Два человека могут одинаково хорошо справляться с тестами на память, но через несколько лет один начнёт забывать о встречах и испытывать трудности с повседневными делами, а другой сохранит прежние способности. Учёные из Стэнфордского университета обнаружили, что предсказать такие различия, возможно, поможет активность мозга в состоянии покоя — ещё до появления первых заметных нарушений.
Обычно работу мозга исследуют, когда человек выполняет определённые задания. Однако даже в полном покое различные его области продолжают взаимодействовать друг с другом. Одни участки одновременно усиливают активность, другие демонстрируют согласованные изменения сигналов. Характер этих связей индивидуален, и, как выяснилось, он может многое рассказать о будущем состоянии памяти.
Чтобы разобраться в этих закономерностях, исследователи сначала сравнили две группы людей с противоположными показателями памяти. В первую вошли 110 пациентов с болезнью Альцгеймера, во вторую — 180 пожилых людей старше 75 лет, чья память оказалась даже лучше, чем в среднем у людей среднего возраста. Таких людей, сохраняющих исключительные когнитивные способности в старости, исследователи называют суперэйджерами.
Участникам провели функциональную магнитно-резонансную томографию. Этот метод позволяет косвенно оценивать активность мозга по изменениям содержания кислорода в крови. Людям не нужно было выполнять задания — достаточно было спокойно лежать в томографе, пока аппарат регистрировал работу различных областей мозга.
Сравнение выявило характерные различия. У пожилых людей с выдающейся памятью некоторые связи с участием передних отделов мозга были сильнее. У пациентов с болезнью Альцгеймера, напротив, более выраженными оказались определённые связи с островковой корой — областью, расположенной глубоко внутри мозга.
На основе этих различий учёные разработали показатель, отражающий, на какую из двух групп больше похожа организация связей в мозге конкретного человека. Низкие значения соответствовали картине, характерной для людей с исключительно хорошей памятью, а высокие — для пациентов с болезнью Альцгеймера.
Сначала метод проверили на независимой группе из 143 человек, уже принадлежавших к одной из двух категорий. По характеру активности мозга удалось правильно определить группу примерно в 71% случаев. Однако главная задача заключалась не в распознавании уже существующей болезни, а в попытке предсказать её развитие у людей без когнитивных нарушений.
Для этого исследователи проанализировали первоначальные снимки мозга 1315 взрослых, у которых на момент обследования не было проблем с памятью и мышлением. Затем полученные показатели сопоставили с результатами последующих обследований. Большинство наблюдений охватывало примерно пять-шесть лет, а самые продолжительные — 12 лет.
Выяснилось, что изначально люди с низкими и высокими показателями практически не различались по результатам большинства когнитивных тестов. Но со временем различия становились заметными. У тех, чья активность мозга больше напоминала картину болезни Альцгеймера, память и способность справляться с повседневными задачами ухудшались быстрее.
Кроме того, у них чаще развивалась болезнь Альцгеймера или умеренные когнитивные нарушения. В последнем случае проблемы с памятью и мышлением уже становятся заметными, хотя человек ещё способен самостоятельно выполнять большинство привычных дел.
Исследователи учли, что участники с более благоприятной картиной мозговых связей в среднем были моложе. Дополнительный анализ одного из наборов данных показал, что различия в последующих результатах обследований сохранялись даже после поправки на возраст.
Учёные также обнаружили связь между особенностями активности мозга и накоплением одного из белков, участвующих в развитии болезни Альцгеймера. На повторных снимках оказалось, что у людей с более неблагоприятной картиной связей быстрее накапливался бета-амилоид — белок, способный образовывать характерные бляшки в мозге. При этом изначально его уровень в сравниваемых группах был примерно одинаковым.
А вот для тау-белка, который также связан с болезнью Альцгеймера, убедительных различий в скорости накопления обнаружить не удалось.
Особенно важно, что новый показатель улучшал прогноз вероятности развития болезни Альцгеймера или умеренных когнитивных нарушений даже с учётом уже известных факторов риска. Исследователи сравнивали его с прогнозами, основанными на возрасте, количестве бета-амилоида и тау-белка в мозге, а также генетической предрасположенности.
Это означает, что особенности взаимодействия областей мозга могут содержать дополнительную информацию о риске заболевания, которую не позволяют получить существующие методы обследования.
Однако до практического применения ещё далеко. Исследователи подчёркивают, что необходимы более крупные исследования с многолетним наблюдением за здоровыми людьми. Предстоит проверить точность метода в разных популяциях и на различных томографах, а главное — установить, насколько надёжно он позволяет прогнозировать будущее конкретного человека.
Если результаты подтвердятся, новый подход может оказаться полезным прежде всего при проведении исследований по профилактике болезни Альцгеймера. Он позволит заранее выявлять людей с повышенным риском и приглашать их к участию в испытаниях профилактических методов ещё до появления проблем с памятью.
Исследование опубликовано в научном журнале Science Advances.
