Изучение диффузионных МРТ-сканов 3802 человек выявило четыре критических смены нейронной архитектуры
Исследователи Кембриджского университета (Великобритания) описали пять универсальных фаз эволюции мозговой сети на протяжении всей средней продолжительности жизни человека. Эти стадии отражают перестройку нейронных связей, обеспечивающую различные когнитивные режимы в детстве, зрелости и старении. Подробности приведены в статье, опубликованной в Nature Communications и доступной здесь.
Авторы проанализировали диффузионно-МРТ-данные 3802 участников от младенцев до 90 лет, что позволило визуализировать траектории молекул воды в тканях мозга и, следовательно, структуру нейронных путей. Результатом стала классификация пяти фаз развития, разделённых четырьмя ключевыми возрастными вехами.
Ключевые поворотные моменты отмечены в следующие периоды:
- 9 лет — окончание активного моделирования детской нейронной сети;
- 32 года — формирование устойчивой взрослой архитектуры;
- 66 лет — начало первых заметных изменений при старении;
- 83 года — переход к локальной переориентации нейронных контуров.
«Мы знали, что нейронная связность играет критическую роль в развитии, но до сих пор не было чёткого представления о динамике её изменений на протяжении всей жизни», — отмечает соавтор исследования, д-р Алекса Мусли. «Наши результаты показывают, какие фазы наиболее стабильны или уязвимы, что важно для понимания трудностей обучения в детстве или риска деменции в пожилом возрасте».
0–9 лет: от новорождённости к детскому периоду
В раннем возрасте мозг активно удаляет избыточные синапсы, оставляя только наиболее эффективные связи. Одновременно объёмы серого и белого вещества стремительно растут. К концу девятилетнего рубежа формируется базовая схема нейронных путей, определяющая дальнейший когнитивный потенциал ребёнка, но в этот же период повышается риск развития нейропсихических расстройств.
32 года: становление взрослой сети
После тридцати лет связность нейронов достигает максимальной упорядоченности. Объём белого вещества продолжает расти, совершенствуя коммуникацию между областями мозга. По данным МРТ, этот этап обеспечивает пик когнитивной эффективности и представляет собой «самый выразительный переломный момент» в нейронной архитектуре, согласно авторам.
«В районе 32 лет мы наблюдаем самый значительный сдвиг в организации связей, который сравним разве что с началом полового созревания, но гораздо более плавным», — объясняет д-р Мусли. Взрослый этап длится около трёх десятилетий без крупных структурных изменений, что коррелирует со стабильностью интеллекта и черт личности.
66 лет: нарастающая фаза раннего старения
Переход в «раннее старение» отмечается примерно в 66-летнем возрасте. Хотя глобальные структурные изменения не столь резки, данные указывают на постепенное снижение связности белого вещества и перераспределение сетевых узлов. Это совпадает с повышением риска гипертонии и других заболеваний, влияющих на мозговые функции.
83 года: локализация и деградация
Около 83 лет наступает окончательный рубеж — связность мозга становится преимущественно локальной, а утраченные зоны замещаются обессиленными контурами. Исследование Дункана Астла подтверждает, что различия в топологии нейронных сетей коррелируют с когнитивным упадком и поведенческими изменениями у стареющих людей.
Осознание того, что развитие мозговой структуры протекает через чётко очерченные этапы, а не непрерывно, может помочь в ранней диагностике и адаптивном вмешательстве при различных нейрологических и психических расстройствах.
