Как меняется работа мозга, пока мы стареем: 6 научных теорий
Теория старения лобной коры
Лобная кора — это часть мозга, отвечающая за такие функции нервной системы, как планирование, контроль поведения, рабочую память и принятие решений. Теория старения лобной коры предполагает, что возрастное ухудшение когнитивных функций, происходит как раз из-за нарушения работы префронтальных отделов.
Действительно, еще в конце XIX веке было высказано предположение о том, что эволюционно более новые части мозга, в том числе лобная кора, сильнее подвержены инсульту. Современные исследования доказывают, что именно лобные доли страдают сильнее всего при старении — их объем уменьшается примерно на 10% к 75-85 годам.
Однако перемены, происходящие в мозге в процессе старения, выходят за пределы лобных отделов. То есть изменения в префронтальной коре в ходе старения действительно присутствуют, но этим нельзя объяснить все когнитивные трансформации, связанные со старением.
Компенсаторные теории
С возрастом, по мере того как отдельные участки мозга начинают работать хуже, другие области берут на себя часть их функций, чтобы компенсировать возникшие нарушения. Это явление называется «компенсаторной реорганизацией нейронных цепей»: в этот момент нейронные сети перестраиваются, чтобы общая эффективность работы мозга сохранялась на высоком уровне. Например, в задачах на рабочую память, в которых необходимо запоминать слова, у более молодых участников активность наблюдается только левом полушарии. Но у участников старшего возраста при выполнении тех же задач задействуются оба полушария. Исследователи мозга называют этот феномен уменьшением межполушарной асимметрии.
Другой пример компенсаторных изменений — увеличение активности мозга. Результаты экспериментов показывают, что при решении одной и той же задачи у пожилых людей активность участков мозга часто более высокая, чем у молодых, что может свидетельствовать о попытках компенсировать снижение функций «повышением мощности».
Компенсационная перестройка нейронных цепей может быть тем механизмом, который помогает поддерживать умственные способности, а значит и качество жизни, на высоком уровне. И хотя компенсаторные возможности мозга для разных людей неодинаковы и во многом зависят от образа жизни, такая способность адаптироваться к возрастным изменениям может быть ключевым фактором замедления ухудшения когнитивных функций при старении.
Теория когнитивного резерва
Теория резервов во многом сосредоточена на поисках взаимосвязи между когнитивными изменениями и факторами образа жизни – какие-то из этих факторов будут увеличивать резерв (физическая активность, социальные контакты, умственная нагрузка), какие то, наоборот, приводят к его уменьшению (депрессия, тревожность, наличие хронических заболеваний).
Существует несколько подходов к определению резерва:
- Пассивная модель мозгового резерва получила наибольшую популярность среди клиницистов. Из этого подхода следует, что мозговой резерв — это понятие, которое может включать объем мозга, количество связей в мозге.
- Активные концепции резервов: «когнитивный» и «компенсационный». Когнитивный резерв предполагает, что человек может по-разному решать одну и ту же задачу. Например, при ухудшении способности запоминать информацию, можно использовать ассоциации, и это облегчит процесс. Тут уместна аналогия с ящиком для инструментов. Представим, что человек постоянно пользуется одним и тем же инструментом для решения задачи. Но вдруг он вдруг ломается. Что делать? Искать новый инструмент и пытаться решить поставленную задачу с помощью него — это получится не хуже. Но если используемый инструмент ломается, а ящик оказывается пустым, то задачу выполнить уже не удастся. Поэтому чем больше «инструментов в вашем ящике», тем лучше.
«Компенсационный резерв» предполагает задействование дополнительных областей мозга, которые ранее не участвовали в решении подобных задач, что, по сути, является продолжением предыдущей теории. Исследования показывают, что люди с высоким резервом могут дольше сохранять ясность ума, несмотря на возрастные изменения в мозге.
Теория сенсорной депривации
Сенсорная депривация— это снижение качества работы «сенсорных систем» — слуха, зрения, осязания, обоняния, вкуса. Из этой теории следует: снижение потока сенсорной информации приводит к уменьшению активности в соответствующих областях мозга, что ускоряет его старение.
Связь между тем, как хорошо человек видит и слышит, и его умственными способностями, впервые заметили еще в конце 1990-х годов. Эта связь была намного сильнее у пожилых людей в возрасте от 70 до 103 лет, чем у более молодых участников исследования — от 25 до 69 лет. В одном из исследований было показано, что острота зрения и слуха, а также равновесие при ходьбе объясняют примерно 59% различий в умственных способностях участников.
Таким образом, нарушения в работе сенсорных систем могут стать важными предвестниками ухудшения когнитивных функций. Если вовремя это заметить, можно заблаговременно предотвратить его замедление.
Теория снижения скорости обработки информации
С возрастом мозг начинает работать медленнее. В основе снижения скорости обработки информации лежат два механизма.
- Механизм ограничения времени. Он указывает на то, что с возрастом людям требуется больше времени для выполнения даже самых простых задач. В итоге затрудняется выполнение более сложных задач, так как весь существующий ресурс занят простыми.
- Механизм одновременности. Он означает, что продукты первой стадии обработки информации могут быть недоступны к тому моменту, когда закончится текущая обработка информации.
Все эти механизмы влияют на способность человека быстро реагировать, принимать решения и переключаться между делами. Например, пожилым людям требуется больше времени, чтобы понять новую информацию или выполнить сложное задание. Этот факт не означает потерю интеллекта, а лишь указывает замедление когнитивных процессов.
Кстати, теория снижения скорости обработки информации имеет множество экспериментальных подтверждений, но носит общий характер: указывает на факт замедления, но не позволяет понять причины этих изменений.
Теория дефицита тормозных влияний
Тормозные влияния — это способность мозга фильтровать ненужную информацию и сосредотачиваться на главном. С возрастом эта функция ухудшается, и человек становится более восприимчивым к отвлекающим факторам. Так, людям в возрасте бывает сложнее сосредоточиться в шумной обстановке.
Наблюдения ученых показывают: у лиц в возрасте 55–70 лет проявляется более низкая активация во фронтально-стриальной области, в особенности в правой верхней части передней области мозга, по сравнению с испытуемыми в возрасте 24–30 лет. Именно активность данной области связана с тормозными влияниями при решении задач, требующих избирательного внимания. Получается, что теория снижения тормозных влияний согласуется с теорией старения лобных долей.
Неспособность снизить чрезмерную активность может быть основой многих возрастных когнитивных нарушений. Дефицит тормозных влияний отражается на способности контролировать внимание и эмоции, что может повлиять на качество жизни пожилых людей.
Что в итоге?
Старение мозга — сложный процесс, который включает множество факторов. Все описанные теории не противоречат друг другу и рассматривают когнитивное старение с разных сторон. Они могут внести ясность в понимание того, почему умственные способности меняются с возрастом. Но главное — помогут понять механизмы, по которым происходит ухудшение когнитивных функций при старении, раскроют факторы, влияющие на скорость этих изменений, и позволят разработать меры по их замедлению.
Материал подготовлен на основе статьи научных сотрудников Центра нейрокогнитивных исследований (МЭГ-центра) МГППУ Веры Третьяковой и Кристины Пульциной, опубликованной в журнале «Клиническая и специальная психология».