Текст книги "Сила молодости. Как настроить ум и тело на долгую и здоровую жизнь"

Помимо нейронов – «базовых» клеток мозга, в состав нервной системы входят вспомогательные структуры – клетки нейроглии (глиальные клетки). Существует несколько разновидностей глиальных клеток: например, астроциты, олигодендроциты, макроглия, микроглия. В течение многих лет считалось, что число глиальных клеток превышает количество нейронов в 8–10 раз, однако сегодня доказано, что соотношение нейронов и клеток глии примерно одинаково [3].

Клетки нейроглии участвуют в образовании гематоэнцефалического барьера – фильтра, защищающего мозг от попадания микробов, некоторых клеток и токсинов. Также глиальные клетки формируют микросреду вокруг нейронов, участвуют в транспорте питательных веществ в нервные клетки и выведении отходов, образуют миелиновые оболочки и пр.

Интересный факт

Как «кишечный мозг» влияет на весь организм

В кишечнике человека находится уникальное скопление нервных клеток – энтеральная нервная система (ЭНС). Иногда ее также называют кишечным или «брюшным» мозгом. Уникальность ЭНС, ее отличие от нервных скоплений в других органах связаны с целым рядом характеристик. Во-первых, она включает в себя около полумиллиарда нейронов! Во-вторых, ЭНС по структуре очень напоминает головной мозг. Здесь имеется несколько типов нейронов, способных принимать и отправлять сигналы и обеспечивать двигательную функцию мышц. Энтеральная нервная система располагает собственными глиальными клетками, которые, как и в головном мозге, питают нейроны и активируют иммунные механизмы. В-третьих, в кишечнике синтезируется огромное количество нейромедиаторов. Спектр собственных нейромедиаторов в ЭНС так же широк, как и в центральной нервной системе, причем более 90 % серотонина и 50 % дофамина, синтезирующегося в организме, вырабатывается именно в кишечнике. Практически все нейромедиаторы ЭНС имеют бактериальное происхождение.

Все эти факторы лежат в основе четвертой ключевой особенности ЭНС – ее автономности. В отличие от других звеньев нервной системы, кишечный мозг может функционировать без контроля со стороны центральной и периферической нервной системы даже при обширных повреждениях мозга. В то же время головной мозг и нервная система кишечника тесно связаны между собой, формируя ось «кишечник – мозг»[8]8
  Ось «кишечник – мозг» включает весь пул кишечных микроорганизмов (микробиоту), «кишечный мозг» и центральную нервную систему. – Прим. ред.


[Закрыть]. Поэтому ЭНС не только регулирует работу пищеварительного тракта, но и оказывает влияние на весь организм.

Исследования показывают, что некоторые заболевания, поражающие мозг, например болезнь Паркинсона, ассоциированы с определенными изменениями кишечной микробиоты.

Ученые из Вашингтонского университета провели обзор 150 исследований и выяснили, что возрастная потеря клеток глии (перицитов), образующих гематоэнцефалический барьер, значительно повышает риск развития болезни Альцгеймера [4].

Клетки глии в составе гематоэнцефалического барьера выполняют роль «насосов», удаляющих из мозга токсичные бета-амилоидные белки, скопления которых являются одной из причин развития болезни Альцгеймера. Нарушение работы «насоса», вызванное возрастной потерей глиальных клеток, ускоряет темпы развития деменции. По мнению ученых, из-за снижения количества клеток глии в составе гематоэнцефалического барьера при старении мозг начинает, образно говоря, «вытекать», что ведет к развитию когнитивных нарушений.

Спинной мозг является частью центральной нервной системы человека и продолжением головного мозга. Он располагается в позвоночном канале и представляет собой длинный тяж, который в верхнем отделе переходит в продолговатый мозг. В центре тяжа находится спинномозговой канал, заполненный спинномозговой жидкостью. Центральная часть спинного мозга представлена серым веществом, образованным телами нейронов, вокруг которого расположено белое вещество, образованное длинными отростками нейронов.

В составе белого вещества – нервные пути, по которым импульсы идут от головного мозга в спинной (нисходящие нервные пути) и обратно (восходящие нервные пути), а также происходит коммуникация между разными участками самого спинного мозга. Серое вещество содержит чувствительные и двигательные нейроны. Их отростки соединяются и образуют чувствительные и двигательные корешки, которые затем тоже, в свою очередь, соединяются и образуют спинномозговые нервы.

Спинной мозг выполняет проводниковую функцию – служит связующим звеном между головным мозгом и периферической нервной системой. В то же время некоторые процессы спинной мозг регулирует самостоятельно, без прямого участия головного мозга. Например, в случае прикосновения к горячему предмету мы отдергиваем руку рефлекторно – этот рефлекс формируется на уровне спинного мозга, движение происходит без участия сознания.

Всего от спинного мозга отходит 31 пара спинномозговых нервов – на уровне каждого позвонка. Все спинномозговые нервы содержат чувствительные волокна – отростки нейронов, собирающих информацию от тактильных, болевых, температурных рецепторов кожи и пр. и отправляющих ее на «обработку» в центральную нервную систему. Также они содержат двигательные волокна, по которым импульс от головного и спинного мозга проходит к мышцам, заставляя их сокращаться.

По мере удаления от спинного мозга корешки начинают ветвиться, образуя нервные стволы – крупные нервы, а затем делясь на более мелкие нервы. Каждый нерв заканчивается нервным окончанием возле определенной области тела. Все нервы делятся на двигательные, чувствительные и смешанные (содержащие оба типа отростков).

Отдельную группу составляют 12 пар черепных нервов. Тела нейронов, от которых отходят отростки, образующие черепные нервы, входят в состав особых скоплений серого вещества – ядер ствола головного мозга. Они выходят на периферию из отверстий в черепе, а области, с которыми они «работают», не выходят за пределы головы и шеи. Исключением является лишь блуждающий нерв, играющий важнейшую роль в регуляции работы внутренних органов.

Периферическую нервную систему подразделяют на вегетативную и соматическую. Соматическая нервная система регулирует работу скелетных мышц, отвечающих за движения, которые мы можем сознательно контролировать. Вегетативная нервная система регулирует сферы жизнедеятельности, находящиеся за пределами контроля нашего сознания. В их числе дыхание, сердцебиение, потоотделение и т. д.

Например, при столкновении с какой-либо опасностью сначала включается вегетативная нервная система: учащается пульс и дыхание, выступает холодный пот, мышцы «деревенеют» – все эти реакции не зависят от нашего сознания. И только затем в игру вступает соматическая нервная система: мы принимаем решение «нападать или бежать», отдавая соответствующие приказы своим скелетным мышцам.

В свою очередь, вегетативная нервная система делится на симпатическую и парасимпатическую. Симпатическая нервная система отвечает за процессы, происходящие в состоянии бодрствования. В ведении симпатической нервной системы находятся механизмы, позволяющие поддерживать организм в тонусе, оперативно реагировать на стрессовые ситуации. Парасимпатическая система, напротив, регулирует процессы, которые происходят во время отдыха и сна: под ее воздействием замедляется сердечный ритм, становится редким дыхание, расширяются сосуды, а вот процессы пищеварения, напротив, начинают происходить интенсивнее.

Таким образом, нервная система представляет собой сложнейшую структуру с многоуровневой регуляцией, которая осуществляется как на сознательном, так и на бессознательном уровнях. Понимание принципов устройства и функционирования нервной системы, знание о рычагах, на которые мы можем воздействовать при помощи мыслей, поступков, образа жизни, необходимы для сохранения здоровья и увеличения продолжительности жизни. Для того чтобы научиться «договариваться» со своей нервной системой, нужно понимать «язык», на котором «разговаривают» нейроны. Таким «языком» являются особые молекулы, которые называются нейромедиаторами.

Как формируется память и как с возрастом ее не потерять?

Наша память – это уникальное хранилище всех событий и переживаний нашей жизни, знаний, полученных в процессе спонтанного и целенаправленного обучения, навыков, опыта. По сути, память – это то, что делает нас теми, кто мы есть, формирует нашу личность. Поэтому ухудшение способности запоминать новую информацию, что нередко наблюдается в пожилом возрасте, снижает качество жизни.

Однако настоящей трагедией становится процесс деградации памяти, выпадения целых пластов воспоминаний – это разрушительное явление характерно для так называемых нейродегенеративных заболеваний, самыми распространенными из которых являются болезнь Альцгеймера, а также сосудистая деменция.

Для того чтобы понять, как предотвратить эти трагические возрастные изменения, важно разобраться в том, что такое память, как и где она формируется, какие виды памяти существуют.

С точки зрения нейрофизиологии память – это свойство нервной системы, которое заключается в способности сохранять информацию о событиях, происходящих в окружающем мире, реакциях организма на эти события, а также возможность «работать» с этой информацией: при необходимости воспроизводить ее (вспоминать) и изменять. По сути, хорошо работающая память подобна компьютеру, который сохраняет все загруженные в него файлы и открывает их по первому требованию. Однако, в отличие от компьютера, наши воспоминания хранятся не в папках – они «записаны» в нейронных связях.

Когда мы встречаемся с новой информацией (например, начинаем изучать иностранный язык) или проживаем новый опыт (например, пытаемся освоить вождение автомобиля), наши нервные клетки при помощи отростков и синапсов начинают формировать в мозге новые пути. Если мы больше не возвращаемся к этому опыту, связи не закрепляются. Поэтому если человек начинает изучать иностранный язык, но вскоре бросает, то в следующий раз ему приходится вновь осваивать знания практически с нуля.

Однако если к информации или действию обращаться вновь и вновь, то едва заметная «тропка» в зарослях нервных окончаний постепенно начинает превращаться в хорошо утоптанную «дорогу», а затем и в скоростную «магистраль». И вот мы уже, практически не задумываясь, говорим на новом языке и ведем машину «на автомате». Это свидетельствует о том, что «файлы» с необходимой информацией прочно сохранились на нашем «компьютере».

Некоторые нейронные связи существуют в течение очень небольшого времени: секунды и минуты, – это характерно для кратковременной памяти. Кратковременная память позволяет мозгу работать с небольшими порциями информации, поступающими в него в текущий момент времени. Информация может поступать как из внешних источников (то, что мы видим, слышим, чувствуем в данный момент), так и из недр собственной памяти – целенаправленное или спонтанное воспоминание.

За кратковременную память отвечают участки в лобной и теменной долях мозга, передняя поясная кора, а также участки базальных ганглиев.

Время хранения информации в кратковременной памяти, как правило, составляет не более 20–30 секунд, кроме того, она вмещает весьма ограниченный объем информации. По различным оценкам, в течение короткого времени человек может удержать в памяти от 4 до 7 объектов. Но существуют и различные техники, позволяющие увеличивать число запоминаемых объектов: например, группировать их по каким-либо принципам, создавать ассоциации. При постоянном повторении «ментальные объекты» из кратковременной памяти перемещаются в долговременную.

Разновидностью кратковременной памяти является рабочая (оперативная) память, позволяющая запоминать необходимую информацию буквально на несколько секунд. Например, ввести цифры кода, присланного банком для совершения покупки, или вбить под диктовку номер телефона нового знакомого в книгу контактов. Состояние рабочей памяти является одним из самых показательных критериев, использующихся для оценки когнитивного резерва человека. Ее ухудшение нередко наблюдается при старении мозга и может рассматриваться как один из первых признаков развития возрастной деменции.

В отличие от кратковременной памяти, возможности памяти долговременной достаточно велики – это касается и времени хранения информации (многие воспоминания могут сохраняться до конца жизни), и объема. Кроме того, в формировании долговременных воспоминаний участвует множество отделов головного мозга. Долговременную память подразделяют на явную (эксплицитную) и неявную (имплицитную).

Явная память позволяет сознательно оперировать информацией, хранящейся в памяти, – как личными переживаниями, опытом (эпизодическая память), так и фактической информацией (семантическая память). Местом хранения эпизодической явной памяти является область мозга, называемая гиппокампом. Здесь записана информация о том, как, например, вы в детстве ездили с родителями на море и пили кофе с другом на прошлой неделе. Огромные пласты знаний хранятся в коре головного мозга: здесь размещается, например, информация, касающаяся различных фактов, языка и т. д.

За хранение эмоционально окрашенной информации отвечает миндалевидное тело (миндалина). Благодаря нейронным связям в этой структуре, а также связям между миндалиной, гиппокампом и корой мозга мы можем в течение многих лет помнить ситуации, в которых испытали сильное чувство радости, стыда, страха. Кроме того, миндалевидное тело играет ключевую роль в возникновении новых воспоминаний, связанных со страхом. Поэтому особенности формирования памяти в миндалине активно изучают специалисты, занимающиеся посттравматическими стрессовыми расстройствами, «убеганием» людей от решения жизненных задач из-за пережитого когда-то страха и пр.

Неявная долговременная память формируется без участия сознания: мы можем ею оперировать без детального процесса вспоминания. Ключевыми структурами мозга, отвечающими за хранение неявной информации, являются базальные ганглии и мозжечок. Базальные ганглии (или базальные ядра) – это структуры, представляющие собой скопления серого вещества (тел нейронов), расположенные в глубине больших полушарий между лобными долями и над стволом мозга (по сути, на границе сознательного и бессознательного).

В базальных ядрах хранится информация о полученных вознаграждениях, двигательных навыках, поэтому эта структура играет ключевую роль в развитии двигательных привычек (игра на фортепиано, езда на велосипеде, танцы, вождение автомобиля), которые по мере обучения требуют все меньшего участия сознания в процессе реализации навыков. Именно поражение базальных ганглиев лежит в основе двигательных нарушений при болезни Паркинсона.

Виды памяти

Нейропластичность

Исследования показывают, что, по мере того как мы используем свой мозг, учимся и тренируем память, он способен кардинально меняться благодаря нейропластичности.

Под пластичностью мозга подразумевается способность нервной системы изменять свою структуру и функции на протяжении всей жизни в ответ на многообразие окружающей среды. Изучение нейропластичности особенно актуально, когда речь идет о старении мозга, о восстановлении после травм и инсультов, лечении нейродегенеративных заболеваний, таких как болезни Альцгеймера и Паркинсона.

Благодаря нейропластичности нервные клетки обладают способностью восстанавливать свою структуру и функцию, а также формировать новые синаптические связи. В основе нейропластичности лежат два базовых процесса: образование новых связей между нервными клетками (синаптическая пластичность) и образование новых нейронов (нейрогенез).

В детстве и юности синаптическая пластичность является ключевым свойством мозга: способность к образованию новых связей между нейронами помогает быстро учиться, познавать мир. Мозг ребенка формирует связи между нейронами при встрече с самой разной информацией и опытом. По мере взросления число связей между нейронами сокращается – этот процесс называется синаптической обрезкой. Чем старше мы становимся, тем избирательнее наш мозг относится к формированию связей. Он тратит свои ресурсы лишь на прокладку нейронных «путей» для мыслей, к которым мы возвращаемся изо дня в день.

Поэтому мозг многих взрослых людей напоминает «слепок» каждодневных беспокойств. Нейронные импульсы «передвигаются» по путям, похожим на асфальтированную трассу. Для того чтобы свернуть с проторенной дороги и начать процесс «вытаптывания» новой тропинки в нейронных зарослях, требуется достаточное усилие и мотивация. В то же время в любом возрасте повторяющиеся действия постепенно приводят к формированию новых нейронных связей.

В течение долгого времени считалось, что число нервных клеток остается неизменным на протяжении всей жизни: утверждение, что «нервные клетки не восстанавливаются», воспринималось как аксиома. Однако в последние десятилетия стали появляться данные, что нейрогенез – образование новых нейронов из стволовых клеток (предшественников всех клеток организма) – наблюдается в различных отделах мозга даже в пожилом возрасте.

Ученые из Иллинойсского университета, изучив посмертную ткань мозга людей в возрасте от 79 до 99 лет, получили доказательства того, что формирование новых нейронов в гиппокампе происходит не только у здоровых людей, но и даже у пациентов с когнитивными нарушениями и болезнью Альцгеймера, хотя нейрогенез у последних значительно снижен по сравнению с пожилыми людьми, не имеющими когнитивных нарушений [5].

Нейробиологи из Университета Йювяскюля (Финляндия) в ходе экспериментов с участием животных выяснили, что продолжительные аэробные упражнения усиливают нейрогенез во взрослом мозге [6]. В гиппокампе мышей, которые совершали забеги на длительные расстояния, через восемь недель наблюдалось повышенное образование новых нейронов.

Ученые выделяют три основных фактора, которые влияют на нейропластичность в любом возрасте [7]:

• физическая активность;

• интеллектуальная нагрузка;

• питание.

Метаанализ, проведенный учеными из Торонтского университета (Канада), показывает, что физическая активность повышает концентрацию нейротрофических факторов – веществ, побуждающих нейроны формировать новые связи [8]. Изменения могут быть заметны уже после первого занятия, а эффект сохраняется на протяжении суток и более.

Максимально стимулируют нейропластичность регулярные и интенсивные тренировки. Однако активировать образование новых связей в мозге можно даже при помощи 30-минутных прогулок, при которых показатель пульса достигает 60 % от максимального, – но при условии, что моцион совершается не реже трех раз в неделю.

Исследование, проведенное в Государственном университете Пенсильвании (США), продемонстрировало, что изучение второго языка приводит к анатомическим изменениям в головном мозге [9]. Они выражаются в увеличении плотности серого вещества, что свидетельствует об образовании новых нейронов, а также в появлении более структурированных тяжей белого вещества (связей между нервными клетками). Эти изменения, которые наблюдались как у молодых, так и у пожилых людей, свидетельствуют об активации сразу двух механизмов, лежащих в основе нейропластичности: нейрогенеза и образования новых синапсов.

Ученые из Университета Британской Колумбии (Канада) провели метаанализ 21 исследования – все работы были посвящены изучению влияния медитации на нейропластичность [10]. Эксперты нашли 123 отличия в мозге людей, приверженных медитативным практикам. Например, отмечалось утолщение коры (увеличение объема серого вещества) в префронтальной области. Это указывает на активацию нейрогенеза в отделе мозга, ответственном за память, планирование и самоконтроль, под воздействием медитации.

Среди питательных веществ, способствующих сохранению нейропластичности в зрелом возрасте, ученые выделяют следующие.

1. Флавоноиды – соединения, содержащиеся в чае, ягодах, луке и красном вине. Диета, богатая флавоноидами, связана с лучшей сохранностью когнитивных функций у пожилых людей [11]. В частности, куркумин, содержащийся в корне куркумы и имеющий антидепрессивный, противовоспалительный, нейропротективный и антиоксидантный эффект.

2. Ресвератрол – вещество, содержащееся в вине и соке темных сортов винограда. Данные свидетельствуют, что употребление этого флавоноида способно замедлить возрастное снижение интеллектуальных способностей [12].

3. Омега-3 – это полиненасыщенная жирная кислота, в большом количестве присутствующая в жирных сортах морской и речной рыбы. Дневная норма содержится всего в 300 граммах жареного лосося или 3 граммах рыбьего жира. Исследования говорят о том, что омега-3 борется с воспалением и стимулирует выработку фактора роста нейронов [13].

На основе этих и других исследований командой диетолога Марты Клэр Моррис из Медицинского центра Университета Раша была создана диета MIND, направленная на борьбу с болезнью Альцгеймера. Благодаря ей может снижаться риск возникновения болезни на 54 %, что, по данным ученых, превосходит показатели средиземноморской диеты [14].

Основу такого питания составляют: 1) зелень, овощи и ягоды, оливковое масло; 2) бобы и фасоль; 3) цельные злаки; 4) блюда из рыбы; 5) вино / сок темного винограда. Также в рамках диеты MIND рекомендуется ограничить употребление красного мяса, сливочного масла и маргарина, сыра, сладостей и конфет, жареной пищи и фастфуда.