Какую роль играет белое вещество мозга?

Кто не размышлял о том, как формируется память, делаются выводы, оценивается закат, совершается творческий акт или ужасное преступление?

Человеческий мозг – это орган, который весит примерно 1,3 килограмма, и по большей части остается загадкой. Но большинство людей слышали о сером веществе мозга, которое необходимо для когнитивных функций, таких как обучение, запоминание и рассуждение.

В частности, серое вещество относится к областям всего мозга, где сосредоточены нервные клетки, известные как нейроны. Область, которая считается наиболее важной для познания – это тонкий слой серого вещества на поверхности мозга, который называется корой головного мозга, .

Но другая половина мозга – белое вещество – часто упускается из виду.

Белое вещество располагается под корой головного мозга, а также в глубине мозга. Где бы оно ни находилось, белое вещество соединяет нейроны внутри серого вещества друг с другом.

Работа профессора неврологии и психиатрии Колорадского университета Кристофера Филли связана с оценкой, лечением и обследование пожилых людей с деменцией и молодых людей с черепно-мозговой травмой.

Выяснение того, как эти расстройства влияют на мозг, послужило мотивацией для его многолетнего исследования. Он считает, что понимание роли белого вещества, возможно, является ключом к пониманию этих расстройств. Но до сих пор исследователи, как правило, не уделяли белому веществу того внимания, которого оно заслуживает.

Понимание роли белого вещества

Это отсутствие внимания в значительной степени связано с трудностями в изучении белого вещества. Поскольку оно расположено под поверхностью мозга, даже самая высокотехнологичная визуализация не может легко показать его в деталях. Но недавние открытия, ставшие возможными благодаря достижениям в области визуализации мозга и посмертного вскрытия, начинают показывать исследователям, насколько важно белое вещество.

Белое вещество состоит из многих миллиардов аксонов, которые похожи на длинные кабели, передающие электрические сигналы. Можно представить себе, что это удлиненные хвосты, которые действуют как продолжения нейронов.

Аксоны соединяют нейроны друг с другом в местах соединения, называемых синапсами. Именно здесь происходит коммуникация между нейронами.

Аксоны собираются вместе в пучки, или тракты, которые проходят по всему мозгу. Они расположены встык друг к другу и их общая длина в человеческом мозге составляет примерно 140 километров. Многие аксоны изолированы слоем миелина, состоящего в основном из жира, который ускоряет электрическую передачу сигналов или связь между нейронами до 100 раз.

Эта увеличенная скорость передачи сигнала имеет решающее значение для всех функций мозга и отчасти объясняет, почему Homo sapiens обладают уникальными умственными способностями. Хотя нет никаких сомнений в том, что наш большой мозг обусловлен увеличением количества нейронов в результате эволюции на протяжении тысячелетий, за время эволюции произошло еще большее увеличение белого вещества.

Этот малоизвестный факт имеет глубокое значение. Увеличенный объем белого вещества, в основном за счет миелиновых оболочек, окружающих аксоны, повышает эффективность нейронов в сером веществе, приводя к оптимизации функций мозга.

Представьте себе страну с городами, которые функционируют независимо, но не связаны друг с другом дорогами, проводами, интернетом или какими-либо другими коммуникациями. Такой сценарий был бы аналогичен мозгу без белого вещества.

Высшие функции, такие как речь и память, организованы в сети, в которых области серого вещества соединены трактами белого вещества.

Чем более обширны и эффективны эти связи, тем лучше работает мозг.

Белое вещество и болезнь Альцгеймера

Учитывая его важную роль в связях между клетками мозга, поврежденное белое вещество может нарушить любой аспект когнитивных или эмоциональных функций. Патология белого вещества встречается при многих заболеваниях головного мозга и может быть достаточно серьезной, чтобы вызвать слабоумие. Повреждение миелина часто встречается при подобных заболеваниях, и когда заболевание или травма более серьезны, аксоны также могут быть повреждены.

Более 30 лет назад Кристофер Филли с коллегами описали этот синдром как деменцию белого вещества. В этом состоянии поврежденное белое вещество больше не может выполнять адекватную функцию связующего звена, а это означает, что серое вещество не может действовать совместно плавным и синхронным образом. Мозг, по сути, отключается от самого себя.

Не менее важной является вероятность того, что дисфункция белого вещества играет определенную роль в развитии многих заболеваниях, которые, как в настоящее время считается, возникают в сером веществе.

Некоторые из этих болезней упорно не поддаются пониманию. Например, Кристофер Филли подозревает, что повреждение белого вещества может иметь решающее значение на ранних стадиях болезни Альцгеймера и черепно-мозговой травмы.

Болезнь Альцгеймера является наиболее распространенным типом слабоумия (деменции) у пожилых людей. Она может ухудшить когнитивные функции и лишить людей самой их идентичности. Никакого лекарства или эффективного лечения не существует. С тех пор, как Алоиз Альцгеймер в 1907 году впервые наблюдал белки серого вещества, называемые амилоидами и тау, нейробиологи полагают, что накопление этих белков является центральной проблемой, лежащей в основе болезни Альцгеймера. Тем не менее, многие препараты, удаляющие эти белки, не останавливают снижение когнитивных функций у пациентов.

Недавние результаты все чаще указывают на то, что истинным виновником может быть повреждение белого вещества, предшествующее накоплению этих белков. По мере старения мозга в нем часто наблюдается постепенная потеря кровотока из-за сужения сосудов, которые доставляют кровь от сердца. Снижение кровотока сильно влияет на белое вещество.

Примечательно, что есть даже доказательства того, что наследственные формы болезни Альцгеймера также характеризуются ранними аномалиями белого вещества.

Это означает, что методы лечения, направленные на поддержание притока крови к белому веществу, могут оказаться более эффективными, чем попытки удалить белки. Одним из простых методов лечения, которое, вероятно, поможет, является контроль высокого кровяного давления, так как это может уменьшить тяжесть аномалий белого вещества.

Белое вещество и черепно-мозговая травма

Пациенты с черепно-мозговой травмой, особенно с травмами средней или тяжелой степени, могут получить пожизненную инвалидность. Одним из наиболее зловещих исходов ЧМТ является хроническая травматическая энцефалопатия – заболевание головного мозга, которое, как полагают, вызывает прогрессирующую и необратимую деменцию. У пациентов с ЧМТ выражено накопление тау-белка в сером веществе.

Исследователи давно признали, что повреждение белого вещества часто встречается у людей, перенесших ЧМТ.

Наблюдения за мозгом у людей с повторяющимися черепно-мозговыми травмами (часто изучались футболисты и ветераны вооруженных сил) показали,что у них выражено повреждение белого вещества и оно может предшествовать появлению белковых “клубков” в сером веществе.

Среди ученых растет ажиотаж в связи с вновь вспыхнувшим интересом к белому веществу. Сейчас исследователи начинают признавать, что традиционное внимание к изучению серого вещества не дало тех результатов, на которые они надеялись. Более подробная информация о части мозга, известной как белое вещество, поможет нам в ближайшие годы найти ответы, необходимые для облегчения страданий миллионов людей.

Поделиться ссылкой