Ваш мозг умнее всего в 19. А потом? Ученые впервые проследили, что происходит дальше — до самой смерти

Ученые впервые собрали подробный атлас того, как меняется координация между разными зонами мозга на протяжении всей жизни, от первых дней после рождения до глубокой старости. Работа охватила почти 3600 человек в возрасте от 16 дней до 100 лет и показала не просто общую картину созревания мозга, а 3 конкретные функциональные оси, по которым можно проследить, как мозг выстраивает связи, усложняет обработку информации и затем постепенно меняет этот баланс с возрастом.

Речь идет о так называемой функциональной связности. Термин описывает, насколько согласованно работают удаленные друг от друга участки мозга. Если 2 области активируются одновременно, исследователи предполагают, что мозг задействует их для одной и той же задачи, даже если физически эти зоны расположены далеко друг от друга. Для нейробиологии такой подход важен тем, что позволяет смотреть не только на форму и объем тканей, но и на то, как мозг организует совместную работу разных систем.

Чтобы всё описать, авторы использовали систему из 3 главных функциональных осей. Одна из них показывает переход от зон, которые в основном заняты обработкой сигналов органов чувств, к областям, отвечающим за более сложные операции, где мозг собирает разрозненную информацию в абстрактные представления, выводы и сложное мышление. На одном краю такой шкалы находятся участки, тесно связанные с другими сенсорными зонами. На противоположном – области высокого уровня, которые контактируют с множеством разных сетей сразу. Между ними лежат переходные зоны. Именно там мозг связывает восприятие с более сложной мыслительной работой.

Попытки понять, как возникает такая архитектура, идут давно. В 2022 году ученые уже публиковали своего рода кривую роста для мозговой ткани, но построить такую же карту для функциональной связности оказалось заметно труднее. Отдельные исследования раньше показывали, как те или иные функциональные оси меняются на разных этапах жизни, однако полной картины по всем 3 основным направлениям до сих пор не было. Новая работа закрывает именно этот пробел: авторы попытались проследить развитие всей системы сразу, без разрыва между младенчеством, юностью, зрелостью и старением.

Для этого команда проанализировала данные функциональной магнитно-резонансной томографии, или фМРТ. Метод позволяет увидеть не отдельные нейроны, а изменения активности мозга по косвенным сигналам кровотока. В выборку вошли 3556 человек. Возрастной диапазон получился необычно широким: от младенцев 16 дней от роду до людей, доживших до 100 лет. Благодаря такому массиву данных исследователи смогли проследить, как каждая из 3 осей проходит собственный путь развития, а не повторяет общий шаблон остальных.

Одна из самых наглядных закономерностей проявилась в сенсорно-ассоциативной оси. Разница между участками на ее противоположных концах постепенно усиливается в детстве и подростковом возрасте, а максимума достигает примерно к 19 годам. По сути, мозг в этот период все отчетливее разводит зоны, отвечающие за базовую обработку сигналов, и зоны, занятые более сложной интеграцией информации. Авторы связывают процесс с переходом к более взрослой организации работы мозга. Иными словами, по мере взросления нейронные сети не просто растут, а становятся лучше разделены по ролям и при этом точнее координируются между собой.

Исследование показало еще одну важную деталь: у молодых взрослых, чья сенсорно-ассоциативная ось больше напоминала средний рисунок по популяции, в целом оказались выше когнитивные показатели. Связь прослеживалась с общей умственной результативностью, скоростью обработки информации и памятью. Авторы не утверждают, что нашли прямую формулу интеллекта, но работа все же указывает на заметную связь между типичной организацией функциональных сетей и тем, как мозг справляется с задачами в молодом возрасте.

Другая функциональная ось оказалась связана с ранним развитием моторных навыков. Она описывает области, которые участвуют в когнитивном контроле и в построении внутренних представлений информации, то есть в способности удерживать и организовывать мысленные модели происходящего. Находка хорошо показывает, что разные схемы мозговой организации выходят на первый план в разное время. Одни особенно важны при формировании движений и базовых навыков в начале жизни, другие сильнее связаны с памятью, скоростью мышления и более сложной интеллектуальной работой в более поздние периоды.

Практический смысл у атласа тоже есть. Подобная карта может помочь точнее понимать, в какой момент нормальное развитие начинает отклоняться от ожидаемой траектории и когда появляются признаки нейродегенеративных нарушений. Для клинической науки такой ориентир важен, потому что без него трудно отличить естественные возрастные изменения от тревожных сдвигов в работе мозговых сетей.

Следующий большой шаг для нейронауки, по сути, уже обозначен: нужно научиться отслеживать, как мозговые сети перестраиваются во времени не только на уровне усредненной популяции, но и на уровне отдельных людей. Авторы как раз собираются глубже разбирать внутреннюю динамику функциональных паттернов и смотреть, как они проявляются в разных группах населения. Работы впереди много, но теперь у исследователей хотя бы появилась подробная схема, с которой можно сверять дальнейшие наблюдения.