравитация.

Авторы надеются, что будущие работы раскроют, как такие сдвиги могут провоцировать болезни вроде Альцгеймера и помогут заранее выявлять группы риска.