Мозг на пенсии. Научный взгляд на преклонный возраст - Андре Алеман

В Мадриде есть институт Кахаля – нейробиологический исследовательский центр, основанный в начале XX века. Он носит имя первого директора, лауреата Нобелевской премии Сантьяго Рамона-и-Кахаля, известного созданием точных рисунков клеток мозга (нейронов) и методов воссоздания клеточной структуры. Также он был пионером в исследовании процессов старения мозговых клеток.

Дубовый стол Кахаля до сих пор стоит в институтской библиотеке. Сидя за ним, он кропотливо занимался бесчисленными анатомическими рисунками. Интересно взглянуть на их оригиналы: в них заметен не только научный гений Кахаля, но и его художественный талант. Он зарисовывал нейроны и дендриты, похожие на ветви отростки, с невероятной точностью. Для этого он использовал химические вещества для окрашивания мозговой ткани, и после ее структура была хорошо видна под микроскопом. Кахаль применял срезы мозговой ткани трупов и краситель, разработанный незадолго до этого итальянским врачом и ученым Камилло Гольджи.

При помощи своих точных наблюдений Кахаль опроверг господствующую в то время теорию (которую, кстати, поддерживал и Гольджи) о том, что мозг состоит из сети клеток, соединенных нитями подобно паутине. Кахаль открыл, что дендриты нервных клеток не соприкасаются друг с другом, но разделены небольшим промежутком – синаптической щелью. Нейроны взаимодействуют друг с другом с помощью нейротрансмиттеров, заполняющих промежуток между ними и взаимодействующих со стенкой клетки подобно ключу в замке. Именно так нейроны передают сигналы, и каждому веществу соответствует свой рецептор.

Важные открытия Кахаля привели к гораздо лучшему пониманию того, как работает мозг. Взаимодействие между нейронами является основой таких функций, как память, концентрация и мышление. Если мы хотим увидеть, какие изменения происходят в нашем мозге при старении, рисунки Кахаля покажут нам основные составляющие этого процесса. На рис. 10 вы видите черные точки. Это нейроны, или «центры управления». Дендриты – тонкие отростки, отходящие от стенок нейронов. Длинные нити называются аксонами – они передают сигналы от одного нейрона к другому. На рис. 11 показана упрощенная версия двух связанных нейронов.

Рис. 10. Рисунок нейронов сделан нейробиологом и лауреатом Нобелевской премии Сантьяго Рамоном-и-Кахалем (1852–1934)

Рис. 11. Нейроны и дендриты

Как ясно видно на рис. 11, у нейрона есть один длинный отросток (аксон) и множество дендритов. Аксоны заключены в жировую оболочку – миелин. Области мозга, в которых много аксонов, называются белым веществом из-за цвета миелина. Белое вещество состоит из отростков нейронов, формирующих волокна и тракты, являющиеся звеньями проводящих путей центральной нервной системы. Серое вещество сконцентрировано во внешних областях мозга, в его коре, где находятся тела нейронов. Серое и белое вещество легко различить на МРТ.

Как я уже упоминал, нейроны пользуются нейротрансмиттерами для передачи сигналов другим нейронам. Эти нейротрансмиттеры повышают или понижают вероятность того, что нейрон «деполяризуется», то есть передаст электрический сигнал от ядра клетки к окончанию аксона. Данный процесс активирует следующий нейрон, затем следующий и так далее, пока не будет сформирована полная электрическая цепь. Цепь состоит из групп нейронов (сотен и тысяч), иногда из разных областей мозга, которые соединяются друг с другом, когда мы, например, говорим или читаем. Кахаль показал, что нейроны являются строительными блоками нашего мозга и основой любой мозговой активности. Мозг содержит около 100 миллиардов нейронов, разделенных на четыре основные области: лобную, височную, теменную и затылочную доли (рис. 12).

Рис. 12. Мозг разделен на четыре доли: лобную, височную, теменную и затылочную

Так что же происходит с нашим мозгом, когда мы стареем? Мы, конечно, понимаем, что что-то меняется, так как меняются наши умственные способности, а умственные способности неразрывно связаны с функциями и анатомией мозга. Но что конкретно меняется? Умирают ли нейроны? Меняется ли форма или состав ядра нейронной клетки? Или что-то происходит с отростками («проводами») или жировой оболочкой аксонов, обычно увеличивающей активность мозга? И какая часть мозга больше всего страдает от этих изменений? Вопросов достаточно для того, чтобы подробнее рассмотреть строение мозга. Но прежде чем сделать это, давайте побольше узнаем о том, как процесс старения действует на наше тело.