- Forskare undersökte de neuronala mekanismerna bakom kognitiv nedgång hos råttor.
- Deras forskning antydde att vissa åldrade individer kan vara motståndskraftiga mot kognitiv nedgång, trots att de upplever åldersrelaterade effekter på neuronnivå.
- Forskarna drog slutsatsen att ytterligare forskning om dessa kompensationsmekanismer kan hjälpa till att utveckla behandlingar för åldersrelaterad kognitiv försämring.
Forskning tyder på att hippocampus, ett område i hjärnan som ansvarar för minnet, utför två komplementära processer: mönsterseparation och mönsterkomplettering.
Mönsterkomplettering kan beskrivas som förmågan att komma ihåg att ha besökt en plats när du kommer tillbaka dit en månad senare, även om vissa detaljer har ändrats.Å andra sidan är mönsterseparation att komma ihåg vilka samtal som hände under varje besök och att inte förväxla dem med varandra.
När människor och gnagare åldras kommer deras mönsterseparationsförmåga
En direkt studie av CA3-nätverkets effekt på minnet kan hjälpa forskare att utveckla behandlingar för att förbättra åldersrelaterade minnesproblem.Senast studerade forskare hur detta CA3-nätverk påverkade minnesförmågan hos unga och åldrade råttor.
Forskarna fann att vissa åldrade råttor kunde prestera på samma sätt som unga råttor i minnesuppgifter, även om deras hjärnor visade brister i mönsterseparation.
Studien publicerades i
Studier på råttor
För studien fick forskarna fyra unga råttor (i åldern mellan 3 och 6 månader) och 14 äldre råttor (i åldrarna 22 och 26 månader). Till att börja med genomgick råttorna beteendetester i en vattenlabyrint.
De genomgick sedan hyperdrive-implantatkirurgi så att forskare kunde övervaka den laterala kanten av deras CA3-hjärnregion.
Därefter tränades de i åtta dagar för att lokalisera en nedsänkt flyktplattform i en vattenlabyrinttank.Var sjätte gång i labyrinten betraktades som en "sondförsök" och inkluderade ingen flyktplattform under de första 30 sekunderna.
Forskarna använde råttornas genomsnittliga söknärhetspoäng under dessa sondförsök för att beräkna ett inlärningsindex.Mössen med en poäng över 240 kategoriserades som "åldrande minnessvaga", medan de med ett inlärningsindex på mindre än 240 var "åldrade minnessvaga".
Forskarna analyserade sedan råttornas kognitiva förmågor ytterligare under födosökssessioner, cirkulär banträning och ytterligare vattenlabyrinttest.
Som väntat fann de att åldrade minnessvaga äldre råttor presterade sämre i olika uppgifter än yngre råttor och att detta motsvarade hyperaktivitet i vissa delar av CA3-området i hippocampus.
De fann dock också att några av de åldrade råttorna utan nedsatt minne uppträdde på samma sätt som unga råttor, även om de visade teckenav samma förändringar i deras CA3-regioner.
Underliggande mekanismer
För att förklara fynden noterade forskarna att i neurologiska tillstånd som Alzheimers och Parkinsons, finns det lite beteendemässigt underskott tills en tröskel passeras.
De sa att detta kan förklara varför vissa äldre råttor presterade på samma sätt som yngre råttor, med tanke på att deras labyrintpoäng inträffade på ett kontinuum mellan poängen för de yngre råttorna och de för de mest handikappade äldre.
På frågan om de underliggande mekanismerna sa Heekyung Lee, från Knierim Lab vid John Hopkins University och huvudförfattaren till studien, till Medical News Today att hämmande neuroner kan spela en roll.
"Antalet hämmande neuroner minskar med åldern i hippocampus. Tidigare arbete […] har visat att medan hämmande neuroner i flera subregioner av hippocampus minskar både i åldrade råttor utan minne (AU) och minnessvaga (AI), så minskar hämmande neuroner specifikt i hilus i subregionen dentate gyrus i AI, men inte AU-råttor,Lee förklarade.
"Det är anmärkningsvärt att det finns komplexa framkopplings- och återkopplingskopplingar mellan dentata gyrusen och proximala CA3, två subregioner som stöder mönsterseparationsberäkningar. Balansen mellan excitation och hämning spelar en viktig roll i nätverksdynamiken, tillade hon.
"En möjlig kompensationsmekanism hos [åldrade] råttor [med oförstört minne] kan vara att bevarandet av hämmande neuroner uteslutande i [hjärnans] hilus-region kan vara tillräckligt för att övervinna den åldersrelaterade excitations-hämningsobalansen för att gynna mönsterseparation."
— Heekyung Lee, studieförfattare
Dr.Tara Swart Bieber, neuroforskare och professor vid MIT Sloan School of Management, sa till MNT att neuroplasticitet också kan spela en roll.
"Neuroplasticitet - förmågan att koppla om våra hjärnor under hela livet - är sannolikt den mekanism som underbygger denna kompensation. Även om det är svårare senare i livet, är det möjligt att skapa nya kopplingar som kan kringgå vägar som har blivit svaga. […] Dessutom kan människor återhämta sig helt efter en stroke eller hjärnoperation”, sa hon.
Nästa steg
Forskarna drog slutsatsen att ytterligare forskning är berättigad för att förstå de kompenserande mekanismerna hos åldrade råttor utan nedsatt minne för att förstå hur de förhindrar åldersrelaterad kognitiv försämring.
På frågan om framtida forskningsriktningar sa Lee att bestämning av olika subtyper av neuroner skulle vara nyckeln för riktade terapier.
"Framtida forskning för att förstå varför hämmande neuroner är sårbara för åldrande kan hjälpa till att upptäcka terapeutiska strategier för att öka hämningen i hippocampus för att förbättra åldersrelaterade minnesproblem."
— Heekyung Lee, studieförfattare
"Dessutom finns det olika undertyper av hämmande neuroner, och att förstå den funktionella specificiteten för varje subtyp kan möjliggöra riktad intervention," tillade hon.
Dr.Bieber sa också att forskning om livsstilsvanor som kan hjälpa äldre att hantera åldern mer effektivt också kan förbättra förståelsen för dessa kompensationsmekanismer.
När han blev tillfrågad mer allmänt om att förhindra åldersrelaterad minnesminskning, svarade Dr.Bieber sa:
"Att ta på dig ny inlärning under hela ditt liv, det vill säga uppmärksamhet som är tillräckligt intensiv för att förändra din hjärna, t.ex. lära dig ett nytt språk, sport, musikinstrument etc. är det bästa du kan göra för din hjärna i vuxen ålder."
