Tim naučnika sa tehnološkog univerziteta Naniang u Singapuru (NTU Singapur) pokazao je da je komunikacija među neuronima koji kodiraju memoriju – nervnim ćelijama u mozgu odgovornim za održavanje radne memorije – poremećena starenjem i ovaj proces može da počne u srednjim godinama.
Nalazi studije, koja je objavljena u Nature Communications, pružaju nove uvide u proces starenja ljudskog uma i otvaraju put terapijama za održavanje mentalnog blagostanja osobe koja stari.
Naučnici su dugo proučavali uticaj starenja na izvršne funkcije mozga, kao što su lošija samokontrola i radna memorija. Iako je dobro utvrđeno da se pamćenje može pogoršati kako ljudi stare, do sada nije bilo jasno koje promene se dešavaju na nivou pojedinačnih neurona mozga da bi to izazvale.
Prethodne studije su koristile nervne ćelije mrtvih subjekata, ali tim Lee Kong Chian School of Medicine (LKCMedicine) merio je aktivnost pojedinačnih nervnih ćelija u realnom vremenu kod živih miševa. Da bi izvršio ova merenja, tim je usvojio nedavno predstavljenu optičku tehniku snimanja koja im je omogućila da razumeju funkciju svakog neurona merenjem njegove neuronske aktivnosti u kontekstu radne memorije.
U laboratorijskim eksperimentima, naučnici iz NTU-a su istraživali kako neuroni kod miševa tri različite starosne grupe – mladih, srednjih godina i starosti – reaguju na zadatke koji zahtevaju pamćenje.
Istraživači su pokazali da je u poređenju sa mladim miševima, sredovečnim i starim miševima bilo potrebno više treninga za učenje novih zadataka, što ukazuje na pad pamćenja i sposobnosti učenja od srednjeg doba. Ali osim toga, pronašli su i promene u nervnim ćelijama starijih miševa.
Koristeći napredne optičke tehnike (slikanje kalcijuma i optogenetska manipulacija) koje omogućavaju istraživačima da posmatraju više pojedinačnih neurona i manipulišu njihovom aktivnošću, NTU tim je otkrio da neuroni u jednom delu mozga, prefrontalnom korteksu, pokazuju snažnu sposobnost kodiranja memorije kod mladih miševa. Međutim, ova sposobnost zadržavanja pamćenja se smanjuje kod sredovečnih i starih miševa zbog slabljenja veza među neuronima, zbog čega je miševima potrebno duže da se prisete i izvrše zadatke.
Dok naučnici znaju da su veze između neurona ključne za skladištenje memorije, ranije nije eksperimentalno pokazano u živom mozgu kako starenje moždanih ćelija izazivaju slabljenje veza.
Nalazi stoga sugerišu da jačanje oslabljenih veza između nervnih ćelija, kao što su aktivnosti treninga pamćenja, može pomoći u odlaganju pogoršanja radne memorije ljudi kako stare.
Vodeći istraživač i docent Tsukasa Kamigaki iz NTU-ovog LKCMedicine je rekao: „Naša studija naglašava značajno smanjenje komunikacije među neuronima odgovornim za kodiranje uspomena u prefrontalnom korteksu – ključni faktor u smanjenju radne memorije u vezi sa uzrastom, što je bio neurološki proces koji nije bio široko rasprostranjen. razumeo do sada.
„Ovo otkriće pruža više dokaza da proaktivna intervencija može poboljšati komunikaciju neurona. Primeri intervencije uključuju promene u načinu života kao što su kognitivni trening i redovna vežba. Ove aktivnosti mogu potencijalno da ublaže uticaj kognitivnog starenja i poboljšaju ukupno kognitivno zdravlje ljudi kako stare.“
Dalji eksperimenti su takođe pokazali da je slabljenje veza između nervnih ćelija dovelo do nestabilnosti neuronskih kola u prefrontalnom korteksu još od srednjeg doba, što je rezultiralo lošijom sposobnošću pamćenja.
NTU tim je koristio optogenetsku tehnologiju — metod koji koristi genetski modifikovane jonske kanale osetljive na svetlost u neuronima koji omogućavaju kontrolu neuronske aktivnosti kroz svetlosnu stimulaciju — da bi nakratko isključili neurone u mozgu na jednu do dve sekunde i otkrili da radna memorija kola kod sredovečnih miševa su posebno osetljiva na kratke prekide neuronske aktivnosti.
Prvi autor i asistent LKCMedicine Research Huee Ru Chong rekao je: „Naša četvorogodišnja studija pokazuje da je stalna funkcija prefrontalnih kola kritična za zadatke pamćenja. Činjenica da su moždani krugovi pokazivali znake degradacije od srednjih godina naglašava potrebu za kliničke strategije za očuvanje našeg mentalnog blagostanja što je ranije moguće.“
Prvi autor i saradnik LKCMedicine, dr Iadollah Ranjbar-Slamloo, rekao je: „Otkrili smo da prefrontalni korteks kod miševa ostaje aktivan kada se sećaju stvari, kao što su ljudi. Ovo otkriće sugeriše da bi miševi mogli biti dobar model za proučavanje kako funkcioniše pamćenje i proces starenja. Naši nalazi, dakle, ukazuju da, baš kao i kod miševa, naš mozak može početi da se degradira rano kako starimo.“
Vanredni profesor LKCMedicine Nagaendran Kandiah, gostujući viši konsultant neurolog u Singapurskoj nacionalnoj univerzitetskoj bolnici i bolnici Khoo Teck Puat, koji nije uključen u studiju, rekao je: „Kod ljudi, prefrontalni korteks igra ključnu ulogu u organizaciji, zadržavanju i preuzimanju pamćenje. Uzbudljivi nalazi NTU tima pružaju uvid u specifične neuronske promene u prefrontalnom korteksu povezane sa starenjem. Ovo novo znanje će biti od ogromnog kliničkog značaja u dizajniranju kognitivnih intervencija za odlaganje opadanja pamćenja u vezi sa godinama.“
Komentarišući kao nezavisni stručnjak, dr Jun Nišijama, docent na programu neuronauka i poremećaja ponašanja na medicinskoj školi Duke-NUS, rekao je: „Dobro je poznato da performanse mozga opadaju sa starenjem, ali osnovni uzroci ostaju neuhvatljivi.
„Ova revolucionarna studija NTU Singapura nudi ključne neurološke uvide u smanjenje radne memorije u vezi sa uzrastom, naglašavajući smanjenu neuronsku komunikaciju u prefrontalnom korteksu miša počevši od srednjeg doba. Ovo istraživanje naglašava važnost ranih, strateških intervencija u borbi protiv kognitivnog pada, pružajući vitalni okvir za buduća istraživanja starenja i održavanje zdravlja mozga.“
Sledeći koraci za ovaj projekat su da se istraže više neuronskih promena u celom mozgu koje se dešavaju tokom srednjeg doba da bi se razumelo kako proaktivne intervencije mogu poboljšati komunikaciju između različitih oblasti mozga.
