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對老鼠的新研究可以幫助科學家找到治療與年齡相關的記憶喪失的方法。卡米爾·尚貝福特/EyeEm/Getty Images
  • 研究人員調查了大鼠認知能力下降背後的神經元機制。
  • 他們的研究表明,儘管在神經元水平上經歷了與年齡相關的影響,但一些老年人可能對認知能力下降具有彈性。
  • 研究人員得出結論,對這些補償機制的進一步研究可能有助於開發與年齡相關的認知衰退的治療方法。

研究表明,海馬體是大腦中負責記憶的區域,它執行兩個互補的過程:模式分離和模式完成。

模式補全可以描述為當你在一個月後回到某個地方時記住訪問某個地方的能力,即使某些細節發生了變化。另一方面,模式分離是記住每次訪問期間發生了哪些對話,而不是將它們相互混淆。

隨著人類和囓齒動物年齡的增長,它們的模式分離能力衰退.研究表明,這可能與海馬齒狀回中過度活躍的 CA3 網絡有關。減少這種多動症的藥物可以提高老年大鼠的記憶力。

直接研究 CA3 網絡對記憶的影響可以幫助研究人員開發治療方法來改善與年齡相關的記憶問題。最近,研究人員研究了這種 CA3 網絡如何影響年輕和老年大鼠的記憶能力。

研究人員發現,一些老年大鼠在記憶任務中的表現與年輕大鼠相似,儘管它們的大腦在模式分離方面表現出缺陷。

該研究發表在當前生物學.

大鼠研究

在這項研究中,研究人員獲得了四隻幼鼠(年齡在 3 到 6 個月之間)和 14 隻老年大鼠(年齡在 22 到 26 個月之間)。首先,大鼠在水迷宮中進行了行為測試。

然後他們接受了超光速植入手術,以便研究人員可以監測他們的 CA3 大腦區域的橫向邊緣。

此後,他們接受了八天的訓練,以在水迷宮水箱中找到一個水下逃生平台。迷宮中每第六次被認為是一次“試探”,前 30 秒內沒有逃生平台。

研究人員在這些探測試驗中使用老鼠的平均搜索鄰近度分數來計算學習指數。得分高於 240 的老鼠被歸類為“老年記憶受損”,而學習指數低於 240 的老鼠被歸類為“老年記憶未受損”。

然後,研究人員進一步分析了老鼠在覓食、循環軌道訓練和進一步的水迷宮測試中的認知能力。

正如預期的那樣,他們發現老年記憶受損的老年大鼠在各種任務中的表現比年輕大鼠差,這與海馬 CA3 區域某些部分的過度活躍相對應。

然而,他們還發現,一些記憶力未受損的老年大鼠的表現與年輕大鼠相似,即使它們表現出跡象CA3 區域的相同變化。

底層機制

為了解釋這些發現,研究人員指出,在阿爾茨海默氏症和帕金森氏症等神經系統疾病中,在超過閾值之前幾乎沒有行為缺陷。

他們說這可以解釋為什麼一些年長的老鼠表現得與年輕的老鼠相似,因為它們的迷宮分數出現在年輕老鼠的分數和受損最嚴重的年長老鼠的分數之間的連續統一體上。

當被問及潛在機制時,約翰霍普金斯大學 Knierim 實驗室的 Heekyung Lee 和該研究的主要作者告訴今日醫學新聞,抑制性神經元可能起作用。

“海馬中抑制性神經元的數量隨著年齡的增長而下降。先前的工作 […] 表明,雖然海馬多個亞區的抑制性神經元在記憶未受損 (AU) 和記憶受損 (AI) 老年大鼠中均減少,但在 AI 中,特別是齒狀回亞區門中的抑制性神經元減少,但不是 AU 老鼠,”李解釋道。

“值得注意的是,齒狀回和 CA3 近端之間存在復雜的前饋和反饋連接,這兩個子區域支持模式分離計算。興奮和抑制的平衡在網絡動態中起著至關重要的作用,”她補充說。

“[老年]大鼠[記憶未受損]的一種可能的補償機制可能是,僅在[大腦]門區保留抑制性神經元可能足以克服與年齡相關的興奮-抑制失衡,從而有利於模式分離。”
— Heekyung Lee,研究作者

博士。麻省理工學院斯隆管理學院的神經科學家兼教授 Tara Swart Bieber 告訴 MNT,神經可塑性也可能發揮作用。

“神經可塑性——在一生中重新連接我們大腦的能力——可能是支撐這種補償的機制。雖然在以後的生活中更難,但有可能建立新的聯繫,繞過已經變弱的途徑。 […]此外,人們可以在中風或腦部手術後完全康復,”她說。

接下來的步驟

研究人員得出結論,有必要進一步研究以了解老年記憶未受損大鼠的代償機制,以了解它們如何預防與年齡相關的認知能力下降。

當被問及未來的研究方向時,李說,確定不同的神經元亞型將是靶向治療的關鍵。

“未來的研究了解為什麼抑制性神經元易受衰老影響,可以幫助發現治療策略來增加海馬體的抑制,從而幫助改善與年齡相關的記憶問題。”
— Heekyung Lee,研究作者

“此外,抑制性神經元有不同的亞型,了解每種亞型的功能特異性可以進行有針對性的干預,”她補充說。

博士。比伯還表示,對有助於老年人更有效地管理年齡的生活習慣的研究也可以提高對這些補償機制的理解。

當被問及如何預防與年齡相關的記憶力下降時,Dr.比伯說:

“在你的一生中進行新的學習,這足以改變你的大腦,例如,學習一門新的語言、運動、樂器等,這是你成年後能為你的大腦做的最好的事情。”

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