Специалисты Института нейровизуализации и информатики имени Марка и Мэри Стивенс (Stevens INI) при медицинской школе Кека Университета Южной Калифорнии обнаружили доказательства того, что два соседних типа мозговой ткани могут взаимодействовать, поддерживая мыслительные способности в пожилом возрасте. Полученные данные указывают на то, что состояние локальных коммуникационных путей мозга способно влиять на то, насколько сильно потеря серого вещества сказывается на когнитивных функциях. Исследование опубликовано в журнале Alzheimer’s & Dementia: The Journal of the Alzheimer’s Association.
В работе использовались данные визуализации мозга и когнитивного тестирования 459 человек в возрасте 60 лет и старше, проживающих в различных сообществах Индии. Это одно из первых исследований поверхностного белого вещества в популяции из страны с низким и средним уровнем дохода. Поверхностное белое вещество представляет собой тонкий слой нервных волокон, расположенных непосредственно под серым веществом, которое покрывает внешнюю часть мозга. Эти короткие изогнутые волокна соединяют близлежащие области коры головного мозга, позволяя им обмениваться информацией, и их можно сравнить с местными дорогами, связывающими соседние участки.
Серое вещество выполняет другую функцию: оно содержит множество нервных клеток, отвечающих за обработку информации. Вместе серое вещество и расположенное прямо под ним белое вещество образуют тесно связанные системы, которые могут вносить вклад в когнитивное здоровье. «Серое вещество и поверхностное белое вещество физически близки и могут играть разные роли: серое вещество обрабатывает информацию, а поверхностное белое вещество помогает соседним областям мозга общаться, — заявил Иньсюй Лю, доктор философии, постдокторант Stevens INI и первый автор исследования. — Наши результаты показывают, что когнитивное здоровье зависит не только от того, сколько серого вещества сохранено, но и от состояния связей, которые его соединяют».
Для изучения этих локальных связей исследователи применили усовершенствованный метод диффузионной МРТ. Эта техника визуализации отслеживает движение воды через мозговую ткань, позволяя ученым изучать микроскопические особенности, которые обычные сканирования мозга могут не выявить. Специалисты сосредоточились на измерениях, связанных с плотностью нейритов и количеством свободно движущейся воды вокруг этих структур. Нейриты — это небольшие отростки, через которые нервные клетки передают и получают сигналы. Более низкая плотность нейритов или увеличение свободной воды могут указывать на повреждение или нарушение ткани, связанное с такими процессами, как потеря миелина, воспаление или отек. Участники также прошли оценку нескольких областей познания, включая язык, память, исполнительные функции и зрительно-пространственные способности.
Наиболее устойчивая связь между состоянием поверхностного белого вещества и когнитивными показателями касалась языка. Люди с более здоровым поверхностным белым веществом, как правило, лучше справлялись с языковыми тестами. Самые сильные ассоциации проявились в лобно-височных областях мозга, отвечающих за распознавание слов, беглость речи и временное удержание языковой информации в уме. Показатели атрофии серого вещества оставались наиболее сильными общими предикторами когнитивных способностей. Однако исследователи обнаружили, что влияние потери серого вещества, по-видимому, варьируется в зависимости от здоровья соседнего поверхностного белого вещества. Когда эти локальные связи имели худшую целостность, потеря серого вещества была сильнее связана с нарушением языковых функций и более широкими когнитивными трудностями. Когда поверхностное белое вещество было здоровее, связь между потерей серого вещества и ухудшением познания оказывалась слабее.
Это дает основание предположить, что состояние локальных связей мозга может помочь объяснить, почему два человека с одинаковой степенью потери серого вещества не обязательно испытывают одинаковое снижение когнитивных функций. «Результаты указывают на поверхностное белое вещество как на возможный источник устойчивости, — сказал Леон Аксман, доктор философии, доцент исследовательской неврологии в Stevens INI и старший автор исследования. — Два человека с похожей степенью потери серого вещества могут не испытывать одинаковых когнитивных последствий, если локальные связи, окружающие это серое вещество, различаются по состоянию здоровья. Наблюдение за участниками с течением времени будет необходимо, чтобы проверить, может ли сохранение этих связей помочь поддерживать познание».
Исследователи взяли данные из Гармонизированной диагностической оценки деменции для Лонгитюдного исследования старения в Индии (LASI-DAD). Более половины участников этой более широкой популяции имеют низкую грамотность, а около 60% живут в сельской местности. Такие группы исторически недостаточно представлены в исследованиях визуализации мозга, что делает эту работу возможностью изучить когнитивное старение в более широком диапазоне социальных, образовательных и географических условий. В данном анализе связь между поверхностным белым веществом и языковыми способностями была сильнее среди людей, которые не умели читать или читали неправильно, тех, кто не получил формального образования, и участников, живущих в сельской местности. Исследователи подчеркивают, что результаты не доказывают, будто эти социальные факторы вызвали изменения в мозговой ткани. Вместо этого они предполагают, что старение мозга может формироваться сложным сочетанием жизненного опыта, включая образование, социальные обстоятельства, здоровье и воздействие окружающей среды.
Поскольку участники обследовались только в один момент времени, исследование не может установить, какие изменения мозга произошли первыми. Ученые пока не знают, начинается ли ухудшение поверхностного белого вещества до потери серого вещества, развивается ли одновременно с ней или предшествует измеримому снижению когнитивных функций. Для прояснения этих взаимосвязей потребуются долгосрочные исследования, отслеживающие людей по мере старения. Будущие работы также изучат, как сосудистое здоровье, воспаление, связанные с болезнью Альцгеймера белки и другие биологические факторы взаимодействуют с изменениями серого и белого вещества. «Более полное понимание старения мозга требует исследований, отражающих социальное, культурное и географическое разнообразие мира, — сказал Артур У. Тога, доктор философии, директор Stevens INI и профессор Университета Южной Калифорнии. — Изучая недостаточно представленную популяцию и выходя за рамки только серого вещества, эта работа приближает нас к выявлению биологических и социальных факторов, которые могут защищать познание на протяжении всей жизни».