Языковые навыки остаются сильными у пожилых людей, даже когда другие когнитивные способности снижаются

С возрастом многие когнитивные функции имеют тенденцию к снижению. Исследования с помощью сканирования мозга выявили соответствующие изменения в работе нейронной сети, которая участвует во многих из этих функций, включая рабочую память и решение задач.

Однако, когда речь заходит о языковых навыках, картина меняется. Если нет нарушений, вызванных инсультом или деменцией, большинство пожилых людей сохраняют свои языковые навыки и могут даже улучшить их, поскольку они постоянно пополняют словарный запас на протяжении всей жизни.

Новое исследование с применением методов нейровизуализации, проведенное совместно Массачусетским технологическим институтом (MIT) и Бостонским университетом, теперь раскрывает нейронную активность, лежащую в основе этого наблюдения. Исследователи обнаружили, что у пожилых людей активность сети обработки языка практически идентична той, что наблюдается в мозге молодых людей во время выполнения языковых задач.

Напротив, исследователи обнаружили, что паттерны активации в сети множественного спроса (multiple demand network) — системе мозга, участвующей в задачах исполнительного контроля, таких как принятие решений, — сильно различались у пожилых и молодых людей.

«В языковой сети мы не смогли найти никаких различий между пожилыми и молодыми группами. Напротив, исполнительная система продемонстрировала снижение почти по всем показателям. Синхронизация сети у пожилых людей снизилась, степень активации уменьшилась, как и её интенсивность», — говорит Энн Билло, один из ведущих авторов нового исследования, которая выполнила эту работу во время обучения в аспирантуре Бостонского университета, а сейчас является постдоком в Гарвардском университете.

Результаты показывают, что части мозга, специализирующиеся на конкретных функциях, таких как обработка языка, могут быть более устойчивыми к старению, чем сеть множественного спроса — более универсальная сеть, обладающая большей гибкостью в своей работе, отмечают исследователи.

Бывший научный сотрудник MIT Нихарика Джинган также является ведущим автором исследования, которое опубликовано сегодня в Nature Communications. Эвелина Федоренко, доцент кафедры мозга и когнитивных наук MIT и член Института исследований мозга Макговерна при MIT, и Свати Киран, профессор нейрореабилитации в Бостонском университете, являются старшими соавторами статьи.

Устойчивость языка

Чтобы изучить влияние старения на мозг, исследователи рассмотрели две группы людей в возрасте 17–39 и 41–80 лет. Основываясь на предыдущих исследованиях, они ожидали, что сеть множественного спроса, включающая несколько областей в лобных и теменных долях мозга, будет выглядеть иначе в мозге пожилых людей.

«Хорошо известно, что исполнительные функции, такие как внимание, рабочая память и когнитивный контроль, имеют тенденцию снижаться с возрастом. Также известно, что, в противовес этому, языковые навыки обычно остаются довольно стабильными или даже улучшаются с возрастом», — говорит Билло. — «Эти два типа функций при здоровом старении действительно движутся в противоположных направлениях. С точки зрения поведения это довольно хорошо установлено, и мы хотели посмотреть, так ли это в мозге».

В предыдущих исследованиях сети множественного спроса ученые обнаружили, что по мере старения людей активность сети становится менее синхронизированной. Некоторые нейробиологи выдвигали гипотезу, что это может происходить и в языковой сети, но исследования не нашли убедительных доказательств этого.

Исследователи из MIT смогли изучить обе сети, разработав задачи, которые вызывают отклик преимущественно либо в языковой сети, либо в сети множественного спроса. Это позволило им определить для каждого участника области мозга, принадлежащие к каждой сети.

Во время задачи на пространственную память — запоминание расположения квадратов в сетке — исследователи подтвердили, что сеть множественного спроса демонстрирует измененную активность у пожилых людей. По сравнению с молодыми испытуемыми их сети были меньше, менее синхронизированы, а общий уровень активации был слабее.

Чтобы идентифицировать языковую сеть, исследователи предложили участникам слушать истории и читать предложения. Они обнаружили, что в обеих группах активность мозга в ответ на язык демонстрировала схожие уровни и пространственное распределение по всей сети.

Они также обнаружили, что молодые и пожилые испытуемые демонстрировали схожие реакции мозга, когда сталкивались с незнакомым словом или необычной грамматической конструкцией.

«Ранее мы использовали подобные материалы, чтобы показать, что молодые люди проявляют сильную чувствительность к этим моментам лингвистической сложности: активность в языковых областях возрастает. Здесь мы обнаружили, что у пожилых людей также наблюдается эта чувствительность, что говорит о том, что нет ничего принципиально иного в том, как они обрабатывают язык», — говорит Федоренко.

Языковой импульс

Исследователи также показали, что у пожилых людей языковая сеть не проявляла никаких признаков снижения синхронизации. Кроме того, сеть не демонстрировала признаков слияния с сетью множественного спроса, как предполагали некоторые нейробиологи.

Хотя в этом исследовании не оценивались языковые способности, другие работы показали, что языковые навыки не только не снижаются с возрастом, но у некоторых людей обработка языка в пожилом возрасте даже улучшается. Это может быть связано с тем, что словарный запас и навыки чтения могут постоянно расти с течением времени, говорят исследователи.

«Словарный запас продолжает увеличиваться до тех пор, пока люди его измеряют, что вполне логично. Люди сталкиваются со всё большим количеством языка, а пожилые люди иногда начинают больше читать, поэтому они получают дополнительный стимул — это как большая языковая модель, обученная на всё больших объемах данных», — говорит Федоренко.

Учитывая эти результаты, можно сделать обобщение: части мозга, специализирующиеся на определенных функциях, таких как язык, могут быть менее подвержены возрастному снижению, чем сеть множественного спроса. Эта сеть уникальна своей способностью придавать человеческому мозгу гибкость для изучения новых навыков и адаптации к новым ситуациям.

«Сеть множественного спроса — это другая система в том смысле, что она не накапливает знания с течением времени. Это скорее гибкий ресурс, который можно использовать самыми разными способами. И почему-то именно это наиболее уязвимо к старению», — говорит Федоренко. — «Почему она так уязвима — это очень хороший вопрос».