У молодых людей и людей среднего возраста расчетный возраст мозга коррелирует с составом кишечной микробиоты и обнаруженными в кишечнике продуктами метаболизма. Более высокое значение этого показателя также ассоциировалось с худшими результатами когнитивных тестов и усилением симптомов депрессии. О том, как исследователи определяли возраст мозга и почему полученные данные пока не дают возможности прогнозировать его старение по анализу микробиоты, — в материале «Известий».
Каким образом исследователи оценивают возраст мозгаФактический возраст человека не всегда совпадает с тем, который компьютерная модель рассчитывает на основе информации о его мозге. Чтобы получить такую оценку, специалисты изучают особенности снимков и сравнивают их с возрастными закономерностями, выявленными на большой выборке.
В прошлом повышенный расчетный возраст мозга ассоциировали с ухудшением памяти, снижением когнитивных функций и переменами настроения. Однако основная часть таких работ была посвящена пожилым людям либо пациентам с уже диагностированными неврологическими расстройствами.
Группа исследователей из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) поставила цель проверить, проявляются ли аналогичные взаимосвязи у молодых людей и взрослых среднего возраста, включая тех, у кого нет подтвержденных заболеваний.
Результаты исследования с участием почти 1,5 тыс. человекУченые применили данные функциональной магнитно-резонансной томографии, полученные в состоянии покоя. Такой подход дает возможность оценить, насколько синхронно изменяется активность различных зон мозга, когда человек не занят выполнением конкретного задания.
Всего специалисты обработали информацию о 1462 участниках, разделенных на три группы. В первую вошли 674 человека, во вторую и третью — 444 и 344 соответственно. Модель для определения возраста была создана на основе первой выборки, после чего ее протестировали на двух оставшихся.
Алгоритм вычислял возраст на основе функциональных связей между разными участками мозга. Скорректированную разницу между предсказанным и фактическим возрастом, учитывающую возрастное смещение модели, применяли для расчета индекса старения мозга — Brain Aging Index (BAI).
Повышенное значение индекса указывало на то, что характеристики функциональных связей соответствовали более старшему возрасту, чем реальный возраст испытуемого.
Связь возраста мозга с памятью и эмоциональным состояниемВысокий BAI коррелировал с более низкими показателями когнитивных способностей, особенно рабочей памяти и исполнительных функций. Рабочая память дает возможность временно сохранять и применять информацию, тогда как исполнительные функции отвечают за планирование действий, контроль внимания и организацию деятельности.
Люди с повышенным индексом также отмечали у себя более сильные проявления депрессии. Эта общая тенденция повторялась во всех группах. Особенности, связанные с индексом, затрагивали участки мозга, которые задействованы в процессах памяти и в ситуациях, когда человек размышляет о себе и своем опыте.
Вместе с тем обнаруженные корреляции не говорят о том, что расчетный возраст мозга сам по себе полностью объясняет различия в памяти или настроении. Авторы статьи подчеркивают, что размер выявленных эффектов оказался умеренным.
Какую роль играет кишечная микробиотаУ некоторых участников из одной группы исследователи дополнительно проанализировали образцы стула. Микробиоту изучали у 212 человек, а продукты метаболизма — в 215 пробах. Более высокий индекс старения мозга коррелировал с конкретными группами бактерий и особым метаболическим профилем.
В числе выявленных веществ оказались церамиды (класс липидов), производное холестерина — 24-гидроксихолестерин, а также дикарбоновые кислоты. Кроме того, повышенный BAI ассоциировался со сниженной концентрацией гормона эстетрола в изученных образцах.
Изучение биологических путей, ассоциированных с этими признаками, выявило вероятное участие иммунных реакций, функционирования сосудов, передачи сигналов между нейронами и энергетического обмена в клетках.
Полученные данные помогают наметить направления будущих исследований взаимосвязи кишечника и мозга. В то же время происхождение и функция каждого найденного соединения нуждаются в отдельном изучении.
Можно ли использовать эти сведения для ранней профилактикиСтарший автор работы Арпана Черч полагает, что исследование способно улучшить понимание процессов, которые начинаются задолго до появления явных когнитивных нарушений.
«Старение мозга не начинается внезапно, когда мы становимся старше, однако биологические сигналы могут быть обнаружены на десятилетия раньше», — отметила она.
Черч добавила, что сравнение ранних изменений в мозге с составом микробиоты и метаболитов открывает возможность поиска биологических механизмов, которые в будущем могут послужить мишенями для профилактических мер.
«Это открывает возможность изучить, может ли воздействие на здоровье кишечника однажды способствовать более здоровому старению мозга», — сказала исследователь.
На данный момент работа лишь фиксирует корреляции между показателями, полученными в ходе поперечного исследования. Подобный дизайн не дает возможности определить, какой фактор изменился первым, или оценить скорость старения мозга у отдельного человека. Для этого необходимы длительные наблюдения с повторными замерами.
Кроме того, авторы указывают, что анализ микробиоты выполнялся на сравнительно небольшой подгруппе, где большинство составляли женщины. Обнаруженные ассоциации требуется подтвердить на более масштабных и сбалансированных по полу выборках.