Этапы развития мозга: самый подробный атлас префронтальной коры показывает, как она меняется и стареет на протяжении жизни

БАРСЕЛОНА. — Тот железный прут, который пронзил череп молодого Финиаса Гейджа летом 1848 года, изменил представления о человеческом мозге. Это был несчастный случай: в результате взрыва во время строительства железной дороги железный прут вылетел в сторону этого молодого американского прораба и раздробил ему префронтальную кору головного мозга. Гейдж выжил. Но вдруг этот ответственный и серьёзный парень превратился в человека неуважительного, нетерпеливого и агрессивного, неспособного сдерживать свои эмоции и жестокого по отношению к товарищам. Это был странный, необычный поворот в поведении, но он послужил основой для утверждения идеи о том, что префронтальная кора, которую до тех пор считали нефункциональной областью мозга, может быть ключевым элементом человеческого познания. «Сегодня, спустя почти 180 лет, точно известно, что префронтальная кора является центром управления исполнительными функциями человека, своего рода дирижером, который помогает «планировать, принимать решения, сосредотачивать внимание и адаптировать поведение», — объясняет психиатр Панос Руссос, директор Центра нейрогеномики заболеваний Медицинского факультета Икана при госпитале Маунт-Синай (США). Этот учёный и группа исследователей из консорциума PsychAD только что сделали очередной научный прорыв в понимании этой области мозга, создав геномный и клеточный атлас, описывающий развитие префронтальной коры на протяжении всей жизни. Исследование, опубликованное в среду в журнале «Nature», открывает путь к пониманию процессов старения мозга и предрасположенности к нейропсихиатрическим заболеваниям. «[Начиная со случая Гейджа] мы многое узнали о функциях этой области, но до сих пор не имели подробного представления о том, как меняются различные типы клеток в ней на протяжении жизни. Какие клетки претерпевают наибольшие изменения в детском возрасте? Какие остаются относительно стабильными во взрослом возрасте? Какие биологические процессы приобретают наибольшее значение в пожилом возрасте?», — задает вопрос Руссос в ответе по электронной почте. «Его исследование начинает давать ответы на некоторые из этих вопросов, обнаруживая доказательства того, как меняется экспрессия генов с течением времени. Исследование входит в серию статей (опубликованных в журналах группы Nature), которые описывают молекулярную и клеточную архитектуру нарушений мозговой деятельности. В частности, работа Руссоса посвящена изучению дорсолатеральной префронтальной коры. «Она особенно полезна для понимания жизненного цикла, поскольку эта область подвергается длительному развитию и поддерживает когнитивные способности, которые с возрастом могут стать уязвимыми», — рассказывает он. Исследователи измерили генную активность в более чем 1,3 миллиона клеток, полученных из мозга 284 нейротипичных людей (с нормальным неврологическим развитием) в возрасте от 0 до 97 лет, и выявили биологические изменения, которые могут играть ключевую роль в здоровье и болезни. «Различные типы клеток стареют не одинаково и не одновременно». Учёные обнаружили обширные молекулярные изменения в процессе развития, определённую стабильность в молодости и зрелом возрасте, а также новые изменения на последнем этапе жизни. «Изменения, связанные с развитием, были особенно выражены в нейронах. На более поздних этапах жизни многие из наиболее заметных изменений происходили в глиальных клетках — клетках, которые поддерживают, изолируют и защищают нейроны, — включая изменения в иммунной активности и реакциях на клеточный стресс», — поясняет Руссос. Исследователи также определили 24 года как неожиданный переломный момент, после которого клеточный состав префронтальной коры в основном остается стабильным. Руссос уточняет, что это не означает, что мозг достигает полной зрелости в этом возрасте или что именно тогда заканчивается подростковый период. «Это открытие помогает описать хронологию клеточного развития. Его не следует рассматривать как универсальный рубеж, отделяющий взрослость от юности». «Наши собственные результаты показывают, что мозг продолжает претерпевать молекулярные изменения на протяжении большей части жизни», — добавил он. «В целом, — утверждает ученый, — обнаружение этих молекулярных изменений на различных этапах жизни «свидетельствует о том, что разные компоненты мозга следуют разным биологическим хронологиям». Он также отмечает, что атлас послужит исследователям ориентиром для изучения «того, как эти хронологии связаны со здоровьем и болезнью». По мнению Марты Ньето, руководителя исследовательской группы «Развитие коры головного мозга» в Национальном центре биотехнологии (CNB-CSIC), «огромная ценность этого исследования заключается в том, что оно позволяет отдельно отслеживать, как с возрастом меняется каждая из основных клеточных популяций мозга». «Вместо того чтобы рассматривать старение мозговой ткани как единое явление, исследователи могут воссоздать картину того, что происходит с нейронами, астроцитами, олигодендроцитами или микроглией на протяжении практически целого столетия человеческой жизни», — поясняет эксперт в интервью порталу SMC. Исследовательница утверждает, что эта работа меняет точку зрения, с которой мы рассматриваем старение мозга: «Возможно, чтобы понять, почему нейроны становятся уязвимыми с возрастом, нам следует обратить внимание не только на сами нейроны, но и на то, как стареют клетки, которые питают, защищают и сопровождают их на протяжении всей жизни». В своей книге «Мозг — театр мира» (издательство Paidós) нейробиолог Рафаэль Юсте пишет, что префронтальная кора является «регулятором поведения», чем-то вроде «внутреннего критика», который исправляет и цензурирует нас, сдерживая неадекватное поведение и поощряя другое. Говоря об этом исследовании, учёный подчеркивает его важность и напоминает в интервью SMC, что информация о типах клеток «необходима для понимания того, как функционируют нейронные цепи». «Составить карту всех типов клеток мозга было мечтой Кахаля, и сделать это в префронтальной коре человека особенно важно, поскольку именно в этой части нашего мозга сосредоточена обработка когнитивной и ментальной информации», — отмечает он. В другом исследовании из этой только что опубликованной серии работ также была картографирована генетическая и клеточная архитектура различных заболеваний головного мозга, и было обнаружено, что некоторые заболевания имеют общие молекулярные пути, но при этом отличаются по клеточным сигнатурам. По мнению учёных, это открытие поможет понять, почему различные неврологические и психиатрические расстройства сходятся в схожих биологических процессах, сохраняя при этом специфические характеристики каждого заболевания. В своём заявлении Руссос заверил, что с помощью этих атласов также начали прокладывать «путь к новым терапевтическим мишеням и следующему поколению методов лечения этих заболеваний». «© Все права на публикацию на всех языках мира защищены Ediciones EL PAÍS, S.L.U.».