Масштабне дослідження ідентифікувало чотири фундаментальні поворотні точки у розвитку нейронних зв'язків протягом життя, що може допомогти у розумінні когнітивних та поведінкових змін.

У людському мозку міститься близько 86 мільярдів нейронів. Це «таємничі метелики душі», як їх називав нобелівський лауреат Сантьяго Рамон-і-Кахаль – головні клітини нервової системи, які відповідають за передачу всієї інформації, що дозволяє нам думати, сміятися, запам'ятовувати чи дихати. Ці метелики спілкуються, як казав Кахаль, через «поцілунки» – синапси, і творять складні зв'язки для передачі нервових імпульсів, що формують життя.

Проте ця мережа нейронних «доріг», що наповнює мозок, не є статичною; вона змінюється та переконфігурується протягом життя. Дослідження, опубліковане нещодавно в журналі Nature Communications, заглибилося в те, як ці структури організуються в часі, та ідентифікувало п'ять «епох» людського мозку. Тобто п'ять різних періодів нейронного розвитку. Автори, група вчених з Кембриджського університету (Велика Британія), дійшли висновку, що в розташуванні цих нейронних мереж відбуваються ключові зміни приблизно у 9, 32, 66 та 83 роки.

Порівнявши мозок понад 3800 людей віком від нуля до 90 років за допомогою магнітно-резонансної томографії, що відображає нейронні зв'язки, вчені виявили ці чотири поворотні точки, які позначають початок і кінець «вікових» періодів мозку. Це відкриття є значущим, особливо якщо врахувати, що спосіб з'єднання мозку пов'язаний з неврологічними, психічними розладами та розладами нейророзвитку. «Розуміючи ключові поворотні точки, ми зможемо краще зрозуміти, до чого мозок найбільш вразливий у різному віці. Чим більше ми дізнаємося про очікувані зміни в мозкових зв'язках протягом життя, тим краще ми зможемо відрізнити те, що вважається здоровою та типовою зміною, від ознак чогось, пов'язаного з розладом», – пояснює Алекса Мауслі, авторка дослідження.

Перша поворотна точка, яку локалізували дослідники, припадає приблизно на дев'ять років. До цього часу, стверджують вони, у мозку дітей відбувається «консолідація мережі» нейронів, де виживають найактивніші синапси і відбувається збільшення сірої речовини (яка містить нейрони) та білої (що складається зі зв'язків). Але наприкінці цієї першої дитячої фази – і співпадаючи з початком статевого дозрівання – мозок переживає радикальну зміну у своїй когнітивній та поведінковій здатності.

Другий ідентифікований етап, який автори називають «підлітковим віком», триває від дев'яти до 32 років. У цей проміжок часу організація всієї нейронної проводки залишається більш-менш постійною: вся ця структура все більше уточнюється, а зв'язки стають все ефективнішими.

Проте те, що друга фаза триває до тридцяти років, не означає, що мозок залишається підлітковим до цього віку, зазначає Сандра Доваль, професор-дослідниця Міжнародного університету Ла-Ріохи. У заявах порталу SMC España, дослідниця, яка не брала участі в цій роботі, уточнює, що «дослідження ідентифікує, коли змінюються патерни реорганізації мозкової проводки, а не коли мозок дозріває, старіє або знижує свої функціональні можливості». Фактично, самі автори нагадують, що «перехід до дорослого життя залежить від культурних, історичних та соціальних факторів», що робить його зміною, більш залежною від контексту, ніж від біології.

Найсильніша зміна

У 32 роки дослідники з Кембриджа ідентифікують ще одну поворотну точку, «найсильнішу зміну» в організації нейронних мереж за все життя, за їхніми словами. Це співпадає з піком дозрівання білої речовини — інші дослідження вже вказували, що на початку 30-х років досягається межа мозкової зв'язності — і зміни в архітектурі нейронної мережі, які до цього відбувалися швидко, сповільнюються. Цей вік мозку є найдовшим етапом і триває від 32 до 66 років. «Цей період стабільності мережі також відповідає плато в інтелекті та особистості», — погоджуються автори.

Є ще одна поворотна точка у 66 років, що співпадає зі значною зміною у здоров'ї та когнітивних функціях у країнах з високим доходом, нагадують вчені. Дійсно, саме з цього віку можуть почати з'являтися деменція або гіпертонія, які також пов'язані з когнітивним погіршенням та прискореним старінням. Ця фаза триває до 83 років.

Приблизно у цьому віці відбувається остання з поворотних точок, виявлених дослідниками з Кембриджа, і починається останній вік мозку. Хоча вони визнають, що дані щодо цієї фази обмежені, вони все ж виявляють, що різні області мозку відчувають більше труднощів у спілкуванні.

Мауслі стверджує, що те, як мозок змінює зв'язки протягом життя, може допомогти «краще зрозуміти пов'язані зміни в когнітивних функціях та поведінці». «Розуміння цих коливань може допомогти нам зрозуміти, як люди змінюються протягом життя і чому вони вразливі до різних розладів у різному віці», — пояснює дослідниця у відповіді електронною поштою.

Рафаель Ромеро Гарсія, директор Лабораторії нейровізуалізації та мозкових мереж Севільського університету, заявив SMC, що це «ретельне дослідження», і, хоча воно має визнані авторами обмеження — наприклад, аналіз не був розділений за статтю, а чоловіки та жінки можуть мати різні темпи розвитку — він зазначає: «Це великий внесок, який дозволив виявити моменти перелому в розвитку і може допомогти нам краще зрозуміти мозкові порушення, пов'язані з розладами нейророзвитку та деменцією».

Цей вчений, який також не брав участі в дослідженні, тим не менш, уточнює, що не слід інтерпретувати ці етапи дозрівання мозку як «строгі кордони». «Відмінність між дозріванням та старінням відносно довільна. Крім того, слід враховувати, що дослідження фокусується лише на зв'язності мозку, воно не аналізує, як змінюються в ці періоди когнітивні аспекти, такі як навчання, пам'ять, здатність вирішувати проблеми тощо», — зазначає він.

Для Сандри Доваль «результати чудово узгоджуються з відомими віхами нейророзвитку та старіння», але вона також підкреслює обмеження дослідження — ще один приклад: люди старше 60 років, ймовірно, здоровіші, ніж середній показник для їхнього віку, і це може неточно відображати типове старіння — і закликає до обережності при інтерпретації висновків, хоча і визнає їхню «наукову значущість». «Ці висновки не генерують негайних прямих клінічних рекомендацій, а скоріше встановлюють цінний науковий контекст для майбутніх досліджень критичних вікон профілактичного або терапевтичного втручання на різних етапах життя.»