V průběhu více než šesti milionů let od oddělení lidí a šimpanzů od jejich společného předka se lidský mozek dramaticky rozvinul, zejména v oblastech, které pomáhají při rozhodování a sebeovládání. Avšak právě tyto oblasti, které přinášejí kognitivní výhody, jsou nejvíce náchylné k degradaci během stárnutí, ukazuje nová studie porovnávající snímky mozku šimpanzů a lidí.
Předchozí výzkumy již prokázaly, že oblasti lidského mozku, které dozrávají jako poslední, jako je například část čelního laloku, jsou první, které vykazují známky stárnutí. Tento jev je znám jako teorie „last in, first out“ (poslední dovnitř, první ven). Nejnovější studie však přináší nový poznatek: některé z těchto později dozrávajících oblastí, které jsou nejvíce ohroženy stárnutím, se také vyvinuly nejnověji u lidí.
Výsledky této studie podporují důležitou hypotézu, že naše kortikální expanze, která nám poskytla evoluční výhody, přišla za cenu poklesu funkce souvisejícího se stárnutím,“ říká Rogier Mars, neurovědec z Oxfordské univerzity ve Velké Británii. Studie byla publikována v časopise Science Advances 28. srpna.
Mapy mozku
Vědci vytvořili datově podložené mapy mozku lidí a šimpanzů (Pan troglodytes) pomocí neinvazivních snímků magnetické rezonance (MRI). Analyzovali snímky od 189 šimpanzů ve věku 9 až 50 let a 480 lidí ve věku 20 až 74 let.
Celkově zjistili, že mozky obou druhů byly obecně symetrické v obou hemisférách a měly mnoho podobných strukturálních shluků, zejména v oblastech prefrontálního kortexu. Tato oblast je zapojena do složitých kognitivních funkcí, jako je jazyk, pracovní paměť, vnímání času a rozhodování, říká spoluautor studie Felix Hoffstaedter, neurovědec specializující se na velká data z Výzkumného centra Jülich se sídlem v německém Bonnu. Poškození této oblasti je spojeno s Alzheimerovou chorobou a několika typy demencí, dodává.
Pokles šedé hmoty
Vědci následně měřili, jak moc se šedá hmota v mozku během času zmenšovala – což je znak stárnutí – u šimpanzů do věku 50 let a u lidí do ekvivalentního věku 58 let. U lidí zjistili největší poklesy v čelním kortexu, včetně prefrontálního kortexu, zatímco šimpanzi zaznamenali největší poklesy v centrální struktuře zapojené do formování návyků a odměňujících chování, nazývané striatum. Oblasti mozku zapojené do vizuálního zpracování a motorických dovedností byly méně náchylné ke stárnutí u obou druhů.
Rychlý růst a jeho následky
Nakonec vědci zhodnotili, které oblasti lidského mozku se rozvinuly nejrychleji ve srovnání s mozky šimpanzů, a porovnali snímky mozků lidí a šimpanzů stejného věku a pohlaví. Nejrychlejší evoluční růst byl zaznamenán v oblastech prefrontálního kortexu – jedné z oblastí, které jsou nejvíce ohroženy stárnutím. Struktura skrytá hluboko v mozku, která se podílí na zpracování emocí a tělesných signálů, zvaná insula, také vykazovala rychlý evoluční růst a zvýšené riziko stárnutí.
„Evolučně nejnovější a nejvýznamnější změny,“ říká Hoffstaedter, „jsou tam, kde stárnutí probíhá nejintenzivněji.“
Vědci také porovnali šimpanze s olivovými paviány (Papio anubis) a makaky rhesus (Macaca mulatta). Zde nenalezli žádné spojení mezi oblastmi mozku, které prošly rychlou evoluční expanzí, a těmi, které zažily zrychlené stárnutí, což naznačuje, že tento rys by mohl být jedinečný pro evoluci lidského mozku.
Mars uvádí, že by bylo zajímavé zkoumat změny související se stárnutím i mimo pokles šedé hmoty, včetně změn v propojení mezi mozkovými oblastmi a profilech genové exprese.
Tento výzkum přináší nový pohled na to, jak evoluční výhody, které nám poskytl náš rozšířený mozek, mohou mít svou cenu ve formě zrychleného stárnutí některých jeho částí.