Замедлить старение мозга поможет активный образ жизни и ограничение в калорийности питания. К таким выводам пришли ученые БФУ им. И. Канта и Уорикского университета (Великобритания) после исследования синапсов и нейронов в коре головного мозга.
«Перед нами стояла задача, понять, какие изменения происходят в головном мозге в ходе старения и получения опыта. Центром нашего научного внимания стали нейроны, синапсы и глиальные клетки», — пояснил участник исследования, ассистент института живых систем БФУ им. И. Канта Александр Богданов.
Всем мы знаем, что головной мозг человека содержит порядка 90 миллиардов нейронов, связанных между собой синаптическими связями. Нейрон — это электрически возбудимая клетка, которая предназначена для приема извне, обработки, хранения, передачи и вывода вовне информации с помощью электрических и химических сигналов. А синапс служит связью, контактом, между нейронами для передачи сигналов.
«В ходе получения опыта человеком синапсы изменяются: усиливаются или ослабляются. Поэтому рассматривая нейронную сеть в целом, мы сможем увидеть нейронные цепи, как с сильными, так и со слабыми связями. Процесс усиления или ослабления синаптических связей может регулироваться за счет, так называемых, глиальных клеток. Долгое время считалось, что эти клетки выполняют только функцию жизнеобеспечения нейронов и синапсов. Но ученые установили, что глиальные клетки также могут влиять на передачу сигналов. Они обеспечивают нейроны энергией и (питательными веществами) и регулируют синаптическую передачу, высвобождая аденозинтрифосфат (АТФ — универсальный источник энергии и нейромедиатор глиальных клеток). Все эти процессы напрямую влияют на когнитивные функции головного мозга», — рассказал молодой исследователь.
Под когнитивными функциями принято понимать наиболее сложные функции головного мозга, с помощью которых осуществляется процесс рационального познания мира. К когнитивным функциям относится внимание, восприятие, память интеллект, речь и, гнозис (узнавание) и праксис (целенаправленное действие). Известный факт — с возрастом у живого организма наблюдается снижение памяти, умственной работоспособности и других когнитивных функций.
«Наша команда исследователей выяснила, что значительные изменения в процессе старения происходят и в глиальных клетках. В цитоплазме этих клеток ослабевает кальциевая сигнализация. Кроме того, с возрастом количество высвобождаемого АТФ снижается. Соответственно, ухудшается синаптическая передача сигналов, и ослабевают когнитивные функции».
В ходе лабораторных экспериментов на мышах ученые установили, как можно препятствовать изменениям, связанным со старением мозга.
Александр Богданов:
«Для одной группы мышей мы изменили поведенческую модель: поместили их в обогащенную сложную среду. Другими словами, обеспечили им активный образ жизни с игрушками, тоннелями, беговым колесом и большим пространством. Вторая модель, которую мы применили, — ограничение потребляемых калорий. Животные потеряли не более 10% массы тела. В результате мы обнаружили, что у подопытных старых мышей синаптическая передача сигналов улучшилась, а кальциевая сигнализация в глиальных клетках более активна. Соответственно, увеличилась способность глиальных клеток высвобождать АТФ, поэтому у мышей, живших в условиях обогащенной среды, сохраняется высокий уровень когнитивных способностей. Мозг на уровне синапсов выглядит моложе по сравнению с мозгом сородичей без активного образа жизни и умеренного питания».
По мере старения когнитивные функции мозга «угасают», а вместе с тем увеличивается риск нейродегенеративных заболеваний, наблюдаются возрастные деменции.
«На сегодняшний день мы установили, что здоровый образ жизни и умеренное количество потребляемых калорий способны замедлить старение мозга за счет увеличения способности глиальных клеток выделять АТФ. Но перед нами стоит новая задача — найти фармакологический способ для борьбы со старением мозга. Ведь не всем разрешены, например, физические нагрузки, или у человека может наблюдаться метаболический синдром и простая диета ему не поможет».
Отметим, исследования проводились на базе Уорикского университета (Великобритания) под руководством исследователей Юрия Панкратова (также профессор-исследователь БФУ им. И. Канта) и Ульяны Лало. Результаты исследования опубликованы в авторитетном научном журнале «Frontiers in Cellular Neuroscience».
