16 травня, 2024

Сучасна концепція когнітивного резерву

Автори:

С. М. Стаднік, д.мед.н., доцент, Військово-медичний клінічний центр Західного регіону, м. Львів

Найбільша нагорода за важку працю – це не те, що людина за неї отримує,
а те, ким вона стає в процесі цієї праці

Джон Раскін, англійський письменник

Через тенденцією до збільшення тривалості життя одним із найважливіших медико-соціальних завдань стає профілактика та лікування когнітивних розладів. Наявність когнітивних розладів будь-якої виразності чинить негативний вплив на якість життя пацієнта та його найближчих родичів, ускладнює лікування супутніх захворювань, проведення реабілітаційних заходів і підтримання пацієнтом здорового способу життя. Попри те, що деменція не піддається лікуванню, активний контроль за модифікованими чинниками ризику може відтермінувати або вповільнити її формування та прогресування (табл. 1).

Таблиця. Чинники ризику розвитку когнітивного зниження та деменції
Модифіковані	Немодифіковані
Низька регулярна фізична активність	Носійство алеля аполіпопротеїну Е (АроЕ4)
Тютюнопаління	Вік
Зловживання алкоголем	Стать
Ожиріння	Раса
Незбалансоване харчування	Сімейний анамнез
Цукровий діабет
Артеріальна гіпертензія, дисліпідемія
Депресія
Порушення сну
Рівень освіти
Соціальна ізоляція
Брак активної когнітивної діяльності
Зниження і втрата слуху
Низький когнітивний резерв

Доведено, що близько 35% усіх випадків деменції пов’язані з дев’ятьма потенційними чинниками ризику:

У молодому віці – рівень освіти до 15 років (8%).
У середньому віці – артеріальна гіпертензія (АГ) (2%), ожиріння (1%), зниження слуху (9%).
У літньому віці – депресія (4%), цукровий діабет (1%), низька фізична активність (3%), тютюнопаління (5%), низький рівень соціальних контактів (соціальна ізоляція 2%) [18].

Так, низький рівень освіти (без середньої освіти) підвищує ризик деменції більш ніж у 1,59 раза (відношення шансів (ВШ)=1,59; 95% довірчий інтервал (ДІ) 1,26‑2,01). Питання про додатковий захист наявності вищої освіти від деменції дотепер не отримало остаточної відповіді [19, 22].

Як відомо, зниження слуху відзначається у кожної третьої людини віком від 55 років та асоційоване з удвічі більшим ризиком деменції. Водночас корекція гостроти слуху завдяки слуховому апарату допомагає зменшити ризик розвитку когнітивного дефіциту [22].

Профілактика когнітивних розладів

Згідно з останньою версією рекомендацій щодо профілактики когнітивних розладів та деменції, регулярну фізичну активність можна рекомендувати дорослим особам із нормальним станом когнітивних функцій для зниження ризику когнітивних розладів (PAGAC, 2018).

Важливо пам’ятати, що аеробні фізичні вправи відіграють провідну роль у протективному ефекті фізичної активності. Так, результати метааналізу 15 проспективних когортних досліджень тривалістю 1‑12 років за участю 33 816 осіб підтвердили зниження ризику деменції на тлі фізичної активності (ВШ=0,62; 95% ДІ 0,54‑0,70).

Дані іншого метааналізу за участю 16 3 797 осіб засвідчили, що високий рівень фізичної активності, своєю чергою, знижує ризик деменції (ВШ=0,72; 95% ДІ 0,60‑0,86) та хвороби Альцгеймера (ХА) (ВШ=0,55; 95% ДІ 0,36‑0,84).

Позитивний вплив аеробного фізичного навантаження на когнітивні функції відбувається завдяки стимуляції вироблення нейротрофічного фактора (BDNF), нормалізації серотонінергічної нейротрансмісії, зниженню рівня кортизолу, позитивному впливу на судинну систему, збільшенню церебральної перфузії та нормалізації ендотеліальної дисфункції внаслідок регуляції синтезу NO [6, 22].

Зокрема, для зниження ризику когнітивних розладів рекомендовано відмовитися від тютюнопаління, зловживання алкоголем, відкоригувати режим харчування. Рекомендовано збалансоване харчування, особливо поєднання середземноморської дієти з дієтою, спрямованою на зниження ризику АГ, нормалізація маси тіла, своєчасне лікування АГ і дисліпідемії, нормалізація вуглеводного обміну, усунення розладів тривожно-депресивного спектра, своєчасне виявлення та корекція порушень слуху. Особам похилого віку з нормальним станом когнітивних функцій або легкими когнітивними розладами може бути рекомендовано когнітивний тренінг. Важливим аспектом є підтримка соціального залучення протягом усього життя.

Концепції когнітивного та мозкового резерву

Одним з актуальних напрямів у галузі профілактики когнітивних розладів є вивчення концепцій когнітивного та мозкового резерву (рис. 1).

Рис. 1. Резервні можливості мозку

Мозковий резерв є статичним і залежить від особливостей розвитку мозку на початкових етапах онтогенезу. Відомо, що когнітивний і функціональний дефіцити за різних захворювань проявляються лише після досягнення певного фіксованого порогу патоморфологічних змін. Зокрема, відмінності мозкового резерву пояснюють індивідуальні розрізнення щодо когнітивного функціонування за однакового обсягу ушкодження. Для оцінювання мозкового резерву дослідники вивчають такі параметри: обсяг інтракраніальних структур, окружність голови, кількість синаптичних контактів, щільність нейрональних зв’язків, товщину кортикального шару, площу поверхні головного мозку. Під час оцінювання мозкового резерву його порівнюють з імовірною нормою, притаманною певному віку людини [1, 25, 26].

Когнітивний резерв (КР) (активний резерв) залежить від здатності індивіда використовувати альтернативні можливості для подолання когнітивного дефіциту в разі порушення певних функцій. Під КР розуміють здатність мозку оптимізувати чи максимально збільшувати власну продуктивність за допомогою використання альтернативних когнітивних стратегій. Рівень КР не є постійним і змінюється протягом життя людини, тому за різних життєвих етапів окремі чинники впливають на розвиток і підтримку КР [1, 25, 26].

Формування КР починається ще в ранньому віці та продовжується протягом усього життя, зокрема під час здобуття освіти, розумової діяльності, інтелектуального дозвілля та спілкування. Нейрофізіологічною основою КР є феномен нейрональної пластичності, як-от спраутинг із заснуванням нових синапсів і формуванням нових нейрональних мереж. На думку Y. Stern: «Те, як ми використовуємо свій мозок упродовж життя, позначається на величині КР».

В осіб із вищим КР більша кількість нейрональних з’єднань і їх пластичність компенсують зменшення кількості нейронів на ранніх стадіях церебральних захворювань, що дає можливість відтермінувати їх клінічні ознаки, внаслідок чого минає більше часу від фактичного дебюту патологічного процесу до клінічної маніфестації його симптомів (рис. 2) [14].

Рис. 2. Модель когнітивного резерву

Вищий рівень КР приводить до:

Забезпечення кращого когнітивного функціонування здорової популяції.
Тривалішого безсимптомного періоду захворювань, що призводять до деменції в разі їх розвитку.
Швидшого прогресування КР після явної клінічної маніфестації деменції, оскільки маніфестація відбувається за достовірно виразнішого морфологічного ураження мозку.
Невідповідності між патологічними морфологічними змінами у головному мозку та рівнем когнітивного зниження [15].

За результатами метааналізу даних 22 довгострокових когортних досліджень із тривалістю спостереження 7,1 року та сумарним охопленням 29 279 осіб, за високого КР ризик розвитку деменції був приблизно вдвічі нижчим, ніж за низького (ВШ=0,54; 95% ДІ 0,49‑0,59) [19].

Модель КР спростовує думку, що є певний фіксований поріг кількості нейрональних синапсів, за перевищення якого розвивається функціональний дефіцит. Цей критичний поріг відрізняється у різних людей залежно від того, наскільки ефективно використовується збережений нейрональний субстрат.

Чинники, що сприяють формуванню та підвищенню когнітивного резерву:

Рівень освіти – існують позитивні зв’язки між рівнем освіти та КР, а також рівнем КР і результатами тестів на пам’ять й абстрактне мислення.
Початкові розумові здібності / інтелект.
Професія, життєвий досвід.
Регулярне інтелектуальне навантаження, когнітивний тренінг.
Висока соціальна активність.
Активне дозвілля.
Аеробні фізичні вправи [19].

За даними останніх досліджень, мозковий і когнітивний резерви можуть бути посилені завдяки фізичній активності. Так, за даними дослідження G. Kennedy et al. (2017), фізична активність достовірно посилює нейрогенез та пластичність гіпокампа, сприяє «виживаності» нейронів і формуванню КР [16].

Регулярна фізична активність сприяє таким кардіоваскулярним ефектам:

Зниженню «центральної артеріальної жорсткості», яка збільшується з віком.
Регуляції «функціональної гіперемії» завдяки покращенню функції ендотелію.
Стимуляції прогеніторних ендотеліальних клітин.

Роль ендотелію та глімфатичної системи мозку

Поліпшення функції ендотелію та регуляція синтезу NO не тільки підвищує церебральну перфузію, а й скорочує ризики відкладення амілоїду та окислювальний стрес – відповідно, зменшується ризик нейродегенерації. Фізично активні люди похилого віку можуть отримати користь для збереження здорового когнітивного функціонування внаслідок заходів, спрямованих на регуляцію «артеріальної жорсткості». Люди похилого віку з низькою фізичною активністю мають спочатку збільшити фізичне навантаження до необхідного рівня. За даними метааналізу, низький рівень фізичного навантаження асоціюється зі зменшенням об’єму білої речовини, що погіршує когнітивне функціонування [17].

Так, за допомогою фізичної активності можна регулювати активність глімфатичної системи мозку – «каналізаційної» системи, мозку, яка очищає мозок від продуктів життєдіяльності. Ця система елімінує з мозку продукти метаболізму, зокрема β-амілоїд через периваскулярні простори Вірхова-Робена. Адекватність функціонування цієї системи залежить від АТ та якості нічного сну. Порушення сну збільшує синаптичну активність та призводить до накопичення β-амілоїду [7].

Х. Не et al. (2017) вивчали ефект аеробного фізичного навантаження на кліренс глімфатичної системи мозку, проникність гематоенцефалічного бар’єра та маркери нейрогенного запалення у літніх мишей [13]. Під час дослідження було отримано дані про достовірне поліпшення ефективності кліренсу глімфатичної системи через 6 тиж. довільного фізичного навантаження, що, однак, не стосувалося проникності гематоенцефалічного бар’єра. Довільне фізичне навантаження також сприяло зниженню акумуляції β-амілоїду, достовірно зменшувало виразність запальної активації астроцитів і мікроглії.

Когнітивні функції та емоційна сфера

За результатами досліджень S. Alladi еt al. (2013), в осіб похилого віку, які знають і використовують у повсякденному житті дві мови, симптоми ХА розвиваються в середньому на 4,5‑6 років пізніше, ніж у їх мономовних однолітків [4]. Також було отримано дані, що білінгвізм має неоднаковий вплив на різні когнітивні функції. Найбільший ефект встановлено щодо керуючих функцій і не виявлено суттєвого впливу на пам’ять [4, 5].

Цікаві результати було отримано у дослідженні J. Abutalebl еt al. (2014): у літніх гонконгців, які володіють двома спорідненими мовами (мандаринська-кантонська), спостерігалася більша збереженість когнітивних функцій порівняно з їхніми однолітками, які володіють менш спорідненими мовами (англійська-кантонська) [2].

Під час дослідження, виконаного в Університеті Ватерлоо (Канада), лише у 6% осіб, які володіють чотирма і більше мовами, у похилому віці розвинулася деменція; тоді як серед тих, хто володіє однією мовою, цей показник становив 31%. Проте, за даними вищезгаданого дослідження, не було достовірної різниці між володінням однією та двома‑трьома мовами [9].

Однією із суперечливих галузей психології старіння є оцінювання емоційної сфери людей похилого віку. Так, з одного боку, із віком зростає поширеність депресії, астенії, самотності та пов’язаних із нею негативних переживань. Водночас із віком посилюється так званий рівень суб’єктивного благополуччя. Генез цього позитивного феномену нині активно вивчають. Одне з пояснень запропонували L. L. Carstensen and S. Scheibe, які розробили соціально-емоційну селективну теорію, згідно з якою з віком людина починає більше орієнтуватися на цілі, що мають більше емоційну, ніж побутову значущість [23]. Рівень суб’єктивного благополуччя сильніше виявляється у тих людей похилого віку, які володіють вищим КР. Ця проблема потребує детального вивчення та проведення подальших спостережень.

Роль норадреналіну

Відомо, що норадреналін негативно впливає на відкладення β-амілоїду та формування амілоїдних бляшок і має нейропротективний ефект щодо когнітивних функцій. Вироблення норадреналіну пов’язане з такими процесами, як реакція новизни, подив, утримання уваги, тому, імовірно, зазначені емоційні реакції можуть мати протективний ефект.

Оцінювання когнітивного резерву

Для оцінювання КР застосовують різні методики – від простого обліку рівня освіти до складних психофізіологічних підходів [27, 28].

Соціально-поведінкові методики оцінювання КР – встановлення рівня освіти, професії, фізичної активності, преморбідного інтелектуального рівня тощо.

Резидуальний (залишковий) підхід визначає коливання когнітивного функціонування, які не можна пояснити демографічними відмінностями та виміром мозкового резерву (наприклад, об’ємом сірої речовини). Перевагами цього підходу є повне оцінювання КР. Такий підхід потенційно є динамічним, тобто змінюється залежно від того, зростає або знижується рівень КР.

Підхід із використанням функціональних методів нейровізуалізації. За допомогою функціональної МРТ дослідники намагаються ідентифікувати нейрональні мережі, які можуть бути основою формування КР. Продуктивним може бути аналіз нейрональних мереж, що активуються під час виконання складних комплексних завдань, та мереж, активних у період спокою. За даними низки досліджень, у пацієнтів із високим КР спостерігалася більш «дифузна» та множинна активація нейрональних мереж порівняно з пацієнтами з низьким КР.

Низка дослідників використовували позитронно-емісійну томографію (ПЕТ) для оцінювання КР та його протективної ролі при ХА. Встановлено, що пацієнти з ХА з початково високим рівнем освіти мають виразніший гіпометаболізм у задніх відділах кори головного мозку порівняно з особами з нижчим рівнем освіти [10]. Окрім використання ПЕТ для оцінювання КР, дослідники запропонували визначити співвідношення білої та сірої речовини головного мозку як оцінку КР. За гіпотезою авторів, може існувати зв’язок між освітою і професійною діяльністю та співвідношенням об’ємів сірої та білої речовини головного мозку. Під час дослідження вдалося виявити подібний зв’язок із рівнем освіти.

Сьогодні у дослідженнях часто використовують шість методик для оцінювання КР:

Опитувальник індексу КР (CRlq), запропонований М. Nucci et al. (2012), був розроблений в Італії. Він дає змогу кількісно оцінити КР, накопичений людиною протягом життя. Цей інструмент можна використовувати у будь-якому віці. Опитувальник уміщує 24 запитання, поділені на три підшкали, що оцінюють діяльність, пов’язану з освітою, професійну та непрофесійну її складову (дозвілля). Показники, одержані за допомогою цього опитувальника, відповідають результатам інших психофізіологічних досліджень. Опитувальник може заповнювати як пацієнт, так і його родич або інша особа, яка його доглядає. Середній час заповнення – 15 хвилин [21].
Опитувальник КР (CRQ), розроблений L. Rami et al. (2011) в Іспанії, містить вісім тверджень, які пацієнту потрібно оцінити за трьома або шістьма градаціями шкали Лайкерта, зважаючи на власні уявлення. Опитувальник також може заповнювати пацієнт, його родич або особа, яка його доглядає [15, 31].
Шкалу оцінювання КР (CRS), яку розробили в Іспанії L. Leon et al. (2011), заповнює пацієнт. Вона містить 24 твердження, розділених на чотири категорії – щоденна активність, хобі, соціальне життя та навчання, що оцінюються протягом трьох періодів життя (молодість – 18‑35 років, зрілість – 36‑64 роки, старість – від 65 років). Твердження оцінюють за п’ятьма градаціями шкали Лайкерта [18].
Опитувальник життєвого досвіду (LEQ), розроблений M. J. Valenzuela and Р. Sachdev та валідизований англійською мовою. Опитувальник налічує 42 запитання з відповідями, які оцінюються за шістьма градаціями шкали Лайкерта, та відкриті запитання про частоту та інтенсивність участі у різних видах активності. Оцінюють специфічну та неспецифічну розумову активність упродовж трьох періодів життя: 13‑30 років, 30‑65 років або до досягнення пенсійного віку, від 65 років або після виходу на пенсію. Сумарна оцінка LEQ є сумою балів, отриманих за кожен період життя. Цей опитувальник є всебічним і охоплює велику кількість пунктів, які використовують для оцінювання КР. За даними досліджень, цьому опитувальнику притаманний високий ступінь достовірності [30].
Шкалу КР (RICE), яку спочатку розробили C. Minogue et al. (2018) для аборигенів Австралії (як цільової аудиторії). Вона валідизована англійською мовою і містить 21 запитання, що дає змогу оцінити рівень участі в традиційних заходах та іграх аборигенів, фізичну активність, читання [15, 32].
Шкалу преморбідних когнітивних здібностей (PCAS), розроблену та валідизовану португальською мовою, використовують для оцінювання преморбідного когнітивного рівня в популяціях із низьким рівнем освіти. Шкала налічує 19 пунктів, що оцінюють освітні навички, вид занять, уміння читати та писати, застосування сучасних технологій, здатність до знаходження специфічної інформації, рахунку та ерудицію [15].

N. Kartschmit et al. (2019) опублікували систематичний огляд методів оцінювання КР для осіб віком >18 років [15]. Вчені оцінювали якість вимірювальних властивостей, валідність, зокрема міжетнічну, достовірність та чутливість опитувальників. Зазначено, що натепер немає конкретної універсальної методики оцінювання КР, оскільки кожен опитувальник має свої недоліки. Тож розробка та валідизація єдиного інструменту оцінювання КР лишається завданням майбутніх досліджень.

Вибір методик визначення КР залежить від його концепції, що підтримується конкретним дослідником. Найефективнішими методами вимірювання КР є анатомічні методики, як-от морфометрія, вимірювання окружності голови, визначення кількості нейрональних синапсів. Постає запитання: чи є ознакою КР більший обсяг головного мозку та чи пов’язаний він із меншим ризиком розвитку деменції? До речі, у кількох дослідженнях таку залежність було підтверджено [20].

P. W. Schofield et al. (1997) провели популяційне дослідження щодо поширеності деменції у 649 осіб похилого віку [24]. Результати оцінювали залежно від віку, освіти, етнічної належності та розмірів окружності голови. У жінок із меншою окружністю голови симптоми ХА виявлено в 2,9 раза частіше, у чоловіків із меншою окружністю голови – у 2,3 раза частіше. Ці дані свідчать про те, що особи з більшим мозком можуть мати більший КР.

В інших дослідженнях як показники КР використовували грамотність, коефіцієнт інтелекту (IQ) та оцінку конкретних когнітивних функцій. Зокрема, у деяких дослідженнях було встановлено зв’язок освіти з деменцією, що розвинулася внаслідок судинної патології або під впливом токсичних речовин (алкогольною), але не з ХА [8].

Частина авторів зазначають, що IQ певною мірою може бути точнішим показником КР [3]. Дослідники, які вивчали КР при ХА, вважають, що прогресування альцгеймерівського патологічного процесу не залежить від початкової кількості нейронів. Проте в низці робіт було запропоновано кілька механізмів, завдяки яким хронічна активізація нейронів, пов’язана з освітніми процесами (наприклад, вивчення іноземної мови) або іншими впливами, може бути фактично захистом від розвитку ХА [29].

Генетичні особливості, що визначають резервні чинники (як-от розмір мозку або обсяг пам’яті), теж можуть мати вплив на розвиток патології мозку. Встановлено, що мозок дорослої людини безперервно генерує нові нейрони, що функціонують [12]. Один із запропонованих механізмів КР полягає у нейропластичності мозку [11]. Процеси структурної, синаптичної та функціональної нейрональної пластичності, нейрогенезу можуть сприяти розумовій та когнітивній стійкості.

Висновки

Отже, динамічні властивості головного мозку та когнітивну стійкість досі продовжують активно вивчати. Фундаментальні питання дослідження мозкового та когнітивного резервів потребують подальшого дослідження для розуміння індивідуальних особливостей когнітивних розладів у разі патології мозку.

Нині важливим завданням лишається з’ясування нейрофізіологічних механізмів, що сприяють розвитку нейропротективних інтелектуальних здібностей упродовж усього життя людини.

Підвищення когнітивного резерву, збільшення опірності мозку негативним впливам разом із запобіганням ушкодженню клітин мозку належать до найперспективніших способів профілактики когнітивних розладів і деменції.

Список літератури знаходиться в редакції

Тематичний номер «Неврологія. Психіатрія. Психотерапія» № 1 (68) 2024 р.

Номер: Тематичний номер «Неврологія. Психіатрія. Психотерапія» № 1 (68) 2024 р.