Когнитивное старение

Как и другим органам, мозгу свойственны возрастные изменения. В результате некоторые люди замечают, что медленнее запоминают и воспроизводят информацию. Изменения в мозге, связанные со старением, влияют на способность к обучению и память. Это естественный процесс, называемый когнитивным старением или старением мозга, и обычно он не является признаком серьезных проблем с памятью — опыт и знания с возрастом обычно увеличиваются, а скорость обработки информации, принятия решений снижаются, ухудшается память некоторых видов. Когнитивное старение не болезнь, а естественная часть процесса, но этот процесс необходимо контролировать, чтобы не пропустить серьезной проблемы — деменции.

Деменция — прогрессирующая потеря памяти, речевых навыков, способности решать проблемы и других мыслительных способностей, выраженная настолько, что мешает человеку вести повседневную жизнь. Если человек задается одним и тем же вопросом, заблудился в хорошо знакомом месте, с трудом следует простым инструкциям, забывает имена, лица, связанные с местом важные детали, следует срочно обратиться к врачу, поскольку перечисленное — признаки деменции.

По статистике, почти четверо из десяти человек к 65 годам замечают легкую потерю памяти. Помимо легкой потери памяти, у пожилых людей повышен риск развития деменции. После 65 лет этот риск удваивается примерно каждые пять лет.

Наряду с изменением образа жизни, например правильным питанием и регулярными физическими упражнениями, сохранить здоровье мозга даже в пожилом возрасте помогут тренировки — проактивные меры по уходу за мозгом — упражнения, игры, занятия, стимулирующие его работу.

Польза тренировки мозга для пожилых людей

Невозможно остановить старение мозга, но есть способы сохранить его остроту и поддержать когнитивные функции, то есть способность понимать происходящее и действовать в соответствии с ним. Умственные упражнения особенно важны для пожилых людей. Игры для мозга помогут пожилым людям оставаться активными и здоровыми. Тренировки для мозга и изменение образа жизни улучшат когнитивные функции и положительно скажутся на психическом здоровье.

Поддержание активности мозга и здоровья тела — одни из лучших способов сохранить здоровье мозга. Несколько способов начать:

Придерживайтесь сбалансированной диеты с высоким содержанием фруктов и овощей и низким содержанием жиров. Некоторые диеты, в том числе средиземноморская, снижают риск ухудшения когнитивных функций. Не забывайте пить достаточно воды в течение дня и ограничьте употребление алкоголя.
Будьте физически активны: занимайтесь аэробными упражнениями — быстрой ходьбой, плаванием, танцами или ездой на велосипеде. Старайтесь двигаться не менее 30 минут в день.
Оставайтесь на связи: общение с другими людьми в рамках общественных мероприятий и программ поддержит умственную активность и улучшит самочувствие. Для этого можно регулярно созваниваться с друзьями и родственниками, вступить в книжный клуб или заняться волонтерством.
Испытывайте свой мозг: помогут любые целенаправленные умственные упражнения — составьте список дел, а затем запомните его; послушайте новую песню и запишите часть текста; нарисуйте маршрут от вашего дома до библиотеки и т. д.
Решайте головоломки: игры со словами и числами — хороший способ поддержки языковых навыков. Большинство пожилых людей знакомы с поиском слов или кроссвордами. Играйте в скрэббл, решайте головоломки, посещайте онлайн-занятия или изучайте новый язык, чтобы сохранить остроту ума.
Следите за здоровьем: забота о физическом здоровье положительно влияет и на когнитивное. Своевременно проходите медицинские обследования, контролируйте высокое кровяное давление и другие сосудистые заболевания, не курите, старайтесь спать по семь-восемь часов в сутки и обязательно лечите любые нарушения зрения или слуха.
Развивайте мелкую моторику: да, это детское занятие, но трудно не заметить, что к старости моторные навыки ослабевают, и это связано с возрастными изменениями мозга — доказано, что развитие мелкой моторики помогают сохранить его здоровье.

Когда стоит беспокоиться о потере памяти

Когнитивные изменения, происходящие с возрастом, могут привести к потере памяти, но легкая забывчивость, связанная с возрастным ухудшением памяти, часто является нормальным явлением и не свидетельствует о деменции или серьезных проблемах с памятью. К признакам легкой формы забывчивости относятся:

Принятие неверных решений — изредка.
Кратковременная потеря счета времени.
Трудности с подбором нужного слова.
Раскладывание вещей в непривычных местах.
Сложности с давними воспоминаниями.

Серьезные проблемы с памятью затрудняют выполнение повседневных задач, например вождение автомобиля и поход по магазинам. Следует обратиться к врачу, если у вас или близкого появились:

Неспособность здравой оценки повседневной жизни.
Большие пробелы в памяти или забывание того, где были.
Существенное недопонимание или неправильное использование языка.
Размещение повседневных вещей в нехарактерных местах (вязание в холодильнике, например).
Кратковременная потеря памяти о недавних событиях.

Врач проведет обследование и диагностику, чтобы определить причину проблем с памятью, и при необходимости направит к специалисту.

Следует спросить у врача:

Могут ли изменения в образе жизни улучшить мою память и защитить мой мозг?
Как определить, вызваны ли мои проблемы с памятью естественным старением или являются признаками более серьезного заболевания, например болезни Альцгеймера или деменции?
Есть ли другие заболевания, усугубляющие мои симптомы?
Стоит ли беспокоиться, если я плохо справляюсь с интеллектуальными играми или другими сложными заданиями? Является ли это признаком деменции?
Как понять, что изменения в образе жизни приносят пользу?
Сколько часов в день мне следует уделять интеллектуальным играм?
Что значит, если я устаю после игр?
Как понять, что игры для развития мозга приносят пользу?

Влияние старения на здоровье мозга

Старение — основной риск-фактор для большинства нейродегенеративных болезней, включая легкие когнитивные нарушения и заболевания, ассоциированные с деменцией (болезнь Альцгеймера, цереброваскулярные болезни, болезнь Паркинсона, боковой амиотрофический склероз). Несмотря на множество исследований, сфокусированных на болезнях пожилого возраста, лишь ничтожная их часть посвящена изменениям, происходящим в стареющем мозге при отсутствии нейродегенеративных болезней, и по нейропсихологическому профилю людей, достигших преклонного возраста без нейродегенеративных заболеваний. Результаты исследований предполагают, что процесс старения мозга обуславливается несколькими структурными, химическими и функциональными факторами и рядом нейрокогнитивных изменений. Последние исследования на модельных организмах свидетельствуют, что по ходу старения происходят значительные изменения в экспрессии генов на уровне отдельно взятых нейронов.

Старение связано со многими физическими, биологическими, химическими и психологическими изменениями, происходящими в мозге. Ученые описывают эти изменения комплексно — с помощью концептуальных моделей, например STAC (Scaffolding Theory of Aging and Cognition), основанной на нейронных изменениях в белом веществе, истощении дофамина, усыхании и истончении коры больших полушарий.

Компьютерная томография показала расширение желудочков мозга по мере старения, магнитно-резонансная томография — возрастные региональные уменьшения в объеме головного мозга. Это уменьшение объема неравномерно: некоторые участки мозга сжимаются со скоростью до 1% за год, а другие остаются относительно стабильными до конца жизни. Строение мозга сложно — он состоит из многих различных областей и типов тканей. Различные функции различных тканей мозга подвергаются возрастным изменениям в разной степени.

Вещество мозга делится на серое вещество и белое. Серое вещество состоит из тел клеток в коре головного мозга и в подкорковых ядрах, белое — из тесно упакованных миелинизированных аксонов, соединяющих нейроны друг с другом и с периферией.

Потеря нейронных сетей и пластичности мозга

Пластичность мозга характеризует его способность изменять свою структуру и выполняемые участками функции. Если мозг не задействует функцию какого-то своего участка, то выделяет меньше ресурсов на поддержание его и выполняемой им функции (если вы не используете это, вы теряете это).

Один из предполагаемых механизмов, приводящих к наблюдаемому возрастному уменьшению пластичности мозга у животных, — изменения в регулировании процессов кальциевого обмена. Способность организма управлять кальцием сказывается на способности нейронов возбуждаться и продвигать потенциал действия, что в свою очередь влияет на способность мозга изменять свою структуру и функции отделов. Предположительно, возрастное уменьшение когнитивных способностей связано не только с гибелью нейронов, но и с изменением свойств синапсов. По результатам экспериментов на животных, возрастной когнитивный дефицит частично происходит от изменения активности ферментов и химических переносчиков сигналов, изменения экспрессии генов в клетках мозга.

Истончение коры головного мозга

Исследования с МРТ показали, что серое вещество мозга уменьшается в объеме к старости. Белое вещество увеличивается в период 19–40 лет, а затем тоже уменьшается. Исследования на основе воксельной морфометрии идентифицировали зоны, наиболее подверженные процессу потери серого вещества у пожилых людей, — островковую долю и верхнюю теменную извилину. Первые 6 десятилетий жизни человека наиболее быстро уменьшается плотность серого вещества в дорсальной, лобной и теменной долях на межполушарной и боковой поверхностях мозга. Поясная кора и затылочная доля возрастному уменьшению серого вещества не подвержены. Возрастные эффекты влияют на плотность серого вещества в задней части височной доли преимущественно в левом полушарии. Ширина борозд мозга увеличивается не только с возрастом, но и с сопутствующим упадком когнитивных способностей.

Возрастное уменьшение серого вещества вносит основной вклад в уменьшение объема мозга в целом. Снижается плотность нейронов мозга, меняются микроструктуры белого вещества и энергетический метаболизм в мозжечке. При старении происходит общая атрофия коры головного мозга, уменьшение объема хвостатого ядра.

Возрастная морфология нейронов

Большинство когнитивных нейробиологов по всему миру сходятся во мнении, что возрастное уменьшение умственных способностей происходит не вследствие потерь нейронов и гибели клеток, а от мелких региональных изменений в морфологии нейронов. Исследование на приматах показало возрастное уменьшение в размерах и количестве дендритных ветвей и дендритных шипиков пирамидальных нейронов в определенных регионах и слоях коры головного мозга.

У людей старше 50 лет зафиксировали уменьшение на 46% в количестве дендритных шипиков и их плотности. С помощью электронного микроскопа обнаружили, что у старых (27–32 года) обезьян на 50% меньше шипиков в пучке апикальных дендритов пирамидальных нейронов префронтальной коры.

Нейрофибриллярные клубки и амилоидные бляшки

При нарушениях работы тау-белка происходит разрушение микротрубочек и образование нейрофибриллярных клубков. Множество сопровождающих старение невропатологий (болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, сахарный диабет, артериальная гипертензия, атеросклероз) делают трудным распознавание паттерна чистого старения мозга. Одно из наиболее важных отличий чистого старения от патологического — расположение нейрофибриллярных клубков. При нормальном )без деменции) старении мозга количество нейрофибриллярных клубков относительно мало и их расположение ограничено обонятельным ядром, парагиппокампальной извилиной, миндалевидными телами и энторинальной корой. В случае чистого старения происходит общее увеличение плотности нейрофибриллярных клубков, но без существенного изменения мест их расположения.

Другой основной нейродегенеративный вкладчик в патологическое старение, обычно обнаруживаемый в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера, — амилоидные бляшки. В отличие от нейрофибриллярных клубков, амилоидные бляшки не являются стандартным признаком чистого старения.

Роль окислительного стресса

Окислительный стресс — повреждения, причиняемые клеткам свободными радикалами, высвобождаемыми при окислительных процессах. Возникновение когнитивных нарушений связывают с окислительным стрессом, воспалительными реакциями и изменениями в мозговых микрососудах. Точный вклад каждого из этих факторов в когнитивное старение пока не определен. Окислительный стресс наилучшим образом поддается контролю и наиболее понятен.

Мозг наиболее чувствителен к окислительным повреждениям. Повышенные окислительные повреждения ассоциированы с нейродегенеративными заболеваниями, легкими когнитивными нарушениями и индивидуальными особенностями мышления у здоровых пожилых людей. Мозг подвергается окислительному стрессу множеством способов, основные — окисление белков, перекисное окисление липидов и окислительные модификации ядерной и митохондриальной ДНК. Окислительный стресс может нарушить репликацию ДНК и ингибировать репарацию через множество разных процессов, включая укорочение теломер.

Иммунная система и жидкости

Проницаемость гематоэнцефалического барьера, нейровоспаление, нейродегенерация и вызванное микрофлорой кишечника хроническое системное воспаление связаны и взаимодействуют со старением. К примеру, гомеостаз кишечной микробиоты нарушается с возрастом, и даже при старении без сопутствующих болезней происходит нейровоспаление, включая активацию микроглии и производство воспалительных цитокинов.

Поток крови в мозгу сокращается с темпом 0.3–0.5 % в год. Глимфатическая система, выполняющая очистку центральной нервной системы от продуктов жизнедеятельности, важна для поддержания здоровья мозга, но ее эффективность снижается с возрастом. Факторы, присутствующие в циркулирующей жидкости, оказывают большое влияние на процесс старения мозга.

Функции дофамина и серотонина и их основные пути

В дополнение к возрастным структурным изменениям процесс старения связан со многими биохимическими изменениями. Нейроны коммуницируют друг с другом посредством нейромедиаторов. Несколько исследований позволили идентифицировать ряд таких нейромедиаторов и их рецепторов, изменяющихся в различных областях мозга по мере старения.

Как часть системы регулирования чувства удовольствия дофамин производится в телах нейронов, расположенных в ВОП, и высвобождается в прилежащее ядро и префронтальную кору. Его моторные функции связаны с другим путем: производящие гормон клеточные тела расположены в черной субстанции, а высвобождение гормона происходит в полосатое тело. Существуют возрастные изменения в синтезе дофамина, сайтах его связывания и количестве рецепторов. Исследования, использующие ПЭТ (позитронно-эмиссионная томография) на живых людях, показали существенное возрастное уменьшение в синтезе дофамина, особенно в регионах полосатого тела и экстрастриарной зрительной коры (за исключением среднего мозга), значительное возрастное уменьшение рецепторов D1, D2 и D3, общее уменьшение рецепторов D1 и D2 и специфическое уменьшение рецепторов D1 и D2, связанных с хвостатым ядром и скорлупой. Существенное возрастное уменьшение дофаминовых рецепторов D2 и D3 было обнаружено в передней поясной коре, лобной коре, боковой височной коре, гиппокампе, медиальной височной коре, миндалевидных телах, медиальном таламусе и боковом таламусе. Одно из исследований показало существенную обратную корреляцию между связыванием дофамина в затылочной доле и возрастом. Посмертные исследования показали, что количество D1 и D2 рецепторов уменьшается с возрастом и в хвостатом ядре, и в скорлупе, при этом пропорция рецепторов с возрастом не меняется.

Постепенная потеря дофамина считается причиной многих неврологических симптомов, развивающихся с возрастом, например уменьшения жестикуляции и увеличения ригидности. Изменение в уровне дофамина может быть причиной возрастных изменений в когнитивной гибкости.

С возрастом уменьшаются уровни различных серотониновых рецепторов и транспортера серотонина (5-HTT). Исследования с ПЭТ на живых людях выявили снижение уровней рецептора 5-HT2 в хвостатом ядре, скорлупе и лобной коре. Обнаружены уменьшения связывающей способности рецепторов 5-HT2 в лобной коре и связывающей способности транспортера серотонина (5-HTT) в таламусе и среднем мозге. Посмертные исследования выявили уменьшение связывающей способности серотонина и числа S1 рецепторов в лобной коре и гиппокампе, уменьшение сродства в скорлупе.

Глутамат

Глутамат — нейромедиатор, с возрастом уменьшающийся в количестве. У пожилых людей более низкая концентрация глутамата в моторной коре. Замечено существенное возрастное уменьшение глутамата в сером веществе теменной доли, базальных ядрах. В меньшей степени он уменьшается в белом веществе лобной доли. Эти изменения нейромедиатора изучались на мозге обычных людей, но регионы теменной доли и базальных ядер часто оказываются затронуты при ассоциированных со старением дегенеративных заболеваниях мозга, поэтому ученые предполагают, что глутамат в мозгу можно рассматривать как их маркер.

Нейропсихологические изменения

Ориентирование

Ухудшение ориентирования является одним из самых распространенных симптомов болезней мозга, поэтому тесты на ориентирование включены в почти все медицинские и нейропсихологические исследования. Подавляющее большинство исследований сфокусированы на оценке ориентирования людей при различных специфических патологиях и лишь немногие посвящены изменениям ориентирования в случае чистого старения. Некоторые исследования показывают, что ориентирование на протяжении жизни не уменьшается. Другие данные говорят, что небольшие ухудшения в ориентировании могут быть обычной частью процесса старения — одна из исследовательских команд заключила, что у пожилых людей с нормальной памятью есть небольшие проблемы с ориентированием, тогда как молодые люди с нормальной памятью не испытывают подобных проблем. Хотя текущие исследования полагают, что старение само по себе не имеет четкой ассоциации со значительным ухудшением ориентирования, небольшие проблемы такого рода являются частью обычного старения и не обязательно свидетельствуют о наличии какой-то специфической патологии.

Внимание

Внимание — широкая концепция, охватывающая когнитивные способности, позволяющие организмам иметь дело с присущими мозгу ограничениями в обработке информации, выбирая информацию для последующей обработки. Поскольку ресурсы человеческого мозга ограничены, люди используют внимание для сосредоточения на определенных стимулах и отгораживания от других. Многие престарелые люди отмечают снижение внимания.

Память

В людях идентифицированы различные виды памяти — эксплицитная (включающая в себя эпизодическую и семантическую), рабочая, пространственная, процедурная. Проведенные исследования обнаружили, что свойства памяти, связанные с медиальной височной долей, особенно уязвимы для возрастного упадка. Ряд исследований предоставили сходящиеся доказательства, что лобная доля и дофаминовые пути особенно подвержены возрастным процессам, приводящим к изменению памяти.

Речь

Местонахождение, степень, интенсивность паттерна визуализации уровня кислорода в крови, предоставляемого функциональной МРТ, меняются с возрастом предсказуемым образом. К примеру, поведенческие изменения, ассоциированные со старением, включают снижение производительности при выполнении задач, относящихся к поиску слов, пониманию предложений с высокой синтаксической сложностью и/или требующих большой рабочей памяти, создание таких предложений.

Обучение и поведенческая гибкость

Обучение эффективно у детей и труднее дается с возрастом. Исследование, использующее нейровизуализацию, идентифицировало быстрое повышение уровня нейромедиатора ГАМК как основной компонент потенциального объяснения того, как обучение происходит. Поведенческую гибкость можно охарактеризовать как надлежащую и эффективную адаптацию к различным ситуациям и к меняющимся требованиям окружающей среды, включая скорость адаптации, способность разрабатывать решения возникающих проблем и искать новые решения старых. Исследования показывают, что на поздних фазах старения ослабляется поведенческая гибкость и уменьшаются размышления о путях действий.

Генетические изменения

Различия в проявлении старения обусловлены генетикой, здоровьем и воздействием окружающей среды. Поиск генетических факторов всегда был важной стороной в попытке объяснить неврологические процессы. Исследования, сфокусированные на аутосомном доминировании, внесли большой вклад в понимание генетики чистого старения.

Аутосомное доминирование — паттерн наследования характеристик некоторых генетических нарушений. С возрастом в человеческом мозге происходит снижение функциональности и изменения в экспрессии генов. Эти изменения, возможно, происходят от окислительных повреждений ДНК в районах промоторов генов.

После 40 лет снижается активность некоторых генов, в том числе отвечающих за обучение, вовлеченных в долговременную потенциацию, генов кальциевого сигналинга, пластичности синапсов, высвобождения и захвата синаптических пузырьков. Увеличивается активность генов, ассоциированных с реакцией на стресс и репарацией ДНК, и генов антиоксидантной защиты.

Проводятся исследования по созданию биомаркеров старения, систем их обнаружения и систем компьютерной обработки данных для измерения биологического возраста мозга. К примеру, компьютерные программы на основе методов глубокого обучения анализируют снимки магнитно-резонансной томографии и оценивают возраст мозга с относительно высокой точностью, что среди прочего позволяет обнаруживать ранние признаки болезни Альцгеймера и различные нейроанатомические паттерны неврологических расстройств.