ПЭТ показывает подробную информацию о структуре мозга, а также о функциях мозга. ПЭТ-сканер работает, как счетчик Гейгера, измеряя радиоактивность. Врач вводит пациенту крошечную дозу радиоактивного химического маркера, которая попадает через кровеносную систему в мозг, позволяя ПЭТ-сканеру измерить объем вещества в различных областях головного мозга. В зависимости от типа химического вещества, которое вводит врач, можно обнаружить различные биологические изменения.

Когда ПЭТ впервые появилась в медицинском мире, мы были в восторге от красочных изображений – как будто впервые увидели цветной телевизор. На снимках ПЭТ активные области мозга подсвечены ярко-красным, оранжевым и желтым цветом. Самый распространенный химический маркер, который используется во время ПЭТ-сканирования, – одна из форм сахара (глюкозы) – основной источник энергии мозга. Многочисленные исследования показали: молодые мозги потребляют больше сахара. Теплые тона указывают, что клетки мозга активизируются стремительно, особенно в тех областях, которые контролируют память, мышление и другие когнитивные навыки.

Согласно исследованиям ПЭТ с возрастом эти же области мозга постепенно теряют свою способность эффективно сжигать сахар, что указывает на снижение функций головного мозга. Сканирование показывает это едва заметное ухудшение когнитивных способностей у здоровых людей после 40, а это примерно тот возраст, когда нейропсихологи начинают фиксировать старение мозга в письменных тестах.

Людям, чьи ПЭТ-снимки (сканы) отмечают низкую активность в левом полушарии мозга, где находятся речевые центры, труднее выполнять устные тесты памяти. А тем, у кого наблюдается низкая активность правого полушария, контролирующего визуальные и пространственные способности, с усилием дается чтение карт и воспроизведение в памяти трехмерных изображений. Если вы левша, функции правой и левой стороны мозга у вас могут быть распределены несколько иначе, однако подчиняются они тем же закономерностям.

После выполнения сотен исследований ПЭТ с использованием маркера в виде обычного сахара, наша команда решила продвинуть эту технологию на шаг вперед. Мы начали искать более точные способы заглянуть внутрь мозга и синтезировали новый биохимический маркер (FDDNP), что позволило ПЭТ-сканерам измерять наиболее явные признаки старения мозга – патологические белковые отложения, известные как амилоидные бляшки и тау-клубки. Эти бляшки и клубки – «вещественные доказательства» болезни Альцгеймера. Они накапливаются на протяжении десятилетий, прежде чем появляются симптомы болезни.

Сканирование пациентов с когнитивными нарушениями, характерными для болезни Альцгеймера, показывает значительное усиление сигналов FDDNP-ПЭТ в областях мозга, которые контролируют память, мышление и другие когнитивные способности. Наши специальные ПЭТ-сканы выявляли едва заметные сигналы аномального накопления белка у людей с небольшими жалобами на память.

При болезни Альцгеймера одни области мозга могут быть повреждены сильно, а другие не задеты вовсе. Патолого-анатомические исследования, проведенные после смерти таких пациентов, показывают бляшки и клубки в тех же областях мозга, которые идентифицируются с помощью FDDNP-ПЭТ у живых больных.

Наши томографические исследования выявили три основные этапа старения мозга: нормальное старение, умеренные когнитивные нарушения и слабоумие.

Когда нам за 40 или чуть меньше, мы начинаем замечать признаки небольшой забывчивости, которая не оказывает серьезного влияния на нашу повседневную жизнь. Этот этап называется нормальным старением. Если мы не в состоянии защитить наш мозг от этого процесса, он приводит к умеренным когнитивным нарушениям. Мы еще можем справляться с проблемами своей памяти и жить самостоятельно. Лишившись способности устранять эти нарушения, люди начинают страдать от слабоумия.

Когда нормальное старение мозга переходит в стадию умеренных когнитивных нарушений, томографические снимки показывают скопление бляшек и клубков в областях, которые контролируют память, особенно в гиппокампе (височной доле). Если старение мозга приближается к деменции, нарушения появляются в областях, которые контролируют речь (зона Брока), рассуждение и навыки планирования (лобная доля), память и эмоции (височная доля), восприятие и личность (теменная доля). Тем не менее сенсомоторная область (ощущение и движение), затылочная кора (зрение) и мозжечок (баланс) остаются относительно стабильными – даже у пациентов с деменцией альцгеймеровского типа.

В детстве я дружил с однояйцевыми близнецами Стюартом и Стивом. В то время я с трудом различал их. Они часто разыгрывали меня, когда Стив притворялся Стюартом и наоборот. Но узнав их получше, я научился видеть разницу, ведь сходство братьев было только внешним. Из них двоих я сдружился со Стивом – мы вместе играли в баскетбол и много шутили. Стюарт был более серьезным и чувствительным; он часто не понимал шуток и обижался. Встретив их снова через много лет, я увидел совершенно разных людей. Стюарт превратился в разведенного толстяка, который много курил. Стив же был подтянутым и здоровым семьянином с тремя детьми.

Мой детский опыт совпадает с исследованиями о том, что даже у одинаковых близнецов, благодаря окружению и жизненному опыту, возникают разные качества и привычки. Тем не менее некоторые модели поведения и черты характера удивительным образом передаются по наследству.

В конце 1970-х и начале 1980-х исследователи из университета Миннесоты изучили взрослых однояйцевых близнецов, которые выросли отдельно друг от друга, и обнаружили удивительное сходство в их личностях, пристрастиях и темпераменте. Оказалось, генетика гораздо больше влияет на вкус и характер, чем считалось раньше.

Некоторые пары близнецов, которые не виделись с младенчества, давали своим детям одни и те же имена или водили автомобиль одинакового цвета. Если близнецы курили, они часто выбирали одну и ту же марку сигарет.

Но от генетики зависит не все, когда речь идет о старении мозга. Согласно нашему исследованию, когда один близнец ведет здоровый образ жизни (например, занимается спортом, правильно питается и не курит), у него лучше память, более высокие баллы по нейропсихологическим тестам и больше размер мозга. Ученые из Вашингтонского университета в Сент-Луисе обнаружили, что сканы мозга людей с генетической предрасположенностью к болезни Альцгеймера показывают меньше признаков заболевания, если они регулярно занимаются спортом.

В масштабных исследованиях Макартура успешное старение определяется как сохранение когнитивного и физического здоровья, причем для среднестатистического человека негенетические факторы здесь играют более важную роль, чем ДНК, которую мы наследуем. Многие эти факторы, например, образ жизни и воздействие окружающей среды, часто зависят от нас самих.

Когда я начал исследовать неврологию старения, врачи еще не обнаружили генов, способствующих развитию деменции. Тем не менее мы знаем, что люди с семейной историей болезни Альцгеймера более подвержены ее развитию. Стараясь выявить здесь генетическую связь, я начал сотрудничать с учеными из университета Дьюка и изучать семьи, где было несколько больных. Наше сотрудничество привело к открытию первого главного гена, который влияет на риск развития болезни Альцгеймера: аполипопротеина Е, или АпоЕ.