В работе, опубликованной в Nature Communications, установили вехи возрастных изменений мозга: 9, 32, 66 и 83 года (разумеется, это усредненные показатели). Эти цифры разделяют жизнь человека на пять эпох, в каждую из которых нейронные сети мозга работают по-разному. Это исследование выявило, что мозг не просто «созревает» и «стареет», а последовательно переключается между различными режимами работы.
Схема, демонстрирующая диапазоны каждой эпохи на протяжении всей жизни. Слева от схемы для каждой эпохи показана метрика, указывающая на наиболее сильный предиктор возраста. Справа от схемы, рядом с каждой эпохой, отображается метрика с наибольшей корреляцией ( r ), выделяющая наиболее сильные направленные изменения с возрастом. Для эпох, в которых движущий фактор и наиболее сильное направленное изменение одинаковы, метрики обозначены серым цветом. Credit: Mousley, A., et al. / Nat Commun 2025
Способ организации нейронных сетей меняется с возрастом. Например, в детстве сети более «разрозненные», то есть по мере взросления мозг как бы «наводит мосты» между удаленными областями, улучшая дальнюю связь. Это обоснованно, поскольку в детстве и подростковом возрасте развиваются сложные когнитивные функции, требующие координации разных зон. К 30 годам развитие нейронных сетей достигает пика эффективности, а затем они начинают деградировать. Однако эти выводы основывались на анализе отдельных показателей и возрастов и не давали целостной картины. Оставалось неясным, существует ли единая для всей жизни траектория развития и как с возрастом изменяется организация нейронных сетей.
Исследование объединило 4216 человек в возрасте от 0 до 90 лет. Оказалось, что структурная топология мозга проходит через пять четко различимых эпох. Первая эпоха – 0-9 лет. В ней формируются сильные связи между соседними областями мозга (ключевая характеристика возраста), теряются ранее установленные, но ненужные связи между удаленными участками.
Затем происходит радикальная смена развития мозга, и наступает вторая эпоха 9-32 года – период оптимального баланса: нейронные сети одновременно разбиты на специализированные участки (для эффективной обработки специфической информации) и имеют короткие пути между удаленными участками для быстрой координации. Это период максимальной когнитивной гибкости и пика интеллектуальных способностей. К 32-м годам окончательно формируются рабочая память, абстрактное мышление, социальное познание. После 32-х лет эффективность работы мозга обычно начинает несколько снижаться.
Третья эпоха, 32-66 лет – самая длинная. Связи между удаленными участками начинают ослабевать, но при этом укрепляются связи внутри локальных участков. Это новая смена стратегии – мозг переключается на укрепление связей внутри уже существующих локальных участков для поддержания стабильности.
Четвертая эпоха наступает в период 66-83 года, во время которого включается еще одна стратегия поддержания структуры нейронных сетей – мозг становится все более разделенным на изолированные участки. Наконец, пятая эпоха приходит в 83-90 лет: некоторые локальные области становятся все более важными, вероятно, компенсируя потерю дальних связей. Авторы предполагают, что после 83 лет структура мозга стабилизируется и больше не претерпевает изменений.
Обнаруженные переломные точки совпадают с важными биологическими и поведенческими вехами. Девять лет – начало пубертата, время пика синаптического прунинга (процесс удаления избыточных, редко используемых или слабых синаптических связей) и повышения уязвимости к психическим расстройствам. Тридцать два года – пик целостности белого вещества и эффективности нейронных сетей, «пик зрелости» мозга. Шестьдесят шесть лет – период ускоренного возрастного снижения целостности белого вещества и увеличения риска деменции.
Эта работа впервые устанавливает возрастные вехи, которые могут служить ориентирами для оценки отклонений при нейродегенеративных и психических заболеваниях.
Текст: Юлия Баимова
Topological turning points across the human lifespan by Mousley, A., et al. Nat Commun 16, 10055 (2025).
https://doi.org/10.1038/s41467-025-65974-8
Читайте материалы нашего сайта во ВКонтакте, Яндекс-Дзен и каналах в Telegram и MAX.
