- Naukowcy zbadali mechanizmy neuronalne odpowiedzialne za pogorszenie funkcji poznawczych u szczurów.
- Ich badania sugerują, że niektóre osoby w podeszłym wieku mogą być odporne na pogorszenie funkcji poznawczych, pomimo doświadczania skutków związanych z wiekiem na poziomie neuronalnym.
- Naukowcy doszli do wniosku, że dalsze badania nad tymi mechanizmami kompensacyjnymi mogą pomóc w opracowaniu terapii związanych z wiekiem zaburzeń poznawczych.
Badania sugerują, że hipokamp, obszar mózgu odpowiedzialny za pamięć, wykonuje dwa uzupełniające się procesy: oddzielanie wzorców i uzupełnianie wzorców.
Ukończenie wzorca można opisać jako umiejętność zapamiętania wizyty w miejscu po powrocie do niego miesiąc później, nawet jeśli niektóre szczegóły uległy zmianie.Z drugiej strony separacja wzorców to pamiętanie, które rozmowy miały miejsce podczas każdej wizyty i nie mylenie ich ze sobą.
Wraz ze starzeniem się ludzi i gryzoni ich zdolności do separacji wzorców
Bezpośrednie badanie wpływu sieci CA3 na pamięć może pomóc naukowcom w opracowaniu metod leczenia problemów z pamięcią związanych z wiekiem.Niedawno naukowcy zbadali, w jaki sposób ta sieć CA3 wpływa na zdolności pamięciowe młodych i starszych szczurów.
Naukowcy odkryli, że niektóre starsze szczury mogą wykonywać zadania pamięciowe podobnie jak młode szczury, mimo że ich mózgi wykazywały deficyty w separacji wzorców.
Badanie zostało opublikowane w
Badania na szczurach
Do badania naukowcy uzyskali cztery młode szczury (w wieku od 3 do 6 miesięcy) i 14 starszych szczurów (w wieku od 22 do 26 miesięcy). Na początek szczury przeszły testy behawioralne w wodnym labiryncie.
Następnie przeszli operację implantu hipernapędu, aby naukowcy mogli monitorować boczną krawędź obszaru mózgu CA3.
Następnie szkolono ich przez osiem dni, aby zlokalizować zanurzoną platformę ewakuacyjną w wodnym labiryncie.Co szósty raz w labiryncie był uważany za „próbę sondy” i nie obejmował platformy ewakuacyjnej przez pierwsze 30 sekund.
Naukowcy wykorzystali średnie wyniki wyszukiwania szczurów podczas tych prób sondy, aby obliczyć wskaźnik uczenia się.Myszy z wynikiem powyżej 240 zostały sklasyfikowane jako „z upośledzoną pamięcią w wieku podeszłym”, podczas gdy te z indeksem uczenia się mniejszym niż 240 były „bez upośledzenia pamięci w podeszłym wieku”.
Następnie naukowcy przeanalizowali zdolności poznawcze szczurów podczas sesji żerowania, treningu na torze kołowym i dalszych testów labiryntu wodnego.
Zgodnie z oczekiwaniami odkryli, że starsze szczury z upośledzoną pamięcią radziły sobie gorzej w różnych zadaniach niż młodsze szczury, co odpowiadało nadaktywności w niektórych częściach obszaru CA3 hipokampa.
Odkryli jednak również, że niektóre starsze szczury z zaburzeniami pamięci działały podobnie do młodych szczurów, mimo że wykazywały oznakitych samych zmian w ich regionach CA3.
Mechanizmy leżące u podstaw
Aby wyjaśnić odkrycia, naukowcy zauważyli, że w stanach neurologicznych, takich jak choroba Alzheimera i Parkinsona, deficyt behawioralny jest niewielki, dopóki nie zostanie przekroczony próg.
Powiedzieli, że może to wyjaśniać, dlaczego niektóre starsze szczury zachowywały się podobnie do młodszych szczurów, biorąc pod uwagę, że ich wyniki w labiryncie występowały w kontinuum między wynikami młodszych szczurów a tymi najbardziej upośledzonymi starszymi.
Zapytany o mechanizmy leżące u ich podstaw, Heekyung Lee z Knierim Lab na Uniwersytecie Johna Hopkinsa i główny autor badania, powiedział Medical News Today, że neurony hamujące mogą odgrywać pewną rolę.
„Liczba hamujących neuronów spada wraz z wiekiem w hipokampie. Wcześniejsze prace […] wykazały, że podczas gdy neurony hamujące w wielu podregionach hipokampa zmniejszają się zarówno u szczurów z nieuszkodzoną pamięcią (AU), jak i z zaburzeniami pamięci (AI), neurony hamujące, szczególnie w wnęce podregionu zakrętu zębatego, zmniejszają się w AI, ale nie szczury AU”Lee wyjaśnił.
„Warto zauważyć, że istnieją złożone połączenia sprzężenia zwrotnego i sprzężenia zwrotnego między zakrętem zębatym a proksymalnym CA3, dwoma podregionami, które obsługują obliczenia separacji wzorców. Równowaga pobudzenia i hamowania odgrywa zasadniczą rolę w dynamice sieci” – dodała.
„Jednym z możliwych mechanizmów kompensacyjnych u [starszych] szczurów [z nieuszkodzoną pamięcią] może być to, że zachowanie hamujących neuronów wyłącznie w regionie wnęki [mózgu] może wystarczyć, aby przezwyciężyć związaną z wiekiem nierównowagę pobudzenia i zahamowania, aby sprzyjać separacji wzorców”.
— Heekyung Lee, autor badania
Dr.Tara Swart Bieber, neurobiolog i profesor w MIT Sloan School of Management, powiedziała MNT, że neuroplastyczność również może odgrywać pewną rolę.
„Neuroplastyczność — zdolność do ponownego podłączania naszych mózgów przez całe życie — jest prawdopodobnie mechanizmem leżącym u podstaw tej kompensacji. Chociaż w późniejszym życiu jest to trudniejsze, możliwe jest tworzenie nowych połączeń, które mogą ominąć ścieżki, które stały się słabe. […] Ponadto ludzie mogą w pełni wyzdrowieć po udarze lub operacji mózgu” – powiedziała.
Kolejne kroki
Naukowcy doszli do wniosku, że potrzebne są dalsze badania, aby zrozumieć mechanizmy kompensacyjne u starszych szczurów z zaburzeniami pamięci, aby zrozumieć, w jaki sposób zapobiegają one związanemu z wiekiem spadkowi funkcji poznawczych.
Zapytany o przyszłe kierunki badań, Lee powiedział, że określenie różnych podtypów neuronów byłoby kluczowe dla terapii celowanych.
„Przyszłe badania mające na celu zrozumienie, dlaczego neurony hamujące są podatne na starzenie, mogą pomóc w odkryciu strategii terapeutycznych zwiększających hamowanie w hipokampie w celu poprawy problemów z pamięcią związanych z wiekiem”.
— Heekyung Lee, autor badania
„Ponadto istnieją różne podtypy neuronów hamujących, a zrozumienie specyfiki funkcjonalnej każdego podtypu może pozwolić na ukierunkowaną interwencję” – dodała.
Dr.Bieber powiedział również, że badania nad nawykami stylu życia, które mogą pomóc starszym ludziom skuteczniej radzić sobie z wiekiem, mogą również poprawić zrozumienie tych mechanizmów kompensacyjnych.
Zapytany bardziej ogólnie o zapobieganie spadkowi pamięci związanemu z wiekiem, dr.Bieber powiedział:
„Podejmowanie przez całe życie nowej nauki, czyli uwagi na tyle intensywnej, aby zmienić mózg, np. nauczyć się nowego języka, sportu, instrumentu muzycznego itp., jest najlepszą rzeczą, jaką możesz zrobić dla swojego mózgu w wieku dorosłym”.
