Мы знаем, что голова с рождения вырастает меньше всего. Однако до недавнего времени не было ясно, как меняется с возрастом объем головного мозга и связей внутри него. С помощью сочетания методов магнитно-резонансной томографии учёным удалось выяснить, что объем связей достигает максимума к 40 годам и уменьшается под конец жизни до «детских» значений.
Один из самых популярных методов исследования человеческого мозга в наши дни — магнитно-резонансная томография. Существует несколько ее модификаций, которые позволяют получать не просто статичную картинку среза мозга, но еще и отслеживать связи между нейронами или изменения активности разных участков мозга с течением времени. Метод для пациента безболезненный, хотя и достаточно дорогой. Впрочем, главный недостаток МРТ не в дороговизне, а в том, что результаты магнитно-резонансного сканирования, сделанные в разных лабораториях, и обработаны зачастую по-разному. Таким образом, невозможно сравнить данные разных исследований и сделать количественные выводы о строении и активности мозга.
Последнюю трудность преодолели исследователи из Стэнфорда. Результаты их работы опубликованы в Nature Communications. Используя сочетание количественной и диффузионной магнитно-резонансной томографии и применив особую систему анализа данных снимков, ученые смогли измерить, как изменяется объем белого вещества головного мозга в зависимости от возраста.
Диффузионная томография, как следует из названия, позволяет проследить за диффузией молекул воды вдоль миелиновой оболочки нервных клеток и понять структуру последней. Миелиновая оболочка покрывает те отростки нейронов, по которым передаётся сигнал от клетки к клетке, — аксоны. Скопления миелина кажутся прозрачными, если смотреть на них в световой микроскоп, а области мозга с множеством аксонов, покрытых миелином, в таких условиях выглядят белыми. Отсюда и название «белое веществодетских» — пучки аксонов, соединяющие разные области мозга.
В данной работе нейробиологи просканировали белое вещество мозга 102 людей в возрасте от 7 до 85 лет. Белое вещество поделили на 24 области, для каждой из которых оценили, как ее объем у самых маленьких участников отличался от такового у взрослых и пожилых добровольцев. Когда данные по всем испытуемым обработали и нанесли на результирующий график, выяснилось, что объем белого вещества у разных людей меняется с возрастом примерно одинаково и укладывается в симметричную кривую в форме выгнутой арки. Количество связей в мозге максимально в возрасте от 30 до 50 лет. Конечно, не все 24 области изменялись с возрастом одинаково. Пучки аксонов, связывающие области контроля над движениями, сохраняли примерно равный объем и у подростков, и у людей на 10-20 лет старше. В то же время нейронные «мосты» между участками мозга, отвечающими за мышление и обучение, заметно вырастали к середине жизни и уменьшались к старости.
В какой-то степени удивительно, что, по-видимому, все здоровые люди по изменению объёма белого вещества попадают на одну и ту же кривую. Впрочем, с точки зрения неврологии это хорошо: показатели пациентов с нарушениями связей внутри мозга (коннектопатиями), такими как шизофрения и паркинсонизм, скорее всего, будут отклоняться от этой кривой.
Гипотезу уже проверили на больных рассеянным склерозом — состоянии, при котором клетки собственной иммунной системы уничтожают миелиновые оболочки нейронов. По итогам анализов томограмм таких больных удалось выявить отклонения от полученной ранее стандартной кривой изменения объема белого вещества. При этом снижение объема связей у этих пациентов нашли даже там, где другие методы не выявили разрушения миелиновой оболочки.
Таким образом, если новый метод анализа данных МРТ войдёт в общую практику, станет возможным сравнивать данные разных лабораторий, а что самое главное — индивидуально диагностировать заболевания, связанные с работой белого вещества мозга.
