Даже здоровый мозг с возрастом становится менее эффективным, но у разных людей это происходит с разной скоростью для разных задач. Понимание того, что способствует этому снижению, и способов, которыми это снижение изменяется, может дать существенное представление о функции мозга.
В новом исследовании исследователи из Техасского университета в Далласе задокументировали, как некоторые части мозга по-разному работают с течением времени в ответ на различные виды визуальной информации.
Команда из Центра жизненного долголетия (CVL) проанализировала феномен, называемый нейронной дедифференцировкой, при котором области мозга, которые обычно специализируются на выполнении определенных задач, становятся менее избирательными в своих ответах на типы стимулов.
"Области мозга не одинаково чувствительны к возрасту," сказал директор CVL д-р. Майкл Рагг, профессор Школы поведенческих наук и наук о мозге и автор-корреспондент исследования. "В частности, те, которые выборочно реагируют на визуальные сцены, кажутся наиболее чувствительными."
Статья была опубликована 27 апреля в журнале Общества неврологии eNeuro.
Давно известно, что некоторые области коры головного мозга, внешнего слоя мозга, специализируются на обработке определенных классов стимулов.
"За последние 30-40 лет мы обнаружили, что существуют области коры головного мозга, которые выборочно реагируют на различные визуальные категории," – сказал Рагг, заслуженный председатель кафедры поведенческих наук и наук о мозге. "В этом исследовании специально изучались регионы, специализирующиеся на обработке лиц или визуальных сцен. Это разделение ответственности – это то, что мы называем дифференциацией."
Считается, что с возрастом мозг теряет часть этой способности к компартментализации, и вместо этого регионы обращаются к ресурсам, не предназначенным для этой задачи. Этот процесс называется дедифференцировкой.
"У среднего пожилого человека менее отчетливая активность, меньше разделения на части, когда они реагируют на разные типы зрительных стимулов," Рагг сказал. "Используя функциональную МРТ (фМРТ), мы можем измерить, насколько избирательна область мозга для предпочтительного стимула. У одних людей более сильная дифференциация, чем у других."
Исследователи использовали фМРТ для исследования мозга здоровых взрослых – 24 мужчин и женщин в возрасте от 18 до 28 лет и 24 человека в возрасте от 65 до 75 лет. Они составили карту того, как области зрительной коры головного мозга активируются в ответ на слова в сочетании с изображениями лиц или сцен. Участники прошли сканирование с помощью фМРТ, изучая слова в паре с изображениями сцен или лиц перед последующим заданием на запоминание.
"Задачи наших участников заключались в том, чтобы для каждого слова, которое они видели, представить себе объект, который это слово представляет," Рагг сказал. "Если они затем увидели сцену, они должны были представить, что объект взаимодействует с этой сценой. Если бы им представили лицо, они должны были представить, как человек с этим лицом будет взаимодействовать с этим объектом."
Были проведены дополнительные тесты для оценки качества и сохранности информации. Участников попросили оценить, насколько ярко они могли представить сочетание слова с лицом или сценой. Позже их проверили при поиске – их попросили вспомнить, было ли слово связано с лицом или сценой.
Исследование показало, что избирательные области коры головного мозга – те, которые активируются при просмотре сцен, а не объекты или лица – более чувствительны к возрасту, чем избирательные области лица.
Докторантка UT в Далласе Сабина Срокова, ведущий автор статьи, объяснила важность определения характера разницы в обработке сцен в зависимости от возраста.
"Мы знаем, что эти области важны для пространственной обработки – размещения предметов в окружающей среде и навигации по окружающей среде," она сказала. "Если пожилые люди не так эффективно размещают информацию в сцене или извлекают информацию из сцены, это может быть отражением нейронной дедифференцировки в этих областях."
Причина разницы в различиях между областями лица и сцены остается невыясненной. Это может сводиться к сенсорному восприятию, которое имеет значение для сцен, а не для лиц.
"Постепенно накапливаешь опыт обработки сцен. К 70 годам у вас уже сформировались очень хорошо сформированные ожидания," Рагг сказал. "Итак, одна из причин, по которой вы можете увидеть это снижение избирательности, заключается в том, что сцены не так удивительны или новы, как для молодых людей, которые накопили меньше знаний о мире. Для сравнения, к тому времени, когда мы достигли подросткового возраста, мы стали экспертами."
Исследователи также связали силу нейронной дифференциации региона с более сильной памятью в любом возрасте.
"Чем больше дифференциации или специализации было выявлено в областях, чувствительных к сцене, тем лучше было запоминание при более позднем тестировании – в равной степени и для пожилых, и для молодых людей," Рагг сказал.
"Независимо от того, 25 вам или 75 лет – различие сцен в этих чувствительных к сценам областях коррелирует со способностью памяти," он сказал. "Мы не знаем, отражает ли это что-то особенное в самих сценах или в этих конкретных областях мозга. Возможно, мы выясняем что-то фундаментальное о функциях этих регионов."