logo

Пользовательского поиска

Tuesday 20th of November 2018

Возрастное сокращение объема мозга человека – плата за большую продолжительность жизни?

Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 
Актуальные темы - Старение
Автор: Administrator   
26.07.2011 14:17

 

Болезнь Альцгеймера. Компьютерная графика вертикального среза мозга пациента с болезнью Альцгеймера (слева) в сравнении с нормальным мозгом. Объем мозга при болезни Альцгеймера (коричневый) значительно сокращается из-за дегенерации и гибели нейронов. Наряду с уменьшением объема становится более складчатой поверхность мозга. Болезнь Альцгеймера составляет большинство случаев старческого слабоумия.

Болезнь Альцгеймера. Компьютерная графика вертикального среза мозга пациента с болезнью Альцгеймера (слева) в сравнении с нормальным мозгом. Объем мозга при болезни Альцгеймера (коричневый) значительно сокращается из-за дегенерации и гибели нейронов. Наряду с уменьшением объема становится более складчатой поверхность мозга. Болезнь Альцгеймера составляет большинство случаев старческого слабоумия. (Фото: Pasieka/Science Photo Library, M108/0437)


Человек – обладатель огромного мозга, способного решать сложнейшие задачи. Но наш мозг стареет. По мере старения он постоянно уменьшается и становится все более уязвимым для развития когнитивных расстройств, таких как потеря памяти и слабоумие. Сравнение размеров мозга человека и шимпанзе показало, что в процессе старения мозг шимпанзе практически сохраняет свои размеры. Постепенная медленная потеря мозговой ткани, как представляется, может быть той эволюционной ценой, которую мы платим за большой и энергозатратный мозг и большую продолжительность жизни.


Насколько могут судить ученые, человек – единственное животное, у которого развиваются специфические заболевания мозга, такие как болезнь Альцгеймера, которой только в США страдает почти 50% населения в возрасте старше 85 лет. Но даже нормальный здоровый мозг демонстрирует признаки старения, такие как отложение бета-амилоидного белкабета-амилоидные бляшки - и потеря связей между нейронами, особенно в областях, связанных с обучением и памятью. Предыдущие исследования мозга человека показали, что именно эти области, включая лобную долю и гиппокамп, особенно подвержены возрастному сокращению объема.

Хотя количество аналогичных исследований, проведенных на других приматах, явно недостаточно, последняя работа на макаках-резусах показала лишь очень незначительное возрастное сокращение размеров их мозга. Однако эволюционные линии, ведущие к человеку и макакам-резусам, разошлись около 30 миллионов лет назад, что оставляет нерешенной загадку, когда же сформировалась человеческая модель старения мозга.

4

 

(Фото: img-fotki.yandex.ru)

 

 

 

Чтобы получить более полное представление о времени ее формирования, группа ученых во главе с профессором Четом Шурвудом (Chet Sherwood), занимающимся эволюционной нейроанатомией в Университете Джорджа Вашингтона (George Washington University), сравнила модель сокращения объема мозга у шимпанзе и человека, эволюционные линии которых разошлись только 5-7 миллионов лет назад. Исследованная выборка включала в себя 87 образцов мозга человека в возрасте от 22 до 88 лет и 69 образцов мозга шимпанзе в возрасте от 10 до 51 года. Так как шимпанзе редко живут в естественных условиях дольше 45 лет (хотя в неволе некоторые доживали до 60 с лишним), образцы соответствовали нормальной продолжительности жизни обоих видов.

Для измерения размеров ряда областей мозга у человека и шимпанзе ученые использовали магнитно-резонансную томографию (МРТ). Различия оказались поразительными: в то время как у шимпанзе не наблюдалось сколько-нибудь значимого возрастного сокращения объема ни одной из исследованных областей, все соответствующие области человеческого мозга демонстрировали резкие возрастные изменения. Некоторые из них к 80 годам уменьшались на четверть. Более того, модель старения серого вещества мозга человека, содержащего тела нейронов с их ядрами и вспомогательные клетки, такие как микроглия, несколько отличалась от модели старения белого вещества, состоящего из длинных отростков нейронов – аксонов – устанавливающих связи между различными областями мозга.

6

 

(Фото: img-fotki.yandex.ru)

 

 

 

Например, между 30 и 80 годами серое вещество лобной доли человека сокращается в среднем на 14%, серое вещество гиппокампа – примерно на 13%. Но сокращение белого вещества выражено значительно сильнее: объем белого вещества лобной доли, а также и большинства других областей, сокращается примерно на 24%.

Более того, в отличие от серого вещества, демонстрирующего более плавное сокращение объема, снижение объема белого вещества наиболее стремительно идет между 70 и 80 годами. Таким образом, если среднее сокращение объема лобной доли в возрасте 80 лет составляло 24% процента, то в возрасте 70 лет наблюдалось лишь 6-процентное сокращение.

Так почему же объем мозга шимпанзе практически не изменяется на протяжении всей жизни животного, в то время как человеческий мозг с возрастом все больше увядает?

«Это вопрос на миллион долларов», - говорит профессор Шервуд. В статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, ученые указывают на тот факт, что имеющий большие размеры мозг человека (он в три с лишним раза объемнее мозга шимпанзе) отличается гораздо более высокими энергетическими затратами. Так, мозг человека использует до 25% от общего доступного количества энергии организма, расходуемой в состоянии покоя, по сравнению с не более чем 10% у других приматов.

Плата за поддержание такой высокой энергетики, подчеркивают исследователи, проявляется на клеточном и молекулярном уровне. Она включает в себя и снижение эффективности митохондрий – энергетических «станций» живых клеток, и ущерб от окислительного стресса – результата пагубного воздействия кислородсодержащих молекул, образующихся в процессе активного клеточного метаболизма.

«Я думаю, что наши нейроны, в основном, делают все возможное, чтобы сохранить максимальную функциональность так долго, как только могут», - высказывает свое мнение профессор Шервуд. «Но после долгих лет высокого потребления энергии они встречают на своем пути очень много трудностей».

Антрополог из Школы передовых исследований (School for Advanced Research) в Санта-Фэ Дин Фолк (Dean Falk) находит особенно интересными различия между моделями сокращения объема серого и белого вещества. Белое вещество, которого у человека относительно больше, чем у шимпанзе и других приматов, «особенно важно для осуществления сложных когнитивных функций у Homo sapiens», говорит Фальк, так как оно обеспечивает связь между областями мозга, участвующими в передачи информации при решении различных сложных задач.

Однако многим ученым сделанные профессором Шервудом и его коллегами выводы представляются достаточно спорными. Так, нейробиолог из Лаборатории экспериментальной геронтологии (Laboratory of Experimental Gerontology) Национального института здравоохранения США (National Institutes of Health) в Балтиморе Питер Рэпп (Peter Rapp), тоже проводивший магнитно-резонансное исследование мозга макак-резусов, считает, что новая работа не учитывает различий между последствиями нормального старения организма человека и сокращением объема мозга как результатом нейродегенеративных заболеваний у ряда обследованных лиц.

«Не это ли отличает предрасположенность шимпанзе и человека к развитию болезней и определяет качественное различие процесса нормального старения их мозга?».

С ним соглашается нейролог из Гарвардской медицинской школы (Harvard Medical School) в Бостоне Брюс Йэнкнер (Bruce Yankner). Чтобы проверить гипотезу о том, что возрастное сокращение объема мозга у человека является следствием большей продолжительности жизни, считает ученый, «было бы интересно» посмотреть, наблюдается ли подобное сокращении у других биологических видов с чрезвычайно большой продолжительностью жизни, «таких как пресноводные и морские черепахи, которые спокойно перешагивают столетний рубеж, слоны, способные прожить 70, и попугаи, живущие 80 лет».

 

 

По материалам

The Incredible Shrinking Human Brain

 

Оригинальная статья:

C. C. Sherwood, A. D. Gordon, J. S. Allen, K. A. Phillips, J. M. Erwin, P. R. Hof, W. D. Hopkins. Aging of the cerebral cortex differs between humans and chimpanzees

 

Источник: NanoNewsNet

 

 

Еще о старении


Увеличение скорости метаболизма может вести к ускоренному старению

Пониженная температура тела коррелирует с большей продолжительностью жизни

Генетический механизм сплайсинга вызывает как синдром преждевременного старения, так и нормальное клеточное старение

Кровь молодых мышей омолаживает мозг старых

Тандем аутофагии и метаболизма жиров оказывает влияние на продолжительность жизни модельных животных C. Elegans

Белок влияет на продолжительность жизни клеток, регулируя длину теломер

Ограничение калорий замедляет процесс старения, предотвращая инактивацию фермента пероксиредоксина

Удаление из организма стареющих клеток может предотвратить развитие возрастных заболеваний

Усиление активности всего одного гена увеличивает продолжительность жизни плодовых мушек на 50 процентов

Дефицит рецепторов инсулиноподобного фактора роста 1 не приводит к увеличению продолжительности жизни мышей

 

 

Related Articles:
 

Vinaora Visitors Counter

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterToday626
mod_vvisit_counterYesterday982
mod_vvisit_counterThis week3125
mod_vvisit_counterLast week6784
mod_vvisit_counterThis month16811
mod_vvisit_counterLast month40524
mod_vvisit_counterAll days4185841

We have: 33 guests, 1 bots online
Your IP: 54.235.48.106
 , 
Today: Ноя 20, 2018

RSS

Новое на LST

Работает на Joomla!. Valid XHTML and CSS.