Όσο μεγαλώνουμε, ο εγκέφαλός μας δεν συρρικνώνεται απλώς αλλά αλλάζει σχήμα, σχεδόν σαν να γέρνει υπό το ίδιο του το βάρος. Η αλλαγή αυτή ακολουθεί προβλέψιμα μοτίβα που συνδέονται στενά με τα πρώτα σημάδια άνοιας. Μια ανακάλυψη που αλλάζει όσα ξέραμε για το πώς πραγματικά γερνά ο νους μας.
Μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Nature Communications δείχνει ότι ο ανθρώπινος εγκέφαλος δεν απλώς συρρικνώνεται με την ηλικία, αλλά αλλάζει σχήμα με σταθερούς και μετρήσιμους τρόπους. Η έρευνα υποδεικνύει ότι αυτές οι μεταβολές του σχήματος συνδέονται στενά με τη γνωστική έκπτωση που σχετίζεται με την ηλικία και ίσως αποτελούν έναν νέο τρόπο εντοπισμού του κινδύνου άνοιας προτού εμφανιστούν τα συμπτώματα.
Η περισσότερη έρευνα για τη γήρανση του εγκεφάλου έχει επικεντρωθεί στην απώλεια όγκου σε συγκεκριμένες περιοχές, όπως ο ιππόκαμπος, που παίζει κρίσιμο ρόλο στη μνήμη. Αυτές οι μελέτες έχουν δείξει ότι ορισμένες περιοχές είναι πιο ευάλωτες στη φθορά, παρουσιάζοντας έντονη συρρίκνωση με την πάροδο του χρόνου. Όμως ο εγκέφαλος δεν αποτελείται από μεμονωμένα κομμάτια· οι περιοχές του είναι αλληλένδετες και αλληλεπιδρούν με περίπλοκους τρόπους. Η νέα μελέτη εστίασε σε αυτά τα ευρύτερα μοτίβα, προσπαθώντας να κατανοήσει πώς η γήρανση επηρεάζει τη γεωμετρία ολόκληρου του εγκεφάλου και όχι μόνο το μέγεθος μεμονωμένων τμημάτων.
Η έρευνα βασίστηκε σε αυξανόμενες ενδείξεις ότι το σχήμα του εγκεφάλου επηρεάζει τον τρόπο που αυτός λειτουργεί. Μελέτες έχουν δείξει ότι η φυσική του δομή μπορεί να περιορίζει τον τρόπο που επικοινωνούν μεταξύ τους οι διάφορες περιοχές. Μικρές μετατοπίσεις στη θέση, το σχήμα ή την απόσταση ανάμεσά τους ίσως διαταράσσουν αυτή την εσωτερική “συνεννόηση”. Παρ’ όλα αυτά, οι περισσότερες μέθοδοι ως τώρα δεν εξέταζαν τη γεωμετρία της χωρικής διάταξης του εγκεφάλου, ένα κενό που αυτή η μελέτη επιχείρησε να καλύψει.
Ξέρουμε ότι ο εγκέφαλος αλλάζει με την ηλικία, αλλά η περισσότερη έρευνα έχει εστιάσει σε συγκεκριμένες περιοχές, όπως τον ιππόκαμπο, ο οποίος συρρικνώνεται με τον χρόνο, δήλωσε ο Νιλς Γιάνσεν, επίκουρος καθηγητής ψυχολογίας στο Πανεπιστήμιο La Laguna της Ισπανίας. Εμείς εξετάσαμε πώς η γήρανση επηρεάζει το σχήμα ολόκληρου του εγκεφάλου. Διαπιστώσαμε ότι ο εγκέφαλος δεν γίνεται απλώς μικρότερος, αλλά και «γέρνει», σαν να βυθίζεται σιγά-σιγά υπό το ίδιο του το βάρος. Τα κάτω τμήματα των ημισφαιρίων απλώνονται προς τα έξω, ενώ τα πάνω έλκονται προς το κέντρο, δημιουργώντας μια ήπια καθίζηση στο συνολικό σχήμα του εγκεφάλου.
Η ερευνητική ομάδα ανέλυσε πάνω από 2.600 εγκεφαλικές απεικονίσεις ενηλίκων ηλικίας 30 έως 97 ετών. Τα δεδομένα προήλθαν από δύο ανεξάρτητα σύνολα: 2.039 σαρώσεις από τη βάση Open Access Series of Imaging Studies και 564 επιπλέον από το Cambridge Centre for Ageing and Neuroscience. Όλοι οι συμμετέχοντες είχαν υποβληθεί σε μαγνητικές τομογραφίες υψηλής ανάλυσης, επιτρέποντας λεπτομερή παρατήρηση των δομικών χαρακτηριστικών.
Για να μετρήσουν τις αλλαγές στο σχήμα, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια μέθοδο που υπολογίζει τις αποστάσεις μεταξύ σημείων στην επιφάνεια του εγκεφάλου και ανάμεσα σε αντίστοιχες περιοχές των δύο ημισφαιρίων. Έτσι, μπόρεσαν να εντοπίσουν μοτίβα «διαστολής» (περιοχές που απομακρύνονται μεταξύ τους) και «συμπίεσης» (πλησιάζουν η μία την άλλη).
Διαπιστώθηκε ένα σταθερό μοτίβο: καθώς οι άνθρωποι γερνούσαν, τα κάτω μπροστινά τμήματα του εγκεφάλου κινούνταν προς τα έξω, δημιουργώντας μια μικρή διόγκωση, ενώ τα άνω πίσω τμήματα έτειναν να συρρικνωθούν προς τα μέσα, ένα «κατηφορικό» αποτέλεσμα, σαν ο εγκέφαλος να γέρνει αργά προς τα κάτω. Όσο μεγαλύτερη η ηλικία, τόσο πιο έντονο το φαινόμενο.
Πέρα από το συνολικό σχήμα, η μελέτη εξέτασε και τις αποστάσεις ανάμεσα σε συμμετρικά σημεία των δύο ημισφαιρίων. Πολλές από αυτές, ιδίως μεταξύ των κροταφικών και υποφλοιωδών περιοχών, αυξάνονταν με την ηλικία. Αυτές οι μεταβολές δεν οφείλονταν απλώς στη συρρίκνωση του εγκεφάλου, καθώς παρέμεναν σημαντικές ακόμη κι όταν λήφθηκαν υπόψη οι αλλαγές στον όγκο.
Η μελέτη συσχέτισε επίσης τις μεταβολές σχήματος με τις επιδόσεις σε γνωστικά τεστ. Όσοι είχαν χειρότερα αποτελέσματα σε μνήμη και εκτελεστικές λειτουργίες παρουσίαζαν πιο ακραία μοτίβα διαστολής και συμπίεσης. Για παράδειγμα, άτομα με ασθενέστερη μνήμη είχαν μεγαλύτερη απόσταση μεταξύ τμημάτων του κροταφικού λοβού και περισσότερη συμπίεση στις βρεγματικές περιοχές — ακόμη και όταν ελεγχόταν η επίδραση της ηλικίας.
Η κατανόηση του πώς γερνά ο εγκέφαλος είναι ένα πολύπλοκο έργο που απαιτεί να τον δούμε από πολλές οπτικές, σημείωσε ο Γιάνσεν στο PsyPost. Οι περισσότερες μελέτες εστιάζουν σε μοριακό ή κυτταρικό επίπεδο, όμως τα ευρήματά μας δείχνουν ότι το ίδιο το σχήμα του εγκεφάλου αλλάζει με σημαντικούς τρόπους. Αν δούμε τον εγκέφαλο σε αυτό το “μεγάλο μέγεθος”, ίσως αποκτήσουμε νέες γνώσεις για τους μηχανισμούς της υγιούς γήρανσης και τις αλλαγές που συμβαίνουν σε νευροεκφυλιστικές νόσους όπως το Αλτσχάιμερ.
Μελλοντικές έρευνες θα μπορούσαν να διερευνήσουν αν μηχανικές πιέσεις, όπως μια σταδιακή καθίζηση του εγκεφάλου, συμβάλλουν στη φθορά που σχετίζεται με την ηλικία. Αν ισχύει, αυτό θα μπορούσε να ανοίξει νέους δρόμους για την κατανόηση του πώς οι δομικές αλλαγές οδηγούν σε λειτουργική έκπτωση — και ενδεχομένως να επιτρέψει πρώιμη ανίχνευση του κινδύνου γνωστικής εξασθένησης μέσα από το ίδιο το σχήμα του εγκεφάλου.
Παρά τους περιορισμούς, η μελέτη προτείνει έναν νέο τρόπο σκέψης για τη γήρανση του εγκεφάλου: ότι το σχήμα μπορεί να έχει τόση σημασία όση και η απώλεια ιστού. Μικρές γεωμετρικές μετατοπίσεις ίσως επηρεάζουν την επικοινωνία και τη συνεργασία των περιοχών του εγκεφάλου. Κάποιες, όπως ο ενδορινικός φλοιός, βρίσκονται κοντά σε σκληρές δομές, όπως η βάση του κρανίου, και ενδέχεται να είναι ιδιαίτερα ευάλωτες στην πίεση από τους γύρω ιστούς.
Αυτό θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί ο ενδορινικός φλοιός είναι το σημείο μηδέν για τη νόσο Αλτσχάιμερ, δήλωσε ο Μάικλ Γιάσσα, διευθυντής του Center for the Neurobiology of Learning and Memory στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Ίρβαϊν. Αν ο γηράσκων εγκέφαλος μετατοπίζεται σταδιακά και πιέζει αυτή την ευαίσθητη περιοχή πάνω σε ένα άκαμπτο όριο, μπορεί να δημιουργούνται οι ιδανικές συνθήκες για τη φθορά. Κατανοώντας αυτή τη διαδικασία, αποκτούμε μια εντελώς νέα οπτική για τους μηχανισμούς της νόσου Αλτσχάιμερ και τη δυνατότητα πρώιμης ανίχνευσής της.
Μόλις αρχίζουμε να κατανοούμε πώς η γεωμετρία του εγκεφάλου επηρεάζει τις ασθένειες. Αλλά αυτή η έρευνα δείχνει ότι οι απαντήσεις ίσως βρίσκονται μπροστά στα μάτια μας, στο ίδιο το σχήμα του εγκεφάλου.
Μελέτη: “Age-related constraints on the spatial geometry of the brain” Yuritza Y. Escalante, Jenna N. Adams, Michael A. Yassa και Niels Janssen.
