Детектив длиною в век

Разум не подарит счастья, но даст шанс на его обретение.

Введение.

Эта статья о проблеме, которая может коснуться каждого из нас. Потому она публикуется здесь и в научно-популярном формате. Мало верится, что господа научные сотрудники справятся с загадкой в обозримом будущем и спасут нас волшебной «прививкой». Я приглашаю каждого прочитать рекомендации в конце статьи и рассказать о них друзьям, товарищам, знакомым. Вместе мы сможем предотвратить надвигающуюся беду.

О чем же пойдет речь?
Поговорим о самой интересной загадке биологии 20 – 21 века. Чтобы понять масштабы проблемы, приведу немного данных.

Сколько лет известно о проблеме?

>100

Сколько различных научных изданий публикуют статьи про эту проблему?

> 9 000

Сколько организаций участвовали в подготовке публикаций?

> 50 000

Сколько всего публикаций?

> 200 000

Сколько истрачено средств?

> 1 000 000 000 000 $

Таблица 1. Загадка в цифрах.

Прямые трудозатраты в человеко*часах оценить невозможно, но объем освоенных ресурсов впечатляет. (Табл. 1)

К большому сожалению, несмотря на все усилия, мы не приблизились к разгадке, ни на шаг. Скорее отдалились еще дальше, следуя быстрым маршем не в ту сторону.

Что же это за загадка?

Часть 1. Самый гениальный пиар – менеджер 20 века.

Поблагодарим немцев за пунктуальность и аккуратность. Обратимся к сохранившейся копии медицинской карты из прошлого столетия.

Мысленно перенесемся в Германию. Франкфурт, пасмурное прохладное утро 25 ноября 1901 года. На пороге кабинета молодого психиатра появляется женщина в сопровождении мужчины. Речь женщины бессвязная. Со слов мужа узнаем, что у больной начались провалы в памяти, она теряет ориентацию в пространстве, стала агрессивной и ее состояние не позволяет оставлять ее на долгое время в одиночестве.

Доктора заинтриговал интересный случай. Симптомы соответствовали старческой деменции, но ведь Августе Детер всего 51 год. (Рис.1)

Рисунок 1. Августа Детер (1950-1906)
Рисунок 1. Августа Детер (1950-1906)

С 25 по 29 ноября проводились осмотры, были сделаны записи разговоров с пациенткой. Приведу одну из них:

-Августа – отвечает женщина

-Фамилия?

-Августа.

-Как зовут вашего мужа?

-Ах, мой муж? – Во взгляде полное непонимание вопроса

-Как зовут вашего мужа?

-Думаю, Августа.

-Вы замужем?

-На августе?

-Мисс Д?

-Да, да, Августа Д.

-Сколько времени вы здесь находитесь?

Легкое замешательство в попытке вспомнить.

-Три недели.

Берет карандаш и показывает ей.

-Что это?

-Ручка.

Некоторые предметы назвала правильно. Когда Августа жевала мясо, то ее спросили, что же она ест. Картофель и хрен – ответила Августа.

При просьбе написать свое имя, все ее попытки останавливались на слове «мисс». Остальное она забывала и казалось, что у нее отсутствует правое зрительное поле.

Мы ничего не знаем о последующих годах жизни Августы, записей не сохранилось. Известно только, что в конце 1905 года она переболела пневмонией, а 5 апреля 1906 года скончалась.
Доктор к тому времени уже перебрался работать в Мюнхен, но попросил коллег подготовить препараты мозга пациентки, которые и доставили ему спустя 20 дней. Понадеемся на немецкую педантичность и качественную работу и будем считать, что с препаратами за это время ничего не случилось.
               Доктор Алоиз Альцхаймер, а это был именно он — провел исследование препаратов и обнаружил в них необычные образования – бляшки. (Рис. 2)  

Рисунок 2. Необычные образования "бляшки" в мозге Августы Д. 1906
Рисунок 2. Необычные образования «бляшки» в мозге Августы Д. 1906

Результаты работы он представил в небольшой заметке в журнале и сделал через год доклад на съезде.

Стоит отметить, что подобные образования наблюдались в мозге не впервые. Бляшки были описаны в 1892 году Полем Блоком (1860–1896) и Жоржем Маринеско (1863–1938), которые работали в клинике Сальпетриер в Париже, в мозгу пожилого пациента с эпилепсией. (Blocq P, Marinesco G (1892) Sur les lésions et la pathogénie de l’épilepsie dite essentielle. Sem Méd 12:445–446. ). Эмиль Редлих (1866–1930), работавший в психиатрическо-неврологической больнице Венского университета, описал их наличие в двух случаях старческого слабоумия в 1898 году ( Redlich E (1898) Über miliare Sklerose der Hirnrinde bei seniler Atrophie. Jahrb Psychiat Neu-rol 17:208–216.). За этим последовало описание Оскара Фишера нейритных бляшек при старческой деменции и их отсутствия в контрольной группе и в случаях прогрессирующего паралича и функционального психоза (Fischer O (1907) Miliare Nekrosen mit drusigen Wucherungen der Neurofibrillen, eine regelmäs-sige Veränderung der Hirnrinde bei seniler Demenz. Monatsschr Psychiat Neurol 22:361–372). В апреле 1907 года американский психиатр Соломон Картер Фуллер (1872–1953) сообщил о нейрофибрилах при ряде состояний, в том числе о трех случаях старческого слабоумия [он представил свои выводы на съезде Американской медико-психологической ассоциации в июне 1906 г. (Fuller SC (1907) A study of the neurofibrils in dementia paralytica, dementia senilis, chronic alcoholism, cerebral lues and microcephalic idi-ocy. Am J Insan 63:415–468.)].

Рисунок 3. Первооткрыватели "бляшек" при старческой деменции
Рисунок 3. Первооткрыватели «бляшек» при старческой деменции

Случилось так, что мы не знаем этих ученых, а знаем только доктора Алоиза Альцхаймера (Рис. 4). В чем причина?

Рисунок 4. Алоиз Альцхаймер-слева и Эмиль Крепелин-справа
Рисунок 4. Алоиз Альцхаймер-слева и Эмиль Крепелин-справа

Дело в том, что известнейший немецкий психиатр Эмиль Крепелин (рис. 4, создатель теории о «dementia praecox» — историческом прообразе шизофрении) описал в своем учебнике неизвестную патологию мозга с ранним началом и «бляшками» под названием «Болезнь Альцхаймера» (БА). Мы не знаем мотива этого поступка, но предполагают, что сделано это было с целью разрекламировать свой институт. Ведь Алоиз был сотрудником Крепелина. Как бы то ни было, но именно под названием болезнь Альцхаймера мы теперь и знаем пресенильные и сенильные деменции, а имена ученых — первооткрывателей история стерла из людской памяти.

Часть 2. Забвение и возрождение.

С момента первых публикаций и до 80-х годов 20 века про патологию благополучно забыли. Число публикаций в год не превышало 1- 2, а иногда их вообще не было. (табл. 2)
Что же произошло потом такого, что про болезнь вспомнили?

Годы

Количество статей, ед

1906-1950

25

1960 -е

18

1970 -е

290

1980-е

5720

1990-е

18118

2000-2010

60000

Таблица 2. Количество статей о болезни Альцхаймера.

  1. Появились очень известные пациенты (Рис. 5). Благодаря их известности про болезнь узнало множество людей, а большое богатство и влияние позволило родственникам пациентов создавать фонды для исследования болезни.

    Рисунок 5. Известные пациенты с БА.
    Рисунок 5. Известные пациенты с БА.
  2. Участились случаи заболевания и увеличилась смертность от болезни Альцхаймера. Видим из графиков на рис.6, что с начала 80- годов и до 2000-х наблюдается значительный рост. Стоит сказать, что в настоящее время Болезнь Альцхаймера вышла на 4 место в рейтинге причин смертности в развитых странах.

Рисунок 6. Заболеваемость и смертность от различных причин в период 1950-е - 2010-е
Рисунок 6. Заболеваемость и смертность от различных причин в период 1950-е — 2010-е
Рисунок 7. Прогноз заболеваемости в США
Рисунок 7. Прогноз заболеваемости в США

Видим, что число больных по самым оптимистичным оценкам через 30 лет утроится.
Но вы скажете, что это в США, а мы же живем в России? Нас эта проблема также касается. Просто про нее не говорят в СМИ и не обсуждают на государственном уровне. По последним данным в России насчитывается не менее 2 млн. человек, страдающих БА, причем помощь получают только 5% из них. Остальные пациенты «скрашивают» жизнь своих родственников. Стоит сказать, что наличие в семье такого больного — это ужасная трагедия для всех вокруг! Я не буду описывать симптомы развивающейся БА, желающие прочитают самостоятельно, просто поверьте, что страшнее болезнь нужно еще поискать.

В чем же причина столь бурного роста заболеваемости?

Ответ прост — мы стали значительно дольше жить.

Рисунок 8. График заболеваемости, совмещенный с графиком ожидаемой продолжительности жизни.
Рисунок 8. График заболеваемости, совмещенный с графиком ожидаемой продолжительности жизни.

Рассмотрим график на рис.8. видно, что в 80-е годы популяция человека преодолела средний возраст жизни в 65 лет.

Возраст является единственной неотвратимой причиной наступления БА.

По данным Alzheimer’s Assosiation, признаки болезни выявляются у каждого восьмого человека после 65 лет (10-12%) и у каждого второго старше 85 лет (30-40%).

— Сегодня на планете уже миллиард людей старше 60 лет, к 2030 году их будет 1,4 млрд, а к 2050 году — 2,1 млрд.

Если сопоставить два этих факта, то становится понятно, откуда у нас такой рост заболеваемости. Также можно закономерно предположить, что через 20 лет заболевших станет гораздо больше. Одна надежда на COVID-19.

Часть 3. Столетие безуспешных попыток.

В этой части мы как можно более кратко коснемся теорий, которые представлены в настоящее время в научном сообществе. Желающим ознакомиться подробнее советую прочитать книгу-обзор «Загадка Алоиза Альцгеймера» за авторством Елены Александровны Косенко(https://naukabooks.ru/knigi/katalog/zagadka-aloiza-altsgeymera-pochemu-v-xxi-v-bolezn-altsgeymera-neizlechima-/). По моему мнению, это лучшая книга про БА на русском языке, и одна из лучших в мире.

Рисунок 9. Основные гипотезы о причинах БА.
Рисунок 9. Основные гипотезы о причинах БА.
  1. Сосудистая гипотеза. Возникла в момент обнаружения повреждений мозга при деменциях различного генеза. Многие исследователи конца 19-го начала 20-века предполагали в основе БА сосудистые заболевания, в том числе и Алоиз Альцхаймер и его ученик Граетано Перусини. Атеросклеротические изменения считали первопричиной нарушения кровоснабжения. Предполагали, что это в свою очередь приводит к гибели клеток мозга, его атрофии и дальнейшему развитию деменции. К сожалению, после появления на горизонте исследователей «волшебной молекулы» — амилоидного пептида, с которым можно было бы легко побороться, а справившись — снискать себе лавры победителя БА, все бросились сломя голову изучачать последствия в виде отложения бляшек в мозге, совершенно забыв про поиск причин. Только сейчас, когда каскадная амилоидная гипотеза потерпела фиаско, научные сотрудники начинают задумываться, а не зря ли забыта та правдоподобная и нашедшая столько подтверждений гипотеза.

    off topic Мода, она как ветреная барышня — переменчива. Сейчас же научные сотрудники все чаще следуют моде. Ведь там где мода обретаются слава и деньги. Истина?Да кому она нужна?!

  2. Холинэргическая гипотеза. Вторая гипотеза, если следовать хронологии. Факты об участии нейромедиатора ацетилхолина в формировании памяти были известны достаточно давно. (J A Deutsch. The cholinergic synapse and the site of memory Science, 1971 Nov 19;174(4011):788-94.) Предположение о гибели ацетилхолиновых нейронов положили в основу гипотезы. К сожалению исследователи «забыли» учесть, что помимо ацетилхолиновых гибнут и другие типы нейронов. Множество иных фактов опровергали взаимосвязь между ацетилхолином и БА. В итоге все меньше и меньше в мире приверженцев этой гипотезы и стоит надеяться, что со временем их число сойдет на нет.
    От нее нам остались артефакты в виде препаратов — ингибиторов ацетилхолинэстеразы, назначаемых для лечения БА. Правда тут российские врачи проявили расторопность и принципиальность. В последних рекомендациях исключили их из списка с формулировкой — «не подтверждена эффективность». Надеюсь скоро этому примеру последуют врачи и других стран.

  3. Инфекционная гипотеза. Полагают, что развитие болезни связано с возбудителем периодонтита. Происходит колонизация тканей мозга бактериями, что увеличивает выработку бета-амилоида. Публикаций все больше и больше, но толку от них мало. Потому как все-равно в основе предполагаемого воздействия бактериального заражения на клетки опираются на гипотезу амилоидного каскада. Почему это не верно, разберем ниже.

  4. Тау-гипотеза. В клетках существует цитоскелет, состоящий из микротрубочек и микрофиламентов. За очень большое число физологических функций отвечают эти структуры. Для нормального функционирования системы микротрубочек необходим специальный тау-белок. Согласно гипотезе именно он повинен в развитии БА. Его гиперфосфорилирование приводит к невозможности изменяться конфигурации микротрубочек, что ведет к образованию нейрофибриллярных клубочков, нарушает внутриклеточный транспорт и тем самым вызывает гибель клеток.
    Несмотря на большое количество исследований, прямой взаимосвязи между развитием БА и нарушениями в функционировании ТАУ- белка не установлены. В то же время получено много данных, опровергающих участие гиперфосфорилированного ТАУ — белка в развитии БА. Еще одна трещина в фундамент этой гипотезы — тот факт, что у многих пациентов с подтвержденной БА клубочки гиперфосфорилированного ТАУ обнаружены не были.

  5. Амилоидная гипотеза.

    Что тут скажешь. С момента обнаружения в составе бляшек бета-амилоидных пептидов, в середине 80-х годов, научные сотрудники накинулись на их изучение с неиссякаемым усердием. Узнать что такое амилоидные пептиды в настоящее время не составляет труда, достаточно ввести запрос в поисковой строке. Потому я на этом в рассказе останавливаться не буду. Сделаю упор на то, почему каскадная амилоидная гипотеза оказалась не жизнеспособна.

    Приведу перечень причин, которые прямо или косвенно исключают их участие в патогенезе БА.

    1. Амилоидные пептиды являются обычными клеточными компонентами.

    2. Отложения амилоидных пептидов часто встречаются в мозге нормальных пожилых людей, у которых не наблюдается проблем с памятью или каких-либо иных проявлений деменции.

    3. Нет прямой взаимосвязи между количеством амилоидных пептидов в мозге и степенью выраженности повреждений мозга.

    4. Образование амилоидных пептидов не специфично для БА. Они образуются на любое повреждающее воздействие, приводящее к гибели нейронов и перестройки нейронный сетей. Показано образование бета-амилоидных пептидов после травм у боксеров(Semin Neurol. 2000;20(2):179-85.Chronic traumatic brain injury associated with boxing B D Jordan), при повреждении мозга различными токсическими агентами, наркозе, болезнях мозга иного генеза, синдроме Дауна(Biochem Biophys Res Commun. 1984 Aug 16;122(3):1131-5 Alzheimer’s disease and Down’s syndrome: sharing of a unique cerebrovascular amyloid fibril protein.G G Glenner, C W Wong ).

    5. До сих пор нет согласия, в какой форме бета-амилоидные пептиды проявляют свое патологическое действие. То ли в виде бляшек, то ли в виде растворимых форм или в любой форме.

    6. Удаление амилоидных пептидов из мозга не предотвращает развитие БА, а часто усугубляет состояние больных

Часть 4. По следам болезни.

4. 1 Место действия — мозг.

Мозг — чудо природы.

Для того, чтобы осознать в чем причина болезни Альцгеймера мы подробно рассмотрим место проявления болезни — мозг человека. Выбирая из всего бесконечного перечня фактов и свидетельств только те, которые так или иначе могут иметь отношение к развитию БА.

Параметр

Значение

Масса, грамм

1420

Число нейронов, млрд. шт

85-90

Число нейронов новой коры, млрд. шт

14-16

Число не нейрональных клеток, млрд шт.

85

Потребляемая мощность, Вт

25

Таблица 3. Параметры мозга человека.

Мозг — это чудо! Венец творения природы! Вряд-ли вы сможете, посмотрев вокруг себя, найти систему столь сложно устроенную.

Приведу несколько фактов, подтверждающих это.
Попытка создать схему соединений нейронов мозга дрозофилы из всего 25 тысяч нейронов и 20 млн. синапсов(контактов между нейронами) заняла у исследователей сотни тысяч часов.

Корпорация GOOGLE сделала визуализацию 1,0 мм3 мозга человека(https://ai.googleblog.com/2021/06/a-browsable-petascale-reconstruction-of.html). Объем визуализации занял 1,5 ПЕТАБАЙТА. На сшивание и построение визуализации ушло 326 дней. Стоит отметить, что объем мозга человека 1,5 — 2 млн. мм3

Рисунок 9. Фрагмент визуализации мозга. GOOGLE
Рисунок 9. Фрагмент визуализации мозга. GOOGLE

В свете сказанного можно говорить, что задача построения модели мозга в настоящее время не решаема и вряд ли будет решена в ближайшее десятилетие. Также проблему составляет сама суть мозга. Дело в том, что это динамическая система, в которой контакты между нейронами — синапсы, постоянно образуются и исчезают. Поэтому создавая карту соединений, мы можем только зафикисировать одно из состояний системы и никак не сможем понять как она работает.

Развитие мозга в ходе эволюции.

Развитие мозга шло в направлении постепенного увеличения его размеров(рис. 10). Часто этот увеличение шло параллельно с увеличением массы животного. Это логично, ведь увеличивалась масса системы, которой нужно управлять, но были и исключения из этой пропорциональности. Среди них человек, обезьяны и дельфины (рис. 11). Так-как прямо оценить влияние величины мозга на когнитивные способности не представлялось возможным, то придумали специальный коэффициент, который назвали «Коэфф. энцефализации». У человека он порядка 7.8-8.0, у ближайших конкурентов — дельфинов афалин 5.3, у обезьян — 4.8-5.0.

Рисунок 10. Увеличение размеров мозга у животных. Указана масса мозга и число нейронов.
Рисунок 10. Увеличение размеров мозга у животных. Указана масса мозга и число нейронов.
Рисунок 11. Пропорциональность увеличения массы мозга от массы тела.
Рисунок 11. Пропорциональность увеличения массы мозга от массы тела.
Рисунок 12.  Коэффициент энцефализации. M- масса тела в граммах, m - масса мозга в граммах.
Рисунок 12. Коэффициент энцефализации. M- масса тела в граммах, m — масса мозга в граммах.

Видим, что у человека относительно большой мозг. Он дает огромное преимущество в виде способности приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды. В тоже время цена владения таким мозгом высока. Есть как минимум три проблемы.

  1. Энергозатратный орган.

    Мозг современного взрослого человека составляет всего лишь 1/50 от полной массы тела, но потребляет до 1/5 всей его энергии. Эксплуатационные затраты на мозг в пересчете на единицу массы в восемь-десять раз выше, чем затраты на мышцы; и примерно 3/4 всей этой энергии тратится на работу специализированных клеток мозга — нейронов, которые генерируют наши мысли и чувства. С этой проблемой можно довольно легко совладать. Достаточно обеспечить необходимый уровень питания.

    2. Размеры мозга ограничены способом рождения.
    Эта проблема сложная. Природе пришлось найти баланс между размером мозга и высокой вероятностью положительного разрешения беременности. Сейчас объем мозга новорожденного составляет 341 см^3 +-5%. (рис. 13 ) В тоже время в некоторых случаях и этот объем великоват. Раньше в таких ситуациях действовал естественный стабилизирующий отбор. В настоящее время врачи прибегают к хирургическому вмешательству.
    К сожалению баланс не идеален. Как видим и роды не всегда гладко проходят и мозг в этом объеме не является полноценным, что и приводит к появлению третьей проблемы.

    Рисунок 13. Размеры мозга человека слева взрослый мозг 1400см^3, справа мозг новорожденного 341см^3.
    Рисунок 13. Размеры мозга человека слева взрослый мозг 1400см^3, справа мозг новорожденного 341см^3.

    3. Во время формирования мозга необходима забота родителей, что определяет очень длительный репродуктивный цикл.

Рисунок 14. Изменение размеров и массы мозга во время развития.
Рисунок 14. Изменение размеров и массы мозга во время развития.

Развитие структуры и функций мозга.

Развитие мозга — удивительный процесс. В первые месяцы масса мозга прибавляется на 1 % в сутки потом процесс замедляется, но не смотря на это за год масса мозга утраивается, а к 7 годам достигает 9/10-х от массы мозга взрослого человека. Что же происходит в это время?

  • Развитие нейронов.
    Количество нейронов НЕ УВЕЛИЧИВАЕТСЯ! Оно определено генетически и процессами внутриутробного развития. Происходит изменение структуры нейронов. (рис. 15) Мы видим, как на месте нескольких отростков — дендритов, формируется целая гроздь. Отростки прорастают между разными зонами мозга между полушариями, образуя нейросети.

Рисунок 15. Изменение структуры нейронов в мозге во время развития.
Рисунок 15. Изменение структуры нейронов в мозге во время развития.
  • Миелинизация.

    Для эффективного и быстрого проведения импульсов наши нейроны должны быть изолированы. Роль изолятора в мозге выполняет специальное вещество — миелин. Специальные Шванновские клетки синтезируют его и оборачивают наши провода — нервные волокна. (рис. 16) Можно увидеть как значительно увеличивается содержание миелина в мозге в процессе развития.

    Рисунок 16. Миелинизация нервных волокон
    Рисунок 16. Миелинизация нервных волокон
    Рисунок 17. Содержание миелина в мозге.
    Рисунок 17. Содержание миелина в мозге.
  • Процесс постройки эффективных нейронных сетей.

    Один из самых важных процессов формирования мозга. Как мы видели ранее, на первом этапе развития мозга образовалось максимальное число отростков нейронов и они образовали максимальное число контактов — в первое время в мозге каждую секунду образуется 2млн. синапсов. Формируется многослойная структура мозга. (рис. 18) Кора головного мозга состоит из 6 слоев. Нейроны в каждом слое отвечают за определенные взаимодействия и функции.
    В сформированной структурно коре происходит процесс формирования эффективных связей. Что означает эффективная связь? — это связь при реализации которой затрагивается процессами возбуждения или торможения как можно меньшее количество соседних клеток. Именно эффективность нервных связей определяет уровень когнитивных способностей. (рис. 19).

    Рисунок 18. Строение коры головного мозга.
    Рисунок 18. Строение коры головного мозга.

    Были проведены исследования морфологии нейронов коры мозга в опоре на данные об уровне IQ с помощью нового метода diffusion MRI neurite orientation dispersion and density imaging (NODDI). Были получены на первый взгляд обескураживающие результаты. У людей с высоким IQ сеть отростков была более редкой. Казалось бы должно быть наоборот. Больше контактов — выше интеллектуальные способности. Нет. Важна эффективность связей. Чем меньше клеточек возбуждается или тормозится для выполнения элементарного вычислительного акта — тем лучше мозгу. Соответственно формируется значительное число эффективных малых полей нейронных связей вместо меньшего числа более обширных полей нейронный связей. К примеру у людей с синдромом Дауна сеть дендритов очень тесная и происходит активизация значительных областей мозна при выполнении элементарных заданий. Запомним про эффективность нейросетей. Это знание понадобится в дальнейшем рассмотрении.

Рисунок  19. Строение нейронных сетей коры головного мозга у людей с разными когнитивными способностями
Рисунок 19. Строение нейронных сетей коры головного мозга у людей с разными когнитивными способностями

Физиологическое формирование мозга завершается к 20 — 25 годам. В это время наблюдается максимальная масса коры мозга. Также на этот возраст приходится пик развития когнитивных способностей. После этого наступает плато и начиная с 35 лет наблюдается плавное уменьшение массы мозга. Это легко объяснимо. Клетки мозга изнашиваются, стареют и отмирают. Нервные клетки новой и старой коры не делятся! Это базовый запрет, который позволяет формироваться памяти и условным рефлексам. Представьте себе, что вы в детстве обучились навыку общения на испанском языке, а в 30 лет у вас в этой зоне коры выросли новые клеточки и растолкали все старые по сторонам, разрушив все существующие связи. Бац и вы — золотая рыбка без памяти. Сейчас мне возразят, что нейрогенез существует в старой коре, но нет. Показано, что нейрогенез есть только в детском возрасте. Во взрослом состоянии нейрогенез не обнаруживается. (Nature 2018, уточнить ссылку). Процесс нормальной гибели клеток мозга необратим. Спасает то, что в большинстве случаев это происходит медленно (рис. 20).

Рисунок 20. Изменение массы мозга с возрастом.
Рисунок 20. Изменение массы мозга с возрастом.
  • Пластичность мозга.

    Уникальная способность мозга перестраивать нейронные сети. Наибольшей пластичностью обладает детский мозг. Со старением мозга возможности перестройки значительно ослабляются. Этот процесс позволяет восстанавливаться человеку после повреждений мозга различного генеза. Инсульты, травмы приводят к гибели нейронов и повреждению целых участков мозга. Утраченные функции при должной тренировке могут взять на себя соседние отделы мозга. (рис. 21)

    Рисунок 21. Перестроение нервных сетей коры при повреждении части мозга.
    Рисунок 21. Перестроение нервных сетей коры при повреждении части мозга.

Что мы узнали про мозг?

1.Он очень сложно устроен.

2.Количество клеток мозга обусловлено генетически и после рождения значительно не увеличивается.

3.Клетки старой и новой коры во взрослом состоянии не обновляются.

4.Основные структуры коры мозга и связанные с ней способности формируются после рождения и до 7 лет.

5.Максимального развития мозг достигает к 20 – 25 годам.

6.Эффективный мозг содержит меньшее число отростков, при реализации одной вычислительной функции возбуждается или тормозится меньшее число клеток и они потребляют меньше глюкозы. Соответственно нейроны медленнее изнашиваются в процессе жизнедеятельности.

7.Мозг обладает пластичностью.

4.2 Что же такое болезнь Альцхаймера.

Анализ «железобетонных» фактов.

  1. Единственной достоверной и гарантированной причиной развития БА является возраст. После 65 лет 10% населения страдают БА, после 85 лет — 45%.

  2. «Интеллектуальные занятия предотвращают развитие БА» «знание 2 языков исключает развитие БА» «Среди больных людей с БА мало пациентов с 1- 2 мя высшими образованиями » — это мифы, но с содержанием правды. Человека невозможно заставить заниматься долгое время тем, что у него не получается и не приносит удовольствия, так-как необходимо положительное подкрепление. Правильная интерпретация должна звучать так: Человек СКЛОННЫЙ к интеллектуальной деятельности, с высокими когнитивными способностями реже заболевает БА. То есть человек с высоким уровнем IQ имеет более низкую вероятность БА.

  3. Повреждается быстрее всего новая и старая кора. В первые несколько лет человек резко утрачивает когнитивные способности, в последующие 5 — 10 лет он еще способен существовать в виде «тела».

    Построение гипотезы на основе фактов и наших знаний о мозге.

    Как развивается болезнь Альцхаймера.
    После рождения клеточки мозга развиваются. В силу различных причин развились и сформировались не эффективные нейронные сети. Для решения задач каждую секунду, куждую минуту активируются значительные области мозга. Эти большие области мозга постояно работают. К 65 годам начинается процесс гибели клеток (держим в уме, что они не восстанавливаются). Гибнет клеточка, соседние клеточки берут на себя ее функции( держим в уме пластичность), но так-как они также постояно участвовали в работе, то также сильно изношены и при увеличении объема функционала быстрее гибнут. Запускается механиза положительной обратной связи (ПОС). Гибнет клеточка — соседние изношенные клетки берут дополнительный функционал — гибнут -…. Медленно и верно гибнут все большее число клеток со все большей скоростью. Гибель нейронов с высокой скоростью — вот причина образования бляшек. Клетки глии не справляются с утилизацией погибших. Не успевают перерабатывать белки, которые выделяются из погибших клеток и синтезируются соседними для перестроения нейронных связей (предполагаю белок предшественник амилоида). Остатки клеточных белков и фрагментов ускоренного обмена белков при перестроении связей в месте гибели скапливаются в агрегаты.

    Как же может быть иначе? У человека сформировалось много эффективных нейронных сетей. В процессе жизнедеятельности они работали суммарно меньше, так-как для выполнения все тех же базовых функций задействовалось меньшее их число, они метаболизировали меньше. К 65 годам они гибнут реже и если гибнут, то соседние клеточки берут на себя их функционал, а так-как они менее изношены, то соответственно не так быстро гибнут и не замыкается механизм ПОС. (рис. 22)

    Рисунок 22. Механизмы развития / не развития БА
    Рисунок 22. Механизмы развития / не развития БА

Когда я придумал эту теорию в 2009 году, то не было ни одного экспериментального подтверждения. У меня не было возможности проверить самому. Пришлось ждать. В 2011 году вышла первая статья, подтверждающая ПОС (Luigi Ferrucci, Alan B. Zonderman, Susan M. Resnick, Richard J. O’Brien, E. Jeffrey Metter. Hearing Loss and Incident Dementia // Archives of Neurology.) Этого было мало. Когда вышло больше статей про ПОС при БА (Shih-Chang Hung, Kuan-Fu Liao, Chih-Hsin Muo, Shih-Wei Lai, Chia-Wei Chang. Hearing Loss is Associated With Risk of Alzheimer’s Disease: A Case-Control Study in Older People // Journal of Epidemiology. — 2015-08-05. — Т. 25, вып. 8. — С. 517—521.Frank R. Lin, Lisa M. Wruck, David Knopman, Thomas H. Mosley, Josef Coresh. Hearing Impairment and Cognitive Decline: A Pilot Study Conducted Within the Atherosclerosis Risk in Communities Neurocognitive Study (англ.) // American Journal of Epidemiology. — 2015-05-01. — Vol. 181, iss. 9. — P. 680—690) появились подтверждения теории «эффективных нейронных сетей», решил — пора публиковать.
Что же такое болезнь Альцгеймера?

Естественная сильно ускоренная гибель клеток новой и старой коры мозга при старении.

Соответственно и причин, ускоряющих развитие БА может быть масса. Травмы, нарушения в сосудах, гипоксия, недостаточное снабжение глюкозой, отравление токсическими веществами при патологиях печени. Потому и находят эти взаимосвязи постоянно.
В моей теории я постулирую, что базовая причина одна — эффективность нейронных связей, которая может быть определена через отношение затраты метаболизма(= активности) /вычислительную операцию.

Рисунок  22. Разрушение мозга при БА.
Рисунок 22. Разрушение мозга при БА.

Часть 5. Профилактика.

Рисунок  23. Виды профилактики БА.
Рисунок 23. Виды профилактики БА.

Предотвращающая.

Начинается до момента зачатия ребенка.

Увеличить число клеток мозга при рождении

1. Беречь генетику будущего плода.

2. Хорошо пройти беременность.

Обеспечить формирование качественных и эффективных нейронных сетей

 

1.      Обеспечить качественное питание с достаточным содержанием белков и жиров.

2.      ГРУДНОЕ ВСКАРМЛИВАНИЕ!

3.      НИКАКОГО ВЕГЕТАРИАНСТВА ДЛЯ РЕБЕНКА.

4.      Непрерывные разивающие занятия с ребенком с самого рождения до 6-7 лет. Если он начал читать в 3 года — вам повезло.

Корректирующая

Путь сложный. Требует усилий и ограничений.

С поддержанием мозга все интуитивно понятно. Остановлюсь на печени. Ее нужно беречб потому, что мозг полностью зависимый орган. Весь метаболизм мозга обеспечивает печень. Питание, утилизацию отходов. При неработающей печени гибель мозга наступает очень быстро.

 

 

Заниматься спортом для поддержания функций организма.

Оберегать мозг

1.Не употреблять алкоголь

2.Избегать гипоксии

3.Заниматься спортом для укрепления сердечно-сосудистой системы

4.Соблюдать цифровую гигиену – не перегружать мозг непосильным объемом внешних шумовых сигналов.

5.Заниматься решением различных задач. Желательно не обычных, максимально разнообразных.

 

Беречь печень

1. Ограничить объем потребляемых калорий.

2. Уменьшить потребление легких сахаров

3. Не употреблять алкоголь.

 

Часть 6. Диагностика

Нужно оценить эффективность коры мозга. Так-как более эффективный мозг будет меньше изнашиваться в течение жизни и к старости нейроны будут иметь больший запас прочности.

  1. Определить эффективность нейронных сетей – оценить потребление глюкозы и кислорода нейронами при решении стандартных задач.

  2. Оценить объем и развитость коры.  (фактически оценить число нейронов

  3. Провести исследование diffusion MRI neurite orientation dispersion and density imaging   (NODDI). Уточнить развитость нейронных сетей.

Часть 7. Лечение.

Лечение невозможно. Если появились симптомы, то клетки уже изношены и процесс положительной обратной связи уже запущен.

Хорошее питание, поддержание нормального уровня жизни и ограничение информационной нагрузки облегчат существование больного.

Рисунок 24.  Автопортреты Уильям Утермолена(1933-2007). В 90-е поставлен диагноз  БА..
Рисунок 24. Автопортреты Уильям Утермолена(1933-2007). В 90-е поставлен диагноз БА..
Рисунок  25. Рисунки Хильда Горенстейн до и во время БА
Рисунок 25. Рисунки Хильда Горенстейн до и во время БА

Заключение.

За все в этой жизни приходится платить. Увеличение продолжительности жизни подвело человечество к порогу, когда часть этой жизни будет без нормально функционирующего мозга. С увеличением числа больных нужно будет найти ответ на вопрос. Когда человек еще человек? (рис. 24, рис. 25) Высокая цена?!

PS. Генетические формы БА. Почему разиваются в 45-50 лет. Нейроны стареют еще быстрее обычного. Я предполагаю, что все «упирается» в белок предшественник амилоидного пептида — АПП. Этот белок скорее всего отвечает за удаление малоэффективных синаптических контактов в нейронных связях. Поэтому нейронные сети в детстве и не могут стать эффективными. Открытие физиологической роли АПП — моя не сбывшаяся мечта.

 

Источник

Читайте также

Меню