Наш мозг претерпевает кардинальные изменения в эти 5 периодов жизни
В новом исследовании учёные обнаружили, что человеческий мозг переживает четыре ключевых периода, в течение которых происходят значимые изменения, лежащие в основе пяти «эпох», длящихся годами. Например, было обнаружено, что подростковый период длится до 30 с небольшим лет.
Для проведения исследования исследователи из Кембриджского университета проанализировали данные 3802 человек в возрасте от новорожденных до 90 лет, прошедших диффузионную МРТ. Сканирование отслеживает движение молекул воды в мозговой ткани, что помогает учёным картировать пути нейронных связей.
Исследование показало, что в течение нашей жизни мозг претерпевает четыре существенных топологических изменения, после чего стабилизируется на несколько лет. Каждый из этих периодов знаменует собой начало новой фазы в структуре и организации нашего мозга, которая может повлиять на наше мышление и потенциально помочь учёным лучше понять развитие мозга и условия, которые могут на него влиять.
«Мы знаем, что структура мозга критически важна для нашего развития, но у нас нет общей картины того, как она меняется на протяжении нашей жизни и почему, — сказала доктор Алекса Моусли, стипендиат фонда Гейтс-Кембридж, возглавлявшая исследование. — Эти эпохи дают важный контекст для понимания того, в чём наш мозг может быть наиболее эффективен или к чему более уязвим на разных этапах жизни. Это может помочь нам понять, почему мозг некоторых людей развивается по-разному в ключевые моменты жизни, будь то трудности с обучением в детстве или деменция в более поздние годы».
Было установлено, что первая фаза длится от рождения до примерно девяти лет. Эта фаза характеризуется так называемой «сетевой консолидацией», во время которой огромное количество синапсов, с которыми мы рождаемся, постепенно сокращается, освобождая место для наиболее активных. В этот период серое и белое вещество быстро растут, что приводит к пику толщины коры головного мозга – внешнего слоя, который истончается с возрастом и при неврологических заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера.
Примерно после девяти лет мозг вступает в подростковую фазу. В течение этой фазы мозг работает над тем, чтобы сделать нейронные связи короче и, следовательно, эффективнее – как в отдельных областях, так и во всём мозге. Удивительно, но подростковая фаза длится примерно до 32 лет.
Фазовый сдвиг
После этого момента мозг переходит во взрослую фазу, и этот сдвиг знаменует собой самый сильный поворотный момент в эволюции мозга, говорят исследователи.
«Примерно в 32 года мы наблюдаем наиболее направленные изменения в работе нейронных связей и наибольший общий сдвиг траектории по сравнению со всеми другими поворотными моментами», — сказал Моусли.
Фаза взрослого человека – самая продолжительная эпоха эволюции мозга. В течение этого периода мозг остаётся относительно стабильным, и в течение примерно 30 лет не происходит существенных изменений. Однако наблюдается постепенный переход к процессу сегрегации, в ходе которого области мозга становятся более обособленными.
Следующий сдвиг в эволюции мозга происходит примерно в возрасте 66 лет и, опять же, далеко не так разителен, как изменения, которые закрепляются в начале 30-х. В этой фазе мозг всё ещё работает над своей реорганизацией, хотя этот процесс замедляется, и толщина коры начинает уменьшаться.
«Данные свидетельствуют о том, что постепенная реорганизация нейронных сетей мозга достигает кульминации к середине шестидесятых, — сказал Моусли. — Вероятно, это связано со старением, при котором количество нейронных связей ещё больше снижается по мере начала дегенерации белого вещества. В этом возрасте люди сталкиваются с повышенным риском различных заболеваний, которые могут поражать мозг, например, гипертонии».
Заключительная фаза эволюции мозга наступает примерно в возрасте 83 лет. Хотя исследователи говорят, что данные за этот период времени было трудно получить, они обнаружили, что мозг начинает переключать обработку данных с глобальной модели на более локализованную, в результате чего люди начинают полагаться на определенные области для познания, а не на обработку данных всем органом.
«Многие нарушения нейроразвития, психического здоровья и неврологические заболевания связаны с особенностями работы мозга, — заключил старший автор исследования Дункан Эстл. — Действительно, различия в структуре нейронных связей мозга предсказывают проблемы с вниманием, языком, памятью и целым рядом различных форм поведения. Понимание того, что структурное развитие мозга — это не вопрос равномерного развития, а, скорее, один из немногих важных поворотных моментов, поможет нам определить, когда и как его структура уязвима для нарушений».
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.