W ludzkiej czaszce mieści się niezwykle ważny narząd, ważący około 1,5 kg, składający się z miliardów małych komórek. Umożliwia nam odbieranie otaczającego świata, myślenie i mówienie. Ludzki mózg, bo o nim mowa, jest najbardziej złożonym narządem ciała.
Budowa mózgu
Podstawowy plan budowy mózgu jest właściwie taki sam dla każdego człowieka i wyraźnie podobny dla wszystkich ssaków. Jest on w dużym stopniu zdeterminowany genetycznie, ale drobne detale sieci nerwowych ulegają wpływom elektrycznej czynności mózgu, szczególnie w czasie wczesnego okresu życia.
Mózg jest narządem zamkniętym w czaszce. Na zewnątrz pokryty jest cienkimi błonami, które oddzielają go od kości czaszki. Błony te nazywamy oponami. Najgłębiej położona opona mózgu, zwana oponą miękką, wraz z naczyniami krwionośnymi wnika w jego głąb i tworzy jedną z warstw współuczestniczących w wymianie substancji pomiędzy mózgiem a krwioobiegiem. Tuż nad nią znajduje się opona pajęcza. Oponę pajęczą i miękką oddziela przestrzeń podpajęczynówkowa wypełniona płynem mózgowo-rdzeniowym.
Jednocześnie przez przestrzeń podpajęczynówkowa przechodzą naczynia krwionośne doprowadzające krew do mózgu. Ogólnie rzecz ujmując, mózg jako narząd, składa się z miąższu w którego skład wchodzi tkanka nerwowa i tkanka glejowa oraz z naczyń wijących się po powierzchni mózgu i wijących się po nim jak winorośl. Mózg nie jest struktura litą. W jego środku znajduje się przestrzeń zwana układem komorowym mózgu, wypełniona płynem mózgowo-rdzeniowym.
Płyn mózgowo-rdzeniowy występuje także w przestrzeniach okołonaczyniowych, gdzie pośredniczy w wymianie substancji odżywczej pomiędzy tkanką nerwową a naczyniami. Złożoność mózgu jest tak duża, że wciąż jesteśmy daleko od całkowitego zrozumienia jak się rozwija, jednak dzięki genetycznej rewolucji uzyskano w ostatnich latach znaczący wgląd w procesy rozwoju.
Plastyczność mózgu
Przez całe życie nasz mózg ulega ciągłym przemianom. Tę zdolność mózgu do zmian nazywa się plastycznością. Nie mózg jako całość, ale jego pojedyncze neurony mogą być modyfikowane z różnych powodów – w czasie rozwoju, w odpowiedzi na uszkodzenie mózgu oraz w procesie uczenia się. Każdy na swój sposób zapamiętuje zdarzenia, fakty, odczucia i umiejętności – niektóre na bardzo krótko, inne na całe życie.
Mózg dysponuje kilkoma systemami pamięci, które charakteryzują się różnymi właściwościami i wykorzystują odrębne sieci neuronowe. Mózg jest wrażliwym organem. Wypadki mogą powodować urazy głowy w następstwie których mózg może przestać normalnie funkcjonować.
Choroby mózgu
Choroby mózgu mogą wywoływać różnorodne, trudne do zrozumienia objawy. Do diagnozowania chorób mózgu potrzebne są zarówno umiejętności kliniczne neurologa i psychiatry, jak i wyrafinowane testy biomedyczne i obrazowanie mózgu. Badania naukowe chorób mózgu wymagają jeszcze większych kompetencji. Niektóre choroby, na przykład padaczka i depresja, są stosunkowo częste, nawet u dzieci i młodzieży. Inne, takie jak schizofrenia są rzadsze, lub jak choroba Alzheimera, dotykają tylko osoby w starszym wieku. W powstawaniu niektórych chorób duże znaczenie mają czynniki genetyczne.
Praca mózgu
Dobrze funkcjonujący mózg decyduje o sprawności intelektualnej, wpływa na koncentrację i pamięć. Warto szczególnie o niego zadbać w czasie intensywnego wysiłku czy egzaminu. Mózg zużywa 25% energii dostarczanej do organizmu. Oprócz tlenu potrzebuje do właściwego funkcjonowania glukozy, aminokwasów, tłuszczów, witamin z grupy B, lecytyny oraz składników mineralnych.
Mózg a składniki odżywcze
Glukoza, uwalniana stopniowo z węglowodanów złożonych (pieczywo z pełnego przemiału, makarony pełnoziarniste, otręby owsiane, ryż, kasze, fasola i soczewica) jest odpowiedzialna za przekazywanie informacji pomiędzy poszczególnym komórkami nerwowymi.
Dla mózgu ważne znaczenie mają również aminokwasy. Ich źródłem powinno być chude mięso, produkty mleczne i ryby. Przy udziale aminokwasów powstają neuroprzekaźniki (dopamina i serotonina), które są odpowiedzialne za przekazywanie sygnałów nerwowych i mają wpływ na długość życia komórek nerwowych.
Tłuszcze powinny zawierać nienasycone kwasy tłuszczowe. Poprawiają ukrwienie mózgu. Ich głównym źródłem są ryby: sardynki, śledzie, makrela, szprotki, dorsz, tuńczyk oraz orzechy i nasiona (słonecznik i dynia).
Witaminy z grupy B, głównie cholina i niacyna są niezbędne, aby metabolizm mózgu przebiegał prawidłowo. Inicjują wiele reakcji chemicznych przebiegających w mózgu. Ich źródłem jest fasola, groch, produkty pełnoziarniste, orzechy, wieprzowina, wołowina, drób, wątroba, jaja, szpinak. Niedobór niacyny wpływa na osłabienie pamięci, kłopoty z koncentracja uwagi oraz problemy ze snem.
Mózg potrzebuje także lecytyny. Stanowi ona źródło choliny, która z kolei przyczynia się do powstawania neuroprzekaźnika – acetylocholiny. Niedobór choliny wpływa na wzmożoną ospałość, demencje starczą i gorsze zapamiętywanie. Lecytynę znajdziemy w orzeszkach ziemnych, soi i kiełkach pszenicy.
W diecie wspomagającej prace mózgu nie powinno również zabraknąć żelaza, cynku, magnezu, potasu i fosforu. Żelazo jest odpowiedzialne za transport tlenu, a jego niedobór sprzyja upośledzeniu procesów poznawczych. Źródłem żelaza są orzechy, rośliny strączkowe i owoce pestkowe. Możemy je również znaleźć w warzywach liściastych i rodzynkach.
Cynk zawarty jest w pestkach dyni i ostrygach. Wiele badań potwierdziło związek dużej inteligencji z wysoką zawartością cynku. Magnez uczestniczy w produkcji enzymów współpracujących z witaminami z grupy B, wspomaga przewodzenie impulsów nerwowo-mięśniowych. Można znaleźć go w zbożach, fasoli, tłustych rybach, kakao, orzechach, czekoladzie. Potas usprawnia dotlenienie mózgu. Zawierają go winogrona, banany, pomarańcze, morele, awokado, melony, nektarynki, brzoskwinie, pomidory i ziemniaki. Fosfor, który zwiększa inteligencję jest obecny w rybach.
W diecie mózgu nie powinno zabraknąć również przeciwutleniaczy. Ich źródłem są głównie owoce i warzywa. Wspomagają procesy zapamiętywania oraz chronią mózg przed wolnymi rodnikami, które powodują przedwczesne starzenie mózgu a tym samym wpływają na zmniejszenie zdolności poznawczej, koncentracji. Bogaty w przeciwutleniacze jest szpinak, brokuły, papryka, świeże zioła, czarne i czerwone owoce, orzechy i cynamon.
Starzenie się mózgu
Wszystkie komórki i tkanki ulegają procesom starzenia. Dotyczy to także mózgu. Starzenie się i śmierć jest procesem koniecznym. W jego wyniku następuje wymiana pokoleń. Około 20 roku życia mózg waży najwięcej. Do 90 roku życia stopniowo się zmniejsza. Opony miękkie stają się cieńsze, mniej przejrzyste i coraz bardziej przylegające. Zwiększają się przestrzenie płynowe pomiędzy oponami i powierzchnią kory. Zmiany związane z wiekiem widać w różnych okolicach mózgu. Obserwuje się zmniejszenie objętości jego półkul, ciała modzelowatego, płatów czołowych, skroniowych.
Spośród obserwowanych zmian mikroskopowych w starzejącym się mózgu należy wymienić zmniejszenie się liczby neuronów. Szczególnie wrażliwe na starzenie się są komórki pnia mózgu. Codziennie obumiera około 10 tysięcy komórek nerwowych z ogólnej puli 100 miliardów komórek. Przyjmuje się, że średni spadek ilości neuronów to około 0,4-0,5% rocznie u osób normalnie starzejących się i około 1% rocznie u osób z demencją.
Pewne rejony mózgu są bardziej wrażliwe na zanik niż inne. Drugim procesem odpowiedzialnym za spadek objętości mózgu jest stopniowy spadek jego uwodnienia. W mózgu ludzi starszych wykazano zmniejszenie ilości noradrenaliny. Zwiększa się natomiast jej stężenie w płynie mózgowo-rdzeniowym. Wraz z wiekiem nasilają się również zmiany w przekaźnictwie dopaminy. W procesach pamięciowych istotną rolę odgrywa acetylocholina. Zmniejszenie jej stężenia pogarsza pamięć i umiejętności rozwiązywania problemów. Do tej pory nie ma wyczerpującej odpowiedzi na pytanie, dlaczego mózg się starzeje.
Zmiany molekularne i komórkowe, które pojawiają się podczas normalnego procesu starzenia mogą wchodzić w interakcje z genami oraz środowiskiem. Przebieg tych interakcji decyduje o tym, czy komórki nerwowe zestarzeją się fizjologicznie, czy zdegenerują. Molekularne badania genetyczne potwierdzają istnienie konserwatywnych ewolucyjnie genów związanych z fizjologicznym starzeniem układu nerwowego, jak również genów, które powodują lub zwiększają ryzyko wystąpienia chorób neurodegeneracyjnych.
Przyczyny pogorszenia pracy mózgu
Uważa się, że kluczowe znaczenie dla prawidłowego starzenia się neuronów maja geny związane z sygnalizacją insulinową, naprawą DNA, metylacją i acetylacją białek i DNA oraz z metabolizmem lipidów. Zarówno podczas starzenia się, jak i chorób neurodegeneracyjnych, śmierć komórek nerwowych może być spowodowana mutacjami genetycznymi lub czynnikami środowiskowymi, takimi jak dieta, toksyny czy styl życia. Wszystkie te czynniki mogą indukować zmiany na poziomie komórkowym, między innymi zwiększoną produkcję wolnych rodników, zaburzenia homeostazy jonów wapnia oraz gospodarki energetycznej, co skutkuje zapoczątkowaniem kaskady szlaków apoptycznych i śmiercią neuronów.
Obecnie większość metod prewencyjnych i terapeutycznych w aspekcie chorób neurodegeneracyjnych skupia się na modyfikacjach diety i stylu życia. Choroby neurodegeneracyjne są obecnie jednymi z najpoważniejszych schorzeń, z jakimi zmaga się ludzkość. Rozwój medycyny przyczynił się do znacznego wydłużenia życia człowieka, jednak nie zdołano skutecznie stawić czoła wyzwaniom, jakie niesie ze sobą proces starzenia się. Sam w sobie nie jest on choroba, jednak może przyczynić się do wielu poważnych schorzeń.
Podsumowanie
Mózg jest komputerem naszego ciała, maszynerią, która ma nieskończenie wiele zadań do wykonania. Niestety na progu XXI wieku wciąż zbyt mało wiemy na temat tego doskonałego organu, który jest w stanie kierować wieloma funkcjami i procesami zachodzącymi w ludzkim organizmie. Sposób funkcjonowania mózgu pozostaje do dziś jedną z większych zagadek naukowych.
Bibliografia:
- British Neuroscience Association, Neurobiologia: nauka o mózgu, Polskie Towarzystwo Badań Układu Nerwowego.
- Brola W., Choroby neurodegeneracyjne, 2018.
- Kowalski R,: Nakarmić mózg, 2018.
- Kurowska E., Majkutewicz E., Zmiany w ośrodkowym układzie nerwowym związane z procesem starzenia się organizmu a choroby neurodegeneracyjne o późnym początku, 2017.
- Parnowski T,: Starzenie się a zdrowie psychiczne, Medycyna po Dyplomie, 2011.
- Ratka P., Mózg, umysł i osoba w procesie starzenia się,
