Когда мозг меняет форму: новое исследование раскрывает тайную геометрию старения

Старение мозга — это не только уменьшение количества нейронов и утрата серого вещества, как считалось ранее. Новое исследование нейробиологов из Калифорнийского университета и их коллег из Испании показало: по мере старения мозг человека буквально меняет форму, расширяясь в одних областях и сжимаясь в других. Эти деформации напрямую связаны с когнитивными изменениями, в том числе с памятью и вниманием.

Как стареет мозг: не только уменьшение объема

Долгое время считалось, что старение мозга — это равномерная утрата нейронов и сокращение объема тканей, особенно в лобных и височных долях. Однако ученые показали, что процесс гораздо сложнее.
Анализ более 2600 томографий мозга людей в возрасте от 30 до 97 лет позволил впервые увидеть, что геометрия мозга с годами меняется неравномерно: где-то ткань истончается, а где-то — наоборот, расширяется.

"Мы обнаружили, что мозг не просто "усыхает” — он перестраивается, формируя новые соотношения между участками. Это может объяснять, почему когнитивное старение происходит по-разному у разных людей", — отмечают авторы исследования.

Методика и ключевые результаты

Исследователи разделили участников на восемь возрастных групп, начиная с 30-летних и заканчивая людьми старше 90 лет. Затем сравнили томограммы каждой группы с самыми младшими участниками, чтобы определить, с какого возраста начинаются структурные деформации.

Результат оказался неожиданным: форма мозга начинает меняться уже после 40 лет, причём неравномерно.

Несмотря на общую тенденцию к сокращению массы мозга, его нижние и передние участки как бы "раздуваются”, в то время как затылочная и теменная зоны наоборот теряют объем.

Почему это важно

До сих пор большинство исследований старения мозга фокусировалось на утрате серого и белого вещества. Однако изменения геометрии мозга могут играть не меньшую роль.
Команда ученых выяснила, что форма мозга отражает его функциональное состояние: там, где наблюдается расширение, мозг пытается компенсировать утрату нейронов, перераспределяя связи и нагрузки между различными зонами.

"Наши данные показывают, что деформация мозга — это не просто следствие старения, а активный процесс адаптации", — поясняют исследователи.

Связь формы мозга и памяти

Чтобы проверить, как изменения формы мозга связаны с когнитивными функциями, ученые провели тесты на эпизодическую и рабочую память.
Результаты подтвердили прямую зависимость: люди, у которых наблюдалось большее "сжатие” в задних отделах мозга, показывали худшие результаты в тестах на память.

Таким образом, определённые паттерны деформации мозга можно рассматривать как предвестники возрастных когнитивных нарушений.

Почему мозг расширяется

Согласно гипотезе учёных, расширение отдельных участков мозга может быть связано с изменением циркуляции спинномозговой жидкости и перераспределением объема между слоями коры и подкорковыми структурами.
Это не признак роста, а форма адаптации - способ мозга "перестроить архитектуру" под новые условия, компенсируя потерю нейронов.

"С возрастом мозг становится не меньше, а сложнее. Он перестраивает себя, чтобы сохранить функции при минимальных ресурсах", — поясняет один из авторов исследования из Университета Калифорнии.

Новое направление нейровизуализации

Учёные планируют создать обширную базу данных по геометрическим изменениям мозга у здоровых людей, чтобы в будущем использовать её для ранней диагностики заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера или деменция.
Такая база позволит врачам сравнивать индивидуальные "карты мозга” пациентов с нормальными паттернами старения и выявлять отклонения задолго до появления симптомов.

"Мы хотим понять, где проходит граница между нормальным старением и патологией. Для этого нужно знать, как именно деформируется мозг у здорового человека", — объясняют исследователи.

Перспективы: от томографии к персональной нейрокарте

В ближайшие годы команда из Калифорнийского университета и испанских институтов намерена использовать машинное обучение для анализа геометрических данных.
Это позволит создать индивидуальные "профили старения мозга”, по которым можно будет прогнозировать риски когнитивных нарушений и подбирать профилактические меры — от когнитивных тренировок до персонализированных диет.

Почему это открытие важно для медицины будущего

Новое понимание старения мозга открывает возможности для раннего вмешательства. Если врачи смогут определить, в каких зонах мозга начинаются деформации, они смогут вовремя скорректировать образ жизни, назначить когнитивные тренировки или медикаментозную поддержку.

Кроме того, эти данные помогут разработать персональные карты нейроэволюции, показывающие, как стареет мозг конкретного человека — не по годам, а по состоянию его тканей.