Механизмы старения мозга и их механические проявления

Старение мозга — сложный процесс, затрагивающий структуры от субклеточного до органного уровня. Он начинается в раннем возрасте и ускоряется с годами. Морфологически старение мозга проявляется прежде всего уменьшением его объёма, истончением коры, повреждением белого вещества, снижением складчатости коры и расширением желудочков. С патофизиологической точки зрения с ним связаны уменьшение размеров нейронов, дегенерация дендритов, демиелинизация, поражение мелких сосудов, замедление метаболизма, активация микроглии и образование очагов поражения белого вещества. В последние годы специалисты в области механики всё чаще моделируют биомеханическое поведение мозга и используют модели на основе определяющих соотношений, чтобы прогнозировать изменения формы анатомически точных моделей мозга, построенных методом конечных элементов, в норме и при заболеваниях. В этой работе мы преследуем две цели. Во-первых, мы рассматриваем имеющиеся данные визуализационных исследований о скорости атрофии белого и серого вещества и закономерностях старения на уровне органа. Эти данные необходимы для калибровки и проверки моделей мозга. Во-вторых, мы рассматриваем наиболее значимые механизмы старения на клеточном и тканевом уровнях, которые приводят к изменениям белого и серого вещества. Мы сосредоточиваемся на механизмах старения, проявляющихся в изменении формы мозга на уровне органа, исходя из того, что объединение данных визуализации с механическим моделированием может помочь определить момент перехода от нормального старения к патологической нейродегенерации.