Человеческий мозг меняет направление четыре раза в жизни: вот его пять основных скрытых стадий

Долгие годы считалось, что мозг достигает своей зрелой формы примерно к середине двадцатых годов. Однако недавнее исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, показало, что эта идея несостоятельна. Наблюдение за тысячами людей, от новорожденных до 90-летних, показывает, что глубинная структура наших нейронных связей меняется нерегулярно, при этом четыре основных этапа реорганизуют структуру нейронных связей мозга.

Эти поворотные моменты знаменуют собой пять стадий жизни, которые не совсем совпадают с обычными категориями детства, юности или старения.

Детство: период молчаливого расширения и упорядочивания

В первые несколько лет жизни мозг растёт с интенсивностью, которая никогда не повторится. Миллионы новых связей возникают и исчезают по мере формирования сетей. Исследование показывает, что на этом этапе общая организация мозга становится менее эффективной, но определяющим фактором этой фазы является то, как соседние связи усиливают друг друга. Это способствует скоординированным действиям соседних участков мозга по мере консолидации базовых навыков.

По мере приближения к началу начальной школы эта сложная сеть начинает стабилизироваться. Исследователи установили, что до девяти лет мозг следует последовательной структурной траектории без резких изменений. Ключевым моментом здесь является организация: связи перестают бесконтрольно расти и начинают выбирать наиболее полезные для повседневной деятельности.

Первый важный поворотный момент происходит примерно в возрасте 9 лет. С этого момента направление развития меняется, и многие показатели, которые ранее снижались, начинают расти.

Это говорит о том, что переход на следующую стадию происходит не в начале полового созревания, а несколько раньше. По мнению авторов, этот момент знаменует собой конец детства с точки зрения архитектуры мозга.

Подростковый возраст дольше, чем мы думали

В возрасте от 9 до 32 лет мозг переживает период постепенного совершенствования. Сетевые связи становятся более эффективными, внутренние пути передачи информации укорачиваются, а различные области работают более скоординированно. Исследование показывает, что на этом этапе глобальная и локальная коммуникация мозга улучшается год от года, что совпадает с развитием всё более сложных когнитивных функций.

Интересно, что этот «структурный подростковый период» длится гораздо дольше, чем мы обычно предполагаем. Данные исследования показывают, что основное развитие межклеточных связей завершается не к двадцати, а, скорее, к тридцати годам. Архитектура мозга продолжает совершенствоваться, в то время как личность, способность принимать решения и способность к обработке информации стабилизируются.

Второй крупный сдвиг происходит в возрасте 32 лет. С этого момента тенденции, которые росли, обращаются вспять: общая эффективность начинает снижаться, а специализация отдельных регионов — усиливаться.

Результаты исследования показывают, что мозг продолжает созревать до тех пор, пока не наступит возраст, который ранее не считался частью развития, что полностью меняет классическое представление о ранней взрослости.

Взрослая жизнь: кажущаяся стабильность, реальная реорганизация

В возрасте от 32 до 66 лет преобладает стабильность. Мозг уже не развивается с той же скоростью, что и на предыдущих этапах, но претерпевает постепенные изменения, влияющие на его функционирование. Исследования показывают, что, хотя общая эффективность постепенно снижается, связи между соседними областями становятся всё более стабильными, что свидетельствует о скрытой, но постоянной реорганизации.

Эта эпоха отмечена балансом между интеграцией и специализацией. Многие функции остаются стабильными благодаря хорошо налаженным сетям, но внутренняя архитектура начинает двигаться в сторону большего разделения между группами регионов.

Это совпадает с результатами других исследований, в которых средний возраст описывается как фаза поддержания, когда возможности поддерживаются структурой, которая больше не растет, но и не регрессирует резко.

Третий поворотный момент наступает в возрасте 66 лет. Он не представляет собой столь резкого изменения направления кривых, а скорее чёткого изменения в сочетании факторов, объясняющих возраст мозга. Начиная с этого возраста, общая тенденция смещается в сторону более фрагментированной организации, что подготавливает почву для изменений, связанных со старением.

Раннее старение: признаки износа соединений

В возрасте от 66 до 83 лет нейронные сети мозга сохраняют свою функцию, но начинают проявлять заметные признаки ухудшения. Модульность — способность мозга функционировать через специализированные группы — увеличивается, но общая эффективность снижается. Другими словами, дальние связи ослабевают, в то время как некоторые локальные сети остаются активными, что свидетельствует о постепенной реорганизации.

Это не означает немедленной потери способностей, а скорее медленной трансформации. Связи, ранее обеспечивавшие широкомасштабную коммуникацию, начинают ослабевать, в то время как более локализованные нейронные сети продолжают эффективно взаимодействовать. Это явление согласуется с данными об уменьшении количества белого вещества в пожилом возрасте, процессом, документируемым уже несколько десятилетий.

Исследование показывает, что переломный момент в возрасте 66 лет совпадает с типичными изменениями в состоянии здоровья и когнитивных функциях. С этого момента новые связи становятся менее частыми, а существующие — более избирательными.

Общий вывод заключается в том, что сети начинают реорганизовываться по образцу постепенной потери, типичной для раннего старения.

Позднее старение: мозг делегирует полномочия местным цепям

Исследование выявило, что после 83 лет наступает заключительная фаза, характеризующаяся возрастающей опорой на локальные нейронные сети. Многие показатели, ранее демонстрирующие чёткую связь с возрастом, перестают показывать существенные изменения, за исключением одного: локальной центральности. На этом этапе определённые области мозга начинают нести большую долю когнитивных усилий, в то время как глобальная связность продолжает снижаться.

Это происходит неравномерно по всему мозгу. Исследование выявило определённые области, такие как затылочная и теменная, которые становятся более выраженными, что указывает на изменение распределения функциональной нагрузки. Различия меньше, чем на предыдущих стадиях, но достаточны, чтобы продемонстрировать выраженную возрастную перестройку.

Авторы отмечают, что эту фазу следует интерпретировать с осторожностью ввиду небольшого размера выборки пожилых людей. Тем не менее общая тенденция указывает на снижение взаимосвязи между возрастом и структурой мозга, как будто мозг достигает точки, где изменения больше не следуют столь чёткой закономерности.