Здоровье мозга в раннем детстве предсказало его возраст в 45 лет
Биологический возраст головного мозга коррелирует с когнитивными функциями, скоростью когнитивного спада, а также здоровьем мозга в трехлетнем возрасте. Это выяснили американские и новозеландские ученые, которые определили возраст мозга почти 900 человек по МРТ-сканам, а затем проследили корреляции с различными когнитивными показателями. Результаты работы говорят о том, что старение мозга завязано не только на старении организма, но и отражает неврологические особенности, которые присутствуют уже в раннем детстве, пишут ученые в препринте, опубликованном на портале bioRxiv.
Во младенчестве и старости человека мозг претерпевает самые значимые структурные и функциональные изменения. У маленького ребенка гораздо больше нейронов, чем у взрослого человека: в процессе развития в первые годы жизни формируются крепкие нейронные связи, в связи с чем «лишние» нейроны погибают. А вот уже в старости разрушаются сами нейронные связи, что сопутствует процессу нейродегенерации и появлению различных заболеваний, например, болезни Альцгеймера или деменции и вне ее.
При этом, разумеется, существуют факторы, которые либо ускоряют, либо замедляют процесс старения мозга, а его признаки можно обнаружить уже в молодости. Другими словами, у мозга (как, впрочем, и у всего остального организма) есть свой биологический возраст, который не всегда соотносится с реальным календарным возрастом человека, но может помочь выявить риски развития различных заболеваний.
Проверить, можно ли предсказать возраст мозга в зрелом возрасте по информации, полученной в раннем детстве, решили психологи под руководством Максвелла Эллиотта (Maxwell Elliott) из Университета Дьюка. Для этого они использовали данные из популяционного исследования жителей Новой Зеландии, родившихся в 1972–1973 годах.
Для каждого из 869 участников, которые попали в итоговую выборку для анализа, были доступны результаты когнитивных тестов, проведенных несколько раз в течение их жизни: они были направлены на изучение понимания речи, восприятия, рабочей памяти и скорости когнитивных процессов. Самые ранние тесты проводились, когда участникам было по три года, а самый последний — в возрасте 45 лет. Также для участников было доступно заключение невролога, который оценивал здоровье их головного мозга в трехлетнем возрасте на основе их языковых и моторных способностей, а также особенностей их поведения.
В возрасте 45 лет участники также прошли МРТ-сканирование головного мозга. Возраст мозга участников в этом возрасте определяли по его структуре автоматически — с помощью алгоритма, обученного на МРТ-сканах головного мозга более двух тысяч человек (подробнее о его работе вы можете прочитать в нашей заметке).
Несмотря на то, что все участники исследования были примерно одного возраста, возраст их головного мозга, судя по результатам работы алгоритма, составлял от 23 лет до 71 года. Больший возраст головного мозга значимо (p < 0,001) коррелировал с низкими показателями по когнитивным тестам, а также с большей скоростью когнитивного спада (p = 0,001). Кроме того, независимые оценщики посчитали людей с бóльшим возрастом головного мозга как выглядящих значительно старше (p < 0,001). Интереснее всего, однако, то, что с возрастом мозга в 45 лет значимо (p < 0,001) коррелировало его здоровье в трехлетнем возрасте.
Ученые, таким образом, показали, что уже в сравнительно молодом зрелом возрасте можно оценить скорость когнитивного спада, который предшествует процессу нейродегенерации. Кроме того, оказалось, что его можно предсказать уже в трехлетнем возрасте. С одной стороны, результаты исследования могут помочь подобрать поддерживающую поведенческую терапию до начала значимого ухудшения когнитивных функций, но, с другой стороны, работа показывает, что старение мозга происходит не только с течением жизни и в процессе взросления и старения человека, а может быть обусловлено неврологическими процессами, которые наблюдаются уже в детстве.
Определить возраст мозга можно не только по его структуре, но и про кровоснабжению: недавно это на материале снимков головного мозга более 30 тысяч человек научились делать американские исследователи. В своей работе они также показали, что старению мозга способствуют шизофрения, биполярное расстройство, а также алкоголь и марихуана.
Елизавета Ивтушок
У обычных людей мозг заметно активируется в ответ на родной язык по сравнению с незнакомыми
Когнитивные нейробиологи из США с помощью фМРТ исследовали, как мозг полиглотов реагирует на записи речи на разных языках. Оказалось, что чем более знакомый язык слышит полиглот, тем сильнее активируется языковая сеть мозга, а. родной язык вызывает менее сильный отклик, сравнимый с откликом на незнакомый, говорится в исследовании, опубликованном на bioRxiv. За обработку речи обычно отвечает левое полушарие мозга, но не целиком — височная и лобная доли его коры формируют так называемую языковую сеть. Эта сеть обычно сильнее откликается на речь на родном языке, чем на неразборчивые звуки или неизвестные языки. Не-языковые задачи не влияют на активность языковой сети. Не так давно был описан случай женщины, живущей без височной доли левого полушария — у нее за обработку языка отвечает правое. Именно потому, что лобная доля левого полушария не может обрабатывать язык без височной, она вовсе не была задействована в обработке речи. Изучать подобные отклонения от нормы полезно, чтобы понять саму норму. Однако люди с повреждениями мозга и нарушениями языковых систем встречаются (и исследуются) чаще, чем те, чьи языковые навыки, наоборот, выше среднего — а их тоже хотелось бы изучить. Хотя ученые активно исследуют особенности обработки языка у билингвов, не так много работ было сосредоточено на полиглотах. Теперь нейробиологи из Массачусетского технологического института под руководством Эвелины Федоренко (Evelina Fedorenko) заглянули в мозг людей, говорящих сразу на нескольких языках, чтобы выяснить, как он воспринимает и обрабатывает язык. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ), которая измеряет мозговой кровоток, ученые просканировали мозг 25 полиглотов, 16 из которых были гиперполиглотами (то есть владели минимум пятью языками, включая собственный). Большинство — 19 человек — были носителями английского, другие 6 — французского, голландского, немецкого, китайского и испанского. В среднем участники знали 16,6 языков, а один владел более чем 50 языками. Лежа внутри аппарата фМРТ, полиглоты слушали серию 16-секундных записей на восьми языках. Это были либо фрагменты из Библии, либо из «Приключений Алисы в Стране чудес», которые читали носители этих языков. Среди восьми языков был родной язык участника, три известных ему языка и четыре незнакомых. Два незнакомых языка были родственными известным языкам, а еще два были из других языковых семей. Выяснилось, что в ответ на любой язык у полиглотов активируется языковая сеть мозга — та, что у всех людей отвечает за восприятие родного языка. Но активность в зависимости от языка различалась. Чем лучше участник владел языком, который слышит, тем активнее откликалась языковая сеть. На неизвестный язык, родственным родному языку участника, его мозг реагировал слабее, чем на знакомый язык, но сильнее, чем на чужой язык из не связанной языковой семьи. То есть ученые обнаружили, что уровень активности языковой сети был прямо пропорционален уровню знакомства с языком. Но родной язык стал исключением: на него мозг полиглотов реагировал слабее, чем на другие известные им языки и даже слабее, чем на неизвестный, но родственный родному. Это может означать, что для обработки языков, выученных в раннем детстве, требуется меньшая активность мозга. Ученые полагают, что это можно отнести и к более общему механизму: чем лучше мы в чем-то разбираемся, тем меньше ресурса (когнитивного и нейронного) нам требуется для этого. Также ученые подтвердили выводы предыдущего исследования о том, что мозг полиглотов реагирует на родной язык слабее, чем мозг не-полиглотов. В том же исследование авторы описывают и особенности обработки языка у билингвов — их языковая сеть реагирует на оба известных им языка сильнее, чем языковая сеть монолингвов реагирует на их родной язык. Эвелина Федоренко занимается системами человеческого языка и изучает мозг полиглотов уже много лет. Во время ее исследований она предлагает людям — и монолингвам и полиглотам — разные задачи, чтобы сравнить активность мозга во время них. Одна из таких задач — тест на невербальную память: испытуемый должен запомнить расположение квадратов на сетке, которые вспыхивают и гаснут. В этом испытании задействована нейронная сеть системы исполнительных функций — она не связана с языковой сетью, но поддерживает общий интеллект. Во время прослушивания текста на незнакомом языке эта сеть у обычных людей не активна, а у полиглотов она включается. Ученая предполагает, что так их мозг пытается уловить «лингвистический сигнал». Знание нескольких языков сопровождается и другими особенностями. Мы рассказывали, что билингвы, знающие шведский и испанский, определили временные промежутки в разных контекстах точнее, чем носители лишь одного из языков. Все дело в том, что в этих языках время описывается по-разному: как расстояние или как объем — и билингвам доступны оба концепта, между которыми они легко могут переключаться, как и между языками.