Читать книгу От нейронов до гормонов. Современные научные знания о геронтологии и советы, как защитить свое тело и мозг от преждевременного старения - Валерий Новоселов - Страница 6

Более века длящаяся расшифровка языка нашего мозга ставит нас перед вопросом самопознания: «Я – сеть синапсов или что-то большее?» И если работу мозга можно объяснить потенциалами на мембранах, выделением нейромедиаторов, то сам собой возникает вопрос: «А где же здесь я? Где же тут моя личность, моя душа?»

Наш мозг – это около 86 миллиардов нейронов, при этом только часть – около 16 миллиардов – это нейроны коры. Чтобы почувствовать цифру в 86 миллиардов, можно представить, как мы поднимаемся на квадрокоптере над Москвой, самой большой столицей Европы, с ее 15-ю или даже 20-ю миллионами жителей и туристов, каждый из которых произошел из одной зародышевой клетки, которые, если собрать их вместе, можно уместить на одной ладони. И все эти цифры в тысячу раз меньше количества нейронов одного мозга.

Сложность нашего мозга много выше организации огромного мегаполиса, ведь мозг – это 100 триллионов синапсов. И это не предел!

По отдельным оценкам, эти цифры доходят до 500 триллионов синапсов! А у новорожденных – до квадриллиона (1 000 триллионов) синапсов. Каждый кортикальный нейрон имеет несколько тысяч связей с другими клетками мозга, длина всей сети нервных волокон нашего мозга оценивается в 150 000 километров. Эти цифры сложно сравнить даже со всем населением нашей планеты! Уже сегодня, в 2019 году на Земле живут 7,71368 млрд человек (оценка ООН на 2020 год – 7,79499 млрд, а 3 000 лет назад население планеты составляло, по-видимому, лишь 0,66 % от современной популяции).

Нейроны нашего мозга – это высокодифференцированные клетки, которые не делятся после рождения (при рождении вес мозга мальчика составляет 340 граммов, у девочек – на 10 граммов меньше). Но раз вес мозга и после рождения растет, причем в три раза, то увеличение веса мозга по мере взросления человека интуитивно подразумевает как бы и увеличение количества нейронов? Однако есть данные, что их количество, наоборот, уменьшается по мере взросления. Так почему же вес мозга после рождения растет?

Радиоуглеродный анализ не показал образования новых нейронов у человека после рождения. Однако были и работы, которые доказали, что с возраста 15 месяцев и до 6 лет у человека происходит двукратное увеличение числа корковых нейронов, что прямо говорит о том, что в постнатальном периоде идет нейрогенез. Все это свидетельствует лишь о том, что тут нет никакой точности и это вопрос для будущих исследований. Так что точку ставить рано.

Становление окончательных размеров мозга человека происходит к 13–16 годам. Мозг женщины меньше на 110–130 граммов, чем у мужчины, но речь идет о средних цифрах. Конечно, есть женщины с более крупным мозгом, чем у мужчин, и мужчины, у которых размер мозга – на нижней границе нормы.

Если вес мозга в онтогенезе легко оценить, то с нейронами и синапсами все сложнее, для этого нужно проникнуть в мозг в очень короткие сроки после смерти, чтобы отсечь постмортальные изменения. Тут речь идет о минутах. Изучение нейроморфологии с помощью светооптической микроскопии началось в мире с нейронной теории Кахаля в 1897–1891 годах. В нашей стране – при изучении мозга В. И. Ленина в сравнении с другими выдающимися людьми СССР, для чего и был создан НИИ мозга в Москве.

Иногда говорят о цитоархитектонике, иногда – о синапсоархитектонике мозга. Синапс – это высокоспециализированный щелевой контакт между двумя клетками нервной системы. Их сложно посчитать у человека. С животными легче. Например, посчитано, что в двигательной коре мартышек у одного нейрона 60 тысяч синапсов.

Синапсы бывают не только химические, но и электрические (или эфапсы). Это простые по механизму действия щелевые контакты с возможностью проведения электрического сигнала в обоих направлениях. Так как мозг человека эволюционировал в сторону усложнения, то их количество уменьшилось и составляет сегодня около 1 % от общего количества синапсов. Тем не менее, они встречаются во всех отделах мозга человека. Существование электрических синапсов доказано лишь в 1959 году Дэвидом Поттером и Эдвином Фершпаном. А до них ученые считали, что нейроны «общаются» только с помощью химической передачи сигнала.

Еще бывают неспецифические клеточные контакты.

Синапсы могут быть простыми, когда соединение идет от аксона к одному дендриту или от одного дендрита к другому дендриту, но бывают и сложные, когда аксон оканчивается сразу на двух дендритах или один дендрит оканчивается на двух аксонах. Самые сложные синапсы – сериальные.

Синапсы объединены в модули. Например, при размере модуля 30 мкм, в нем 110 нейронов, а синапсов при этом никак не меньше 10 миллионов. Есть некая зависимость связи количества нейронов и видовой продолжительности жизни, например, слон имеет 250 миллиардов нейронов, мышь – лишь 0,6 миллиарда, у макаки резус – 6 миллиардов. Соотношение веса мозга и веса тела называют индексом энцефализации, с которым тоже связывают длительность жизни вида. Т. е. чем больше мозг и меньше вес тела, тем вроде бы вид должен жить дольше. Но на самом деле все сложнее, так как есть множество дополнительных факторов, которые приводят к тому, что даже близкие в эволюционной цепочке виды из одного семейства и даже при одинаковом весе тела имеют весьма разную продолжительность жизни вида.

При старении происходит не только атрофия нервной ткани мозга, но и изменения как тел нейронов, так и их отростков. А также дендритов, аксонов и их синаптических терминалей. Так как в мозге наиболее представленными являются аксондендрические синапсы, то и наиболее частые изменения происходят именно в них. Изменения происходят как в пресинаптических, так и постсинаптических мембранах. Сосуды мозга и глиальные клетки тоже подвергаются изменениям.

Причем важно попытаться отграничить изменения мозга без признаков нейродегенеративного заболевания от некоего условного «успешного» старения. Пока никому этого не удалось. Еще в 1966 году ученый Мацуяма показал, что в 99 % случаев секционного материала после 70 лет уже есть нейродегенерация, характерная для болезни Альцгеймера. И тем не менее, деменции у этих людей не было – вот такой удивительный факт!

Нейроны накапливают желто-коричневый пигмент, называемый липофусцином. Они изменяют свой размер и функцию. Размер ядра нейрона и его функция также меняются, увеличивается количество малоактивных клеток, происходит гетерохроматизация ядра, т. е. изменения функционирования генетического аппарата нейрона. Значительно изменяются митохондрии нейронов, они страдают сильнее и раньше других органелл клетки.

Кроме нейронов, в мозге много и других клеток: это глиальные клетки, наиболее известные из них – астроциты, эпиндемоциты, стволовые клетки.

В гиппокампе мозга происходит один из самых уникальных феноменов зрелого мозга – образование новых нейронов (или нейрогенез). Именно гиппокамп одновременно является одним из самых вовлеченных в процесс при нарушении памяти у пациентов с болезнью Альцгеймера.

Предполагается, что, в отличие от нормального старения мозга, при данном заболевании, которое сегодня все чаще и чаще называют «чумой» постаревшего мира, образование новых нейронов в данной области резко уменьшается.

 После 70 лет нейродегенерация, характерная для болезни Альцгеймера, может быть и у людей, не страдающих деменцией.

По мнению нейробиологов, в мозге здорового молодого человека около 10 миллионов стволовых клеток. В мозге 2 зоны, которые их содержат, – область гиппокампа и субвентрикулярная область. Григорий Ениколопов, заведующий лабораторией стволовых клеток мозга МФТИ, говорит следующее: «Тотального запрета на симметричные деления может и не быть, и увеличение стволовых клеток в количестве возможно при определенных условиях. Поиск таких воздействий, стимулирующих деление и обновление нейрональных стволовых клеток, но одновременно не истощающих их пул преждевременно, должен продолжаться»[4].

Снижение веса мозга при старении объясняется тем, что с возрастом происходит потеря нейронов, которые оцениваются приблизительно 2,85-2,92 % от общего их количества за каждое десятилетие жизни. Хотя уменьшение количества и плотности расположения нейронов носит диффузный характер, наиболее выраженная потеря нейронов происходит в полосатом теле, прецентральной и постцентральных извилинах коры, в мозжечке и гиппокампе (до 6 % за каждое десятилетие). Меньше всего возрастных изменений происходит в стволе и среднем мозге.

Результаты исследования мозга у приматов показали подобные изменения.

Наш мозг постоянно участвует в поддержании гомеостаза и адаптации. Мозг – не только сложнейшая конструкция, состоящая из нервных тканей, потребляющая более 20 % всей поступающей в наш организм энергии, но это еще и эндокринный орган. Именно он стоит во главе любой гомеостатической реакции. Сегодня наука под названием нейроэндокринология занимается взаимоотношениями нервной и эндокринной систем, изучением гипоталамических рилизинг-факторов и их контролем над воспроизведением, развитием, поддержанием гомеостатического равновесия и адаптационными реакциями организма на любые воздействия.

Открытая недавно глимфатическая система, которая наиболее активна во время нашего сна, отвечает за метаболическую очистку мозга из периваскулярного пространства от бета-амилоида синуклеина. И если происходит нарушение сна, то удаление происходит в недостаточном объеме, что может быть одним из механизмов нейродегенерации.

До сих пор нет доказательств того, что мы можем хоть как-то минимально приостановить постоянную потерю наших нейронов с возрастом. Тут человечество терпит неудачу за неудачей. Но есть ли это череда неудач или еще один шаг к пониманию того, чего делать не нужно?

В 2015 году выдающийся российский ученый А. М. Оловников, член секции геронтологии МОИП при МГУ, выдвинул хронографическую гипотезу старения, согласно которой существуют темпоральные нейроны (некие водители ритма), которые с помощью хрономеров, аналогов отрезков ядерной ДНК, задают видовую продолжительность жизни.

Снижение веса мозга человека, как и высших приматов, в процессе старения определено уменьшением количества нейронов.

Нейродегенеративные процессы приводят к более резкому падению, как бы к обвалу жизнеспособности человека.

Не вызывает сомнений, что уменьшение количества нейронов – одна из ведущих причин старения человека.

Мы – это наш мозг. Можно говорить, что когда ученый изучает людей, их жизнедеятельность, наш мозг изучает себя. Сегодня наш мозг можно представить как наш интеллект, который держит на вытянутом аксоне гаджет. Посмотрите вокруг и вы увидите, что практически везде люди живут и передвигаются со смартфонами в руках. Эти цифровые устройства быстро меняют организацию работы нашей высшей нервной деятельности, что становится само по себе новым явлением, которого никогда не было в истории человечества.

Снижение веса мозга человека, как и высших приматов, в процессе старения определено уменьшением количества нейронов.

Нейродегенеративные процессы приводят к более резкому падению, как бы к обвалу жизнеспособности человека.

Не вызывает сомнений, что уменьшение количества нейронов – одна из ведущих причин старения человека.