В ходе одного из самых всесторонних исследований учёные выделили пять ключевых этапов развития человеческого мозга – как меняется нейронная сеть от младенчества до старости.
Исследование, основанное на сканировании мозга почти 4000 человек в возрасте от года до 90 лет, выявило нейронные связи и то, как они развиваются в течение нашей жизни. Это выявило пять основных этапов, разделённых четырьмя поворотными точкам, когда организация мозга переходит на другую траекторию – примерно в возрасте 9, 32, 66 и 83 лет.
«Оглядываясь назад, многие из нас чувствуют, что в нашей жизни были разные этапы. Оказывается, мозг тоже проходит разные фазы, – говорит ведущий автор работы профессор Дункан Астл, исследователь в области нейроинформатики из Кембриджского университета. – Понимание того, что структурное развитие мозга – это не вопрос постоянного развития, а скорее один из нескольких важных поворотных моментов, поможет нам определить, когда и как их преодоление уязвимо для сбоев».
Было обнаружено, что детский период развития наступает между рождением и девятилетним возрастом, когда он переходит в подростковую фазу – эпоху, которая длится в среднем до 32 лет.
В возрасте около 30 лет нейронные сети мозга переключаются на режим взросления – это самый длительный период, который длится более трех десятилетий. Третий поворотный момент в возрасте около 66 лет знаменует начало фазы «раннего старения» архитектуры мозга. Наконец, мозг «позднего старения» начинает формироваться примерно к 83 годам.
Ученые провели количественную оценку организации мозга, используя 12 различных показателей, включая эффективность передачи сигналов, степень его сегментации и то, зависит ли мозг в значительной степени от центральных узлов или имеет более разветвлённую сеть соединений.
С младенчества и до самого детства наш мозг характеризуется «консолидацией сетей», поскольку количество синапсов – соединений между нейронами – в мозге ребенка сокращается, а более активные из них выживают. Исследование показало, что в течение этого периода эффективность мозговых связей снижается.
Тем временем серое и белое вещество быстро увеличиваются в объёме, так что толщина коры головного мозга – расстояние между внешним серым веществом и внутренним белым веществом – достигает своего пика, а кортикальные складки, характерные выступы на внешней поверхности мозга, стабилизируются.
На втором этапе, подростковом, объем белого вещества продолжает увеличиваться, поэтому организация коммуникационных сетей мозга становится все более совершенной. Эта эпоха характеризуется неуклонным повышением эффективности связей во всем мозге, что связано с улучшением когнитивных функций. Этапы определялись тем, что мозг сохранял постоянную тенденцию развития в течение длительного периода времени, а не оставался в фиксированном состоянии на протяжении всего времени.
«Мы, конечно, не утверждаем, что люди в возрасте около 20 лет будут вести себя как подростки, или даже что их мозг будет выглядеть как у подростка, – объясняет руководитель исследования Алекса Моусли. – В действительности, это характер изменений».
Она добавила, что полученные результаты могут дать представление о факторах риска развития психических расстройств, которые чаще всего проявляются в подростковом возрасте.
Примерно в возрасте 32 лет наблюдается наиболее заметный сдвиг в траектории развития. Такие жизненные события, как рождение ребёнка, могут сыграть определенную роль в некоторых наблюдаемых изменениях, хотя в исследовании это явно не проверялось.
«Мы знаем, что у женщин, которые рожают, после этого меняется мозг, – говорит Моусли. – Разумно предположить, что существует связь между этими этапами и тем, что происходит в мозге».
После 32 лет структура мозга, по-видимому, стабилизируется по сравнению с предыдущими этапами, что соответствует «плато в развитии интеллекта и личности», что подтверждается и другими исследованиями. Области мозга также становятся более сегментированными.
Последние два поворотных момента были определены снижением связности мозга, которое, как считалось, было связано со старением и дегенерацией белого вещества головного мозга.
