Возрастные изменения цитоархитектоники коры речедвигательной зоны мозга у мужчин и женщин

Введение. Старение человека является сложным многоуровневым процессом. Ключевую роль в этом процессе играют возрастные изменения головного мозга. В последние десятилетия использование магнитно-резонансной томографии с высокой разрешающей способностью позволило проводить детальные морфометрические изучения структур мозга человека в норме и патологии [3, 8, 10, 12]. В связи с развитием прижизненных нейровизуализационных методов исследования в литературе резко увеличилось число работ, посвященных изучению структурных изменений мозга человека в процессе старения. Данные ВОЗ свидетельствуют о том, что во всех странах мира продолжительность жизни у мужчин меньше, чем у женщин. В России по данным Росстата средняя продолжительность жизни у мужчин на 2016 год составляет 67,0 лет, женщин на 10 лет больше – 77,3 года. Каковы причины этих различий? Имеются ли отличия в темпах старения мозга у мужчин и женщин? Какие структуры мозга и в каком возрасте в большей степени подвержены атрофическому процессу? Несмотря на большое количество морфометрических данных по изучению возрастных изменений строения мозга мужчин и женщин эти вопросы остаются спорными и до конца не решенными [16-19, 21, 25]. Большой вклад в решение гендерных отличий старения мозга мужчин и женщин вносят цитоархитектонические и гистологические исследования. Однако, число таких работ незначительно [1, 4, 7, 11, 22]. Речевая функция является сложной, специфически человеческой функцией человека. Корковые поля 44, 45, обеспечивающие моторную сторону речи, развиваются по-разному у мальчиков и девочек и имеют гендерные отличия цитоархитектонического строения во взрослом состоянии [5, 6]. Данные по изучению гендерных особенностей старения цитоархитектоники речедвигательных структур мозга мужчин и женщин в литературе отсутствуют.

Целью настоящей работы явилось изучение возрастных изменений цитоархитектонических характеристик речедвигательного поля 44 коры мозга мужчин и женщин.

Материал и методы исследования. Исследование проводилось на непрерывных сериях тотальных фронтальных парафиновых сериях срезов левого и правого полушарий мозга мужчин и женщин, окрашенных крезилом фиолетовым по методу Ниссля, толщина срезов 20 мкм. Имеющийся материал мы распределили в 3 возрастные группы: I группа – зрелый возраст (мужчины – 28,0±5,1 лет, женщины – 25,8±6,1 лет); II группа – пожилой возраст (мужчины – 66,2± 5,4 лет, женщины – 67,2±4,8 лет); III группа – старческий возраст (мужчины – 86,0±2,3 лет, женщины – 83,2±2,9 года). Всего исследовано 60 полушарий мозга, по 10 полушарий в каждом возрасте. Все исследованные случаи не имели психических и неврологических заболеваний. Причина смерти – несчастные случаи без черепно-мозговой травмы, соматические заболевания. Взятие материала осуществлялось в течение 24 часов после смерти. Мозг фиксировался в 10% нейтральном формалине. На каждом 40-м срезе лобной доли левого и правого полушария мозга была проведена цитоархитектоническая дифференцировка поля 44 в соответствии с его характеристикой принятой в институте мозга [5].

В работе использованы современные морфометрические методы исследования. Были изучены следующие цитоархитектонические характеристики поля 44: толщина коры, площадь профильного поля нейронов слоев III и V, их классовый состав, плотность нейронов. Толщина коры поля 44 измерялась окуляр-микрометрическим методом на микроскопе МБС-9, ув. 8х4. Измерение проводилось на вершине извилины в 30-ти полях зрения. Площадь профильного поля нейронов изучалась с помощью системы оптико-электронного анализа изображений «Диаморф» (Россия). В слоях III и V было измерено по 100 нейронов, в которых четко выделялось ядро и ядрышко (об. х100, ок. х10). По величине профильного поля нейроны были разделены на три класса: мелкие (до 150 мкм2), средние (от 150 мкм2 до 270 мкм2), крупные (свыше 270 мкм2). Плотность нейронов, подсчитывалась в 0,001 мм3 вещества мозга. Исследование проводилось на микроскопе «Axcioskop» (Германия) с учетом поправки по Аберкромби (об. х100, ок. х10). В каждом слое было изучено по 30 полей зрения. Обработка количественных данных проводилась с использованием t-критерия Стьюдента в программе Statistica 8. Отличия считались значимыми при p<0,05.

Результаты исследования и обсуждение . В результате проведенного нами исследования было установлено, что у мужчин и женщин зрелого возраста выявлены гендерные отличия макроскопического строения борозд и извилин речедвигательной зоны коры мозга, подробно описанные нами ранее [5]. В пожилом возрасте в обеих популяциях на макроскопическом уровне признаков атрофии коры данной структуры мозга не наблюдается. Оперкулярная и триангулярная части нижней лобной извилины не сужены, плотно прилегают друг к другу. Окружающие извилину борозды не расширены. Гендерных отличий возрастных изменений макроскопического строения зоны Брока в исследованных нами случаях мужчин и женщин пожилого возраста не выявлено.

В старческом возрасте, как у мужчин, так и у женщин в ряде исследованных нами полушариях мозга наблюдается расширение латеральной, прецентральной, нижней лобной борозд, которые ограничивают структуру снизу, сзади и сверху. У мужчин расширение этих борозд наблюдалось в большем числе случаев, чем у женщин. Цитоархитектоника речедвигательного поля 44 в пожилом возрасте у мужчин и женщин остается достаточно сохранной и визуально не отличается от аналогичной в зрелом возрасте по степени выраженности горизонтальной и вертикальной стратификации коры, её толщины. Следует, однако, отметить, что в пожилом возрасте в обеих популяциях в поле 44 отмечаются нарушение структуры отдельных нейронов: набухание и деформация их тела, ядра, накопление липофусцина, появление клеток-теней, глиозных узелков. Деструктивные изменения нейронов более выражены в нижнем этаже коры (слоях V и VI).

В старческом возрасте в поле 44 коры мозга мужчин и женщин наблюдается увеличение степени деструктивных изменений не только на уровне отдельных нейронов, но и цитоархитектоники в целом. Отмечается истончение и разреженность коры, увеличение числа мелких очагов клеточного опустошения, нарушение вертикальной упорядоченности расположения нейронов. Определение гендерных отличий возрастных изменений цитоархитектоники коры поля 44 у мужчин и женщин в старческом возрасте на визуальном уровне затруднено в силу индивидуальной вариабельности его строения (рис. 1, 2). Анализ морфометрических данных показал, что в пожилом возрасте в изученных случаях у мужчин и женщин выявлено незначительное снижение толщины коры поля 44 по сравнению с аналогичной в зрелом возрасте. У мужчин она уменьшается в левом и правом полушарии мозга в среднем по группе на 0,7% и 0,4%, у женщин – на 1,4% и 2,5%. Статистически значимых гендерных отличий возрастных изменений толщины коры в пожилом возрасте не выявлено.

Рис. 1. Цитоархитектоника коры поля 44 в левом полушарии мозга мужчин в зрелом (1), пожилом (2) и старческом (3) возрасте. Окраска крезилом фиолетовым по методу Ниссля. Об. х2,5, ок. х10.

Рис. 2. Цитоархитектоника коры поля 44 в левом полушарии мозга женщин в зрелом (А), пожилом (Б) и старческом (В) возрасте. Окраска крезилом фиолетовым по методу Ниссля. Об. х2,5 ок. х10.

В старческом возрасте при сравнении со зрелым наблюдается более значительное уменьшение величины данного показателя. У мужчин в среднем по группе толщина коры уменьшается на 10,5% и 7,2% в левом и правом полушарии мозга, у женщин – на 6,9% и 7,5%. Гендерных отличий изменения толщины коры поля 44 у мужчин и женщин в старческом возрасте также не выявлено (рис. 3). С возрастом в изученных нами экземплярах мозга мужчин и женщин в слоях III и V поле 44 наблюдается снижение площади профильного поля нейронов. В пожилом возрасте в слое III поля 44 площадь профильного поля нейронов при сравнении с аналогичным показателем в зрелом возрасте меньше у мужчин на 6,8% и

8,5% в левом и правом полушарии мозга, у женщин на такую же величину – на 6,5% и 9,5%. В слое V возрастные изменения величины данного показателя в большей степени выражены у мужчин. Уменьшение размера нейронов у мужчин составляет 9,3% и 10,4% в левом и правом полушарии мозга, у женщин значительно меньше – 2,1% и 7,8%. В старческом возрасте при сопоставлении со зрелым возрастом отмечается более значительные, чем в пожилом возрасте снижение площади профильного поля нейронов в обоих изученных слоях коры поля 44. В слое III оно статистически значимо не отличается у мужчин и женщин и составляет в левом и правом полушарии у мужчин – 26,2% и 17,0%, у женщин – 21,4% и 16,8%. В слое V поля 44 уменьшение размера нейронов в старческом возрасте выражено в большей степени у мужчин, чем у женщин. У мужчин площадь профильного поля нейронов этого слоя в среднем по группе снижается в левом и правом полушарии мозга на 27,5% и 21,9%, у женщин – всего на 11,9% и 15,7% соответственно.

Рис. 3. Толщина коры поля 44 мозга мужчин и женщин в зрелом, пожилом и старческом возрасте (мм); *– возрастные отличия при p < 0,05.

Рис. 4. Нейронный состав слоя III коры поля 44 в левом полушарии мозга мужчин и женщин в зрелом, пожилом и старческом возрасте (%).

В пожилом и старческом возрасте при сравнении со зрелым возрастом у мужчин и женщин в поле 44 коры мозга отмечается перегруппировка нейронного состава слоев III и V слое. В обоих изученных слоях коры наблюдается уменьшение процента нейронов крупной величины и увеличение числа мелких нейронов. Мы предполагаем, что эти изменения связаны как с процессом гибели нейронов, так и с уменьшением (сморщиванием) их сомы. Наиболее значимые изменения нейронного состава слоев III и V были выявлены в старческом возрасте. Так, например, у мужчин процент крупных нейронов в этом слое в зрелом, пожилом и старческом возрасте составляет в левом полушарии мозга 32%, 26%, 15%, у женщин – 36%, 29%, 13% соответственно (рис. 4). Одним из ведущих признаков физиологического старения мозга человека является снижение с возрастом плотности нейронов.

Результаты наших исследований показали, что в пожилом возрасте снижение плотности нейронов в слое III поля 44 составляет у мужчин 6,4% и 8,5%, у женщин больше – 10,2% и 12,4%. В слое V гендерные отличия очень значительные. У мужчин в группе пожилого возраста плотность нейронов по сравнению с аналогичным в зрелом возрасте снижается в левом и правом полушарии мозга на 13,7% и 14,3%, у женщин в 3 раза меньше – на 4,5% и 5,6%.

В старческом возрасте при сравнении со зрелыми изменения плотности нейронов выражены в большей степени, чем в пожилом. В слое III поля 44 она снижается у мужчин в левом и правом полушарии мозга – на 22,3% и 23,7%, у женщин аналогично – на 22,2% и 22,4%. В слое V плотность нейронов в старческом возрасте уменьшается еще более значительно: у мужчин на 31,5% и 34,9%, у женщин – на 30,8% и 33,8%. Гендерных отличий возрастных изменений плотности нейронов в обоих изученных слоях коры поля 44 в старческом возрасте не наблюдается (рис. 5).

Таким образом, исследование возрастных изменений структурной организации поля 44 речедвигательной зоны коры мозга мужчин и женщин позволило выявить как общие закономерности характерные для обеих популяций, так и их гендерные отличия. К общим закономерностям можно отнести следующие:

В пожилом возрасте при сравнении со зрелым как у мужчин, так и у женщин признаки изменений макроскопического и цитоархитектонического строения коры речедвигательной зоны мозга не выражены. Деструктивные изменения наблюдаются только на уровне отдельных нейронов. Данные морфометрического исследования свидетельствуют о том, что в обеих популяциях в пожилом возрасте отмечается незначительное уменьшение толщины коры поля 44, площади профильного поля нейронов слоев III и V и процента в них крупных нейронов.

В пожилом возрасте как у мужчин, так и у женщин возрастные изменения строения речедвигательной зоны коры в большей степени выражены в правом полушарии мозга, чем в левом. В старческом возрасте в обеих популяциях в отдельных случаях наблюдается расширение латеральной, прецентральной и нижней лобной борозды, ограничивающих речедвигательную зону. В старческом возрасте как у мужчин, так и у женщин отмечается статистически значимые изменения величины     ведущих     цитоархитектонических характеристик коры речедвигательного поля 44: уменьшение толщины коры, площади профильного поля нейронов и их плотности, процента нейронов большой величины.

Наряду с общими закономерностями были выявлены ряд гендерных отличий возрастных изменений цитоархитектонических характеристик коры поля 44. В пожилом возрасте при сравнении со зрелым     более     значимые     изменения морфометрических параметров цитоархитектоники поля 44 отмечаются у мужчин, чем у женщин, особенно в слое V.

В старческом возрасте половой диморфизм структурных изменений речедвигательной зоны коры выражен менее значительно, чем в пожилом возрасте. Однако у мужчин так же отмечается тенденция к большим изменениям изученных параметров, чем у женщин. В старческом возрасте у мужчин структурные изменения морфометрических характеристик более четко выражено в левом полушарии мозга. У женщин эти изменения выражены одинаково в левом и правом полушарии мозга.

Проведенные наши исследования показали, что речедвигательная зона коры мозга мужчин и женщин характеризуются достаточно замедленным темпом возрастных изменений макроскопических, цитоархитектонических и морфометрических характеристик её строения. Статистически значимые изменения большинства показателей выявлены только в старческом возрасте, в то время как в коре префронтальной (поле 10) и верней теменной области (поле 7) мозга по нашим данным изменения отмечались уже в пожилом возрасте [1, 7]. В литературе высказывается точка зрения о том, что речевые функции имеют большое значение для сохранности человека. Речь и мыслительные функции способны сопротивляться всеобъемлющему процессу старения больше, чем другие психофизиологические функции. Ее инволюционные сдвиги наступают намного позднее, чем в других функциях мозга [2]. Наши данные свидетельствуют о том, что степень выраженности возрастных изменений большинства цитоархитектонических характеристик поля 44 коры мозга мужчин и женщин статистически значимо не отличается. Однако необходимо отметить тот факт, что у мужчин наблюдается тенденция к большой величине структурных изменений мозга в пожилом и старческом возрасте, чем у женщин, что согласуется с данными ряда других исследователей. Так, у мужчин по сравнению с женщинами было выявлено более сильное изменение ширины верхней височной, коллатеральной и поясной борозд [20]. Мужчины по сравнению с женщинами показали большее снижение толщины коры в средней и нижней лобной извилине [24]. У мужчин отмечается тенденция к большему снижению с возрастом объема серого вещества [25]. Более значительные возрастные изменения объема лобной доли у мужчин, чем у женщин были выявлены и другими исследователями [17].

Заключение. Речедвигательные поля мозга человека характеризуются левополушарной асимметрией цитоархитектонического строения, более четко выраженной у мужчин, чем у женщин. Проведенные исследования показали, что с возрастом наблюдается снижение межполушарных различий большинства изученных показателей. В старческом возрасте структурные изменения поля 44 у мужчин в большей степени выражены в левом полушарии мозга, у женщин симметрично в обоих полушариях, о чем свидетельствуют и данные других исследователей [19]. Полученные результаты согласуются с данными о том, что у здоровых людей пожилого и старческого возраста наблюдается уменьшение межполушарной когерентности во всех частотных диапазонах ЭЭГ, что указывает на снижение межполушарного взаимодействия [13, 15]. Литературные данные свидетельствуют о том, что структурные изменения мозга человека связаны не только с процессом старения, но обусловлены также влиянием и других эндогенных и экзогенных факторов [23]. В пожилом и старческом возрасте увеличивается число хронических заболеваний. Большое влияние на состояние ткани мозга оказывает стресс, снижение уровня половых гормонов. Гипертония и сердечнососудистая недостаточность является распространенными заболеваниями в старости. При выраженной гипоксии и ишемии мозга выявлены значительные изменения его структурных элементов и прежде всего нейронов [8, 9]. Мы полагаем, что выявленные нами возрастные изменения цитоархитектоники речедвигательной коры мозга мужчин и женщин обусловлено не только процессом старения, но и влиянием других факторов.