Например, у разных пациентов травма головы одинаковой степени тяжести может привести к разным уровням когнитивных нарушений и иметь различные пути восстановления. Инсульт также может повлечь к сильному ухудшению когнитивных функций у одного пациента и среднее у другого.
Кроме того, некоторые из нас способны справляться с бо́льшими возрастными изменениями мозга и даже с отклонениями, связанными с болезнью Альцгеймера. Во вступлении я уже говорила, что четверть людей, имеющих при вскрытии явную патологию для диагностики Альцгеймера, не демонстрируют никаких когнитивных нарушений при жизни. Для объяснения такой устойчивости и используется понятие резерва.
Основы работы мозга
Структура мозга, выявленная с помощью современных технологий, открывает нам всего лишь малую часть его величия. Нам предстоит еще так много узнать о нем. Сейчас же мы знаем достаточно, чтобы говорить о том, что мозг динамичный орган, который не только влияет на наше поведение, но и сам находится под воздействием наших поступков.
Эволюция головного мозга
Существует теория[13], согласно которой человек имел три отдельных мозга. В ходе эволюции они объединились, став единым сложным органом, что находится у нас в голове сегодня. Ядро самая древняя часть мозга в плане эволюции включает в себя мозговой ствол, который соединяет головной мозг со спинным. Мозговой ствол имеет структуры, контролирующие функции жизнеобеспечения: частоту сердцебиения, кровяное давление, дыхание, пищеварение и другие, о которых вам не нужно особо думать.
Второй «мозг», известный как лимбический, впервые появился у мелких млекопитающих около 150 миллионов лет назад. Считается, что он развился, чтобы отвечать за выживание и самосохранение, управляя реакцией «бей или беги». В этой книге вы многое узнаете о главных частях его структуры гиппокампе и миндалевидном теле, также называемом амигдала. Они вовлечены в функции обучения, памяти, эмоций, настроения, страха, стресса и бессознательных факторов, которые могут повлиять на ваше поведение.
Гиппокамп, напоминающий по форме морского конька, одна из наиболее изученных частей мозга. Он особенно уязвим при болезни Альцгеймера. Однако это та часть мозга, которая имеет способность к нейрогенезу, то есть может создавать новые нейроны в течение всей жизни. Миндалевидное тело, которое находится на краю гиппокампа, является важным компонентом лимбической системы. Оно играет ключевую роль в социальном поведении, обработке эмоциональных реакций и памяти о них, особенно когда дело касается страха.
Третий «мозг» новая кора (неокортекс). Он является относительным «новичком» в эволюции мозга. У приматов он развился лишь два или три миллиона лет назад, когда появился род Homo[14]. Он является частью коры головного мозга(10) и отвечает за все функции высшего порядка, которые мы связываем с человеком. То есть он участвует в такой деятельности, как речь и мышление, а также сенсорное восприятие и выполнение моторных команд. Удивительная особенность неокортекса заключается в его гибкости, что позволяет обладать бесконечной вместимостью для новых знаний.
Извилистость
Мозг разделен на правое и левое полушария. Борозды и гребни, которые составляют изогнутую и морщинистую основу внешней коры, имеют такую форму для того, чтобы в череп поместился больший объем мозга. Если бы вы разгладили все извилины и выложили их в гостиной, то наш мозг бы занял около одного квадратного метра.
Человеческое познание сложный процесс. Чтобы облегчить понимание умственных функций, мы поговорим о шести ключевых нейрокогнитивных сферах. К ним относятся: обучение, память, внимание, социальное познание, речь, исполнительная и перцептивно-моторная функции.
Когда мы говорим об этих когнитивных способностях, то имеем в виду, что работа мозга распределяется между разными отделами его коры. Ученые делят кору мозга на доли анатомические области, связанные с определенными процессами. Эти четыре доли не являются самостоятельными органами, они взаимодействуют как друг с другом, так и с другими областями. Чтобы сделать вас теми, кто вы есть, мозг использует информацию, полученную от его иных частей и от окружающего вас мира.
Лобные доли находятся за нашим лбом. Они играют ключевую роль во многих исполнительных функциях, благодаря которым мы можем планировать дела, критически мыслить, решать проблемы, контролировать свои порывы.
Теменные доли находятся за лобными. Они обрабатывают информацию, поступающую через органы чувств, и связывают ее с нашими воспоминаниями и их значением.
Затылочные доли находятся в задней части головы, за теменной долей, чуть выше мозжечка, который похож на теннисный мячик и располагается в районе затылка. Затылочные доли это буквально наша вторая пара глаз, ведь именно они обрабатывают визуальную информацию.
Височные доли находятся с обеих сторон головы и обрабатывают слуховую информацию. Они отвечают за акустическое восприятие, определяют значение звуков, запоминают их и распознают звуковую информацию, включая понимание языков и речь.
Хотя доли каждого человека похожи по структуре, факт влияния жизненного опыта на мозг означает, что ваши доли уникальны.
Говорящие полушария
Ваш мозг состоит из миллиардов связанных между собой клеток, которые «говорят» друг с другом. Именно поэтому вы можете ощущать солнечный свет на лице, общаться с друзьями, ждать выходных, бояться экзаменов, думать о политике, философии или лапше быстрого приготовления и так далее.
По данным бразильского нейробиолога Сюзанны Херкулано-Хузел, которая разработала хитроумный метод «мозгового супа»[15], наш мозг состоит примерно из 86 миллиардов нейронов. Каждый из них создает в среднем от семи до десяти тысяч связей с другими нейронами. Это значит, что в мозге столько же нейронных связей, сколько звезд в Млечном Пути.
Нейроны, также известные как невроны, или нервные клетки, это стандартная рабочая единица мозга. Их основная функция передача информации. На самом деле связь между кластерами нервных клеток создает основу всех функций мозга. Каждый раз, когда вы совершаете движение, чувствуете ветер на лице, слышите голос или вспоминаете что-либо, вся эта информация перемещается через нейроны с помощью электрохимического процесса.
Обычно нейроны имеют особые отростки[16], которые выступают из тела клетки. Разветвленный дендрит работает как антенна, которая получает информацию и передает ее телу нейрона центру управления. От него информацию к остальным клеткам организма переносят аксоны похожие на кабель отростки.
В теле клетки все входящие сигналы объединяются, и ответный импульс создается в месте пересечения с аксоном. Электрический сигнал передается через аксон к нервному окончанию, где он преобразуется в химический. Точка, в которой аксон одного из нейронов соединяется с дендритом другого, называется синапсом. Он представляет собой расстояние между нейронами, где информация передается от одного к другому. В нашем теле содержится от 100 до 500 триллионов синапсов. Они выделяют химические передатчики, называемые нейромедиаторами.
Нейронные пути
Маршрут, по которому информация в мозге проходит через нейроны, это нейронный путь. Чем чаще вы его используете, тем отчетливее он становится. Это похоже на хорошо протоптанную тропинку через поле или лес. Когда вы узнаете что-то новое, например, начинаете заниматься спортом или изучать новый язык сначала это всегда кажется сложным. Но когда вы повторяете задания, то создаете в своем мозге более прочные нервные пути, и вскоре новые задачи становятся привычкой. Помните об этом, пока вы пытаетесь следовать полезным правилам.
Помимо нейронов в мозге содержатся миллиарды нейроглий[17]. Именно они помогают сохранять мозг здоровым. Если нейроны похожи на шоссе информации, то нейроглии их строители (а также ремонтники, защитники и поставщики услуг). Они круглосуточно помогают этому электрохимическому шоу не сойти с пути. Нейронам необходимо быстро отправлять нервные импульсы. Глиальные клетки способствуют этому процессу, окружая аксоны, чтобы сформировать изоляционную оболочку (подобно изоляции проводов в доме). Она состоит из белого жирового вещества миелина и увеличивает скорость передачи электрического импульса.
Из-за цвета часть мозга, где находятся покрытые такой оболочкой пучки, обычно называют белым веществом. Оно противоположно серому веществу, которое содержит в себе клеточные тела нейронов, дендриты и аксоны.
Резерв
В сущности, резерв это способ объяснить разрыв между степенью повреждения мозга и его клиническим проявлением, включая влияние, которое оно оказывает на когнитивные функции.
Резерв мозга
Резерв мозга это структурный материал, который охватывает серое вещество, белое вещество и толщину коры. Он относится к фактическим различиям в мозге, которые могут объяснить, почему один человек более устойчив к травмам, чем другой.
Размер имеет значение
При сравнении людей с разным уровнем когнитивных функций обнаруживается, что различия связаны с объемом мозга, а не с масштабом его пораженной области. Проще говоря: размер имеет значение.
Например, давайте поговорим о Мэри и Джейн. У обеих имеется одинаковое количество бляшек и клубков, но объем мозга у них разный. У Мэри больше нейронов, выше синаптическая плотность, а мозг крупнее, чем у Джейн. Это означает, что Мэри, чей мозг наиболее развит, будет намного устойчивее к последствиям одной и той же патологии. Различия в когнитивных функциях между людьми объясняются не масштабом пораженной области мозга, а размером его здоровой части. Нарушение когнитивных функций не проявляется, если мозг содержит больше нейронов и синапсов, которые он может терять до того, как будет достигнут критический порог. При прогрессировании болезни область поражения будет расти, а здоровая уменьшаться. В определенный момент нетронутая зона больше не сможет поддерживать нормальное функционирование мозга.
Резерв предполагает, что структурные характеристики мозга обеспечат устойчивость к атрофии или истощению, связанные со старением или заболеваниями. Чем больше мозг взрослого человека, тем дольше он сможет противостоять различным патологиям и нормально работать.
Забота о мозге
В любой промежуток времени у нас есть определенный резерв, и чем он выше, тем лучше мы справимся с разного рода изменениями мозга.
Мы привыкли думать, что, исчерпав эти ресурсы, которые больше не восстановятся, мы сдадимся под натиском клинических симптомов или дефицита. Также мы верим, что при достижении зрелого возраста будем иметь определенный лимит нейронов, и все, что нам останется делать, это терять их.
Однако мы знаем, что резерв мозга более сложная система, а наш мозг с опытом изменяется. Стимулирующее окружение может вызвать рост новых нейронов. Нейротрофический фактор мозга (BDNF), считающийся «Miracle-Gro»[18] для мозга, это молекула(11), которая играет ключевую роль в нейропластичности. Этот фактор улучшает функции нейронов, защищает клетки от стресса и гибели и стимулирует их рост, как удобрение способствует росту растений. BDNF жизненно важен для процесса обучения, и хорошая новость состоит в том, что аэробные нагрузки связывают с увеличением концентрации этого белка. Кроме того, благоприятное окружение также влияет на повышение уровня BDNF.
Современная мысль заключается в том, что можно поддерживать наши резервы на определенном уровне. С возрастом мозг атрофируется, но можно снизить потери, занявшись деятельностью, которая будет способствовать нейрогенезу и нейропластичности.
Вспомните всех знакомых пенсионного возраста. Смею предположить, что у одного из десяти выбранных вами людей старше 65 лет уже развилась болезнь Альцгеймера, а один или два из них сохранили ясное сознание. Остальные же находятся где-то посередине. Возможно, кто-то из них немного медленно обрабатывает информацию или имеет некоторые проблемы с запоминанием нового материала. Однако почти все они сохранили способность потчевать вас историями из своей молодости. Скорее всего, вы слышали их так часто, что готовы пересказать. На самом деле, хотя в пожилом возрасте многие испытывают упадок умственной активности, нет никакой системности в характере и степени тяжести когнитивных нарушений.
Относительное отсутствие патологий в мозге один из главных факторов такого большого разнообразия когнитивных функций. Конечно, чем меньше нарушения, тем лучше, но образ жизни тоже играет не последнюю роль в борьбе с болезнями и возрастными изменениями в мозге.
Поддержка работы мозга влияет на нынешний уровень его резервов. Определенные действия например, умственная стимуляция (глава 5) и физическая активность (глава 7) связаны с изменениями в самом органе. Высокая когнитивная активность поможет сохранить его объем, в особенности гиппокампа части мозга, связанной с памятью и обучением. Физическая активность также влияет на это. Некоторым людям лучше удается поддерживать интеллектуальную деятельность и свои резервы, чем другим. Этот феномен, возможно, связан, с различиями в опыте: образовании, увлечениях и профессии. В конце концов, мозг пластичен и поэтому может меняться в ответ на опыт и обучение.
Когнитивный резерв
Когнитивный резерв относится к пластичности и гибкости умственной системы при таких нарушениях, как старение, травма или болезнь. Давайте поговорим о Бене и Ким, которые обладают одинаковым объемом жесткого диска (то есть резерва мозга). Однако Бен может справиться с бо́льшим количеством возрастных изменений мозга, потому что емкость его базового программного обеспечения (то есть когнитивного резерва) отличается от показателей Ким. Это и позволяет его мозгу справляться с нарушениями и адаптироваться к ним.
Таким образом, когнитивный резерв говорит о функционировании мозга, а не о его структурном размере, который отличается у разных людей. Он объясняет разрыв между патологией и ее проявлениями. Если объяснять когнитивный резерв в контексте болезни Альцгеймера, то он демонстрирует способность взрослого мозга переносить болезнь без клинических симптомов на том уровне, который у человека с меньшим когнитивным резервом мог бы вызвать диагностированную деменцию.
Рис. 1: Иллюстрация показывает, как у двух людей с течением времени может меняться когнитивная функция. Один из них обладает большим резервом, второй маленьким. В мозге обоих начинает развиваться патология болезни Альцгеймера, но изменения еще незаметны. В какой-то момент она станет достаточно выраженной, чтобы привести к ухудшениям. Они измеряются когнитивными тестами. Вы можете видеть, что у людей с большим резервом производительность снижается позднее. Они могут дольше справляться с патологией до того, как она начнет влиять на продуктивность. В конце концов, производительность у обоих будет одинаковой, но для человека с большим резервом этот момент наступит позднее. Когда у индивидуума с высоким ресурсом начнется снижение когнитивной активности, оно будет проходить быстро. Схема показывает разные траектории снижения когнитивной активности, которые мы часто видим у людей с болезнью Альцгеймера[19].