Биологи объяснили различия в размерах мозга людей

Исследователи из университета Джорджа Вашингтона давно интересуются проблемой уменьшения размеров головного мозга с возрастом. Чтобы лучше понять природу происходящих процессов, биологи сравнили «усыхание» мозга у людей и у шимпанзе и получили необычный результат.

Сама по себе потеря серого и белого вещества может быть не страшна, неприятны процессы сопутствующие ей – ухудшение памяти и когнитивных способностей человека (фото GWU).

Учёным давно известно, что уже после 30 лет мозг человека понемногу уменьшается. При этом у приматов ничего подобного не наблюдается, хотя средняя продолжительность жизни высших приматов не так уж радикально отличается от человеческой.

Ранее биологи установили, что мозг макак-резус, с которыми представителей вида Homo Sapiens разделяют 20-30 миллионов лет эволюции, с годами почти не уменьшается.

Нынешняя группа пошла дальше и при помощи магнитно-резонансного сканирования (MRI) провела аналогичное сравнение отдельных частей мозга у людей и шимпанзе. С этими приматами мы разошлись на древе эволюции около 5-7 миллионов лет назад.

В исследовании приняли участие 87 людей в возрасте от 22 до 88 лет и 69 обезьян в возрасте от 10 до 51 года. Так как в дикой природе шимпанзе редко живут более 45 лет (а в неволе – более 60), это вполне показательная выборка, отмечают учёные в статье в журнале PNAS.

Оказалось, что некоторые области головного мозга человека к 80 годам теряли до четверти своего объёма! Американские биологи установили, что больше всего теряют в весе и объёме лобная доля и гиппокамп, а кора головного мозга, вовлечённая в мыслительные процессы, худеет больше, чем мозжечок, отвечающий за двигательную активность.

Любопытно, что при этом разнились показатели уменьшения серого и белого вещества. Так, серое вещество лобной доли в период с 30 до 80 лет теряет 14% объёма, а гиппокампа – 13%. Белое вещество уходит гораздо быстрее – в среднем 24% во всех отделах. При этом если количество серого вещества спадает постепенно, то наибольшее уменьшение белого приходится на отрезок жизни между 70 и 80 годами.

У шимпанзе ничего подобного не обнаружилось. Почему? Учёные пока не готовы ответить, но предполагают, что мы расплачиваемся нейронами за более высокую продолжительность жизни и больший объём мозга (почти в три раза больше, чем у шимпанзе).

Но дело не только в размерах. Для сравнения: мозг обезьяны, если животное находится в покое, потребляет 10% всей энергии тела, мозг человека – 25%. Получается так, будто наши нейроны и подпитывающие их работу системы изнашиваются.

И действительно, с возрастом клетки мозга начинают всё больше страдать от повреждающего их окислительного стресса, к тому же митохондрии, поставляющие им энергию, начинают работать менее эффективно. «Я думаю, что наши нейроны работают на износ так долго, как только могут», — считает один из авторов работы доктор Чет Шервуд (Chet Sherwood).

Учёные, не участвовавшие в данном исследовании, предлагают провести похожие замеры у слонов, способных дожить до 70 лет, попугаев (верхняя планка – 80 лет) и черепах (некоторым исполняется сотня и более лет). А ещё желательно отделить данные, полученные у людей со здоровым старением мозга и пациентов, страдающих от разрушительного действия нейродегенеративных заболеваний.

Ещё одно любопытное исследование, касающееся размеров мозга, вышло на днях в журнале Proceedings of the Royal Society B. Учёные из Оксфорда установили, что чем ближе к полюсам планеты живёт та или иная группа людей, тем больше головной мозг представителей группы.

Исследователи замерили параметры глазниц и черепных коробок у 55 скелетов из музейных запасников Оксфорда и Кембриджа.

Исследованные останки принадлежали людям 12 популяций из разных стран и эпох, некоторые жили на Земле ещё в 1800-х годах (фото Eiluned Pearce).

Обнаруженная закономерность, вероятно, объясняется условиями жизни: чем ближе к южному либо северному полюсу живёт человек, тем чаще ему приходится сталкиваться с низким освещением во время облачных дней и долгих зим. Как следствие, объём областей мозга, обрабатывающих поступающую визуальную информацию, у жителей высоких широт больше.

На всякий случай учёные также учли размеры тела каждого индивидуума: оценили по параметрам большого затылочного отверстия (foramen magnum), расположенного в основании черепа. И теперь в своей статье они оспаривают точку зрения, что больший объём мозга является признаком более высоких умственных способностей.

Сейчас британцы планируют расширить свою базу данных, исследовав черепа, хранящиеся в музеях других стран, а также установить более надёжные связи между размером глазниц и отделов мозга, которые отвечают за обработку информации, поступающей от глаз.