Наследие эволюции: большой мозг стареет быстрее

Карл Циммер - автор научно-популярных книг на тему биологии, в своей статье для "Нью-Йорк таймс" прокомментировал исследование нейробиолога Сэма Викери и его коллег.

Те области мозга, которые выросли в ходе эволюции человека, наиболее подвержены дегенеративным изменениям

Большой умный мозг — это одна из важнейших особенностей нашего вида. За последние семь миллионов лет он увеличился в размерах и стал сложнее. Это позволило нам изобрести речь, строить планы и координировать действия друг с другом в масштабах, невиданных ранее в истории жизни.

Но в исследовании 2024 года утверждается, что у этого есть и обратная сторона.

The uniqueness of human vulnerability to brain aging in great ape evolution

DOI: 10.1126/ sciadv.ado27

Области, которые в ходе эволюции человека расширились больше всего, стали чрезвычайно уязвимы к старению.

«За все приходится платить», — объясняет Сэм Викери, нейробиолог из Юлихского исследовательского центра в Германии, один из авторов исследования.

86 миллиардов нейронов в человеческом мозге группируются в сотни отдельных областей. На протяжении столетий исследователи могли распознать несколько областей, например ствол мозга, по таким признакам, как скопление нейронов. Но оказалось, что эти крупные области разделены на более мелкие, многие из которых удалось обнаружить только с помощью мощных томографов.

По мере изучения строения человеческого мозга эволюционным биологам стало интересно, как эти области развивались у наших предков-приматов. (Шимпанзе не являются прямыми предками человека, но оба вида произошли от общего предка около семи миллионов лет назад).

Человеческий мозг в три раза больше, чем у шимпанзе. Однако это не значит, что все области мозга расширялись одинаковыми темпами, как карта, нарисованная на надувающемся воздушном шаре. Некоторые части мозга увеличились ненамного, в то время как другие росли очень быстро.

Совместно с коллегами доктор Викери разработал компьютерную программу для анализа снимков мозга 189 шимпанзе и 480 людей. Программа составила карту каждого мозга, распознав скопления нейронов, образующих отдельные области. Исследователи обнаружили у обоих видов 17 областей мозга.

Эти карты позволили экспертам сравнить, насколько больше каждая из 17 областей в человеческом мозге. Они обнаружили ряд областей, которые были примерно одинакового размера у обоих видов. Но несколько областей были намного больше у людей. Одной из них была орбитофронтальная кора — область, расположенная непосредственно за глазами и играющая важную роль в принятии решений.

После этого ученые изучили, что происходит с мозгом в процессе старения. Неврологам давно известно, что к 30 годам нейроны начинают терять часть соединительных отростков. В результате мозг начинает уменьшаться. Однако сравнивать процессы старения человека и приматов довольно трудно, ведь мы живем гораздо дольше. К тому же кроме обычной потери объема мозга, люди могут страдать болезнью Альцгеймера и Паркинсона, которые уничтожают больше нейронов.

Шимпанзе редко живут более 50 лет, поэтому эксперты выбрали людей сопоставимого возраста, чтобы изучить, как стареет их мозг. Они проанализировали людей в возрасте от 20 до 58 лет, а также шимпанзе в возрасте от 9 до 50 лет. Исследователи обнаружили, что у обоих видов мозг с годами уменьшается. В то же время некоторые области сокращаются быстрее, чем другие. У людей быстрее всего сокращалась орбитофронтальная кора и другие части мозга, которые больше всего расширились за последние несколько миллионов лет.

Калеб Финч, эволюционный биолог из Университета Южной Калифорнии, считает новое исследование следующей ступенькой к тому, чтобы понять, как стареет человеческий мозг. При этом он отметил, что исследования еще не показали, почему недавно расширенные участки мозга так уязвимы к старению. «Это настоящая загадка, — утверждает биолог. — Нейроны не имеют никаких химических различий».

По словам доктора Викери, одно из возможных объяснений в том, что самые быстро развивающиеся участки мозга способствуют наиболее сложному мышлению. Возможно, нейроны, благодаря которым и происходит мышление, быстро изнашиваются, что приводит к старению этих зон мозга.

Аида Гомес-Роблес, антрополог из Университетского колледжа Лондона, считает, что 189 снимков шимпанзе могут дать весьма смутное представление о старении мозга животных. «Аналогичные исследования старения у людей, как правило, включают тысячи образцов», — считает она.

Более того, новое исследование обнаружило лишь умеренную связь между увеличившимися в ходе эволюции зонами мозга и быстрым старением. «Закономерность прослеживается для некоторых участков мозга, однако мы не знаем, верно ли оно для всех», — утверждает Гомес-Роблес.

Парадокс в том, что именно большой мозг и позволяет нам жить на десятилетия дольше, чем шимпанзе. Наш вид обеспечил себе бесперебойное снабжение пищей, понял важность чистой воды и изобрел новые виды лекарств только благодаря большому мозгу. При этом за счет «продленных» лет, мозг сокращается. И исследование доктора Викери показывает, что быстрее всего стареют именно те участки, которые помогают нам жить дольше.

Другими словами, возрастные затруднения, например, проблемы с запоминанием слов или переключением с одной задачи на другую, могут быть просто наследием эволюции. «У нас удивительный мозг, — говорит доктор Викери, — но за него приходится платить».

Источник: Carl Zimmer, статья в Нью-Йорк Таймс:

Our Bigger Brains Came With a Downside: Faster Aging

Русский текст: Идеономика

Источник: vk.com

Комментарии: