"Hämningar" i hjärnan orsakar minnetförlust
För mycket "hämningar" i hjärnan kan orsaka åldersrelaterad minnesförlust
En ny studie publicerad i tidskriften Neurobiology of Disease har funnit att ett överflöd av hämmande kopplingar i en viktig hjärnregion som är kopplad till minne och kognitiv nedgång vid åldrande - och att artificiellt återskapande av denna obalans hos unga djur producerar samma underskott.
Hjärnan fungerar genom en noggrann balans mellan två motsatta krafter: exciterande signaler som aktiverar neuroner (hjärnceller) och hämmande signaler som dämpar deras aktivitet. Prefrontala cortex - en region längst fram i hjärnan som ansvarar för komplext tänkande, planering och minne - är känd för att vara sårbar för åldrandets effekter. Tidigare forskning hade föreslagit att förhållandet mellan hämmande och exciterande aktivitet i denna region kan bli obalanserad när vi åldras, men ett direkt orsakssamband har varit svårt att hitta.
Med detta i åtanke bestämde sig forskarna för att avgöra om överdriven hämmande aktivitet i prefrontala cortex inte bara är förknippad med kognitiv nedgång vid åldrande, utan faktiskt orsakar den.
Under ledning av Iason Keramidis vid Université Laval i Kanada testade teamet 43 åldrade hanmöss (ungefär motsvarande äldre personer) och 17 yngre vuxna hanmöss på en rad kognitiva uppgifter som utvärderade minne, utforskning av nya miljöer och socialt beteende.
Med hjälp av en sofistikerad statistisk metod som kombinerade flera omgångar av klusteranalys med en teknik för att visualisera likheter i beteendemönster, kunde forskarna identifiera två stabila undergrupper inom de åldrande djuren. Den första var en "kognitiv mottaglig" grupp på 26 möss som uppvisade uttalade minnes- och utforskningsbrister (samt ökat ångestliknande beteende), samtidigt som de bibehöll normala sociala preferenser. Den andra gruppen på 17 möss var mer "motståndskraftig" med jämförelsevis bevarat minne och utforskning, även om de uppvisade vissa brister i social interaktion.
När teamet undersökte hjärnvävnad från varje grupp fann de att de mottagliga mössen hade högre nivåer av två proteiner associerade med hämmande kopplingar - Gephyrin och VGAT - specifikt i prefrontala cortex. Viktigt är att proteiner kopplade till excitartoriska kopplingar var oförändrade, vilket tyder på att förändringen var selektiv snarare än ett tecken på en bred försämring.
Ytterligare mikroskopisk avbildning visade att de mottagliga mössen faktiska hade en högre täthet av hämmande synapser (kopplingspunkter) i prefrontala cortex, inte bara mer protein packat i befintliga synapser. Detta pekade på en strukturell, långvarig förändring i hjärnans kretsar snarare än en tillfällig fluktuation i hjärnaktivitet.
För att testa om denna överdrivna hämning direkt kunde orsaka kognitiva problem använde forskare en teknik som kallas optogenetik, som använder ljus för att slå på specifika typer av neuroner med precision. När de aktiverade hämmande neuroner i prefrontala cortex hos unga, friska möss uppvisade dessa djur omedelbart samma minnesförsämringar, minskad utforskning och ångestliknande beteende som sågs hos de mottagliga äldre mössen. Avgörande är att när samma stimulering applicerades med tanken att det är hämmande systemet hos dessa djur redan fungerade på sin maximala gräns.
Som författarna noterade stöder denna "konvergens av ihållande strukturella ökningar i antalet hämmande synapser och akut optogenetisk förhöjning av hämmande tonus en modell där mottagliga försvagat åldrande kännetecknas av kroniskt förhöjd hämmande synaptisk belastning inom prefrontala kretsar, vilket är tillräckligt för att driva kognitiva brister."
Forskarna betonar att dessa fynd kan komplicera framtida behandlingar för åldersrelaterade kognitiv nedgång. Till exempel, vid Alzheimers sjukdom lider hjärnan ofta av [för lite] hämning vilket leder till hyperaktiva hjärnceller. Om läkare ger en äldre patient ett läkemedel som är utformat för att öka hämningen för att behandla Alzheimers sjukdom, kan det av misstag förvärra den normala, åldersrelaterade kognitiva nedgången som orsakas av den överdrivna hämningen som upptäcktes i denna studie.
Studien är inte utan begränsningar. Till exempel ger optogenetisk manipulation en akut, artificiell ökning av hämningen, medan verkligt åldrande innebär långsamma komplexa förändringar över hela hjärnans nätverk. Studien använde också uteslutande hanmöss, vilket innebär att resultaten kanske inte är perfekta för honmöss (eller människor) på grund av hormonernas varierande effekter på hjärnans plasticitet. Dessutom komplicerades av vissa av resultaten av socialt beteende av platsreferenser i testapparaten, vilket gjorde dessa specifika resultat svårare att tolka tydligt.
Kommentarer
Skicka en kommentar