С возрастом мозг «усыхает»

С помощью нового метода обработки изображений, получаемых при проведении магнитно-резонансной томографии (МРТ), исследователи Стэнфордского университета, работающие под руководством Авива Мезера (Aviv Mezer), визуализировали процесс возрастных изменений человеческого мозга. На основании полученных таким образом данных они разработали кривую, позволяющую оценивать характер созревания и старения мозга пациентов. Ее применение облегчит диагностику и мониторинг состояния людей с психическим заболеваниями, отставанием в развитии и другими отклонениями.

Созревание и старение тела человека сопровождается визуальными изменениями, видимыми невооруженным глазом. Однако до сих пор никто не имел возможности наблюдать за процессами, происходящими в созревающем и стареющем мозге, объем которого, как оказалось, примерно до 40 лет постепенно увеличивается, после чего начинает медленно уменьшаться. К концу жизни размер мозга человека примерно соответствует размеру мозга 7-летнего ребенка.

Несколько десятилетий назад специалисты получили в свое распоряжение метод магнитно-резонансной томографии, позволяющий визуализировать ткань мозга и выявлять формирующиеся в ней опухоли, а также оценивать активность нейронов и ее нарушения. Однако вариабельность метода и субъективность оценки затрудняет сопоставление изображений, получаемых разными лабораториями.

В прошлом году авторы, работавшие в составе междисциплинарной группы исследователей, приняли участие в разработке методики, позволяющей проводить количественное сопоставление изображений, полученных с помощью разных модификаций аппаратов МРТ. Впоследствии, взяв за основу эту методику, они нашли способ с высокой степенью точности оценивать объем белого вещества головного мозга, преимущественно формируемого длинными отростками нейронов, покрытыми изолирующей миелиновой оболочкой, необходимой для эффективной передачи нервных импульсов.

Белое вещество играет критическую роль в развитии и угасании головного мозга. Целый ряд заболеваний, в том числе шизофрения и аутизм, ассоциированы с аномалиями этого компонента головного мозга. Несмотря на важную роль белого вещества, до сих пор не существовало системы измерений, которая позволяла бы оценивать его соответствие нормальным показателям.

Задавшись целью разработки такой системы, исследователи получили изображения 24 регионов головного мозга 102 человек в возрасте от 7 до 85 лет и использовали их для создания комплекса кривых, демонстрирующих увеличение и последующее уменьшение объема белого вещества в каждом из 24 анализируемых регионов мозга в течение жизни.

Оказалась, что по форме полученные кривые напоминают радугу: они начинаются и заканчиваются примерно на одном и том же уровне с пиком, приходящимся на период между 30 и 50 годами. Однако характер изменений отличается для разных регионов мозга. Некоторые из них, в том числе отвечающие за двигательную активность, описываются длинными пологими дугами, высота которых мало изменяется на всем протяжении жизни.

Динамика изменения объема белого вещества головного мозга начиная с 7-летнего возраста и заканчивая 83 годами.
Наиболее подверженные изменениям регионы окрашены красным цветом, а наименее подверженные – голубым.

В то же время, для кривых, описывающих состояние регионов мозга, ответственных за мышление и обучение, характерны крутые изгибы. (Авторы отмечают, что минимальный возраст участников исследования составил 7 лет, что соответствует значительному уровню развития головного мозга.)

В будущем исследователи планируют изучить корреляцию между составом мозга и процессом обучения, а также возможность использования этого показателя в диагностике заболеваний головного мозга, задержек умственного развития и психических отклонений.

Они уже продемонстрировали возможность выявления пациентов с рассеянным склерозом по несоответствию объема белого вещества их головного мозга показателям нормальной кривой. При этом отклонения от нормальных показателей у таких пациентов выявлялись даже при анализе состояния регионов мозга, не имеющих визуализируемых изменений.

Статья Jason D. Yeatman et al. Lifespan maturation and degeneration of human brain white matter опубликована в журнале Nature Communications.

Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Stanford University:
Stanford scientists track the rise and fall of brain volume throughout life.

23.09.2014