Išskirtinė žmonių smegenų savybė

Žmogaus smegenys didelės ir galingos, jos gali atrasti sudėtingų problemų naujoviškų sprendimų. Tačiau amžiaus įtaka mūsų smegenims yra nelabai maloni: senstant smegenys traukiasi ir tampa vis jautresnės tokiems kognityvinės funkcijos sutrikimams, kaip atminties praradimas ir demencija.

Atlikus naują tyrimą taikant magnetinio rezonanso vaizdinimo (MRI) metodus palygintos žmonių ir šimpanzių smegenys. Nustatyta, kad bėgant metams šimpanzių smegenys nemažėja. Panašu, kad lėtas proto netekimas gali būti evoliucinė kaina, kurią mokame už didesnes smegenis ir ilgesnį amžių.

Dabartinėmis mokslo žiniomis, žmonės yra vieninteliai sutvėrimai, kuriems būdingos tokios specifinės smegenų problemos, kaip Alzheimerio liga, su kuria susiduria beveik 85 proc. vyresnių nei 85 metų amerikiečių. Tačiau net ir normalios sveikų žmonių smegenys sensta – kaupiasi amiloidų- β sankaupos, suardomi tarpneuroniniai ryšiai, ypač tose smegenų srityse, kurios siejamos su mokymusi ir atmintimi. O ankstesni žmogaus smegenų tyrimai nurodo, kad šios smegenų sritys – kaktinė sritis ir hipokampas – yra labiau už kitas linkusios trauktis senstant.

Nors esama panašių tyrimų, atliktų su kitais primatais, kol kas minimalių su amžiumi susijusių smegenų pokyčių nustatyta tik makakoms. Žmonės nuo makakų evoliuciškai atsiskyrė maždaug prieš 30 mln. metų, taigi, mokslininkai negalėjo patikslinti kada išsivystė spartaus žmonių smegenų traukimosi tendencija.

Gilinantis į šį klausimą George'o Washingtono universiteto (JAV) evoliucijos neuroanatomijos specialistas Chetas Sherwoodas tiesiogiai palygino žmonių ir šimpanzių smegenų mažėjimo tendencijas. Šios dvi rūšys evoliucijoje atsiskyrė maždaug prieš 5-7 mln. metų. Tyrime dalyvavo 87 žmonės nuo 22 iki 88 metų iš 69 šimpanzės nuo 10 iki 51 metų. Šimpanzės laisvėje retai išgyvena ilgiau nei 45 metus – nors esama žinių, kad keletas šimpanzių nelaisvėje nugyveno ilgiau nie 60 metų – ši imtis reprezentuoja abiejų rūšių normalią gyvenimo trukmę.

Mokslininkai MRI skeneriai tyrė įvairias žmonių ir šimpanzių smegenų sritis. Pastebėti skirtumai buvo žymūs: nė viename iš tirtų regionų nebuvo pastebėta žymaus su amžiumi susijusi mažėjimo, tuo tarpu visi žmonių smegenų regionai bėgant metams žymiai susitraukia. Mokslininkų darbo rezultatai publikuoti leidinyje „Proceedings of the National Academy of Sciences“. Sulaukus 80 metų kai kurios smegenų sritys susitraukė net 25 procentais. Be to, šios tendencijos šiek tiek skyrėsi žmonių smegenų pilkajai medžiagai, kurią daugiausiai sudaro neuronų kūnai, branduoliai bei kai kurios pagalbinės smegenų ląstelės ir baltajai medžiagai, sudarytai iš ilgų neuronų aksonų ir jungiančiai skirtingas smegenų sritis.

Pavyzdžiui, žmonių kaktinės srities pilkoji medžiaga nuo 30 iki 80 metų susitraukia apie 14 proc., per tą patį laikotarpį 13 proc. sumažėja hipokampo pilkoji medžiaga. Tuo tarpu baltosios medžiagos kiekis mažėja žymiai stipriau: kaktinėje srityje 24 proc., o kitose tirtose smegenų srityse panašiai.

Be to, pilkosios medžiagos masė senstant mažėja palaipsniui, tuo tarpu baltosios medžiagos mažėjimas būna ryškiausias nuo 70 iki 80 metų. Taigi, nors baltosios medžiagos mažėjimas sulaukus 80 metų yra 24 proc., būnant 70 metų jos masė būna sumažėjusi tik maždaug 6 procentais.

Tai kodėl gi šimpanzės savo gilios senatvės sulaukia be žymaus smegenų susitraukimo, o žmonių smegenys mažėja smarkiai?

„Tai yra milijono dolerių vertas klausimas“, - sako C. Sherwoodas. Moksliniame darbe specialistai nurodo, kad žmonių smegenys, kurios yra tris kartus didesnės nei šimpanzių, taip pat sunaudoja gerokai daugiau energijos. Pavyzdžiui, žmonių smegenys sunaudoja iki 25 proc. viso organizmo energijos, o kitų primatų smegenims reikia ne daugiau nei 10 proc. energijos.

Mokslininkų manymu, tokio energijos poreikio palaikymo kaina regima ląsteliniame ir molekuliniame žmonių smegenų lygmenyje – sumažėja mitochondrijų, kartais vadinamų ląstelių elektrinėmis, efektyvumas, daugėja oksidacinio streso sukeltų pažeidimų – stresą sukelia deguonies junginiai, pagaminami ląstelės metabolizmo metu.

„Spėčiau, kad mūsų neuronai daro viską, ką gali, kad kiek įmanoma ilgai palaikytų kuo geresnę funkciją. Tačiau po daugelio metų aktyvaus energijos vartojimų jos tiesiog jau nebegali to daryti“, - sakė C. Sherwoodas.

Santa Fe (JAV) Pažangiųjų tyrimų mokykloje dirbantis antropologas Deanas Falkas mano, kad itin įdomus yra skirtumas tarp pilkosios ir baltosios medžiagos mažėjimo tendencijų. Baltoji medžiaga, kurios žmonės turi santykinai daugiau nei šimpanzės ir kiti primatai, „yra ypatingai svarbi sudėtingai Homo sapiens kognityvinei funkcijai“, - sako D. Falkas, nes ji sudaro ryšius tarp smegenų sričių, dalyvaujančių informacijos paskirstyme sprendžiant uždavinius ir atliekant kitą sudėtingą veiklą.

Anksčiau smegenų vaizdinimo tyrimus su makakomis atlikinėjęs Nacionalinių sveikatos institutų (JAV) Eksperimentinės gerontologijos laboratorijos neurobiologas Peteris Rappas naująjį tyrimą sukritikavo. Pasak jo, mokslininkai dalyje imties neskyrė smegenų mažėjimo, kuris yra natūralaus žmonių senėjimo pasekmė ir smegenų mažėjimo dėl galimų neurodegeneracinių ligų. „Kas skiria žmones nuo beždžionių – polinkis sirgti ar kokybinis sveikų smegenų senėjimo proceso skirtumas?“

Harvardo medicinos mokyklos (JAV) neurologas Bruce'as Yankneris sutinka. Pasak B. Yaknerio, norint patikrinti autorių hipotezę, kad žmonių smegenys traukiasi dėl ilgesnės gyvenimo trukmės, būtų įdomu palyginti ilgiau gyvenančių sutvėrimų smegenis. „Pavyzdžiui, vėžliai gyvena žymai ilgiau nei 100 metų, drambliai gali nugyventi 70 metų, o papūgos – 80 metų“, - sakė neurologas.

Išskirtinė žmonių smegenų savybė – jų mažėjimas