- Исследователи исследовали нейронные механизмы снижения когнитивных функций у крыс.
- Их исследование показало, что некоторые пожилые люди могут быть устойчивы к снижению когнитивных функций, несмотря на возрастные эффекты на уровне нейронов.
- Исследователи пришли к выводу, что дальнейшее изучение этих компенсаторных механизмов может помочь в разработке методов лечения возрастного снижения когнитивных функций.
Исследования показывают, что гиппокамп, область мозга, отвечающая за память, выполняет два взаимодополняющих процесса: разделение паттернов и завершение паттернов.
Завершение шаблона можно описать как способность помнить о посещении места, когда вы вернетесь туда через месяц, даже если некоторые детали изменились.С другой стороны, разделение шаблонов позволяет запомнить, какие разговоры происходили во время каждого визита, и не смешивать их друг с другом.
По мере старения людей и грызунов их способность к разделению образов снижается.
Прямое изучение влияния сети CA3 на память может помочь исследователям разработать методы лечения проблем с памятью, связанных с возрастом.Совсем недавно исследователи изучили, как эта сеть CA3 влияет на способности памяти молодых и старых крыс.
Исследователи обнаружили, что некоторые пожилые крысы могут выполнять задания на память так же, как и молодые крысы, даже несмотря на то, что в их мозгу наблюдается дефицит разделения образов.
Исследование было опубликовано в
Исследования на крысах
Для исследования ученые взяли четырех молодых крыс (в возрасте от 3 до 6 месяцев) и 14 крыс старшего возраста (в возрасте от 22 до 26 месяцев). Для начала крыс подвергли поведенческому тестированию в водном лабиринте.
Затем им сделали операцию по имплантации гиперпривода, чтобы исследователи могли контролировать латеральный край их области мозга СА3.
После этого их в течение восьми дней обучали находить затопленную спасательную платформу в резервуаре с водным лабиринтом.Каждый шестой раз в лабиринте считался «пробным испытанием» и не включал платформы для побега в течение первых 30 секунд.
Исследователи использовали средние показатели близости крыс при поиске во время этих пробных испытаний для расчета индекса обучения.Мыши с оценкой выше 240 были классифицированы как «пожилые с нарушением памяти», тогда как мыши с индексом обучения менее 240 были «пожилые без нарушений памяти».
Затем исследователи дополнительно проанализировали когнитивные способности крыс во время кормления, тренировки по круговой дорожке и дальнейших тестов в водном лабиринте.
Как и ожидалось, они обнаружили, что пожилые крысы с ослабленной памятью хуже справлялись с различными задачами, чем более молодые крысы, и что это соответствовало гиперактивности в определенных частях области СА3 гиппокампа.
Однако они также обнаружили, что некоторые из старых крыс с неповрежденной памятью вели себя так же, как и молодые крысы, даже если у них были признакитаких же изменений в их регионах СА3.
Основные механизмы
Чтобы объяснить результаты, исследователи отметили, что при неврологических состояниях, таких как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона, поведенческий дефицит незначителен до тех пор, пока не будет преодолен порог.
Они сказали, что это может объяснить, почему некоторые пожилые крысы вели себя так же, как и более молодые крысы, учитывая, что их баллы в лабиринте находились в континууме между баллами молодых крыс и баллами старших крыс с наибольшими нарушениями.
Когда его спросили об основных механизмах, Хикьюнг Ли из лаборатории Knierim в Университете Джона Хопкинса и главный автор исследования сказал Medical News Today, что тормозящие нейроны могут играть роль.
«Количество тормозных нейронов в гиппокампе уменьшается с возрастом. Предыдущая работа […] показала, что в то время как тормозные нейроны в нескольких субрегионах гиппокампа уменьшаются как у старых крыс без нарушений памяти (AU), так и у крыс с нарушениями памяти (AI), тормозные нейроны, особенно в воротах субрегиона зубчатой извилины, уменьшаются при AI, но не AU крысы»,Ли объяснил.
«Примечательно, что существуют сложные прямые и обратные связи между зубчатой извилиной и проксимальной частью CA3, двумя субрегионами, которые поддерживают вычисления разделения паттернов. Баланс возбуждения и торможения играет важную роль в динамике сети», — добавила она.
«Одним из возможных механизмов компенсации у [старых] крыс [с неповрежденной памятью] может быть то, что сохранения тормозных нейронов исключительно в области ворот [мозга] может быть достаточно, чтобы преодолеть возрастной дисбаланс возбуждения-торможения, чтобы способствовать разделению паттернов».
— Хикён Ли, автор исследования
Др.Тара Сварт Бибер, нейробиолог и профессор Школы менеджмента Слоана при Массачусетском технологическом институте, рассказала MNT, что нейропластичность также может играть роль.
«Нейропластичность — способность перенастраивать наш мозг на протяжении всей жизни — вероятно, является механизмом, лежащим в основе этой компенсации. Хотя в более позднем возрасте это будет труднее, можно установить новые связи в обход ослабевших путей. […] Также люди могут полностью восстановиться после инсульта или операции на головном мозге», — сказала она.
Следующие шаги
Исследователи пришли к выводу, что необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять компенсаторные механизмы у старых крыс с неповрежденной памятью, чтобы понять, как они предотвращают возрастное снижение когнитивных функций.
Когда его спросили о будущих направлениях исследований, Ли сказал, что определение различных подтипов нейронов будет иметь ключевое значение для таргетной терапии.
«Будущие исследования, чтобы понять, почему тормозные нейроны уязвимы для старения, могут помочь найти терапевтические стратегии для усиления торможения в гиппокампе, чтобы помочь улучшить проблемы с памятью, связанные с возрастом».
— Хикён Ли, автор исследования
«Кроме того, существуют разные подтипы тормозных нейронов, и понимание функциональной специфики каждого подтипа может позволить проводить целенаправленное вмешательство», — добавила она.
Др.Бибер также сказал, что исследование привычек образа жизни, которые могут помочь пожилым людям более эффективно справляться со старением, также может улучшить понимание этих компенсаторных механизмов.
Отвечая на более общий вопрос о предотвращении возрастного ухудшения памяти, доктор.Бибер сказал:
«Принимать новые знания на протяжении всей жизни, то есть уделять достаточно внимания, чтобы изменить свой мозг, например, выучить новый язык, заняться спортом, музыкальным инструментом и т. д. — это лучшее, что вы можете сделать для своего мозга во взрослой жизни».
