Международная группа ученых провела крупнейшее исследование возрастных изменений белого вещества головного мозга. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications.

Понимание того, как стареет мозг, требует описания изменений, которые происходят с белым веществом. Прошлые исследования показали, что возрастное угасание когнитивных функций может быть связано с демиелинизацией его аксонов, из-за которой снижается качество межнейронного взаимодействия. Однако несмотря на большое количество работ, данные об изменениях белого вещества противоречивы и ассоциируются с полушариями или полом человека.

В своем исследовании ученые из Эдинбургского университета и Техасского университета в Остине провели первый крупномасштабный анализ таких изменений. Для этого авторы использовали снимки 3513 человек в возрасте 44–72 лет, сделанные с помощью диффузионной спектральной томографии (дМРТ). Этот метод позволяет реконструировать трехмерные модели тканей на основе диффузии молекул воды. Данные были получены из Биобанка Великобритании.

Трактография (реконструкция нервных путей) в новой работе осуществлялась с помощью дополнительных критериев — ориентации и плотности пучков аксонов в белом веществе (NODDI). Так, помимо традиционных фракционной анизотропии FA (описывает структуру мозга по «направленности») и среднего коэффициента диффузии MD (уровня диффузии молекул), авторы изучали внутриклеточную (ICVF), внеклеточную (ISOVF) диффузию, а также сложность путей (OD).

Возрастная динамика показателей в разных областях белого вещества. / © Simon R. Cox et al., Nature Communications, 2016

Результаты показали, что с возрастом в белом веществе увеличивается асинхронность FA, ICVF, повышается MD и ISOVF, снижается OD. Это указывает на дегенерацию тканей. Выраженными различия были в нижнем лобно-затылочном пучке, нижнем продольном пучке, верхнем продольном пучке (отвечают за смысловую обработку речи), некоторых таламических лучистостях (конечных частях афферентных трактов) и лобных щипцах (соединяют кору лобных долей).

В то же время возрастные различия не наблюдались в поясной извилине (отвечает за реакцию избегания и автономную регуляцию сердечно-сосудистой системы), кортикоспинальном тракте (опосредует двигательные сигналы к спинному мозгу), слуховой лучистости (относится к слуховым путям) и других участках мозга. Таким образом, возраст не коррелировал со структурными изменениями белого вещества, которые должны приводить к нарушениям двигательной функции и слуха.

По словам авторов, полученные данные являются предварительными и в перспективе помогут выяснить, почему мозг и когнитивные функции некоторых людей лучше справляются со старением. Отмечается, что трактография на основании такого количества снимков уникальна — до сих пор ученые были ограничены в подобных материалах. Следующим шагом станет поиск генетических и экологических факторов, связанных с возрастными изменениями белого вещества.