Нарушения высшей нервной деятельности и функций головного мозга, как одна из причин старения организма.
Выдающиеся русские физиологи Иван Михайлович Сеченов (1829-1905) и лауреат Нобелевской премии, академик Иван Петрович Павлов (1849–1936), а также их последователи считали причиной процесса старения функциональные нарушения высшей нервной деятельности.
Позднее гипотезу о ведущей роли нервной системы в генезисе старения развивал советский ученый, академик Алексей Дмитриевич Сперанский (1888-1961).
Центральная нервная система (ЦНС) и головной мозг как средоточие регуляции механизмов жизнедеятельности могут играть ведущую роль в запуске процессах старения.
Многие современные ученые предлагают считать причиной и началом старения снижение когнитивных (познавательных, наиболее сложных) функций головного мозга человека.
Старение головного мозга, как и всего организма в целом, происходит неравномерно и характеризуется полиморфизмом, гетерохронностью и гетеротипией.
Старческие изменения ЦНС, как и периферического отдела мозга, до сих пор представляются сложными и малоизученными.
Известно, что в большинстве случаев развитие старческого слабоумия фиксируется к 60 годам. Именно в этом возрасте клетки мозга начинают постепенно и неминуемо отмирать, соответственно познавательные функции мозга и память начинают заметно ухудшаться.
Однако процессы, ведущие к проявлению этого возрастного недуга, начинаются уже в 40–45 лет, а иногда и ранее.
На основании данных исследования головного мозга, в том числе полученные с использованием метода компьютерной томографии головного мозга к морфологическим признакам старения головного мозга можно отнести следующие:
• снижение массы головного мозга;
• сокращение число нервных клеток;
• гибель нейронов;
• уменьшение количества синапсов;
• пролиферация клеток глии – глиозом;
• формирование губкообразного состояния с возможным отложением амилоида;
• увеличение объема желудочков мозга;
• атрофия головного мозга;
• оседание шлаков в клетках и межклеточных пространствах коры головного мозга.
Если говорить о массе человеческого мозга то, по данным разных исследователей, в период с 50 до 85 лет она снижается у мужчин в среднем примерно на 150-170 грамм и у женщин примерно на 180-190 грамм, по сравнению со средней массой мозга молодого человека.
В результате к 85 годам масса мозга у мужчин составляет в среднем около 1180 грамм у женщин около 1060 грамм.
Существует гипотеза, что сокращение массы мозга может быть связано с гибелью нервных клеток и нейронов.
Как известно, нервная ткань представляет собой совокупностью нервных клеток и нейронов. Нервные клетки соединяются между собой, образуя нейронные сети.
Нервная клетка - основной структурный и функциональный элемент нервной ткани.
Основная масса нервных клеток сосредоточена в головном мозге. Считается, что всего у человека насчитывается около 100 млрд. нервных клеток.
При нормальном процессе старения количество нервных клеток в основных структурах головного мозга с возрастом уменьшается примерно на 30%. У людей достигших 90 летнего возраста уменьшение количества нервных клеток коры головного мозга может достигать 50%.
При патологическом старении организма число нервных клеток сокращается примерно на 54%. При старческом слабоумии, в частности при болезни Пика, число нервных клеток может уменьшаться до 77%.
По мнению неврологов, наиболее существенные старческие изменения на клеточном уровне происходят в гиппокампе (часть лимбической системы головного мозга) и в зрительном бугре – таламусе (участок переднего мозга).
Кроме того, нервные клетки в ЦНС в процессе старения претерпевает атрофические и дистрофические изменения. Как правило, это выражается:
• сморщиванием, гиперхромазией ядра;
• вакуолизацией ядрышка;
• уменьшением вещества Ниссля;
• отложением липофусцина;
• нарушением ядерно-цитоплазматических соотношений;
• нарушением аксо-плазматического тока и веществ и т.д.
При этом снижается плотность клеточного объема в разных отделах и типах нервных мозговых клеток. Согласно исследованиям неврологов, у людей, достигших 90 летнего возраста, плотность объема тела больших нервных клеток уменьшается примерно на 11%, малых клеток на 22,4% и глиальных - на 18,5%.
Важной структурно функциональной единицей нервной системы является нейрон, который представляет собой электрически возбудимую клетку. Основная функция нейрона – обработка, хранение и передача информация.
В головном мозге человека насчитывается в среднем около 65 млрд. нейронов, которые разделяются на – рецепторные, эффекторные и вставочные.
Как считают ученые, наиболее высока концентрация нейронов в «голубом пятне» важном органе, расположенного в стволе мозга на уровне моста.
Голубоватый цвет этому органу придают гранулы меланина, расположенного внутри нейронов.
У взрослых людей в возрасте 19-78 лет голубое пятно имеет большое количество пигментированных нейронов от 22000 до 51000, число которых в старости в результате их гибели постепенно сокращается.
Аналогичные процессы наиболее интенсивно происходят также в «Сильвиевом водопроводе» (участок центрального мозгового канала мозга соединяющий полость третьего желудочка с четвертым), норадренергического пути и др.
В результате гибели нейронов сокращается число синапсов (греч. соединение, связь) - мест контакта между двумя нейронами или между нейроном и получающей сигнал эффекторной клетки.
Основная функция синапсов передача нервного импульса между двумя клетками
Передача импульса может происходить химическим и электрическим способом.
Ряд ученых, используя методом электронной микроскопии, выявили процесс редукции синапсов по мере увеличения возраста человека. Редукция – процесс противоположный окислению.
Зависящую от возраста гибель нейронов в основных отделах головного мозга и их влияние на процесс старения и умственные расстройства подробно исследовал американский физиолог Х. Броди (родился в 1939) президент престижного Университета Дьюк.
Ученый прошел к выводу, что в целом, гибель нейронов оказывает существенное воздействие на жизненно важные функции, такие как расстройство REM-фазы сна, возрастное снижение способности к концентрации, а также увеличение депрессивных расстройств в старости.
Кроме того, как считают ученые, изменение центрального норадренергического пути в результате гибели нейронов имеет прямое отношение к патофизиологии болезни Альцгеймера.
Мертвые нейроны в коре головного мозга могут замещаться вспомогательными клетками - нейроглия (глия). Этот процесс получил название глиоз.
Количество клеток глия в головном мозге примерно в 10-50 раз больше чем нейронов.
В ЦНС на долю клеток глия приходится примерно 40%. Эти клетки формируют эпифиз и гипофиз, где нет нейронов.
Глиальные клетки подразделяются на макроглия и микроглия. Важную роль в построении коры головного мозга и мозжечка играет одна из разновидностей этих клеток - радикальная глия.
Из радикальных клеток глия также образуются нейроциты основные клетки нервной ткани.
Характерной отличительной особенностью радикальных глиальных клеток является наличие у них длинных отростков.
Из плоского выроста тела глиальной клетки формируется миелиновая электроизолирующая оболочка, покрывающая аксоны (длинные цилиндрические отростки нервной ткани) многих нейронов.
Миелиновая оболочка многократно оборачивает аксон нейрона подобно изоляционной ленте, защищая его от вредных воздействий внутренней среды.
Пучки аксонов, покрытые меилином, формируют важный компонент ЦНС - белое вещество мозга, которое противопоставляют серому веществу мозга, состоящему из клеточных тел нейронов.
Таким образом, цветовая дифференциация белого и серого веществ нервной ткани обусловлена белым цветом миелина.
Американские ученые в течение длительного времени, проводя различные лабораторные исследования функционирования ЦНС, попытались определить возраст, с которого начинается старение человека.
В результате они выявили определенную закономерность. Выяснилось, что пик выработки миелина и активности человека вне зависимости от пола, образа жизни или веса приходится на возраст 39 лет.
После перехода этого возрастного рубежа в организме запускается процесс прекращения выработки миелина, и человек начинает стареть.
В свою очередь, прекращение выработки этого вещества связано с уничтожение запаса радикальных клеток глия и невозможность образования новых клеток, что согласно астроцитарной теории старения является отправной точкой процесса старения.
Существует также гипотеза, что при старении процесс повреждения нейрона является вторичным и может быть обусловлен предшествующим активным размножением клеток глия.
Уменьшение выработки миелина вызывает постепенное угасание когнитивных функций и нарушение опорно-двигательных функций.
Также известно, что поражение миелиновой оболочки приводит к такому страшному заболеванию, как рассеянный склероз.
В США в научных трудах Чикагского университета в 1973 г. была опубликована работа, в которой доказывалось, что основной причиной старения людей является постепенное оседание шлаков в межклеточных пространствах, в том числе и в клетках коры головного мозга.