Пройдите на выдох: как улучшить работу мозга кислородным голоданием
Старческую деменцию можно затормозить с помощью процедур умеренного кислородного голодания. Российские ученые выяснили, что после нескольких сеансов пребывания в условиях разреженного воздуха когнитивные способности пожилых обезьян вернулись к уровню, который животные демонстрировали в молодости. Полученные результаты многолетнего исследования могут быть полезны для улучшений качества жизни людей в преклонном возрасте.
Объявляем голодовку
Процесс старения мозга человека сопровождается ослаблением памяти, способности к обучению, снижением концентрации и другими симптомами, предшествующими деменции. Хорошая новость состоит в том, что механизмы подавления регулирующей мозговую деятельность системы поддаются коррекции.
Деменцией называют снижение познавательной деятельности с утратой ранее усвоенных знаний. Нередко такими повреждениями мозга сопровождается процесс старения.
В начале 1990-х годов российские ученые продемонстрировали на животных, что непродолжительное умеренное кислородное голодание может стимулировать защитные механизмы в мозгу. Они оберегают нервные клетки от гибели при последующих сильных стрессовых воздействиях. Позже выяснилось, что гипоксия также может снижать проявление депрессивных и посттравматических синдромов.
Исследователи из Института физиологии им. И.П. Павлова предположили, что кислородное голодание может «подстегнуть» и защитные механизмы, препятствующие старению мозга. Недавно ученые завершили многолетний эксперимент для проверки этой теории.
Для начатого около 20 лет назад опыта была собрана группа макак-резусов возрастом от трех до пяти лет, рожденных в конце прошлого века. Животных содержали в комфортных условиях, с неограниченным доступом к воде и пище.
Чтобы тестировать когнитивные способности подопытных, их обучали выявлять ключевое отличие между двумя наборами картинок, состоящих из треугольников, квадратов, кругов, пунктирных или непрерывных линий с мелкими точками или без, а также закрашенных или полых внутри. В качестве награды во время обучения использовали ягодный сок.
Тест на когнитивные способности был довольно прост — обезьяны должны были как можно быстрее выбрать нужный набор картинок, за что им давали награду. В дополнительной серии тестов на кратковременную память животные решали аналогичную задачу, но должны были удержать свой выбор в памяти в течение нескольких секунд. Всего приматы обучались работать с 10 парами изображений. В молодости и зрелости животные давали около 85% правильных ответов.
— Однако через 20 лет, когда когнитивные способности макак стали снижаться в силу возрастных изменений, они стали чаще ошибаться и отказываться от работы, дольше думать, — рассказал научный сотрудник лаборатории регуляции функций нейронов мозга Института физиологии им. И.П. Павлова РАН Александр Беляков. — Вероятность правильных ответов упала на 10–30%, ухудшилась эффективность удержания их в памяти. Следует отметить, что такой возраст приматов соответствует примерно 60 годам у человека, то есть времени, когда у большинства людей начинают снижаться умственные способности.
Вернуться в молодость
Тогда каждую пожилую макаку поместили в камеру размером около 4 кв. м, внутри которой снизили давление до 360 мм рт. ст., вдвое ниже нормального атмосферного. Такое разрежение воздуха соответствует условиям жизни на высоте около 5 км. Обезьян продержали в камерах два часа, после чего выпустили и повторили процедуру еще дважды с промежутком в сутки.
Затем умственные способности животных проверили с помощью давно знакомых им тестов. Оказалось, что у всех подопытных количество ошибок снизилось по сравнению с результатами до процедур с кислородным голоданием, а у некоторых даже относительно показателей в молодости. Также приматы продемонстрировали снижение времени, затрачиваемого на поиск ответа. Кроме того, они стали реже отказываться выполнять задания за награду в виде лакомства. Причем эффект повышения когнитивных способностей сохранялся от двух до шести месяцев у разных особей в экспериментальной группе.
— Непродолжительное и относительно мягкое кислородное голодание действительно активирует защитные механизмы в мозге, — отметил заведующий кафедрой физиологии и общей патологии факультета фундаментальной медицины МГУ им. М.В. Ломоносова Владимир Кошелев. — Такая система адаптации к дефициту кислорода, включающая в себя нейропротекторное действие и усиление кровообращения, выработалась у людей и животных в ходе эволюции. Поэтому в благотворном влиянии гипоксии на когнитивные способности нет ничего удивительного. Работа очень интересная и достойная. Несомненно, кислородным голоданием можно будет стимулировать когнитивные функции пожилых людей, улучшая качество их жизни. Однако сработает такой метод только для человека, чей мозг поврежден не очень сильно, а не так, как это бывает в случае инсульта или при тяжелых нейродегенеративных заболеваниях. Более того, гипоксия слегка подстегивает и иммунитет, повышая устойчивость человека к различным инфекциям.
Однако временно исполняющий обязанности заведующего лабораторией нейровизуализации Института мозга человека им. Н.П. Бехтеревой РАН Максим Киреев сомневается в заявленной глобальности выводов исследования. По мнению эксперта, особенность мозга такова, что при повторном выполнении схожих упражнений мы начинаем выполнять их лучше. Таким образом, эффект улучшения когнитивных способностей мог быть следствием не процедуры гипоксии, а повышением навыков обезьян при выполнении конкретного задания. Впрочем, специалист уверен, что данное исследовательское направление перспективно, но требуются дополнительные исследования.
В ближайшем будущем ученые планируют исследовать возможности гипоксии для усиления когнитивных способностей еще не постаревшего мозга.
