Рис. 10. Рисунок нейронов сделан нейробиологом и лауреатом Нобелевской премии Сантьяго Рамоном-и-Кахалем (1852–1934)
Рис. 11. Нейроны и дендриты
Как ясно видно на рис. 11, у нейрона есть один длинный отросток (аксон) и множество дендритов. Аксоны заключены в жировую оболочку – миелин. Области мозга, в которых много аксонов, называются белым веществом из-за цвета миелина. Белое вещество состоит из отростков нейронов, формирующих волокна и тракты, являющиеся звеньями проводящих путей центральной нервной системы. Серое вещество сконцентрировано во внешних областях мозга, в его коре, где находятся тела нейронов. Серое и белое вещество легко различить на МРТ.
Как я уже упоминал, нейроны пользуются нейротрансмиттерами для передачи сигналов другим нейронам. Эти нейротрансмиттеры повышают или понижают вероятность того, что нейрон «деполяризуется», то есть передаст электрический сигнал от ядра клетки к окончанию аксона. Данный процесс активирует следующий нейрон, затем следующий и так далее, пока не будет сформирована полная электрическая цепь. Цепь состоит из групп нейронов (сотен и тысяч), иногда из разных областей мозга, которые соединяются друг с другом, когда мы, например, говорим или читаем. Кахаль показал, что нейроны являются строительными блоками нашего мозга и основой любой мозговой активности. Мозг содержит около 100 миллиардов нейронов, разделенных на четыре основные области: лобную, височную, теменную и затылочную доли (рис. 12).
Рис. 12. Мозг разделен на четыре доли: лобную, височную, теменную и затылочную
Так что же происходит с нашим мозгом, когда мы стареем? Мы, конечно, понимаем, что что-то меняется, так как меняются наши умственные способности, а умственные способности неразрывно связаны с функциями и анатомией мозга. Но что конкретно меняется? Умирают ли нейроны? Меняется ли форма или состав ядра нейронной клетки? Или что-то происходит с отростками («проводами») или жировой оболочкой аксонов, обычно увеличивающей активность мозга? И какая часть мозга больше всего страдает от этих изменений? Вопросов достаточно для того, чтобы подробнее рассмотреть строение мозга. Но прежде чем сделать это, давайте побольше узнаем о том, как процесс старения действует на наше тело.
Изменения на клеточном уровне
Клетки мозга подвержены тем же процессам старения, что и остальные клетки нашего тела. Многие исследования подтвердили, что важную роль в этом процессе играет воздействие гормона инсулина. Это связано с тем, что инсулин лежит в основе метаболизма – процесса, при помощи которого происходит превращение съеденной нами пищи в энергию. За долгие годы метаболизма наш организм изнашивается. Активность глюкозно-инсулиновой системы связана с количеством потребляемых калорий. Люди, которые ежедневно едят мало, но достаточно, живут дольше. Эта мысль не нова: ее высказывал во II веке до н. э. древнегреческий врач Гален в качестве правила для продления жизни. Венецианский аристократ XVI века Луиджи Корнаро также был сторонником данной теории. С тех пор бесчисленное множество исследований подтвердили эту точку зрения, хотя большинство из них и проводилось на животных, например мышах. Уменьшение числа потребляемых калорий лежит также в основе окинавской диеты, которую я рассмотрю позднее.
Таким образом, чем меньше вы едите, тем более здоровую и долгую жизнь сможете прожить. Для некоторых людей это автоматический процесс: они генетически запрограммированы на умеренность в еде. Хотя пока не полностью понятно, как меньшее количество еды приводит к долгой жизни, биологи считают, что, когда наступают тяжелые времена и организм получает мало пищи, запускается физиологическая реакция. Она защищает клетки при помощи уменьшения активности в инсулиново-сигнальных путях и увеличивает шансы на выживание. Другими словами, низкий уровень метаболизма уменьшает износ{2}.
С этим связан и другой механизм, играющий важную роль в старении, – окислительный стресс. Он случается, когда химически активные молекулы, содержащие кислород, производятся в количествах, значительно превышающих нормальные, что ведет к повреждению клеток. Некоторые из этих молекул – свободные радикалы – естественный побочный продукт дыхания, имеющийся у всех нас.
Окислительный стресс – кумулятивный процесс, связанный со старением, опасный, в частности, для ДНК (генетической информации, содержащейся в клетке). Хотя долгое время считалось, что окислительный стресс всегда вредит клеткам, сейчас полагают, что небольшой стресс не приносит вреда, а опасен только очень высокий уровень. Большое количество еды повышает уровень метаболизма и, следовательно, окислительный стресс, в то время как умеренность в еде производит защитный эффект.
Помимо глюкозно-инсулиновой системы и окислительного стресса, имеется много других факторов, влияющих на старение клеток нашего тела. Примером служит повреждение митохондрий, накапливающееся годами. Митохондрии – это клеточные структуры, играющие важную роль в метаболизме. Другим серьезным фактором является ослабление с возрастом наших легких и сердца. По мере того как наши кровеносные сосуды становятся тверже и тоньше, все меньше питательных веществ и кислорода достигает нашего мозга. Это может привести к гипоксемии (снижению насыщенности крови кислородом) или, в худшем случае, к кислородному голоданию, то есть к полному отсутствию кислорода. Что, в свою очередь, чревато повреждением клеток или даже их смертью, в результате чего снижается мозговая активность.
Стопятнадцатилетний мозг
Всего 20 лет назад ученые считали, что по мере того, как мы стареем, клетки мозга начинают умирать и этот процесс запускается при рождении и ускоряется, когда мы достигаем 70 лет. Новые же исследования показали, что большинство клеток мозга остаются почти нетронутыми до момента нашей смерти (если нет какого-либо мозгового заболевания). Так было, например, в случае 115-летней Хендрики ван Андель, мозг которой изучали нейробиологи медицинского центра университета Гронингена сразу после ее смерти.
Достижение ста лет – особое событие для любого, кто живет так долго, но для Хендрики такой возраст оказался еще более значимым. Когда она родилась в 1890 году, то весила всего 1,6 килограмма, и ее шансы на выживание были крайне низки. В детстве она обладала слабым здоровьем: Хендрика заболела после первого дня в школе, и родители решили, что она должна оставаться дома. Ее отец был учителем и обучал ее на дому; позже она и сама стала учительницей.
До 105 лет Хендрика жила одна. После этого ее зрение испортилось до такой степени, что ей пришлось переехать в дом престарелых. Но ее умственные способности были в полном порядке. Она ежедневно слушала радио и знала, что происходит в политике и спорте. В возрасте 82 лет, когда она еще не знала, сколько проживет, Хендрика завещала свое тело для медицинских исследований. Когда ей было 111, она связалась с медицинским центром университета Гронингена, чтобы узнать, нужно ли им еще такое старое и хрупкое тело. Ученые решили навестить ее. Они объяснили, что ее тело представляет огромную ценность, и попросили ее пройти несколько тестов. Она была рада сделать что-нибудь для науки и прошла два набора нейропсихологических тестов: в 112 и почти в 114 лет. Тесты показали, что ее память была чрезвычайно хорошей для такого возраста: она пересказывала истории лучше, чем 70-летние. Также Хендрика могла сосредоточивать внимание и распознавать объекты при помощи прикосновений. Второй набор тестов продемонстрировал, что она испытывает немного больше трудностей с вопросами, касающимися кратковременной памяти и логического мышления, но у нее совершенно точно отсутствовали расстройства познавательных способностей и признаки болезни Альцгеймера. Посмертное исследование подтвердило эти данные. Ткань ее мозга находилась в замечательном состоянии. В отличие от людей с болезнью Альцгеймера, у нее был небольшой переизбыток белка и ни единого следа уменьшившихся или мертвых нейронов. Отсутствовали и признаки отвердения артерий. Причина смерти Хендрики не имела никакого отношения к мозгу. Она умерла от недиагностированного рака желудка.
С тех пор исследования ДНК показали, что, вероятно, генетика играет большую роль в сохранении здорового состояния мозга при старении: оказалось, что у Хендрики имелся «хороший» вариант генов, связанных с болезнью Альцгеймера. Ее мать дожила до 100 лет, что также доказывает хорошую наследственность. Согласно исследователям из Гронингена, случай Хендрики ван Андель свидетельствует о том, что достижение чрезвычайно преклонного возраста не всегда автоматически сопровождается существенным износом мозга или его заболеваниями. Тем не менее изменения в мозге происходят по мере старения даже у здоровых людей.
