- Onderzoekers onderzochten de neuronale mechanismen achter cognitieve achteruitgang bij ratten.
- Hun onderzoek suggereerde dat sommige bejaarde individuen veerkrachtig kunnen zijn tegen cognitieve achteruitgang, ondanks het ervaren van leeftijdsgerelateerde effecten op neuronaal niveau.
- De onderzoekers concludeerden dat verder onderzoek naar deze compensatiemechanismen zou kunnen helpen bij het ontwikkelen van behandelingen voor leeftijdsgebonden cognitieve achteruitgang.
Onderzoek suggereert dat de hippocampus, een gebied in de hersenen dat verantwoordelijk is voor het geheugen, twee complementaire processen uitvoert: patroonscheiding en patroonvoltooiing.
Patroonvoltooiing kan worden omschreven als het vermogen om te onthouden dat je een plaats hebt bezocht wanneer je daar een maand later terugkeert, zelfs als sommige details zijn veranderd.Aan de andere kant is patroonscheiding onthouden welke gesprekken tijdens elk bezoek hebben plaatsgevonden en ze niet met elkaar verwarren.
Naarmate mensen en knaagdieren ouder worden, neemt hun vermogen om patronen te scheiden af
Een directe studie van het effect van het CA3-netwerk op het geheugen zou onderzoekers kunnen helpen bij het ontwikkelen van behandelingen om leeftijdsgerelateerde geheugenproblemen te verbeteren.Meest recent hebben onderzoekers onderzocht hoe dit CA3-netwerk de geheugencapaciteiten van jonge en oude ratten beïnvloedde.
De onderzoekers ontdekten dat sommige oude ratten op dezelfde manier konden presteren als jonge ratten bij geheugentaken, hoewel hun hersenen tekorten vertoonden in patroonscheiding.
De studie is gepubliceerd in
Studies bij ratten
Voor de studie verkregen de onderzoekers vier jonge ratten (tussen 3 en 6 maanden) en 14 oudere ratten (tussen 22 en 26 maanden). Om te beginnen ondergingen de ratten gedragstesten in een waterdoolhof.
Vervolgens ondergingen ze een hyperdrive-implantaatoperatie, zodat onderzoekers de laterale rand van hun CA3-hersengebied konden volgen.
Daarna werden ze gedurende acht dagen getraind om een ondergedompeld ontsnappingsplatform in een waterdoolhoftank te lokaliseren.Elke zesde keer in het doolhof werd beschouwd als een 'sondeproef' en bevatte de eerste 30 seconden geen ontsnappingsplatform.
De onderzoekers gebruikten de gemiddelde zoeknabijheidsscores van de ratten tijdens deze sondeproeven om een leerindex te berekenen.De muizen met een score van meer dan 240 werden gecategoriseerd als "ouderwets geheugenstoornissen", terwijl die met een leerindex van minder dan 240 "ouderdoms geheugenverlies" waren.
De onderzoekers analyseerden vervolgens de cognitieve vaardigheden van de ratten tijdens foerageersessies, circulaire baantraining en verdere waterdoolhoftests.
Zoals verwacht, ontdekten ze dat oudere ratten met geheugenstoornissen slechter presteerden in verschillende taken dan jongere ratten en dat dit overeenkwam met hyperactiviteit in bepaalde delen van het CA3-gebied van de hippocampus.
Ze ontdekten echter ook dat sommige van de oude ratten zonder geheugenverlies hetzelfde presteerden als jonge ratten, ook al vertoonden ze tekenenvan dezelfde veranderingen in hun CA3-regio's.
Onderliggende mechanismen
Om de bevindingen te verklaren, merkten de onderzoekers op dat er bij neurologische aandoeningen zoals de ziekte van Alzheimer en Parkinson weinig gedragsstoornissen zijn totdat een drempel wordt overschreden.
Ze zeiden dat dit zou kunnen verklaren waarom sommige oudere ratten op dezelfde manier presteerden als jongere ratten, aangezien hun doolhofscores plaatsvonden op een continuüm tussen de scores van de jongere ratten en die van de meest gestoorde oudere.
Toen hem werd gevraagd naar de onderliggende mechanismen, vertelde Heekyung Lee, van het Knierim Lab aan de John Hopkins University en de primaire auteur van de studie, aan Medical News Today dat remmende neuronen een rol kunnen spelen.
“Het aantal remmende neuronen neemt af met de leeftijd in de hippocampus. Eerder werk […] heeft aangetoond dat, terwijl remmende neuronen in meerdere subregio's van de hippocampus afnemen, zowel bij niet-verslechterde (AU) als geheugengestoorde (AI) oude ratten, remmende neuronen specifiek in de hilus van de dentate gyrus-subregio afnemen in AI, maar geen AU-ratten,”Leg uit.
"Het is opmerkelijk dat er complexe feedforward- en feedbackverbindingen zijn tussen de dentate gyrus en proximale CA3, twee subregio's die patroonscheidingsberekeningen ondersteunen. De balans tussen opwinding en remming speelt een essentiële rol in de netwerkdynamiek, "voegde ze eraan toe.
"Een mogelijk compensatiemechanisme bij [verouderde] ratten [met een onaangetast geheugen] kan zijn dat het behoud van remmende neuronen uitsluitend in het hilusgebied van de [hersenen] voldoende kan zijn om de leeftijdgerelateerde onbalans tussen excitatie en remming te overwinnen om patroonscheiding te bevorderen."
— Heekyung Lee, auteur van de studie
dr.Tara Swart Bieber, neurowetenschapper en professor aan de MIT Sloan School of Management, vertelde MNT dat neuroplasticiteit ook een rol zou kunnen spelen.
"Neuroplasticiteit - het vermogen om onze hersenen gedurende het hele leven opnieuw te bedraden - is waarschijnlijk het mechanisme dat aan deze compensatie ten grondslag ligt. Hoewel het op latere leeftijd moeilijker is, is het mogelijk om nieuwe verbindingen te maken die zwakke wegen kunnen omzeilen. […] Ook kunnen mensen volledig herstellen na een beroerte of hersenoperatie”, zei ze.
De volgende stappen
De onderzoekers concludeerden dat verder onderzoek gerechtvaardigd is om de compenserende mechanismen in oude geheugen-onaangetast ratten te begrijpen om te begrijpen hoe ze leeftijdsgebonden cognitieve achteruitgang voorkomen.
Toen hem werd gevraagd naar toekomstige onderzoeksrichtingen, zei Lee dat het bepalen van verschillende subtypes van neuronen de sleutel zou zijn voor gerichte therapieën.
"Toekomstig onderzoek om te begrijpen waarom remmende neuronen kwetsbaar zijn voor veroudering, kan helpen bij het ontdekken van therapeutische strategieën om de remming in de hippocampus te vergroten om leeftijdsgerelateerde geheugenproblemen te helpen verbeteren."
— Heekyung Lee, auteur van de studie
"Bovendien zijn er verschillende subtypes van remmende neuronen, en het begrijpen van de functionele specificiteit van elk subtype kan gerichte interventie mogelijk maken," voegde ze eraan toe.
dr.Bieber zei ook dat onderzoek naar leefgewoonten die oudere mensen kunnen helpen hun leeftijd efficiënter te beheren, ook het begrip van deze compenserende mechanismen zou kunnen verbeteren.
Toen hem meer in het algemeen werd gevraagd naar het voorkomen van leeftijdsgebonden geheugenverlies, zei Dr.Bieber zei:
"Je hele leven nieuwe dingen leren, dat is aandacht die intens genoeg is om je hersenen te veranderen, bijvoorbeeld een nieuwe taal, sport, muziekinstrument, enz. leren, is het beste wat je voor je hersenen kunt doen op volwassen leeftijd."
