10.3. Психофизиология старения
Связь характеристик энергетического обмена мозга и психофизиологических показателей особенно ярко проявляется в переходные периоды развития и инволюции. При старении деятельность мозга протекает в условиях энергетического дефицита в связи с постепенным снижением мозгового кровотока, нарушением ГЭБ, изменением активности ферментов и повреждением митохондрий. Во многих случаях для обеспечения психических процессов используются дополнительные пути получения энергии, сходные с теми, которые используются при стрессе: усиливается гликолиз, в качестве энергетического субстрата используются кетоновые тела и др. Это сопровождается снижением внутриклеточного рН в нейронах что, со своей стороны, оказывает влияние на деятельность мозга и протекание психических процессов (см. раздел 5.3. «Церебральный энергетический обмен при старении»).
Для изучения влияния изменений церебрального энергетического обмена в старческом возрасте на состояние церебральных функций нами было проведено исследование УПП мозга и психологических характеристик у 28 психически здоровых женщин в возрасте 72 - 93 лет, находящихся в пансионате для престарелых. У них регистрировали УПП в 17 отведениях по схеме 10-20. Проводилось также тестирование долговременной и кратковременной памяти, ведущего аффекта (нормального или депрессивного) и социальной активности. Долговременная память на события прошлых лет, связанные со значимыми для обследуемых фактами биографии, ранжировалась по пятибалльной шкале. Состояние кратковременной памяти оценивалось по четырехбалльной шкале. Активность ранжировалась по трехбалльной шкале с учетом выполнения женщинами необходимых действий по поддержанию порядка в своей комнате, социальных контактов и общественной деятельности. Оценивалось также, в какой мере обследуемые живут заботами сегодняшнего дня или погружены в прошлое (так называемый сдвиг ситуации в прошлое). Психиатрическое и психологическое обследование выполнено Е.Е. Букатиной).
Поскольку в обеспечении любой из перечисленных выше психических функций участвуют многие структуры головного мозга, для установления самого факта связи этих функций с церебральным энергообменом определялся коэффициент множественной корреляции, связывающий множество характеристик УПП с теми или иными психическими функциями (табл. 10.3).
225
Таблица 10.3.
Коэффициенты множественной корреляции между психофизиологическими характеристиками и параметрами УПП
Показатель |
Коэффициент множественной корреляции |
Уровень значимости |
Кратковременная память |
0,798 |
0,0079 |
Долговременная память |
0,748 |
0,0070 |
Активность |
0,663 |
0,0253 |
Из таблицы 10.3 видно, что коэффициенты множественной корреляции между множеством параметров УПП и психологическими характеристиками высокодостоверны. Для выяснения того, как сказываются особенности энергетического обмена, отраженные в показателях УПП, на психологических характеристиках обследуемых женщин, проводился однофакторный дисперсионный анализ.
Существует некоторый диапазон значений УПП, при которых психические функции реализуются оптимальным образом. Кратковременная память была лучше при усредненном УПП менее 12 мВ, чем при более высоком уровне потенциала, а также при УПП в правой височной области больше -8 мВ и меньше 14 мВ (рис. 10.9). Можно думать, что у лиц с высокими значениями УПП в мозге в целом или в правой височной области имеет место снижение церебрального рН, указывающее на скрытую гипоксию или латентную нейродегенерацию, что естественно сопровождается ухудшением кратковременной памяти.
Рис. 10.9. Кратковременная память в трех группах испытуемых старческого возраста с различными значениями УПП в правой височной области.
Обозначения те же, что и на рис. 10.2 и 10.6
Долговременная различалась в зависимости от величины локального УПП в правой теменной и левой затылочной областях (рис. 10.10). Долговременная память была выше у лиц с низкими локальными потенциалами в затылочной области и высокими - в теменной.
Рис. 10.10. Долговременная память и локальный УПП в затылочной области у испытуемых старческого возраста.
По шкале абсцисс - оценка долговременной памяти в баллах (наивысшему баллу соответствует наилучшая долговременная память). По оси ординат - значение УПП
Психическая активность и сдвиг ситуации в прошлое были связаны с величиной усредненного УПП (рис. 10.11).
226
Рис. 10.11. Показатели психической активности и сдвига ситуации в прошлое у испытуемых старческого возраста с различным усредненным УПП.
По оси ординат – психометрические показатели. Остальные обозначения такие же, как на рис.10.2
Психическая активность ухудшалась при высоких значениях усредненного УПП (более 12 мВ), т. е. в случаях относительного снижения церебрального рН, которое может отражать субклиническую гипоксию мозга.
Сдвиг ситуации в прошлое наиболее редко возникал у женщин с величиной усредненного УПП в диапазоне от 0 до 12 мВ. Таким образом, существует определенный оптимум усредненного УПП, при котором сдвиг ситуации в прошлое наблюдается наиболее редко, при этом сохраняется высокая психическая активность и наилучшая кратковременная память.
Люди с депрессивным и нормальным аффектом различались по величине локального потенциала в лобной и затылочной областях, причем более высокие значения локальных УПП соответствовали депрессивному аффекту. Лобная кора вовлечена в регуляцию эмоциональных процессов, и скрытая недостаточность энергообеспечения этой области, очевидно, может приводить к нарушениям аффекта. Локальный УПП в затылочной области в определенной мере отражает изменения энергетического метаболиз
227
ма в стволовых структурах, которые также участвуют в регуляции эмоций (рис. 10.12).
Рис.10.12. Эмоциональное состояние у испытуемых старческого возраста с различными значениями локального УПП в лобной и затылочной областях.
По оси ординат - значения УПП. F# и О# - локальные УПП в лобной и затылочной областях
При низких значениях локального УПП в затылочной области –5,1 + 1,2 мВ наблюдаются не только нормальный аффект, но и хорошие показатели долговременной памяти (рис. 10.10).
Таким образом, рост усредненного УПП и УПП в ряде областей мозга при старении сопровождается неблагоприятными изменениями памяти, психической активности, а также эмоционального состояния. Некоторые психологические характеристики оптимальны при среднем или даже низком уровне постоянных потенциалов. При нарастании УПП, отражающем накопление [H+] в мозге, усиливается свободно-радикальное окисление. Этот процесс повреждает нервные клетки, что неблагоприятно сказывается на деятельности мозга (В.Ф. Фокин с соавт., 1989).
При старении в результате снижения активности антиоксидантных систем, накопления редокс-активного железа в клетках, повреждения митохондрий и ухудшения мозгового кровотока эффективность антистрессорной защиты падает. Поэтому даже небольшое закисление мозга и соответственно повышение УПП заметно ухудшает на его работу.
Заключение
Энергетический обмен мозга, а также его взаимосвязь с психофизиологическими характеристиками меняются на разных этапах возрастного развития и старения. В детстве общий уровень энергетического метаболизма мозга является важным фактором успешного обучения. При недостаточности энергообмена, отражающейся в низком усредненном УПП, успеваемость снижается. Такая зависимость определяется необходимостью энергетического обеспечения церебральных пластических процессов, в частности активизации синаптических контактов между нейронами. Энергетические процессы также должны обеспечивать достаточный уровень активации мозга, необходимый для поддержания концентрированного внимания при обучении.
228
Большое значение для хорошей успеваемости имеет также формирование функциональной межполушарной асимметрии. В девятилетнем возрасте мозг девочек характеризуется большей, чем у мальчиков, зрелостью межполушарных отношений, у них также выше успеваемость. Преобладание у девочек энергообмена в левом полушарии по сравнению с правым коррелирует с лучшими показателями памяти и внимания и с более высокой успеваемостью. У мальчиков психофизиологические характеристики и показатели обучения ниже при более высоком УПП в правом полушарии. Возможно, высокий энергообмен в правой гемисфере связан с недостаточным нейрофизиологическим созреванием межполушарных отношений. Можно также предполагать, что правополушарное доминирование отражает напряжение адаптационных систем, что неблагоприятно сказывается на показателях успеваемости.
Созревание функциональной межполушарной асимметрии происходит у детей в школьном возрасте. Однако и в дошкольном периоде межполушарные отношения оказывают большое влияние на психофизиологические показатели и, в частности, на характеристики уровня притязаний. Правополушарное доминирование у мальчиков 6 лет связано с неадекватно завышенным уровнем притязаний. У девочек этого возраста уровень неадекватных реакций выше при преобладании УПП в левом полушарии.
При старении снижение церебрального энергообмена по сравнению с более ранним возрастным периодом имеет закономерный характер, обусловленный снижением мозгового кровообращения, нарушениями проницаемости ГЭБ, митоходриальной дисфункцией. Однако при умеренной выраженности этих процессов психологические характеристики остаются сохранными. У людей старческого возраста показатели кратковременной памяти и активности оптимальны при среднем или даже низком усредненном УПП. При более выраженном уменьшении мозгового кровотока и развитии гипоксии в мозге усиливается анаэробное окисление, что сопровождается закислением оттекающей от мозга крови и повышением УПП. В таких случаях показатели памяти, активности и эмоционального состояния старых людей ухудшаются.
В старческом возрасте по сравнению с детством мозг менее устойчив к ацидозу, что, очевидно, связано со снижением антиоксидантной защиты и большим нарастанием свободно-радикальных процессов при закислении нервной ткани. Если в детстве психологические характеристики в целом лучше при значениях УПП, несколько превышающих средний уровень, то в старческом возрасте даже небольшое закисление мозга и, соответственно, повышение УПП неблагоприятно сказывается на психической деятельности.
229