Память и старость

Старение – это постепенное ухудшение здоровья и жизненной силы отдельного организма.

Что такое старение?

Старение, на данный момент, является неизбежным побочным эффектом нормального функционирования организма. Старение, возможно, самый сложный фенотип человека, представляет собой совокупный эффект всех процессов в организме, который приводит к вероятностному увеличению числа заболеваний и, в конечном итоге, к смерти. Характерными чертами старения являются его сложность и мультиморбидность (сочетание различных факторов, патологий) в позднем возрасте.

Поскольку старение происходит по всему телу организма, оно приводит к совокупной потере эффективности обычных органов/тканей: нарушение целостности тканей, дисфункция стволовых клеток, рак и т.д.

Основные причины старения

На данный момент исследования выявили несколько независимых первопричин, ответственных за широко распространенные последствия старения и связанных с возрастом заболеваний, которые включают:

• гибель клеток или старение;
• быстро делящиеся клетки;
• клетки, устойчивые к запланированной (естественной) гибели (при естественном процессе апоптоза);
• митохондриальную дисфункцию (нарушение работы клеточных «энергостанций);
• накопление внеклеточных токсичных веществ;
• молекулы, приводящие к повреждению ДНК, такие как окисляющие вещества (активные формы кислорода и азота – ROS и RNS);
• потеря стволовых клеток.

Эффект старения и возникновение связанных со старением заболеваний в организме можно значительно снизить, воздействуя на эти основные причины.

У нашего организма есть свой собственный механизм старения, работающий с разной амплитудой, поэтому вносящий различный вклад в фенотип старения. Следовательно, существует многообещающее будущее для персонализированной медицины, которая войдет в область старения и повлияет на нее. Каждый человек может быть предрасположен к более высокой скорости старения в одной системе, чем в другой (например, в сердце, печени, системе обмена веществ и иммунной системе).

Старение демонстрирует корреляцию со значительным числом и разнообразием заболеваний у пожилого населения (> 65 лет). К этим возрастным заболеваниям и состояниям в основном относятся кардиореспираторные заболевания, инсульты, высокое кровяное давление (гипертония), рак, диабет 2 типа (СД2) и деменция.

Старение и когнитивные способности

Когнитивные способности имеют решающее значение для функциональной независимости людей с возрастом, в том числе для того, может ли кто-то жить независимо, управлять своими финансами, правильно принимать лекарства и безопасно водить машину. Кроме того, неповрежденные когнитивные способности жизненно важны для эффективного общения людей, включая обработку и интеграцию сенсорной информации и адекватное реагирование на других. Когнитивные способности часто снижаются с возрастом. Какие типы изменений в когнитивных способностях ожидаются как часть нормального старения и какие типы изменений могут свидетельствовать о начале заболевания мозга?

Крайне важно понимать влияние возраста на когнитивные способности из-за быстро растущего числа взрослых старше 65 лет и растущей распространенности возрастных нейродегенеративных деменций. За прошедшее столетие продолжительность жизни как мужчин, так и женщин резко возросла. Например, в 1910 году ожидаемая продолжительность жизни мужчины составляла 48 лет, а женщины – 52 года. В 2010 году этот показатель увеличился до 76 лет для мужчин и 81 года для женщин. По прогнозам, число людей старше 65 лет более чем удвоится в течение следующих 40 лет.

Поскольку гораздо больше людей живут дольше, число людей с возрастными нейродегенеративными деменциями также быстро растет.

Изменения когнитивных способностей при нормальном старении

В изучении нормального когнитивного старения, существуют научные доказательства предсказуемых и воспроизводимых изменений в когнитивных способностях, которые происходят при нормальном старении.

Когнитивные способности можно разделить на несколько конкретных когнитивных областей:

• внимание;
• память;
• исполнительные когнитивные функции;
• речевые и зрительно-пространственные способности.

С возрастом в каждой из этих областей наблюдается измеримое снижение. В каждой из этих областей субъект должен сначала воспринять стимул, обработать информацию, а затем отреагировать.

Восприятие информации

С возрастом снижается как сенсорное восприятие, так и скорость обработки данных, что влияет на эффективность работы многих когнитивных областях. Например, острота слуха начинает снижаться после 30 лет, и до 70% людей в возрасте 80 лет имеют измеримую потерю слуха. Кроме того, с возрастом снижается различение речи и локализация звуков. В дополнение к этим изменениям в сенсорном восприятии, с возрастом наблюдается явное снижение скорости обработки данных: пожилые люди выполняют эти действия медленнее, чем молодые. Это замедление скорости обработки приводит к ухудшению производительности при выполнении многих типов задач, требующих своевременного ответа.

Внимание

Наиболее заметные изменения во внимании, которые происходят с возрастом, – это снижение производительности при выполнении сложных задач на внимание, таких как избирательное или разделенное внимание. Избирательное внимание – это способность фокусироваться на конкретной информации в окружающей среде, в то же время игнорируя нерелевантную информацию. Распределенное внимание – это способность сосредотачиваться на нескольких задачах одновременно (к примеру, таких как выполнение какой-то работы и ответы на вопросы одновременно). С возрастом нормальная успеваемость в этих более сложных задачах на внимание постепенно снижается. Однако простые задания на внимание, такие как диапазон цифр, выполняются у нормальных людей вплоть до 80 лет и старше.

Память

Некоторые аспекты памяти стабильны при нормальном старении, но с возрастом наблюдается постоянное снижение новых способностей к обучению и некоторое снижение способности к запоминанию недавно изученного материала. Непосредственная, или «сенсорная память», стабильна с возрастом, но задачи, требующие превышения нормального объема первичной памяти, более сложны для пожилых людей.

Исторические воспоминания об общественных событиях и автобиографические воспоминания (эпизодическая память) относительно стабильны с возрастом, но точность исходной памяти (то есть точное знание источника известной информации) с возрастом снижается, как и уровень детализации вызванных эпизодических воспоминаний. Новое обучение, измеряемое задержкой свободного запоминания, также снижается с возрастом. Обучение еще больше ухудшается у пожилых людей, если задача требует мысленных манипуляций с заучиваемым материалом (рабочая память) или если человек должен выполнять более одного действия во время обучения (разделенное внимание).

Рабочая память требует активных манипуляций с заучиваемым материалом и с возрастом ухудшается. В старости запоминание недавно усвоенной информации относительно стабильно, но для извлечения нужной информации может потребоваться больше подсказок или расширенный формат распознавания, чтобы оставаться стабильным в старших возрастных группах. Проспективная память, в частности, не забывающая выполнять намеченные действия в будущем (например, принимать лекарства после завтрака), с возрастом ухудшается. Процедурные воспоминания, такие как запоминание того, как играть на пианино или езда на велосипеде, сохраняются с возрастом.

Исполнительная функция

Исполнительная когнитивная функция включает в себя:

• принятие решений;
• решение проблем;
• планирование;
• последовательность ответов;
• многозадачность.

Каждая из этих областей исполнительной когнитивной функции с возрастом снижается. Исполнительная когнитивная функция особенно важна для новых задач, для которых набор привычных ответов не обязательно является наиболее подходящим ответом и критически зависит от префронтальной коры мозга. Результаты выполнения новых, сложных или рассчитанных по времени задач неуклонно снижаются с возрастом, как и результаты выполнения действий, которые требуют подавления одних реакций, но не других, или предполагают разграничение релевантной и нерелевантной информации. Кроме того, с возрастом снижается формирование концепций, абстракция и гибкость ума, особенно у субъектов старше 70 лет.

Разговорная речь

Речь и языковые функции остаются в значительной степени неизменными с возрастом. Словарный запас, вербальные рассуждения и понимание речи в обычном разговоре остаются стабильными и в пожилом возрасте. Понимание речи в условиях фонового шума и неоднозначного содержания речи с возрастом снижается. Понимание речи задействует как чувствительность периферической нервной системы к восприятию, так и когнитивные способности центральной нервной системы, специфичные для речи. Эти когнитивные способности центральной нервной системы особенно важны при менее благоприятных условиях прослушивания и чувствительны к изменениям с возрастом.

Беглость речи, вербальный поиск и некоторые конфронтационные задания на присвоение имен демонстрируют некоторое снижение с возрастом. В пожилом возрасте люди менее многословны, чаще повторяются и менее конкретны в выборе слов в спонтанной речи по сравнению с молодыми людьми.

Зрение

С возрастом наблюдаются ухудшения в аспектах зрительно-пространственной обработки и конструктивной практики.

Визуальное распознавание объектов, форм, жестов и условных знаков остается стабильным в пожилом возрасте. Однако зрительно-перцептивные суждения и способность воспринимать пространственную ориентацию в старости снижаются. Возраст не влияет на способность человека копировать простую фигуру, но способность копировать сложный рисунок (например, фигуру Рея – комплексную фигуру) с возрастом снижается. Что касается стандартных показателей IQ (при выполнении тестов), они снижаются с возрастом (это обусловлено тем, что на выполнение тестов пожилому человеку требуется больше времени). Рисунки, нарисованные пожилыми людьми, с возрастом становятся более упрощенными и менее четкими. Речь идет о среднестатистическом человеке, а не о профессиональных художниках.

Возрастные изменения в структуре и функциях мозга

Размер мозга уменьшается с возрастом. За последние 20 лет наша способность количественно оценивать эту атрофию улучшилась с использованием технологии структурной визуализации мозга (компьютерная томография и магнитно-резонансная томография [MRТ]).

Мозг делится на серое и белое вещество:

• серое вещество используется для описания коры головного мозга и мозжечка, а также подкорковых ядер, каждое из которых содержит преобладание клеточных телец и дендритов.
• белое вещество относится к областям мозга с преобладанием миелинизированных аксонов, которые соединяют структуры серого вещества.

Не все области мозга атрофируются одинаково с возрастом, но старение затрагивает как области серого, так и белого вещества. Потеря объема серого вещества наиболее заметна в префронтальной коре. Височные доли, особенно медиальная височная доля, которая включает гиппокамп, также демонстрируют умеренное уменьшение объема с возрастом. Объемы белого вещества также уменьшаются с возрастом. Наибольшие потери объема белого вещества наблюдаются в лобной доли и в основных участках белого вещества, таких как мозолистое тело. В дополнение к возрастному уменьшению объема белого вещества, имеются данные о снижении целостности тракта белого вещества (длинные ассоциативные пути) с возрастом.

Потеря нейронов коры головного мозга наиболее заметна в префронтальной коре и гиппокампе, а большая потеря подкорковых нейронов наблюдается в черной субстанции и мозжечке. Возрастные нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера, связаны с гораздо большей потерей нейронов, особенно в гиппокампе и энторинальной коре, области мозга, связанной с памятью и запахом.

Эти, связанные со старением, структурные изменения нейронов включают уменьшение количества и длины дендритов, потерю дендритных шипиков, уменьшение количества аксонов, увеличение аксонов с сегментарной демиелинизацией и значительную потерю синапсов. Потеря синапсов является ключевым структурным маркером старения нервной системы.

Количество нейронных синапсов теперь можно измерить с помощью методов иммуногистохимии, которые маркируют пресинаптические белки, такие как синаптофизин. Используя антитела к синаптофизину для количественного определения пресинаптических окончаний в верхней, префронтальной извилине, можно наблюдать неуклонное снижение числа синапсов на протяжении всей жизни. Результаты исследований деменции показывают, что симптоматическая деменция возникает при потере синапсов неокортикальной коры на 40% или более по сравнению с нормальными взрослыми.

Ученые обсудили концепцию «когнитивного резерва» с точки зрения плотности синапсов в коре головного мозга и как синаптический резерв, старение и развитие нейродегенеративного заболевания могут повлиять на то, когда человек преодолеет симптоматический порог потери 40% синапсов в коре головного мозга (развитие признаков и симптомов деменции).

Развитие нейродегенеративного заболевания, такого как БА, ускорило бы скорость потери синапсов. Возраст появления симптомов деменции будет определяться сочетанием того, насколько человек был близок к 40%-му синаптическому порогу на момент начала заболевания и насколько быстро синапсы были потеряны из-за болезни. Альтернативно, если бы существовал профилактический образ жизни или лечение, которое замедляло скорость потери синаптических связей в коре головного мозга, вызванной старением, тогда 40%-ный синаптический порог был бы достигнут позже в жизни, и этот человек обладал бы большим синаптическим резервом для компенсации потери синаптических связей, связанной с дегенеративным заболеванием.

Возрастные изменения в структуре и функции синапсов и изменения в нейронных сетях коррелируют с когнитивными изменениями со старением.

Возрастные заболевания и когнитивные способности

Различные факторы могут вызывать кумулятивный ущерб мозгу с возрастом и вызывать когнитивные нарушения. Эти факторы включают повреждение мозга из-за церебральной ишемии, травмы головы, токсинов, таких как алкоголь, избытка гормонов стресса или развития дегенеративной деменции, такой как БА. Дегенеративные деменции являются наиболее распространенной причиной значительного снижения когнитивных способностей в пожилом возрасте, но часто встречается сочетание факторов.

Наиболее частой причиной деменции является БА, за которой следовала сосудистая деменция, а затем деменция с тельцами Леви. Однако смешанная деменция или слабоумие, вызванное более чем одной патологией, очень распространено. Эти же патологические изменения очень распространены у пожилых людей без деменции.

Более высокие темпы снижения когнитивных способностей связаны с патологией БА, макроскопическими инфарктами и неокортикальными тельцами Леви, сочетание всех этих патологий наблюдается у 40-41% пожилых людей без деменции. Таким образом, эти заболевания в старости вызывают ускорение снижения когнитивных функций, что приводит к развитию деменции у многих пациентов, но у некоторых пожилых людей без деменции когнитивные нарушения не вызваны этими патологическими изменениями.

БА является наиболее частой причиной снижения когнитивных способностей у пожилых людей. Распространенность клинически диагностированной БА экспоненциально возрастает с возрастом. В возрасте 65 лет менее 5% населения имеют клинический диагноз БА, но после 85 лет это число увеличивается до более чем 40%. У большинства пациентов с БА сначала демонстрируется незначительное ухудшение памяти и нового обучения, за которым следуют умеренные изменения в исполнительной когнитивной функции, а затем изменения в языке и зрительно-пространственной обработке. Многие из этих изменений в когнитивных способностях похожи на нормальные когнитивные изменения при старении, но отличаются серьезностью.

Начало снижения когнитивных способностей незаметно, и его трудно определить. Прогрессирование происходит постепенно и может быть более очевидным для членов семьи, чем для пациента. Клинически у большинства пациентов сначала развиваются легкие когнитивные нарушения (MCI), которые определяются как синдром когнитивных жалоб, измеримого легкого снижения когнитивных способностей, но без изменений функциональных способностей, включая инструментальную деятельность в повседневной жизни. MCI может включать одну или несколько когнитивных областей, но MCI только в области памяти (т. е. амнестический MCI) чаще всего наблюдается у пациентов, у которых развивается БА. Если когнитивные нарушения продолжают прогрессировать и у пациента появляются признаки функциональных нарушений, вызванных этими когнитивными расстройствами, то ему будет поставлен диагноз деменции. Коэффициент перехода от амнестического MCI к вероятной БА составляет ≈ 15% в год.

Изменение влияния возраста и болезней на когнитивные способности

При старении происходит динамическое взаимодействие между факторами, которые приводят к нейродегенерации и когнитивным нарушениям, и, наоборот, факторами, которые приводят к нейропластичности и улучшению когнитивных функций.

Размер гиппокампа связан с памятью и когнитивными функциями у нормальных людей, а атрофия гиппокампа связана с деменцией вследствие БА и переходом от амнестического MCI к клиническому БА. В последнее время появляется все больше доказательств того, что с уменьшением размера гиппокампа связано множество факторов, включая сахарный диабет, гипертонию, ожирение, гипоксическое повреждение головного мозга, обструктивное апноэ во сне, клиническую депрессию, биполярное расстройство, алкоголизм и травму головы.

Положительные возможности

В конечном счете, уменьшение присутствия или воздействия нейродегенерации и повышение активности сигнальных путей, важных для нейропластичности, может уменьшить атрофию гиппокампа и снижение когнитивных функций, которые так часто встречаются при старении.

Появляются новые доказательства того, что выбор здорового образа жизни улучшает динамический баланс в сторону нейропластичности и предотвращения нейродегенерации, включая:

• здоровое питание;
• отказ от чрезмерного употребления алкоголя;
• регулярные физические упражнения;
• участие в мероприятиях, стимулирующих когнитивные способности;
• управление эмоциональным стрессом, который может включать медитацию;
• лечение хронических патологий, таких как гипертония, диабет, депрессия и обструктивное апноэ во сне.

Физические упражнения и тренировка или стимуляция когнитивных функций могут улучшить когнитивные функции у пожилых людей с нормальными когнитивными способностями и, возможно, у людей с БА и другими формами деменции. Как и у пожилых людей с нормальными когнитивными способностями, физическая активность и когнитивная стимуляция могут принести пользу людям с риском развития БА или тем, у кого диагностирована деменция.

Краткие выводы

Возрастные заболевания ускоряют скорость нейронной дисфункции, потери нейронов и снижения когнитивных способностей, при этом у многих людей развиваются когнитивные нарушения, достаточно серьезные, чтобы ухудшить их повседневные функциональные способности, вызвать развитие деменции. Появляется все больше доказательств того, что здоровый образ жизни может снизить скорость снижения когнитивных функций, наблюдаемых с возрастом, и помочь отсрочить появление когнитивных симптомов при заболеваниях, связанных с возрастом. Эти факторы здорового образа жизни могут включать физическую активность, умственную стимуляцию, избегание чрезмерного воздействия нейротоксинов (например, алкоголя), лечение депрессии и управление стрессом, а также контроль распространенных заболеваний, таких как гипертония, диабет и обструктивное апноэ во сне. Таким образом, мы, возможно, уже обладаем ключами к проведению успешной кампании по минимизации пагубного влияния возраста на когнитивные способности и отсрочке наступления деменции у пожилых людей.

Стратегии поддержания здоровья мозга

Снижение стресса

Хронический стресс может наносить ущерб здоровью мозга и производительности памяти. Длительное воздействие гормонов стресса оказывает неблагоприятное воздействие на гиппокамп, область мозга, отвечающую за память и обучение. Несколько дней воздействия высоких уровней гормона стресса кортизола могут ухудшить память. Хронический стресс может способствовать депрессии и тревожным расстройствам, которые часто мешают нормальной обработке памяти, особенно с возрастом. В совокупности эти результаты свидетельствуют о том, что минимизация стресса может оказывать благотворное влияние на здоровье мозга.

Физическая активность

Физические упражнения могут увеличить мозговой кровоток, что, в свою очередь, способствует росту нервных клеток (более низкий риск развития болезни Альцгеймера в более позднем возрасте). Умственные задачи, связанные с исполнительным контролем — мониторингом, составлением расписания, планированием, торможением и памятью, — улучшаются у пожилых людей, занимающихся аэробными упражнениями.

Здоровое питание

Люди с избытком жира в организме подвергаются большему риску таких заболеваний, как диабет и гипертония. Эти состояния, связанные с ожирением, повышают риск цереброваскулярных заболеваний, которые часто приводят к ухудшению памяти и деменции. Диеты с низким содержанием жиров у взрослых молодого и среднего возраста могут снизить риск развития болезни Альцгеймера десятилетия спустя. Однако некоторые жиры могут принести пользу здоровью мозга (к примеру, потребление оливкового масла защищает от возрастного снижения когнитивных функций). Витамины-антиоксиданты также могут защищать мозг. У людей с легкими нарушениями памяти витамины Е и С могут защищать здоровье мозга. Такие фрукты, как черника, клубника и помидоры, а также овощи, такие как брокколи, обладают относительно высокой антиоксидантной способностью. Диета, богатая углеводами с высоким гликемическим индексом (крендельки, картофель фри и т.д.), может увеличить риск развития диабета, который может привести к инсульту и сосудистой деменции, но изменения в питании могут обратить вспять такие последствия. Сочетание снижения веса, здорового питания и регулярных физических упражнений может снизить риск развития диабета 2 типа более чем на 50%.

Умственная активность

Риск развития болезни Альцгеймера ниже у людей, которые были интеллектуально активны, чем у тех, кто этого не делал. Более высокие умственные функции в возрасте 20 лет предсказывают улучшение когнитивных функций в более позднем возрасте. Люди, которые проводят время за чтением и у которых есть умственно стимулирующая работа или образовательный опыт, с возрастом сохраняют свою память лучше и дольше. Умственно обогащенная среда приводит к увеличению количества нейронов в центрах памяти гиппокампа. Постоянная умственная стимуляция на протяжении всей жизни полезна и для человеческого мозга. Люди с высшим образованием и профессиональными достижениями, как правило, имеют большую плотность нейронных связей в областях мозга, участвующих в сложном мышлении. Умственная стимуляция, или интеллектуальное напряжение нашего мозга различными способами, может не только улучшить производительность памяти, но и предотвратить снижение когнитивных способностей в будущем.

Социализация

Пребывание в тесном контакте с людьми и продолжающееся участие в значимых видах деятельности предсказывают успешное старение.

Неблагоприятные факторы

У людей с травмой головы в анамнезе с потерей сознания на час и более риск развития болезни Альцгеймера в более позднем возрасте в два раза выше. Предотвращение травм головы, по-видимому, является важной стратегией поддержания здоровья мозга на протяжении всей жизни.

Курение – это еще один риск потери памяти с возрастом. У курильщиков риск заболеть болезнью Альцгеймера в два раза выше, чем у людей, которые никогда не курили. Однако, когда люди бросают курить, в каком бы возрасте они ни были, они могут снизить свой риск.

Потребление алкоголя от легкой до умеренной степени — от одного до четырех глотков в день — фактически снижает риск развития тяжелой потери памяти у людей по сравнению с непьющими или сильно пьющими. Точно неизвестно, как алкоголь может защитить мозг или сердце, но он точно может оказывать антитромбоцитарное действие, которое снижает склонность крови к свертыванию и вызывает повреждение тканей. Поэтому, лучше пока не экспериментировать с повышенным количеством спиртосодержащих напитков.