Кредит: CC0 Public Domain
В течение жизни память ослабевает в разной степени, лишая пожилых людей возможности вспоминать личные переживания. Этот прогрессирующий, почти неизбежный процесс давно предполагался как следствие удаления природой дендритных шипиков, ключевого компонента синапсов, из нейронов мозга по мере их старения.
Исследование под названием «Диаметр головки дендритного шипика предсказывает производительность эпизодической памяти у пожилых людей», опубликованное в Science Advances, возглавляемое исследователями из Университета Алабамы в Бирмингеме и Медицинского центра Университета Раша в Чикаго, штат Иллинойс, теперь предоставляет доказательства того, что сохранение опыта прошлой жизни поддерживается качеством, а не количеством синапсов в пожилом возрасте.
«Это разрушает парадигму», — сказал Джереми Херсковиц, доктор философии, доцент кафедры неврологии UAB и автор-корреспондент исследования.
«В течение 35 лет господствующей догмой было то, что ухудшение памяти обусловлено в основном потерей дендритных шипиков, которые являются суррогатом синапсов. По мере того, как мы стареем от 40 до 85 лет, происходит естественная потеря дендритных шипиков и синапсов, что совершенно нормально.
«Эта естественная потеря может способствовать отсутствию остроты познавательных способностей, которую мы все чувствуем с возрастом. Однако мы демонстрируем, что, даже если происходит потеря синапсов, те, которые остаются, могут компенсировать эту потерю».
Херсковиц говорит, что это имеет огромное значение. «Даже у пожилых людей, людей в возрасте 80, 90 или 95 лет, все еще достаточно пластичности в формировании синапсов, чтобы сохранять память. Это означает, что терапия по перестройке дендритных шипиков и синапсов может значительно облегчить память по мере старения или если у вас наблюдается ухудшение памяти из-за слабоумия при болезни Альцгеймера».
Исследование стало возможным благодаря исследованию религиозных орденов и проекту Rush Memory and Aging Project, или ROSMAP, в Университете Раша. ROSMAP регистрирует католических монахинь, священников и братьев в возрасте 65 лет и старше, у которых на момент регистрации нет известной слабоумия. Участники ежегодно проходят медицинское и психологическое обследование и соглашаются пожертвовать свой мозг после смерти.
Херсковиц и коллеги изучали посмертные образцы мозга 128 участников ROSMAP. Средний возраст участников на момент смерти составлял 90,5 лет, с различными показателями когнитивных способностей и невропатологией, связанной с болезнью Альцгеймера. Все они проходили ежегодное когнитивное тестирование на эпизодическую память, зрительно-пространственные способности/перцептивную ориентацию, скорость восприятия, семантическую память и рабочую память.
Исследование включало два образца из каждого мозга: один из височной коры, структуры которой жизненно важны для долговременной памяти, и один из лобной премоторной коры.
После окрашивания образцов мозга, фотографирования тонких срезов и построения трехмерных цифровых реконструкций 55 521 отдельных дендритных шипиков на 2157 нейронах исследователи использовали два статистических метода, один из которых использовал инновационное машинное обучение, чтобы увидеть, коррелируют ли какие-либо из 16 различных измерений морфологии шипиков с какими-либо из 17 различных показателей функции мозга, возраста и нейропатологии болезни Альцгеймера.
Одним из показателей функции мозга была эпизодическая память — способность помнить повседневные события и прошлый личный опыт.
Для нейронов височной коры исследователи обнаружили, что диаметр головки дендритного шипика, но не количество шипиков, улучшает прогнозирование эпизодической памяти в моделях, содержащих оценки β-амилоидных бляшек, патологию нейрофибриллярных клубков и пол.
Больший диаметр головки был связан с лучшей производительностью эпизодической памяти, что подтверждает новую гипотезу о том, что в височной коре сила синапсов более важна для памяти в пожилом возрасте, чем их количество.
«Воздействие на пути, которые поддерживают диаметр головки позвоночника или силу синапсов, а не на пути, которые поддерживают или генерируют новые шипики или синапсы, может потенциально дать большую терапевтическую пользу для пожилых людей на доклинических фазах болезни Альцгеймера», — сказал Херсковиц.
Дендрит – это разветвленное продолжение тела нейрона, получающее импульсы от других нейронов. Каждый дендрит может иметь тысячи маленьких выступов, называемых шипами.
Головка каждого шипа может образовывать точку контакта, называемую синапсом, для приема импульса, посланного от аксона другого нейрона. Дендритные шипы могут быстро менять форму или объем при формировании новых синапсов — это часть процесса, называемого пластичностью мозга. Создание или устранение синапсов — фундаментальный механизм функционирования мозга.
Сбор десятков тысяч измерений позвоночника занял два с половиной года. Эта кропотливая работа началась в 2019 году и продолжалась во время пандемии COVID-19, поскольку исследователи UAB работали в условиях ограничений COVID, говорит Херсковиц.
Подробнее: Кортни К. Уокер и др., Диаметр головки дендритного позвоночника предсказывает качество эпизодической памяти у пожилых людей, Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adn5181
Информация журнала: Достижения науки, предоставленные Университетом Алабамы в Бирмингеме
