Введение

Сопротивляемость мозга и психики к повреждению мозга. Когнитивный резерв – это сопротивляемость мозга и психики к повреждению мозга. Психическая устойчивость оценивается поведенчески, в то время как нейропатологические повреждения оцениваются гистологически, хотя повреждения могут быть оценены с использованием биомаркеров и методов нейровизуализации. Существуют две модели, которые можно использовать при изучении концепции "резерва": резерв мозга и когнитивный резерв. Эти термины, хотя и часто используются как взаимозаменяемые в литературе, предоставляют полезный способ обсуждения этих моделей. Если использовать компьютерную аналогию, резерв мозга можно рассматривать как аппаратное обеспечение, а когнитивный резерв – как программное обеспечение. В настоящее время считается, что все эти факторы вносят вклад в общий резерв. Когнитивный резерв обычно используется в литературе для обозначения как резерва мозга, так и когнитивного резерва. В 1988 году исследование, опубликованное в журнале Annals of Neurology, с результатами посмертных обследований 137 пожилых людей, неожиданно выявило несоответствие между степенью нейропатологии болезни Альцгеймера и клиническими проявлениями заболевания: у некоторых участников, мозг которых демонстрировал обширную патологию болезни Альцгеймера, отсутствовали или наблюдались очень незначительные клинические проявления. Кроме того, исследование показало, что у этих людей был больший вес мозга и большее количество нейронов по сравнению с контрольной группой, подобранной по возрасту. Исследователи выдвинули два возможных объяснения этого явления: у этих людей могла быть начальная стадия болезни Альцгеймера, но каким-то образом они избежали значительной потери нейронов, или, альтернативно, они изначально имели больший мозг и большее количество нейронов, и, следовательно, можно сказать, что у них был больший "резерв". Впервые этот термин был использован в литературе в этом контексте. Это исследование вызвало интерес к данной области, и для подтверждения этих первоначальных результатов были проведены дальнейшие исследования. Более высокий резерв обеспечивает более высокий порог перед появлением клинического дефицита. Кроме того, у тех, кто обладал большей способностью, наблюдалось более быстрое ухудшение после развития клинических проявлений, что, вероятно, указывает на неспособность всех компенсаторных систем и стратегий, разработанных человеком с большим резервом для преодоления прогрессирующего нейропатологического повреждения.

Резерв мозга

Резерв мозга можно определить как способность мозга противостоять повреждениям, сохраняя при этом адекватное функционирование. Эта пассивная пороговая модель исходит из наличия определенного критического уровня, достижение которого неизбежно приведет к клиническим проявлениям деменции.

Размер мозга

Исследование 1997 года показало, что патология болезни Альцгеймера в больших головных мозгах не обязательно приводит к клинической деменции. Другое исследование сообщило о независимой связи между окружностью головы и сниженным риском развития клинической болезни Альцгеймера. В то время как некоторые исследования, подобные упомянутым, выявляют связь, другие – нет. Считается, что это происходит потому, что окружность головы и другие подобные показатели являются непрямыми измерениями.

Количество нейронных соединений

Количество потерь синапсов выше при деменции с ранним началом, чем при деменции с поздним началом. Это может свидетельствовать об уязвимости к развитию клинических когнитивных нарушений, хотя существуют и другие возможные объяснения. Такие структуры, как мозжечок, вносят вклад в когнитивный резерв мозга. Мозжечок содержит большинство нейронов головного мозга и участвует как в когнитивных, так и в двигательных функциях. Мозжечковые цепи являются местом реализации множественных форм нейронной пластичности, что играет ключевую роль в формировании когнитивного резерва.

Генетическая составляющая когнитивного резерва

Данные исследования близнецов свидетельствуют о генетической обусловленности когнитивных функций. Оценки наследуемости оказались высокими для общих когнитивных способностей, но низкими для самой памяти. С учетом влияния образования, 79% исполнительных функций можно объяснить генетическим вкладом. Исследование, объединившее данные исследований близнецов и усыновленных детей, показало, что все когнитивные функции наследуются. В данном конкретном исследовании наибольшей наследуемостью обладала скорость обработки информации.

Когнитивный резерв

Когнитивный резерв также свидетельствует об устойчивости к нейропатологическим повреждениям, однако здесь акцент делается на том, как мозг использует имеющиеся поврежденные ресурсы. Его можно определить как способность оптимизировать или максимизировать производительность за счет дифференциального вовлечения мозговых сетей и/или применения альтернативных когнитивных стратегий. Это модель эффективности, а не пороговая, и она предполагает, что задача решается с использованием меньшего количества ресурсов или более эффективное использование нейронных ресурсов, что приводит к лучшим когнитивным результатам. В исследованиях образование, род занятий и образ жизни используются в качестве показателей когнитивного резерва, поскольку они, как правило, положительно коррелируют с его уровнем.

Образование и профессия

Более высокий уровень образования и когнитивно сложная профессиональная деятельность – одни из факторов, предсказывающих более высокие когнитивные способности в пожилом возрасте. Следовательно, образование и профессия являются двумя наиболее часто используемыми показателями для изучения когнитивного резерва. Известно, что образование играет роль в когнитивном снижении при нормальном старении, а также при дегенеративных заболеваниях или травматических повреждениях мозга. Более высокая распространенность деменции среди людей с меньшим количеством лет образования позволяет предположить, что образование может защищать от болезни Альцгеймера. Опросник индекса когнитивного резерва (CRIq), разработанный для оценки уровня когнитивного резерва с целью улучшения диагностики и лечения, учитывает количество лет обучения и возможные курсы повышения квалификации продолжительностью не менее шести месяцев для оценки образовательной нагрузки на когнитивный резерв. Он положительно коррелирует с атрофией серого вещества, объемом внутричерепного пространства и общими когнитивными функциями. Неврологически образование связано с большей функциональной связностью между фронтопариетальными областями и большей толщиной коры в левой нижней височной извилине. Помимо уровня образования, было показано, что двуязычие улучшает внимание и когнитивный контроль как у детей, так и у пожилых людей, а также задерживает наступление деменции. Это позволяет мозгу лучше переносить лежащие в основе патологии и может рассматриваться как защитный фактор, положительно влияющий на когнитивный резерв. Другим показателем когнитивного резерва является профессиональная деятельность. Исследования показывают, что профессия может обеспечивать дополнительный и независимый источник когнитивного резерва на протяжении всей жизни человека. Обычно учитывается последняя или самая продолжительная работа. Значения, присваиваемые профессиям, могут варьироваться в зависимости от когнитивной нагрузки. Также могут быть рассмотрены другие общие показатели, такие как престиж или заработная плата. Рабочая активность, оцениваемая с помощью CRIq, оценивает профессии, занимаемые в зрелом возрасте. Существует пять различных уровней рабочей активности, различающихся степенью интеллектуальной вовлеченности и личной ответственности. Рабочая активность регистрировалась как количество лет, отработанных в каждой профессии на протяжении жизни.

Образ жизни

При любом уровне клинического проявления болезни, у страдающих болезнью Альцгеймера, наблюдается более выраженная степень нейропатологических изменений в мозге, если они ведут более активный образ жизни. Это справедливо даже с учетом уровня образования и IQ. Это позволяет предположить, что различия в образе жизни могут повышать когнитивный резерв, делая человека более устойчивым к нейродегенеративным процессам. Иными словами, повседневный опыт, влияющий на когнитивные функции, аналогичен физическим упражнениям, воздействующим на опорно-двигательный и сердечно-сосудистый аппарат. Используя церебральный кровоток как косвенный показатель нейропатологического повреждения – более низкий уровень CBF свидетельствует о большем повреждении – было установлено, что при одинаковой степени клинического проявления болезни, баллы по шкале активности в свободное время отрицательно коррелировали с уровнем CBF. В период с 2011 по 2013 год в рамках Когнитивного исследования функции и старения в Уэльсе (CFAS Wales) были собраны данные когорты из 2315 когнитивно здоровых участников в возрасте 65 лет и старше, что не только подтвердило теорию о влиянии факторов образа жизни, но и выявило опосредующее влияние когнитивного резерва на взаимосвязь между факторами образа жизни и когнитивными функциями в пожилом возрасте.

Выводы

Когнитивная и социальная активность: у людей с высокой досуговой активностью интеллектуального (чтение журналов, газет или книг, игра в карты, игры или бинго, посещение занятий и т. д.), социального (общение с друзьями или родственниками, посещение гостей и т. д.) и деятельного (помощь другим в повседневных задачах, оплачиваемая работа и волонтерство) характера значительно ниже риск развития деменции. Так называемый когнитивный образ жизни рассматривается как общий защитный фактор, который может быть опосредован различными механизмами. Исследование 2015 года изучало влияние (когнитивного) образа жизни на поперечные и продольные показатели. 525 участников с болезнью Паркинсона прошли различные первичные оценки когнитивных функций и предоставили клинические, социальные и демографические данные. Через 4 года 323 участника прошли повторную оценку когнитивных функций. Исследователи использовали показатели общей когнитивной функции и степени тяжести деменции. Было показано, что наряду с уровнем образования и социально-экономическим статусом, более высокий уровень недавней социальной активности также связан со снижением риска развития деменции. С другой стороны, увеличение возраста и низкий уровень социальной активности могут повысить риск развития деменции при болезни Паркинсона.

Глобальный резерв

Несмотря на различия в подходах между моделями мозгового резерва и когнитивного резерва, имеются данные, свидетельствующие о том, что оба эти механизма могут быть взаимозависимы и связаны между собой. На этом аналогия с компьютером исчерпывается, поскольку в мозге, по-видимому, аппаратное обеспечение способно изменяться под воздействием программного.

Нейротрофический эффект знаний

Воздействие обогащенной среды, определяемой как сочетание большего количества возможностей для физической активности, обучения и социального взаимодействия, может вызывать структурные и функциональные изменения в мозге и влиять на скорость нейрогенеза в гиппокампе взрослых и стареющих животных. Многие из этих изменений можно достичь, просто включив в распорядок дня физические упражнения, без необходимости в когнитивной активности как таковой. У людей было установлено, что задние отделы гиппокампа у лицензированных лондонских таксистов больше, чем у контрольной группы, в то время как передние отделы гиппокампа – меньше. Данное исследование показывает, что люди, выбирающие профессию таксиста (для которой необходимо умение запоминать улицы Лондона, что описывается как "самый сложный в мире тест на знание улиц") имеют больший гиппокамп, однако оно не демонстрирует изменения объема гиппокампа в результате самой деятельности водителя. Аналогично, хотя изучение второго языка требует значительной и продолжительной когнитивной активности, оно, по-видимому, не снижает риск развития деменции по сравнению с теми, кто не изучал другой язык, хотя пожизненное владение двумя языками связано с более поздним началом болезни Альцгеймера.

Клинические последствия

Клинический диагноз деменции не всегда точно соответствует уровню underlying нейропатологии. Тяжесть патологических изменений и дефицит когнитивных функций могут не иметь прямой взаимосвязи. Теория когнитивного резерва объясняет это явление. Кацман и др. (1998) провели исследование результатов аутопсии 10 человек и выявили патологию, связанную с болезнью Альцгеймера. Это приводит к тому, что люди с высоким когнитивным резервом остаются недиагностированными до тех пор, пока повреждения не станут значительными. Когнитивный резерв, который можно оценить клинически, подвержен влиянию множества факторов. Опросник индекса когнитивного резерва (CRIq) измеряет когнитивный резерв, основываясь на трех основных источниках: образовании, трудовой деятельности и досуге на протяжении всей жизни человека. Важно отметить, что когнитивный резерв (и связанные с ним факторы) не "защищают" от болезни Альцгеймера как от патологического процесса – определение когнитивного резерва основано именно на наличии патологии. Это означает, что распространенное представление о том, что образование защищает от болезни Альцгеймера, ошибочно, хотя когнитивный резерв действительно защищает от клинических проявлений заболевания. Наличие когнитивного резерва подразумевает, что люди с большим резервом, у которых уже происходят нейропатологические изменения в мозге, могут не быть выявлены при использовании стандартных клинических когнитивных тестов. И наоборот, любой, кто применял эти инструменты в клинической практике, знает, что они могут давать ложноположительные результаты у людей с очень низким резервом. Исходя из этого, естественно возникает понятие "адекватного уровня сложности". Вполне возможно измерить когнитивный резерв, а затем предложить специально разработанные тесты, которые будут представлять достаточный уровень сложности для точного выявления ранних когнитивных нарушений как у людей с высоким, так и с низким резервом. Это имеет значение для лечения и ухода. У людей с высоким резервом ухудшение наступает быстро, как только достигается определенный порог.