Наука о мозге и продолжительности жизни Homo Sapiens: энергетическая, квантовая, биофизическая, биохимическая и хронобиологическая потеря управляемости когнитивным мозгом процессов здорового старения

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАУКА О МОЗГЕ И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЖИЗНИ HOMO SAPIENS: ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ, КВАНТОВАЯ, БИОФИЗИЧЕСКАЯ, БИОХИМИЧЕСКАЯ И ХРОНОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ПОТЕРЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ КОГНИТИВНЫМ МОЗГОМ ПРОЦЕССОВ ЗДОРОВОГО СТАРЕНИЯ

Романчук Н.П., Волобуев А.Н., Булгакова С.В.



Аннотация

когнитивный мозг альцгеймер генетический

Наука о когнитивном мозге -- это новая, современная, молодая мультидисциплинарная и мультипарадигмальная научная платформа, включающая ядерную медицину, нейробиологию, нейрофизиологию, нейроэндокринологию, нейроиммунологию и др., через призму фундаментально-прикладных алгоритмов / инструментов / технологий на патогенез, диагностику, лечения и профилактику нейродегенеративных заболеваний. Наука о когнитивном мозге и долголетии Homo sapiens изучает энергетическую, квантовую, биофизическую и биохимическую потерю управляемости когнитивным мозгом процессов здорового старения. Циркадианное, электромагнитное и нутрициологическое старение -- это энергетическая, квантовая, биофизическая и биохимическая потеря управляемости когнитивным мозгом хронобиологических процессов, связанных с возраст- ассоциированными заболеваниями (синдромами, симптомами). Сформирована новая авторская мультидисциплинарная и мультипарадигмальная платформа, через призму фундаментально-прикладных алгоритмов (инструментов, технологий) на патогенез, диагностику, лечение и профилактику данной нейродегенерации (болезни Альцгеймера, сосудистой деменции), которая позволяет стратегически моделировать и прогнозировать время (возраст) наступления когнитивного снижения при болезни Альцгеймера. Когнитивный мозг Homo sapiens -- это биологические, биофизические, нейрофизиологические и медико-социальные парадигмы обмена информацией. Достижением исследований Н. П. Романчук является установление многих генетических и эпигенетических факторов когнитивного снижения и нейродегенеративных заболеваний. Современные технологии ядерной медицины позволяют восстановить структурно-функциональный когнитивный мозг.

Ключевые слова: наука о мозге, когнитивный мозг, эпигенетика, биоэлементология, нутрициология мозга, микробиота кишечника, когнитивные эмоции Homo sapiens.



Abstract

BRAIN AND LIFESPAN SCIENCE HOMO SAPIENS: ENERGY, QUANTUM, BIOPHYSICAL, BIOCHEMICAL AND CHRONOBIOLOGICAL LOSS OF CONTROLLABILITY COGNITIVE BRAINS OF HEALTHY AGING PROCESSES

Cognitive brain science is a new, modern, young multidisciplinary and multiparadigm scientific platform involving nuclear medicine, neuroscience, neurophysiology, neuroendocrinology, neuroimmunology, etc., through the prism of fundamentally applied algorithms/tools/technologies for pathogenesis, diagnosis, treatment and prevention of neurodegenerative diseases. Cognitive brain science and longevity Homo sapiens: energy, quantum, biophysical and biochemical loss of cognitive brain controllability of aging processes. Circadian, electromagnetic, and nutriciological aging is the energy, quantum, biophysical, and biochemical loss of cognitive brain controllability of chronobiological processes associated with age-associated diseases (syndromes, symptoms). A new author's multidisciplinary and multi-paradigm platform has been formed, through the prism of fundamental applied algorithms/tools/technologies for the pathogenesis, diagnosis, treatment and prevention of this neurodegeneration (Alzheimer's disease, vascular dementia), which allows you to strategically simulate and predict the time (age) of onset of cognitive decline in Alzheimer's disease. Homo sapiens: cognitive brains are biological, biophysical, neurophysiological, and medico-social information exchange paradigms. The achievement of research Romanchuk N. P. is the establishment of many genetic and epigenetic factors of cognitive decline and neurodegenerative diseases. Modern technologies of nuclear medicine make it possible to restore the structural-functional cognitive brain.

Keywords: brain science, cognitive brain, epigenetics, bioelementology, brain nutritiology, gut microbiota, Homo sapiens cognitive emotions.



Основная часть

Цель исследования -- внедрение современной авторской мультидисциплинарной платформы «Когнитивные эмоции Homo sapiens», с тиражированием гибридных и комбинированных технологий управления когнитивным мозгом процессов старения (возрастное, ускоренное, патологическое). Наука о мозге и продолжительности жизни H. sapiens -- это, энергетическая, квантовая, биофизическая, биохимическая и хронобиологическая потеря управляемости когнитивным мозгом процессов здорового старения. Наука о мозге и продолжительности жизни H. sapiens -- отвечает на три научно-практических проблемы о первичности возрастного снижения энергетического потенциала организма и головного мозга:

Во-первых, что первично: когнитивное снижение головного мозга или ускоренное старение организма;

Во-вторых, о доминирующем влиянии нейродегенерации на патологическое старение организма, и наоборот;

В-третьих, синхронизация: ЗОЖ, физической активности, здоровой микробиоты, биоэлементологии и нутрициологии мозга, генетики и эпигенетики -- на прямые и обратные нейрокоммуникации «Висцерального и когнитивного мозга».

Старение -- это энергетическая квантовая биофизическая и биохимическая утрата/потеря управляемости когнитивным мозгом процессов здорового старения и связанных с возраст-ассоциированными заболеваниями (синдромами, симптомами). Старение -- это не только важнейший патологический процесс в медицине, который причиняет страдания индивидуумам, но также считается основным механизмом отбора в биологии, который приносит пользу.

Социальное и экономическое старение H. sapiens

Рекомендации по профилактике деменции и болезни Альцгеймера [1-7]:

1. Семейный гериатр! В каждой семье должен быть семейный гериатр -- консультант для различных форм консультирования (в т ч. информационных), с целью раннего выявления, доверия, комплаенса и когнитивного семейного сопровождения при деменции и болезни Альцгеймера.

Мозг стареет, мы склонны испытывать когнитивное снижение и подвержены большему риску нейродегенеративных заболеваний, в первую очередь болезни Альцгеймера и деменции. Симптомы хронических нервно-психических заболеваний также обостряются в процессе старения. Однако процесс старения не оказывает на людей единообразного воздействия; и, по сути, процесс старения не представляется единообразным даже внутри отдельного человека. Современные нейровизуализационные исследования старения мозга и использования информативных биомаркеров старения организма, включая длину теломер, эпигенетические часы и силу захвата и т. д., устанавливают прогноз хронологического возраста у здоровых людей. В настоящее время они применяются к группам гериатрических, неврологических и психиатрических заболеваний, чтобы дать представление о том, как эти заболевания взаимодействуют с процессом старения, и дать индивидуальные прогнозы о будущем здоровье мозга и тела. Исследуется интеграции различных видов биологических измерений, как из мозга, так и тела, чтобы построить более полные модели процесса биологического старения (Рисунок 1-3) [1, 2].



Рисунок 1 Рекомендации по профилактике деменции и болезни Альцгеймера [1, 2]

2. Нейропсихологическое тестирование. Главная задача проведения гериатрической оценки базовой активности в повседневной жизни пожилого человека (шкала Бартел), оценки повседневной инструментальной активности (шкала IADL) и нейропсихологического тестирования когнитивных функций (память, внимание, речь, праксис, гнозис, мышление (шкалы: Mini Cog; MMSE; MOCA) -- это, определение дальнейшей маршрутизации пожилого человека при когнитивном снижении (когнитивных нарушениях и когнитивных расстройствах), с проведением дообследования (нейровизуализации). Нейропсихологическое тестирование является ранним инструментом диагностики деменции и болезни Альцгеймера, когда нет клинической картины указанных заболеваний. Если нет базовых тестирований амбулаторно, то происходит поздняя диагностика. Кроме того, ранние признаки деменции и болезни Альцгеймера не замечают (не признают как болезнь) в семье родственники и знакомые



Рисунок 2 Советы по улучшению работы когнитивного мозга, нейрогенеза и нейропластичности [2]

3. Хроническая ишемия мозга. Хроническая ишемия головного мозга человека является циркадианным (суточным) «маяком» сигнализирующим о степени недостаточности кровоснабжения головного мозга. Церебральный атеросклероз и хроническая ишемия мозга один из самых распространенных диагнозов на приёме у гериатра, невролога и терапевта для пациентов старшей возрастной группы. Наибольшее влияние в развитии хронической ишемия головного мозга оказывают атеросклероз, артериальная гипертензия, их сочетание. Атеросклеротическое поражение крупных сосудов, которые со временем стенозируются, заслуживают внимания -- гемодинамически значимые стенозы. Для гипертонического поражения, наоборот, характерно повреждение мелких сосудов головного мозга. Особенно опасно кризовое течение гипертонии, во время которого значительно возрастает нагрузка на сосуды. Пораженные атеросклерозом артерии и гипертония, не в состоянии поддерживать нормальный мозговой кровоток.

4. Возрастные заболевания. Основные возраст-ассоциированные заболевания: старческая астения, артериальная гипертония, сахарный диабет, остеопороз, анемия и др. Все перечисленные заболевания влияют на когнитивное снижения мозга. Необходимо, кроме перечисленных заболеваний, особое внимание обращать на лечение и профилактику анемий (железодефицитная и др.), а также на гиперкоагуляционный синдром (густая кровь) -- нарушение способно стать причиной развития ряда тяжелых заболеваний. Напомним, что кровь -- основная биологическая жидкость, которая выполняет ряд важных функций в организме. Она транспортирует питательные вещества и кислород во внутренние органы, а также обеспечивает иммунитет. От состава, консистенции и вязкости зависит здоровье. Важно, чтобы уровень всех составляющих был сбалансирован. Вязкость является показателем соотношения жидкой основы и клеточной массы. Так, при недостатке эритроцитов развивается анемия, и плазма приобретает чрезмерно жидкую консистенцию, а их избыток провоцирует ее сгущение.

Рисунок 3 Советы родственникам и близким при общении с больными деменцией и болезнью Альцгеймера [2]

5. Полипрагмазия. Полипрагмазия определяется как одновременное назначение пяти и более лекарственных препаратов для длительного применения. Явление чаще встречается у пациентов пожилого или старческого возраста и сопряжено со значительным повышением риска нежелательных явлений, увеличением длительности госпитализации и ухудшением исходов. Один из популярных способов классификации полипрагмазии: малая (одновременное назначение 2-4 лекарств), большая (5-9 лекарств одновременно) и чрезмерная (назначение 10 и более лекарственных средств). Основные проблемы медикаментозной терапии пожилых граждан: 1) увеличение потребности в лекарственных средствах; 2) возраст-опосредованные изменения фармакокинетики и фармакодинамики назначаемых препаратов; 3) возрастные особенности межлекарственных взаимодействий; 4) самолечение.

Регулярный контроль и корректировка лечения. Врач должен выбрать критерии, методы, средства и сроки контроля фармакотерапии. С ними нужно ознакомить пациента, объяснить ему, как правильно вести контроль и какие нежелательные побочные реакции могут возникнуть. Они могут быть неспецифическими, например, привести к усугублению гериатрических синдромов, таких как внезапные падения, деменция, спутанность сознания, недержание мочи. Консультации должны проходить регулярно, по определенным датам.

6. Биоэлементология и нутрициология мозга. Диета для мозга.

Современное и своевременное внедрение эпигенетических постулатов питания от «Здоровое питание матери -- лучшее начало жизни» до «Здоровое питание человека -- обеспеченное здоровое старение» позволит эффективной реализации программ долголетия и сверхдолголетия H. sapiens и мозга H. sapiens. Функциональные продукты питания и их целевые пищевые компоненты могут вызывать защитные эпигенетические модификации на протяжении всей жизни, причем питание на ранних этапах жизни особенно важно. Врачами гериатрами разработаны принципы диетического питания, для улучшения когнитивных функций. Пакет диетических рекомендации направлен не только в медицинские организации, но и во все социальные учреждения, пансионаты, а также, для пациентов, находящихся в системе долговременного ухода на дому, общественные и волонтерские организации.

7. Нейрогимнастика. Физическая активность и лечебная физическая культура. Согласно рекомендациям лечащего врача с учетом показаний и противопоказаний.

8. Циркадианный сон. Гигиена сна и профилактика бессонницы. Междисциплинарный подход врачей-специалистов: гериатра, невролога, психиатра, психотерапевта, клинического психолога.

Нервные клетки восстанавливаются! Нейрогенез и нейропластичность. Когнитивные тренинги. Нейронаука -- междисциплинарная область знаний, охватывающая широкий спектр исследований мозга и нейронных процессов: от молекулярных структур, до работы нейронных сетей и мозга в целом, структуры мозга и функционирования нервной системы, связи нервных процессов с общей физиологией и поведением человека. Нейронаука сформировалась, выйдя за рамки нейробиологии и включив в себя методы нейрофизиологии, медицины, фармакологии, генетики. Исследования взаимосвязей нервной системы с различными аспектами человеческой деятельности позволили включить в нейронауку методы психологии, лингвистики, информатики, когнитивных наук и прийти к формированию множества новых дисциплин, таких как нейропсихология, нейроэтика, нейроинформатика и др. [1-7].

Основа методов нейронауки -- нейровизуализация, или фиксация и непосредственная визуализация функционирования различных отделов мозга и других участков нервной системы при определенных состояниях человека и выполнении человеком тех или иных действий:

- магнитно-резонансная томография (МРТ) -- способ получения изображений внутренних отделов мозга с использованием ядерного магнитного резонанса;

- функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) -- позволяет определить активацию определенной области головного мозга во время его нормального функционирования под влиянием различных физических факторов и при различных состояниях;

- позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) -- радионуклидный томографический метод исследования внутренних органов человека или животного. Метод основан на регистрации пары гамма-квантов, возникающих при аннигиляции позитронов с электронами;

- магнитоэнцефалография (МЭГ) -- нейровизуализационная технология, используемая для измерения с помощью особо чувствительных устройств тех магнитных полей, которые производит электрическая активность головного мозга;

- электроэнцефалография (ЭЭГ) -- метод исследования функционального состояния головного мозга путем регистрации его биоэлектрической активности;

- транскраниальная магнитная стимуляция -- технология, благодаря которой можно активизировать или, наоборот, замедлять работу отдельных зон мозга;

- айтрекинг, или окулография (eye tracking, oculography) -- технология, отслеживающая движения глаз и позволяющая проследить последовательность, с которой глаза наблюдателя фиксируют различные части рассматриваемого объекта.

Эффективность когнитивных тренингов для профилактики и лечения болезни Альцгеймера и деменции, зависит, как от результатов качественного и полного пакета нейропсихологического тестирования, методов нейровизуализации, так и от персонального участия гражданина, родственников, общественности, медико-социального сопровождения (Рисунки 1-3).

Эмоции, если их не регулировать, приводят к аллостатической нагрузке/перегрузке и, в конечном счете, к биологическому старению и ранним заболеваниям. Когнитивный мозг H. sapiens интегрирует и синхронизирует нейробиологические, нейрофизиологические и нейроэндокринологические эмоции, способствующие состраданию и межсубъективности, которые помогут уменьшить стресс и повысить сострадательное посредничество для разрешения конфликтов. Зависимость эмоциональных состояний от контекста также имеет решающее значение для исследований аффективной неврологии, в которых мы хотим экспериментально манипулировать эмоциональными состояниями. Эмоции - это, функциональные состояния, реализуемые в деятельности нейронных систем, которые регулируют сложное поведение [1].

Стратегическим является создание интегративной рабочей модели эмоций и стресса, в которой указаны временные рамки для измерения стресса: острого, событийного, ежедневного и хронического -- и более точный язык для измерения стресса. Эмоции, если их не регулировать, приводят к аллостатической нагрузке/перегрузке и, в конечном счете, к биологическому старению и ранним заболеваниям [1].

Когнитивный мозг H. sapiens -- это биологические, биофизические, нейрофизиологические и медико-социальные парадигмы обмена информацией. В 15-летних исследованиях Романчук Н. П. показано, что для нового нейрогенеза и нейропластичности, для управления нейропластичностью и биологическим возрастом человека, для современной нейрофизиологии и нейрореабилитации когнитивных нарушений и когнитивных расстройств необходимо достаточное функциональное и энергетическое питание мозга с использованием современных нейротехнологий ядерной медицины. Современные технологии искусственного интеллекта способны на многое, в том числе и прогнозировать когнитивные нарушения и когнитивные расстройства, с помощью комбинированной и гибридной нейровизуализации, секвенирования нового поколения и др., с целью начала своевременной и эффективной реабилитации мозга H. sapiens [1].

Социальные чувства имеют концептуальные и эмпирические связи с аффектом и эмоциями. Современная проблема аффективной неврологии -- это детализировать причинно-следственные взаимодействия между эмоциональными состояниями, переживаниями эмоций и концепциями эмоций: у здоровых взрослых людей все три обычно происходят вместе. Эмоциональные состояния, наряду со многими другими признаками психического состояния, обеспечивают причинно-следственные объяснения поведения. Эмоции являются «целенаправленными», потому что они направлены на подготовку организма к реагированию на ситуации, которые неоднократно возникали на протяжении эволюции [1].

На концептуальных стадиях развития эмоции становятся более дифференцированными и разнообразными, поскольку когнитивный мозг H. sapiens (индивида/персоны/личности) откладывает воспоминания об эмоциональных событиях, часто вызванных социальными взаимодействиями, оценивает ситуации и развивает механизмы преодоления, включая ожидание, соответствующие уровни возбуждения и когнитивный контроль эмоционального поведения [1].

Исследована новая роль кортизола, эстрогена, тестостерона и окситоцина в возрастных нейрокоммуникациях головного мозга для работы нейроэкономического разума, способного к формированию и строительству предпочтений, решений в условиях риска и неопределенности, межвременного выбора, стратегических решений, требующих прогнозирования поведения других и роли доверия и сотрудничества в таких решениях. Мозг H. sapiens работая в режиме гениальности (таланта, креативности) требует создания и поддержание современных нейрокоммуникаций между новой корой и гиппокампом (библиотекой памяти, винчестером памяти), формированием новых структурнофункциональных нейрокоммуникаций в мозге H. sapiens которые происходят непрерывно на протяжении всей жизнедеятельности от рождения до сверхдолголетия, и имеют творческие преимущества в эпоху современного нейробыта и нейромаркетинга.

В исследовании [1], сделаны следующие выводы:

1. Интегративная рабочая модель эмоций и стресса, в которой указаны временные рамки для измерения стресса (острого, событийного, ежедневного и хронического) позволяет формировать более точный язык для измерения стресса.

2. Эмоции, если их не регулировать, приводят к аллостатической нагрузке/перегрузке и, в конечном счете, к биологическому старению и ранним заболеваниям.

3. Новая авторская мультидисциплинарная и мультипарадигмальная платформа, и современные фундаментально-прикладные алгоритмы (инструменты, технологии) на патогенез, диагностику, лечения и профилактику данной нейродегенерации болезни Альцгеймера позволяет стратегически моделировать и прогнозировать время (возраст) наступления когнитивного снижения при болезни Альцгеймера.

4. Мозг H. sapiens работая в режиме гениальности (таланта, креативности) требует создания и поддержание современных нейрокоммуникаций между новой корой и гиппокампом (библиотекой памяти, винчестером памяти), формированием новых структурно-функциональных нейрокоммуникаций в мозге H. sapiens которые происходят непрерывно на протяжении всей жизнедеятельности от рождения до сверхдолголетия, и имеют творческие преимущества в эпоху современного нейробыта и нейромаркетинга.

5. Эмоциональные состояния, наряду со многими другими признаками психического состояния, обеспечивают причинно-следственные объяснения поведения. Эмоции являются «целенаправленными», потому что они направлены на подготовку организма к реагированию на ситуации, которые неоднократно возникали на протяжении эволюции.

6. На концептуальных стадиях развития эмоции становятся более дифференцированными и разнообразными, поскольку когнитивный мозг H. sapiens (индивида / персоны / личности) откладывает воспоминания об эмоциональных событиях, часто вызванных социальными взаимодействиями, оценивает ситуации и развивает механизмы преодоления, включая ожидание, соответствующие уровни возбуждения и когнитивный контроль эмоционального поведения.

7. Когнитивный мозг H. sapiens интегрирует и синхронизирует нейробиологические, нейрофизиологические и нейроэндокринологические эмоции, способствующие состраданию и межсубъективности, которые помогут уменьшить стресс и повысить сострадательное посредничество для разрешения конфликтов.

8. Функционально-сбалансированные пищевые эмоции (хлеб и эмоции) (Романчук Н. П. патенты на изобретения РФ №2423873 от 20.07.2011 и №2489038 от 10.08.2013) -- это комбинированное лечение с применением функциональных продуктов питания (персонифицированных по содержанию макро- и микроэлементов, витаминов и клетчатки) и лекарственных препаратов (с положительным влиянием на биомикробиоту) -- способных к нормализации патологически измененных биологических ритмов -- перспективное направление нейронутрициологии XXI века.

Комплексная междисциплинарная программа профилактики, раннего выявления, диагностики и лечения когнитивных расстройств у лиц пожилого и старческого возраста в Российской Федерации, включает: информационно-просветительскую деятельность;

правовые и законодательные аспекты; организацию службы помощи пациентам с когнитивными нарушениями; роль социальной защиты; образование и подготовку специализированных кадров; научные исследования; цифровые решения; финансовое обеспечение службы помощи при когнитивных расстройствах; план действий.

Старение -- это адаптация, которая отбирает у животного мира жизнь

Старение -- это адаптация, которая приносит пользу виду, но не индивидууму. В родословной происходит отбор против генов зародышевой линии, которые нарушают гомеостаз. Отбор действует окольным путем: в течение жизни нарушение гомеостаза органа, скажем сердца, инициирует старение органа. В пожилом возрасте, после размножения, состояние покоя заканчивается, и инициирующий сигнал активируется и усиливается. Ускоряется отказ органа (сердца), что приводит к смерти. Эта смерть, в свою очередь, уменьшает родительскую заботу о потомстве, уменьшая его шансы на выживание; это уменьшает частоту генов неблагоприятной зародышевой линии в популяции. Следовательно, страдают как родители, так и потомство. Совокупным общим результатом является отбор против соответствующих генов зародышевой линии.

Согласно гипотезе [8], смерть от болезни иногда приносит пользу. Более того, гипотеза подразумевает неожиданную эволюционную связь между родительской заботой и старением (включая рак). Новые идеи касаются примитивных процессов, наблюдаемых в нашей собственной жизни, и которые считаются хорошо понятыми. Идеи незнакомы, и их нелегко воспринять -- они представляют собой новую, принципиально новую точку зрения на жизнь, поистине новую парадигму. Например, пагубный для индивидуума рак в явном случае конфликта между индивидом и видом на протяжении многих поколений приносил бы пользу виду. На более глубоком уровне «... рак и старение имеют общее происхождение». Существует много сходств и связей между раком и старением, например, в клеточном старении. Этиология рака включает воспаление, и связанные с возрастом заболевания показывают аналогичную роль «воспаления». Другими сходными чертами являются полигенность, т. е. вовлечение митохондрий и помехи, связанные с физической активностью. Старение также является механизмом отбора, но вместо отбора против многопричинного рассеивания энергии, отбора против многопричинного нарушения гомеостаза. Параллельные частичные процессы позволяют комбинировать в единой модели адаптации к раку и старению [8]. Модель представляет новую точку зрения на биологию и медицину. В течение жизни организма сохранение приобретенного в ходе эволюции генома считается столь же важным для вида, как и создание новой функциональности (Рисунок 4) [8].

Хотя старение исторически считалось защитным механизмом против онкогенеза, активность стареющих клеток все чаще ассоциируют с возрастными заболеваниями, включая рак. Нацеливание на клеточное старение сенолитиками исследуется в качестве терапии против старения. Многие болезни человека также встречаются у других животных и, в отличие от более ранних предположений, старение происходит у большинства животных в дикой природе. Старение может затронуть все виды животных. Почти вся нынешняя человеческая смертность (~90%) может быть связана с так называемым старением [8].

Рисунок 4 A. Различие между заболеваниями, не связанными с возрастом, и «возрастными заболеваниями» по разной частоте встречаемости с возрастом в течение жизненного цикла. B. Смертность из-за старения следует закону Гомперца: смертность р (x) = a e^bx, где x -- возраст, а также параметры а и b [9, 10]. Кривая зависимости смертности от возраста линейна на полулогарифмическом графике: log р (x) = log а + (b log e) x. Многие из этих заболеваний могут в конечном итоге способствовать развитию сопутствующей патологии, связанной с «гериатрическими синдромами» [11], которые включают по меньшей мере 6 клинических состояний: распространенные состояния, которые лечат гериатры, включая бред, падения, слабость, головокружение, обморок и недержание мочи

Согласно, современным клиническим рекомендациям по профилю «Гериатрия», к гериатрическим синдромам относятся: старческая астения, деменция, делирий, депрессия, синдром поведенческих и психический нарушений у пациентов с деменцией, остеопороз, саркопения, функциональные нарушения, снижение мобильности, нарушение равновесия, головокружение, ортостатический синдром (ортостатический гипотония, ортостатическая тахикардия с симптомами или без), сенсорные дефициты (снижение зрения, снижение слуха), недержание мочи/кала, констипационный синдром, недостаточность питания (мальнутриция), дегидратация, хронический болевой синдром.

В настоящее время, действующие клинические рекомендации по профилю «Гериатрия» в Российской Федерации, следующие:

Когнитивные расстройства (КР) у лиц пожилого и старческого возраста: код по МКБ- 10: F00-03. G30-31. I67-69.

Падения у пациентов пожилого и старческого возраста: код по МКБ-10: W00-W08, W10, W11, W17-W19, R29.6.

Старческая астения: код по МКБ-10: R54.

Недостаточность питания (мальнутриция) у пациентов пожилого и старческого возраста: по МКБ-10: E43, Е44, E46.

Недержание мочи: код по МКБ-10: N39.3, R32.

Хроническая боль у пациентов пожилого и старческого возраста: по МКБ-10: R52.1; R52.2; R52.9; М25.5; М54.5; М54.; R10.2.

Многочисленными исследованиями, установлено, что накопление повреждений отслеживается специальной системой феноптоза, посылающей сигнал смерти для приведения в действие феноптотической программы, когда количество повреждений достигает некоторого критического уровня. В системе [12] летальный исход, по-видимому, является результатом феноптоза задолго до того, как случайные травмы делают функционирование организма невозможным. Таким образом, феноптоз старых особей можно рассматривать как инструмент для очистки популяции от тех, чьи геномы сильно повреждены. Аргумент против старения, учитывая преимущества, заключается в том, что старение наступит слишком поздно в жизненном цикле, поскольку ему предшествует размножение. То, что происходит [12] в пострепродуктивный период, теоретически находится вне досягаемости отбора и не имеет к нему отношения. Мы утверждаем, что на всех стадиях жизненного цикла интенсивный отбор противодействует увеличению мутационной нагрузки. Рак и старение делают это в конце жизненного цикла путем самоактивирующегося феноптоза, который увеличивает вероятность гибели потомства из-за ослабления родительской заботы; это основные адаптации, передаваемые видом.

Среди биогеронтологов существует консенсус в отношении того, что старение происходит либо в результате целенаправленной, основанной на геноме, эволюционной программы [13], либо из-за спонтанных, случайно возникающих, неадаптивных событий. Ни одна из концепций еще не определила конкретный механизм, объясняющий возникновение старения и его ускорение в середине жизни и после. Представлен новый [13], объединяющий механизм с эмпирическими данными, который описывает, как старение становится непрерывным по мере развития. Предполагается, что старение возникает в результате ухудшения регуляторного процесса, который направляет морфогенез и морфостаз. Регуляторная система состоит из общегеномной «основы», в пределах которой ее специфические гены дифференцированно экспрессируются локальными эпигенетическими ландшафтами клеток и тканей, в которых они находятся, что объясняет ее целостную природу. Морфостаз развился у людей, чтобы обеспечить воспитание зависимого потомства в течение первого десятилетия юной взрослости, когда пик родительской жизнеспособности преобладает в отсутствие старения. Строгая избыточность каждого регуляторного цикла морфостаза требует чувствительной зависимости от начальных условий, чтобы избежать инициирования детерминированного поведения хаоса. Однако, когда естественный отбор снижается по мере приближения к среднему возрасту, стойкое, прогрессирующее и специфическое повреждение ДНК и неправильный ремонт изменяют начальные условия регуляторного процесса, тем самым ставя под угрозу регуляторную избыточность морфостаза, провоцируя хаос, инициируя старение и впоследствии ускоряя старение [13].

В исследовании П. И. Романчук, установлено: мультимодальные инструменты, биочипирование, нейронные и мозговые чипы, технологии секвенирования следующего (нового) поколения создают биомаркеры для управления структурой здоровой биомикробиоты и функционального питания, в зависимости от целевых показателей; функциональный продукт питания с помощью биомаркеров и технологий искусственного интеллекта является целевой питательной средой как для организма в целом, так и для биомикробиоты в частности; хрономедицинские технологии -- это математические модели и искусственный интеллект, которые предсказывают биологический возраст человека с помощью данных метилирования ДНК, модификации гистонов, ремоделирование нуклеосом и микроРНК, и являются наиболее точными биомаркерами процесса старения; факторы образа жизни и воздействия окружающей среды оставляют эпигенетические следы на нашей ДНК, которые влияют на экспрессию генов, некоторые из них оказывают защитное действие, а другие -- вредное; генетические и эпигенетические факторы -- обеспечивающие здоровое старение, долголетие и сверхдолголетие, требуют от человека разумного нового взаимодействия с природой и обществом, и ответственности за будущие здоровые поколения [4].

Новая эпигенетика H. sapiens управляет взаимодействием эпигенетических механизмов старения и долголетия с биологией, биофизикой, физиологией и факторами окружающей среды в регуляции транскрипции. Старение -- это структурно-функциональная перестройка (перепрограммирование) и постепенное снижение физиологических функций организма, которые приводят к возрастной потере профессиональной пригодности, болезням, и к смерти. Понимание причин здорового старения составляет одно из самых проблемных междисциплинарных направлений [4].

Механизм памяти головного мозга представляет собой сеть циклических нейронных цепей (ЦНЦ), охватывающую весь мозг. Команда на активацию отдельных ЦНЦ исходит из гиппокампов, где содержатся адреса всех ПНЦ [14]. Для выключения из активированного состояния гиппокамп дает соответствующую команду в ЦНЦ. Это приводит к выбросу ГАМК в синаптическую щель и подавлению активности ПНЦ. При дефиците ГАМК в головном мозге многие ЦНЦ выключаются из механизма памяти, что вызывает когнитивную дисфункцию, часто проявляющуюся в виде симптомов болезни Альцгеймера и сенильной деменции альцгеймеровского типа [15].

Формирование у человека в указанные периоды интеллектуальных способностей сопряжено с максимальной скоростью образования синаптических связей между нейронами головного мозга, что требует большого объема различной информации. При недостаточном ее потоке ребенок испытывает «информационный голод», вызывающий у него состояние дискомфорта [15]. Однако очень важны стохастические связи. Они возникают в виде случайных контактов различных ПНЦ часто находящихся далеко друг от друга. Обычно эти контакты бессмысленны, но иногда они могут привести к какому-либо озарению, открытию. По-видимому, в этом суть того, что человек называет интуицией особенно в творческой деятельности. Именно стохастические связи ЦНЦ обеспечивают научно-технический прогресс человечества, что предопределяет их особую важность [16].

Человеческий мозг -- это главный инструмент и самый ценный ресурс на нашей планете. Нейротехнологии-2024, нейротехнологии-2030 и нейротехнологии-2045 -- это генетическая и эпигенетическая программа «Мозг H. sapiens», гериатрическая гибридная «The Secret» долгосрочная нейрореабилитация, нейротехнологии «Мозг -- интерфейс компьютера» и нейросети «Мозг и микробиота» -- это долговременное пациент- ориентированное мультимодальное системное взаимодействия врача-пациента во всех сферах жизнедеятельности [3]. Продолжительность жизни человека в значительной степени определяется эпигенетически. Эпигенетическая информация обратима, наши исследования дают возможность терапевтического вмешательства при здоровом старении, и связанных с возрастом заболеваниях [4]. Эпигеном характеризуется сложными взаимодействиями метилирования ДНК, комплексов ремоделирования хроматина, модификаций гистонов, вариантов гистонов, модифицирующих гистонов ферментов и других факторов, таких как нкРНК (Рисунок 5) [17].

Метилирование ДНК присутствует во всем геноме, за исключением промоторных областей, CpG-островков. Комплексы ремоделирования хроматина изменяют структуру хроматина, создавая доступный хроматин для связывания транскрипционных регуляторных факторов, таких как факторы транскрипции, коактиваторы и базальный механизм транскрипции, включая РНК-полимеразу II. Активно транскрибируемые гены маркируются активным метилированием гистона H3K4me3 и активным ацетилированием гистона, таким как H3K9ac, в месте начала транскрипции модификаторами гистона, такими как гистонацетилазы и гистонаметилазы. Варианты гистонов, такие как H2A.Z и H3.3, маркируют свободные от нуклеосом участки транскрипционно активных промоторов и других регуляторных элементов. НкРНК участвуют в поддержании гетерохроматических областей.



Рисунок 5 Эпигеном: метилирования ДНК, ремоделирования хроматина, модификация модифицирующих гистонов ферментов и других факторов, таких как нкРНК [17]

Исследовано [17], что в гиппокампе больного с болезнью Альцгеймера было идентифицировано до 118 связанных с болезнью Альцгеймера дифференциально метилированных положений (ДМП), и расширенное картирование специфических областей было получено с помощью бисульфитного клонирования секвенирования. Связанные с болезнью Альцгеймера ДМП были достоверно коррелированы с фосфорилированной тау- нагрузкой. Функциональный анализ показал, что связанные с болезнью Альцгеймера ДМП были обогащены сбалансированными промоторами, которые обычно не поддерживались в преданных нейронных клетках-предшественниках, как показали эксперименты ChiP-qPCR. Интересно, что ДМП, связанные с болезнью Альцгеймера, преимущественно задействуют гены, связанные с нейроразвитием и нейрогенезом. Результаты предполагают [17], что измененное метилирование ДНК в гиппокампе болезнью Альцгеймера происходит в специфических регуляторных областях, имеющих решающее значение для дифференцировки нейронов, поддерживая идею о том, что нейрогенез взрослого гиппокампа может играть определенную роль в болезни Альцгеймера через эпигенетические механизмы (Рисунок 6). Эпигеномный ландшафт болезни Альцгеймера все еще остается сложной задачей. Чтобы охарактеризовать эпигенетическую молекулярную основу гиппокампа человека при болезни Альцгеймера, профилировали уровни метилирования ДНК по всему геному в образцах гиппокампа из когорты чистых пациентов с болезнью Альцгеймера и контрольных групп с помощью матриц метилирования Illumina 450K [17].

Рисунок 6 Эпигеномный ландшафт болезни Альцгеймера и уровни метилирования ДНК [17]

Эпигенетические часы ассоциировали болезнь Альцгеймера с ускорением эпигенетического возраста. В исследовании [18], разработали и проверили два эпигенетических часа, специфичных для области мозга мыши, из гиппокампа C57BL/6J и коры головного мозга. Эпигенетические часы основаны на возрастных изменениях в метилировании ДНК CpG-сайтов, которые могут точно измерять хронологический возраст у разных видов. В последнее время в ряде исследований было показано, что различие между хронологическим и эпигенетическим возрастом, определяемым как ускорение возраста, может отражать биологический возраст, свидетельствующий о функциональном упадке и связанных с возрастом заболеваниях. Оба хронометра, которые могли бы успешно оценить хронологический возраст, были дополнительно проверены в широко используемой модели мыши для болезни Альцгеймера, тройной трансгенной мыши болезни Альцгеймера (3xTg- AD). Эпигенетическое ускорение возраста, указывающее на увеличение биологического возраста для мышей 3xTg-AD по сравнению с непатологическими мышами C57BL/6J, которое было более выражено в коре головного мозга по сравнению с гиппокампом. Анализ обогащения геномных областей показал, что возраст-зависимые CpGs были обогащены генами, связанными с развитием, старением, нейрональными и нейродегенеративными функциями. Из-за ограниченного доступа тканей человеческого мозга эти эпигенетические часы, специфичные для коры головного мозга мыши и гиппокампа, могут быть важны для дальнейшего раскрытия роли эпигенетических механизмов, лежащих в основе патологии болезни Альцгеймера или старения мозга в целом [18].

Эпигенетические часы, основанные на динамическом метилировании определенных локусов CpG во время старения, помогают в прогнозировании хронологического и биологического возраста (Рисунок 7) [19]. Многочисленные исследования показывают, что частота вариабельности эпигенетических часов связана с возрастными заболеваниями и долголетием. Вместе взятые, полученные до сих пор данные свидетельствуют о большом потенциале динамического метилирования как «прогноза» возрастных исходов, включая патологию и состояние здоровья человека.

Рисунок 7 Принципиальная схема эпигенетических часов на протяжении жизнедеятельности человека[19]

Однако для дальнейшего расширения практического применения эпигенетических часов исследователям следует приложить усилия для решения следующих двух важных вопросов. Во-первых, поскольку текущие эпигенетические часы коррелируют только с возрастными исходами, необходимо разработать специфические эпигенетические часы путем объединения специфичных для результата CpG-сайтов. Во-вторых, для замедления темпов эпигенетического старения на протяжении всей жизни человека необходимо выявить и всесторонне изучить факторы риска, ускоряющие эпигенетические часы, и защитные факторы, замедляющие эпигенетические часы (Рисунок 7) [19].

Эпигенетика имеет большое значение при болезни Альцгеймера, предполагая, что эпигенетика может быть потенциальной целью вмешательства при лечении больных с болезнью Альцгеймера с учетом обратимой природы эпигенетических изменений. Терапевтические попытки включают использование ингибиторов HDAC, ДНК- метилтрансферазы и ингибиторов некодирующих РНК, которые показали некоторые захватывающие результаты в исследованиях на животных. Несмотря на многочисленные и захватывающие результаты эпигенетики при болезни Альцгеймера, результаты менее удовлетворительные. Данные часто противоречивы и не имеют определенных результатов. Существует необходимость в разработке некоторых более крупных продольных когорт для изучения эпигенетических изменений при болезни Альцгеймера, что может помочь нам лучше понять патогенез болезни Альцгеймера и найти новые стратегии лечения болезни Альцгеймера в будущем [19].

Для простых модельных организмов и генетических и молекулярно-биологических исследований было идентифицировано множество генов и путей, участвующих в долголетии, что помогает описать молекулярный сценарий старения. Гены и пути, участвующие в процессе старения, ранее были классифицированы как метаболизм, пролиферация и рост, а также система защиты клеток. Однако теперь ясно, что эти три процесса строго взаимосвязаны. Восходящие сигналы, передаваемые метаболическими путями, модулируют стрессовую реакцию, сходящуюся к активации/ингибированию транскрипционных факторов (в основном принадлежащих к семейству транскрипционных факторов forkhead (FoxO)), таким образом, связывая регуляцию экспрессии генов с доступностью питательных веществ и входами стресса (Рисунок 8) [20]. Высокие скорости метаболизма неблагоприятны для выживания. Это согласуется с наблюдением, что сохраненный митохондриальный белок CLK-1 ингибирует метаболизм и продлевает продолжительность жизни Caenorhabditis elegans с 15% до 30%, пролиферация и контроль роста, которые реагируют на сигналы IGF-1 и GH, очень важны для старения у большинства видов, включая человека [20].



Рисунок 8 Долголетие: эпигенетические и бимолекулярные аспекты [20]

Сигнальная трансдукция, зондирование питательных веществ, а также эпигенетический профиль зависят от питательных веществ и сходятся в регуляции продолжительности жизни [20].

Наличие инновационных технологий, таких как секвенирование следующего поколения и коррелированные инструменты биоинформатики, позволяют глубже исследовать перекрестные нейросетевые взаимосвязи между микробиотой и иммунными реакциями человека. Иммунный гомеостаз -- это баланс между иммунологической толерантностью и воспалительными иммунными реакциями -- это является ключевой особенностью в исходе здоровья или болезни. Здоровая микробиота -- это качественное и количественное соотношение разнообразных микробов отдельных органов и систем, поддерживающее биохимическое, метаболическое и иммунное равновесие макроорганизма, необходимое для сохранения здоровья человека [21]. Новые взаимодействия, наряду с другими генетическими и экологическими факторами, приводят к определенному составу и богатству микробиоты, которые могут разнообразить индивидуальный ответ на прививки. Вариации в микробных сообществах могут объяснить географическую эффективность вакцинации [21].

Функциональный продукт питания с помощью биомаркеров и технологий искусственного интеллекта является целевой питательной средой как для организма в целом, так и для биомикробиоты в частности. Факторы образа жизни и воздействия окружающей среды оставляют эпигенетические следы на нашей ДНК, которые влияют на экспрессию генов, некоторые из них оказывают защитное действие, а другие -- вредное.

Генетические и эпигенетические факторы обеспечивающие долголетие и сверхдолголетие, требуют от человека разумного нового взаимодействия с природой и обществом, и ответственности за будущие здоровые поколения [21].

Функциональные продукты питания, здоровая биомикробиота, здоровый образ жизни и управляемое защитное воздействия окружающей среды, искусственный интеллект и электромагнитная информационная нагрузка/перегрузка - ответственны за работу иммунной системы и ее способности своевременного иммунного ответа на пандемические атаки [21].

Новая дорожная карта биомедицинских технологий здорового долголетия

Биологические компьютеры, или биокомпьютеры, представляют собой будущее вычислительной техники и биологии. Биокомпьютеры -- это компьютеры, состоящие из белков, генов и клеток и способные выполнять математические операции. Например, бактерии могут быть модифицированы, превращаясь в биокомпьютеры, способные обнаруживать и лечить определенные воспалительные заболевания, включая заболевания кишечника. Поскольку ученые посвящают время и усилия исследованиям в новой области биокомпьютинга, эти новые технологии произведут революцию в медицинской области: в будущем биокомпьютинг может быть использован для идентификации и лечения различных заболеваний.

Современные достижения в области искусственного интеллекта (ИИ) направлены на возможность ИИ приблизится к человеческому интеллекту. Технология ИИ всегда демонстрировала постепенное увеличение своих возможностей и сложности (прогресс в технологии глубоких нейронных сетей). Действительно, ИИ всегда был связан с вопросом понимания человеческой природы -- он проникает в нашу жизнь, изменяя окружающую среду. Создание гораздо более мощных машин, достаточно гибких, чтобы походить на человеческое поведение. Существуют две области исследований: искусственный социальный интеллект и общий искусственный интеллект [22].

Биокомпьютерные наноплатформы предназначены для обнаружения и интеграции одиночных или множественных входов в соответствии с определенными алгоритмами, такими как логические элементы, и генерирования функционально полезных выходов, таких как доставка терапевтических препаратов или высвобождение оптически обнаруживаемых сигналов. Используя чувствительные модули, состоящие из небольших молекул, полимеров, нуклеиновых кислот или белков/пептидов, наноплатформы запрограммированы на обнаружение и обработку внешних стимулов, таких как магнитные поля или свет, или внутренних стимулов, таких как нуклеиновые кислоты, ферменты или рН, с помощью трех различных механизмов: сборка системы, разборка системы или преобразование системы. Все более сложный набор биокомпьютерных наноплатформ может оказаться неоценимым для множества применений, включая медицинскую диагностику, биомедицинскую визуализацию, мониторинг окружающей среды и доставку терапевтических препаратов целевым клеточным популяциям [23].

Современные реализации клеточных вычислений основаны на метафоре «генетической схемы». Биокомпьютеры могут предложить более высокую производительность по сравнению с традиционными компьютерами используя биоплатформу «клеточного превосходства». Живые системы могут предложить то, что мы называем клеточным превосходством, так как клеточные вычисления сильно отличается от субстрата кремниевых компьютеров, предлагая возможности для реализации некоторых моделей с более узким семантическим разрывом. Практические соображения, подобные этим, могут служить руководством для будущих применений клеточных вычислений. Обычные кремниевые компьютеры являются фундаментальными реализациями детерминированной, централизованной и цифровой модели вычислений, и они превосходят вычислительные задачи, которые легко описываются такими моделями. Клеточные вычисления были оптимизированы на протяжении миллиардов лет эволюции для выполнения очень разных вычислительных задач, и мы вряд ли найдем клеточное превосходство в таких приложениях, как дискретная математика, отправка электронной почты или чтение документов. Однако компьютерная наука разработала модели, в которых природа вычислений сильно отличается от природы машины [23].

Между химией и электроникой, несомненно, существуют глубокие физические связи но факт остается фактом: клеточная среда представляет собой радикально иную вычислительную платформу, чем кремний. Помимо генной регуляции, которая была полезна для разработки биологических логических схем, в естественных системах существует ряд процессов и особенностей, которые могут предложить вычислительные возможности. Здесь мы выделяем четыре таких ресурса как перспективные с точки зрения их возможностей обработки информации (Рисунок 9) [24].



Рисунок 9 Основы клеточной обработки информации, выходящие за рамки комбинаторных логических схем [24]

Клеточная обработка информации:

a) цельноклеточные вычисления, объединяющие генетические и метаболические схемы, могли бы достичь более амбициозных целей, чем только генетические схемы. Клетки развили сложные сети, которые одновременно используют различные особенности как генетических, так и метаболических процессов. С точки зрения хранения информации, метаболизм представляет собой летучую память, в то время как последовательности ДНК способны хранить информацию более стабильным образом. Координация использования различных типов памяти является фундаментальным аспектом сложных компьютерных архитектур. Динамическая разница также является потенциальным источником сложности, если она связана; метаболические реакции протекают в более быстром масштабе времени по сравнению с генетическими регуляторными сетями.

b) многоклеточные вычисления (справа) в настоящее время реализуются путем подключения выхода одного штамма к входу другого. Социальные взаимодействия между клетками (слева), такие как сотрудничество, мутуализм, конкуренция или комменсализм, вообще не рассматриваются. Однако социальные взаимодействия фундаментальны в естественных сообществах -- они обеспечивают стабильные архитектуры, выполняющие необходимые вычисления.

c) экспрессии генов присущи живым системам; на панельном рисунке показаны различные паттерны экспрессии генов. Несмотря на то, что все они описываются как включенные, существуют различные типы выражения -- таким образом, различные стандарты включения/выключения.

d) ячейка как универсальная машина. В качестве основы для модели вычислений центральная догма молекулярной биологии может быть расширена, чтобы включить метаболизм. Эволюционные процессы также могут быть включены в качестве основных сил, направляющих обработку информации в клетках, поскольку они позволяют цели клеточных вычислений адаптироваться с течением времени.

...