Почаще бегайте в «беличьем» колесе

Команда Гейджа ищет способы повышения производства нейрональных стволовых клеток. Коллега Гейджа Герд Кемперманн в течение 45 дней выращивал стареющих мышей в стимулирующей среде, заполненной «мышиными игрушками» (мячи, трубы и «беличьи» колеса). Когда они умертвили подопытных мышей и исследовал их мозг, то обнаружил, что (в сравнении с мышами, выращенными в стандартных клетках) объем их гиппокампа увеличился на 15%, а количество новых нейронов составило 40 тысяч, что также соответствует росту на 15%.

Мыши живут примерно два года. Когда ученые тестировали старых мышей, которых во второй половине жизни десять месяцев содержали в стимулирующей среде, то выявили пятикратное увеличение числа нейронов в их гиппокампе. Эти мыши лучше выполняли задания на обучение, поиск, движение и другие параметры оценки «ума», чем их сородичи, выращенные в нестимулирующих условиях. У старых «умных» мышей формировались новые нейроны, хотя и не так быстро, как у молодых. Это служило подтверждением того, что долговременная стимуляция оказывает огромное влияние на активизацию нейрогенезиса в стареющем мозге.

После этого ученые стали выяснять, какие действия вызывают рост числа нервных клеток у мышей, и выяснили, что существуют два способа повысить общее количество нейронов в мозге: создание нервных клеток и продление жизни уже существующих.

Коллега Гейджа Генриета ван Прааг доказал в опытах с мышами, что наиболее эффективным фактором, способствующим разрастанию, или пролиферации, новых нейронов, оказалось… беличье колесо. У мышей, которые в течение месяца бегали в этом колесе, число новых нейронов в гиппокампе удвоилось. На самом деле, говорит Гейдж, мыши в «беличьем» колесе не бегут: просто из-за слабого сопротивления колеса создается такое впечатление. В действительности они быстро ходят.

Теория Гейджа заключается в том, что в естественной обстановке долговременное быстрое передвижение приводит животных в новую незнакомую среду, для жизни в которой необходимо новое научение. Он называет это «предвосхищающей пролиферацией».

«Если бы наше животное пространство ограничивалось только этой комнатой, - говорит он мне, - и это был бы весь наш опыт, то нейрогенезис нам бы не понадобился. Мы бы знали все об этой среде и могли функционировать с помощью имеющихся у нас базовых знаний».

Итак, новая среда может приводить в действие нейрогенезис. Это согласуется с известной мыслью о том, что для поддержания мозга в хорошей форме мы должны изучать что-то новое, а не просто повторно использовать навыки, которыми уже овладели в совершенстве.

Однако, как мы отметили, существует второй способ повышения числа нейронов в гиппокампе: продление жизни уже существующих в нем нейронов. Изучая мышей, группа Гейджа обнаружила, что обучение использованию других игрушек, мячей и труб не приводит к появлению новых нейронов, однако позволяет удлинить жизнь нейронов соответствующей области.

Элизабет Гулд выяснила, что обучение, даже в нестимулирующей среде, повышает выживаемость стволовых клеток. Таким образом, физические упражнения и обучение действуют комплементарно: во-первых, они создают новые стволовые клетки, а во-вторых, продлевают им жизнь.

 

 

УЧИТЬСЯ, УЧИТЬСЯ И УЧИТЬСЯ

Несмотря на огромное значение открытия нейрональных стволовых клеток, это всего лишь один из способов омоложения и совершенствования стареющего мозга. Как ни парадоксально, но иногда потеря нейронов может привести к повышению функций мозга, как это бывает в случае масштабного «сокращения», происходящего в подростковом периоде, когда отмирают синаптические связи и нейроны, которые не подвергались интенсивному использованию, что возможно, является наиболее ярким примером действия принципа «не использовать – значит потерять». Продолжая снабжать неиспользуемые нейроны кровью, кислородом и энергией, организм просто расходует резервы впустую. А избавление от таких нейронов повышает сфокусированность и эффективность мозга.

Частичное сохранение процессов нейрогенезиса в пожилом возрасте вовсе не опровергает того факта, что в этот период жизни работа нашего мозга, как и других органов, постепенно ухудшается. Но даже в середине этого ухудшения мозг претерпевает масштабную пластическую реорганизацию, которая возможно, нацелена на приспособление к его потерям.

Исследователи Меллани Спрингер и Черил Грейди из университета Торонто доказывают, что по мере старения наша когнитивная деятельность начинает происходить в иных отделах мозга, чем те, которые мы используем в молодости. Когда молодые испытуемые Спрингера и Грейди в возрасте от 14 до 30 лет выполняли разнообразные когнитивные тесты, то сканирование мозга показывало, что у них задействованы при этом, главным образом, височные доли.

У испытуемых старше шестидесяти пяти лет наблюдался другой паттерн. Результаты сканирования мозга свидетельствовали о том, что они выполняют те же самые когнитивные задания, главным образом, с помощью лобных долей, и что, как и в первом случае, чем выше уровень их образования, тем активней они их используют.

Этот сдвиг в рамках мозга служит еще одним свидетельством пластичности. Никто не знает, почему он происходит и почему многие исследования указывают на то, что более образованные люди лучше защищены от психического упадка. Наиболее популярная теория предполагает, что в годы обучения у нас создается «когнитивный резерв» - гораздо большее количество сетей, предназначенных для психической деятельности, - к которому мы обращаемся, когда работа нашего мозга начинает ухудшаться.

Во время нашего старения происходит еще одна крупная реорганизация мозга. Как мы уже видели, многие виды деятельности мозга условно разделены по функциям. Речь по большей части определяется функционированием левого полушария, а обработка зрительно-пространственных сигналов – функция преимущественно правого полушария. Такое разделение известно как «межполушарная асимметрия». Однако последние исследования, проведенные Робертом Кабеза и другими учеными из Университета Дьюка, свидетельствуют о том, что с возрастом подобная специализация отчасти утрачивается. Лобные виды деятельности, которые были связаны с работой одного полушария, теперь могут происходить в обоих. Хотя мы не знаем точно причин этого явления, однако согласно одной из теорий по мере старения и снижения эффективности одного из полушариев другое компенсирует ухудшение его работы, т.е. мозг производит саморегуляцию под влиянием своих собственных недостатков.

 

Образование и движение – залог здоровья

Сегодня нам известно, что физические упражнения и психическая деятельность способствует созданию и сохранению большего числа мозговых клеток у животных, а кроме того, мы располагаем данными многочисленных исследований, подтверждающих, что у людей, которые активно пользуются мозгом, он функционирует лучше. Чем лучше мы образованы, тем более общительны и физически активны, и чем больше мы участвуем в стимулирующей психической деятельности, тем ниже вероятность того, что мы заболеем болезнью Альцгеймера, или слабоумием.

Не все виды деятельности равнозначны в этом плане. Те, которые предполагают высокую концентрацию внимания: обучение игре на музыкальном инструменте, настольные игры, чтение или танцы, - снижают риск возникновения слабоумия. Например: обучение танцам, требующее заучивания новых движений, обеспечивают нам не только физическую, но и психическую стимуляцию и предполагает значительную концентрацию внимания. Менее напряженные виды деятельности, скажем боулинг, присмотр за детьми и гольф – не приводят к снижению риска возникновения болезни Альцгеймера.

Эти исследования наводят на размышления, но не располагают достаточными доказательствами того, что мы можем предотвратить развитие болезни Альцгеймера с помощью упражнений для мозга. Описанные выше виды деятельности связываются или коррелируют со снижением частоты случаев возникновения этого заболевания, однако корреляция не доказывает наличие причинно-следственных связей. Вполне вероятно, что люди, у которых болезнь Альцгеймера возникла, но не была обнаружена* в очень молодом возрасте, начинают снижать темп своей жизни на ранних её этапах и вследствие этого становятся менее активными. На данный момент все, что мы можем сказать о связи между тренировками мозга и предотвращением болезни Альцгеймера, - скорее всего, это так.

Однако правильно подобранные психические упражнения позволяют сделать обратимой возрастную потерю памяти, которая встречается гораздо чаще болезни Альцгеймера (их часто путают одну с другой). Речь идет о типичном ухудшении памяти, происходящем в преклонном возрасте. Несмотря на то, что доктор Карански не жаловался на общее когнитивное ухудшение, у него иногда возникали «провалы в памяти», являющиеся частью ее возрастной потери. Однако польза, которую ему удалось извлечь из выполнения упражнений, свидетельствует о том, что у него были и другие обратимые когнитивные расстройства, о которых он даже не подозревал.

 

Движение – жизнь

Оказывается, в своем стремление победить возрастную потерю памяти доктор Карански действовал совершенно правильно, что делает его образцом для подражания.

Физическая деятельность необходима нам не только потому, что она помогает создавать новые двигательные нейронные карты, но потому, что … мозгу постоянно нужен кислород. Ходьба, езда на велосипеде, плавание или кардиоваскулярные упражнения (упражнения, «разгоняющие кровь» и заставляющие усиленно работать наше сердце и легкие) укрепляют сердце и снабжающие мозг кровеносные сосуды и помогают людям, занимающимся этими видами деятельности, чувствовать себя в лучшей психической форме. Об этом говорил еще римский философ Сенека две тысячи лет назад. Последние исследования показывают, что физические упражнения стимулируют производство и выделение нейронального фактора роста BDNF, который, как мы узнали в главе 3, играет важную роль в осуществлении пластических изменений. На самом деле мозг укрепляется под действием всего, что поддерживает сердце и сосуды в хорошей форме, включая здоровую диету. При этом необязательно заниматься длинными и утомительными тренировками в спортзале – достаточно согласованных естественных движений конечностями. Как обнаружили Ван Прааг и Гейдж, даже простая ходьба в хорошем темпе стимулирует рост новых нейронов.

Физические упражнения стимулируют нашу сенсорную и двигательную кору, а также поддерживают систему равновесия нашего мозга. С возрастом эти функции начинают ослабевать, делая нас подверженными падениям и лишая возможности выйти из дома. А ничто так не ускоряет атрофию мозга, как пребывание в одной и той же обстановке. Однообразие разрушает нашу допаминовую систему и систему внимания, которые очень важны для сохранения пластичности мозга.

Физическая деятельность, содержащая познавательный компонент, например разучивание новых танцев, может помочь в решение проблем с равновесием, а также принести дополнительную пользу от общения, которое тоже поддерживает здоровье мозга. Китайская гимнастика тай-чи, хотя и не включает в себя обучение, требует активной концентрации на двигательных актах и стимулирует систему равновесия мозга. В ней также присутствует медитативный аспект, который, как было доказано, очень эффективен для снижения стресса, а значит, может сохранять память и нейроны гиппокампа.

Доктор Карански постоянно учится чему-то новому, что в пожилом возрасте помогает человеку быть счастливым и здоровым. Именно так считает доктор Джорждж Вайллант, психиатр из Гарвардского университета, возглавляющий самое масштабное и самое продолжительное непрерывное исследование развития взрослого человека. В этом исследовании участвовали три группы населения: выпускники Гарвардского университета; бедные жители Бостона и женщины с чрезвычайно высоким уровнем интеллекта – всего 824 человека.

Некоторым из этих людей, которым сейчас под восемьдесят, Вайллант наблюдал более 60 лет. Он пришел к выводу, что старость – это не только процесс увядания и упадка, как думают многие молодые люди. Пожилые люди нередко формируют новые навыки и становятся более мудрыми с опытными в социальном плане, чем в начале этапа своего взросления. На самом деле, эти люди в меньшей степени подвержены депрессиям, чем молодежь, и, как правило, не страдают заболеваниями, приводящими к потере работоспособности.

Вне всякого сомнения, стимулирующая психическая деятельность повышает вероятность выживания нейронов гиппокампа. Один из вариантов такой деятельности – выполнение проверочных упражнений для мозга (вроде тех, которые разработал Мерцених).

Однако мы живем, чтобы жить, а не только заниматься упражнениями. Поэтому хорошо, когда люди выбирают для тренировки те виды активности, которые им по душе. К тому же это повышает их мотивацию, что немаловажно.

Мери Фасано получила степень бакалавра в Гарвардском университете, когда ей было 89 лет. Дэвид Бен-Гурион, первый министр Израиля, в пожилом возрасте самостоятельно выучил древнегреческий язык, чтобы читать античную литературу в оригинале.

Некоторые рассуждают так: «Зачем? Кого я обманываю? Я уже приблизился к концу своего пути». Однако подобные мысли создают сбывающиеся пророчество, которое ускоряет психическое угасание мозга, действующего по принципу «не использовать – значит потерять».

В 90 лет архитектор Фрэнк Ллойд Райт спроектировал и построил музей Соломона Гуттенхайма в Нью-Йорке. Бенджамин Франклин в возрасте 78 лет изобрел бифокальные очки.

Заниматься исследованиями творческих способностей человека, Х.С. Лехман и Дин Кит Симонтон обнаружили, что, несмотря на то что в большинстве областей пик творческой активности приходится с 35 до 55 лет, люди в 60-70 лет, хотя и делают все с меньшей скоростью, работают так же продуктивно, как в двадцатилетнем возрасте.

Когда известному виолончелисту Пабло Касалсу был 91 год, к нему подошел один из студентов и спросил: «Маэстро, почему вы продолжаете упражняться?» На что Касалс ответил: «Потому что я продолжаю развиваться и добиваюсь все лучших результатов».

 

ГЛАВА 10

ОМОЛОЖЕНИЕ

Открытие нейрональной стволовой клетки и уроки по сохранению мозга

Девяностолетний доктор Стэнли Карански неспособен поверит в то, что его жизнь должна закончиться только потому, что он стар. У него 19 потомков – пять детей, восемь внуков и шесть правнуков. Его жена умерла от рака в 1955 году в возрасте 53 лет, и сейчас Стэнли живет в Калифорнии со своей второй женой Хелен.

Доктор Карански родился в Нью–Йорке в 1916 году, учился в медицинской школе Университета Дьюка, в 1942 году закончил интернатуру, а во время Второй мировой войны в «день Д» принимал участие в высадке союзных войск в качестве санитара. Почти четыре года он прослужил военным врачом в пехоте, принимавшей участие в боевых действиях в Европе, а затем отправился на корабле на Гавайи, где в конце концов и поселился. До выхода на пенсию в возрасте 70 лет он работал анестезиологом. Однако отдых на пенсии его не устраивал, поэтому он прошел переподготовку на семейного врача и практиковал в небольшой клинике еще десять лет до тех пор, пока ему не исполнилось 80.

Я разговаривал с ним вскоре после того, как он закончил выполнение серий упражнений для мозга, разработанных командой Мерцениха совместно с компанией Post Science. У доктора Карански не наблюдали когнитивных ухудшений, но, как он заметил, «мой почерк оставался неплохим, но был не так хорош, как раньше». Он просто хотел поддержать свой мозг, чтобы он сохранился в отличной форме.

В августе 2005 года он начал заниматься по программе, тренирующей слуховую память, и нашел ее упражнения «продуманными и увлекательными». От него требовалось определить: как изменяется частота звука; подобрать порядок, в котором звучали определенные слоги; идентифицировать одинаковые звуки; а также слушать истории и отвечать на вопросы по ним. И все это для того, чтобы укрепить соответствующие карты мозга и стимулировать механизмы пластичности. Он работал над упражнениями до 75 минут три раза в неделю в течение трех месяцев.

«За первые шесть недель я не заметил никаких изменений. Примерно на седьмой неделе я начал обращать внимание на то, что стал более сообразительным, чем раньше. И я мог сказать это по тому, как работал с самой программой, поскольку мне стали легче даваться правильные ответы, и я почувствовал улучшение во всем.

Я стал более расторопным и бдительным во время вождения автомобиля: как днем, так и ночью. Я больше общался с людьми, и разговор давался мне легче. Я считаю, что за последние несколько недель мой почерк улучшился. Когда я ставлю свою подпись, то мне кажется, что я пишу так, как делал это двадцать лет назад. Моя жена, Хелен, сказала мне: «По-моему, ты стал более сообразительным, более активным, более восприимчивым». Стэнли планирует подождать несколько месяцев, а затем заново выполнить упражнения, чтобы оставаться в форме.

Хотя упражнения предназначены для тренировки слуховой памяти, они приносят общую пользу, потому что доктор Карански стимулирует не только слуховую память, но и те центры мозга, которые регулируют пластичность.

Кроме того, Стэнли делает физические упражнения: «Три раза в неделю мы с женой выполняем силовые упражнения с помощью тренажеров CYBEX, а потом крутим педали на велотренажере от 30 до 35 минут».

Доктор Карански называет себя человеком, который всю жизнь занимался самообразованием. Он изучает математику, при этом ему нравятся игры, кроссворды, акростихи и судоку.

«Я люблю читать книги по истории, - говорит он. – Обычно у меня возникает интерес к какому-нибудь историческому периоду, и в течение некоторого времени я внимательно его изучаю, пока у меня не появится ощущение, что я узнал достаточно для того, чтобы переключиться на изучение чего-то другого». То, что кто-то может посчитать дилетантизмом, помогает ему постоянно оставаться открытым для нововведений и новых тем. Это препятствует атрофии систем, управляющих пластичностью и выработкой допамина.

Каждый новый интерес доктора Карански превращается в захватывающую страсть. «Пять лет назад я занимался астрономией и стал астрономом-любителем. Я купил телескоп, потому что в то время мы жили в Аризоне, где были очень хорошие природные условия для наблюдений». Он серьезно увлекся коллекционированием камней и утоляет свою страсть, ползая по шахтам в поисках образцов для своей коллекции.

«В вашей семье есть долгожители?» - спрашиваю я. «Нет, - отвечает он. - Моя мать умерла в канун пятидесятилетия. А отец не дожил до шестидесяти – у него была гипертония».

«А как ваше здоровье?»

«Ну, однажды я умер, - смеется он. – Вы должны простить меня за то, что я люблю шокировать людей. Я занимался бегом на длинные дистанции, и в 1982 году, когда мне было шестьдесят пять лет, у меня случилась желудочковая фибрилляция – аритмия сердца, нередко заканчивающаяся смертельным исходом – во время тренировочного забега в Гонолулу, и я свалился буквально замертво на беговую дорожку. У парня, который бежал со мной, хватило ума и умения провести мне сердечно-легочную реанимацию, а кто-то из бегунов вызвал парамедиков. Они добрались до меня достаточно быстро, восстановили мой синусовый ритм и отвезли в госпиталь Страуба». После этого Стэнли перенес операцию аортокоронарного шунтирования. Он с присущей ему активностью прошел курс реабилитации и быстро выздоровел. «С тех пор я не участвую в соревнованиях по бегу, но пробегаю в медленном темпе примерно 25 миль в неделю». Затем у него был еще один сердечный приступ в 2000 году, когда ему было 83.

Доктор Карански – общительный человек, но он не любит большие компании. «Я не очень охотно хожу на вечеринки, где люди просто собираются вместе и разговаривают. Мне не нравятся такие вещи. Я бы предпочел сесть с кем-нибудь, найти интересующую нас обоих тему и обсуждать ее во всех тонкостях с одним человеком, а может быть, двумя или тремя. Вежливые вопросы о здоровье и погоде нельзя назвать разговором».

Он говорит, что они с женой не очень заядлые путешественники, однако тут можно поспорить, когда ему был 81 год, он немного подучил русский язык и отправился на русском научном судне в Антарктику.

«Зачем?» - спрашиваю я.

«Потому что иначе туда не добраться».

За последние несколько лет доктор Карански побывал на полуострове Юкатан, в Англии, Франции, Швейцарии и Италии, провел шесть недель в Южной Африке, навестил свою дочь в Объединенных Арабских Эмиратах и совершил путешествие в Оман, Австралию, Новую Зеландию, Таиланд и Гонконг.

Доктор Карански всегда стремится заняться чем-то новым, а когда находит это новое, уделяет ему все свое внимание (что является условием пластических изменений). Карански говорит: «Я готов полностью сконцентрироваться на том, что интересует меня в данный момент. Затем, когда я чувствую, что поднялся в этом деле на более высокий уровень, то уделяю ему уже не так много времени, и начинаю смотреть во все стороны в поисках чего-то нового».

Его философское отношение к жизни также защищает его мозг, потому что он не беспокоится по мелочам – что немаловажно, поскольку стресс приводит к выработке глюкортикоида, который может убивать клетки гиппокампа.

«Вы выглядите менее озабоченным и нервным, чем большинство людей», - говорю я.

«Я считаю, что людям было бы очень полезно вести себя именно так».

«Вы оптимист?»

«Не совсем, но, мне кажется, я понимаю, что такое случайности. В мире происходит множество вещей, мне неподвластных, но влияющих на меня. Я трачу свое время, беспокоюсь лишь о тех событиях, которые подвластны моему контролю, т.е. на их результат я могу влиять. И мне удалось разработать философию, которая помогает мне с ними справляться».