Нестабильность "белое вещество" у людей может способствовать большему снижению когнитивных функций во время старения людей по сравнению с шимпанзе, обнаружили ученые из Национального исследовательского центра приматов Йеркса Университета Эмори.
Ученые из Йеркса обнаружили, что белое вещество – провода, соединяющие вычислительные центры мозга – начинает разрушаться раньше в течение жизни человека, чем в жизни стареющих шимпанзе.
Это было первое исследование целостности белого вещества у стареющих шимпанзе. Результаты были опубликованы 24 апреля и доступны в Интернете перед печатью в журнале Neurobiology of Aging.
"Наше исследование показывает, что цена, которую мы платим за долголетие, чем другие приматы, может заключаться в уникальной уязвимости людей к нейродегенеративным заболеваниям," говорит научный сотрудник Сюй (Джерри) Чен, первый автор статьи. "Распад белого вещества в более позднем возрасте может быть частью этой уязвимости."
По словам соавтора Тодда Прейсса, доктора философии, доцента-исследователя отделения нейрофармакологии и неврологических заболеваний Йеркса, более продолжительная продолжительность жизни и особый метаболизм могут лежать в основе различий в моделях старения мозга.
"Целостность белого вещества на самом деле достигает пика примерно в одном и том же абсолютном возрасте как у шимпанзе, так и у людей, но люди могут испытывать большую деградацию, потому что они живут дольше. Возможно, потребность в сохранении способности мозга в конце жизни является одной из причин, по которой в эволюции человека был выбран увеличенный размер мозга," Прейс говорит.
Старший автор – Джеймс Риллинг, доктор философии, исследователь Йеркса, доцент антропологии в Эмори и директор лаборатории дарвиновской нейробиологии. Соавторы из Университета Осло также внесли свой вклад в работу над статьей.
В мозгу серое вещество представляет собой центры обработки информации, а белое вещество представляет собой провода, соединяющие эти центры. Белое вещество выглядит белым, потому что оно состоит из миелина, жирного электрического изолятора, покрывающего аксоны нейронов.
Если миелин ухудшается, электрические сигналы нейронов передаются не так эффективно, что способствует снижению когнитивных функций. Распад миелина был связан со снижением когнитивных функций как при здоровом старении, так и в контексте болезни Альцгеймера.
Данные команды показывают, что целостность белого вещества, измеренная с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ), достигает пика в 31 год у шимпанзе и в 30 лет у людей. Средняя продолжительность жизни шимпанзе составляет от 40 до 45 лет, хотя в зоопарках или исследовательских учреждениях некоторые доживают до 60 лет. Для сравнения, продолжительность жизни человека в некоторых развитых странах составляет более 80 лет.
"Человеческий эквивалент 31-летнего шимпанзе составляет около 47 лет," Риллинг говорит. "Экстраполируя данные о шимпанзе, мы могли ожидать, что целостность человеческого белого вещества достигнет пика в 47 лет, но вместо этого она достигает пика и начинает снижаться в возрасте 30 лет."
Исследователи собрали снимки МРТ 32 самок шимпанзе и 20 самок макак-резус и сравнили их с ранее существовавшим набором снимков самок человека. Они использовали диффузионно-взвешенную визуализацию (разновидность МРТ) для изучения возрастных изменений целостности белого вещества.
Визуализация, взвешенная по диффузии, улавливает микроскопические изменения в белом веществе, обнаруживая различия в способности молекул воды к диффузии. По словам Чена, когда миелиновая оболочка аксонов разрушается, молекулы воды в мозге могут диффундировать более свободно, особенно в направлениях, перпендикулярных пучкам аксонов.