Z wiekiem pamięć robocza często się pogarsza, co utrudnia wykonywanie codziennych zadań. Jednym z kluczowych obszarów mózgu związanych z tym rodzajem pamięci jest wzgórze przednie, które jest przede wszystkim zaangażowane w pamięć przestrzenną - pamięć o otoczeniu i sposobach poruszania się po nim.
W badaniu przeprowadzonym na myszach naukowcy z MIT zidentyfikowali obwód we wzgórzu przednim, który jest niezbędny do zapamiętywania sposobu poruszania się po labiryncie. Badacze odkryli również, że obwód ten jest osłabiony u starszych myszy, ale zwiększenie jego aktywności znacznie poprawia ich zdolność do poprawnego pokonywania labiryntu.
Jak twierdzą badacze, region ten może stanowić obiecujący cel dla terapii, które mogłyby pomóc odwrócić proces utraty pamięci u starszych ludzi, bez wpływu na inne części mózgu.
"Dzięki zrozumieniu, w jaki sposób wzgórze kontroluje pracę kory mózgowej, mamy nadzieję, że uda nam się znaleźć w tym obszarze bardziej specyficzne cele, które można leczyć, zamiast ogólnie modulować korę przedczołową, która pełni wiele różnych funkcji" - mówi Guoping Feng, James W. and Patricia T. Poitras Professor in Brain and Cognitive Sciences na MIT, członek Broad Institute of Harvard and MIT oraz zastępca dyrektora McGovern Institute for Brain Research na MIT.
Feng jest głównym autorem badania, które ukazało się dzisiaj w Proceedings of the National Academy of Sciences. Dheeraj Roy, NIH K99 Awardee i McGovern Fellow w Broad Institute, oraz Ying Zhang, J. Douglas Tan Postdoctoral Fellow w McGovern Institute, są głównymi autorami pracy.
Pamięć przestrzenna
Wzgórze, niewielka struktura położona w pobliżu centrum mózgu, przyczynia się do rozwoju pamięci roboczej i wielu innych funkcji wykonawczych, takich jak planowanie i uwaga. Laboratorium Fenga badało ostatnio region wzgórza zwany wzgórzem przednim, który odgrywa ważną rolę w pamięci i nawigacji przestrzennej.
Wcześniejsze badania na myszach wykazały, że uszkodzenie przedniej części wzgórza prowadzi do upośledzenia przestrzennej pamięci roboczej. U ludzi badania wykazały związany z wiekiem spadek aktywności przedniej części wzgórza, który jest skorelowany z gorszymi wynikami w zadaniach pamięci przestrzennej.
Wzgórze przednie podzielone jest na trzy części: brzuszną, grzbietową i przyśrodkową. W badaniach opublikowanych w zeszłym roku Feng, Roy i Zhang badali rolę wzgórza przednio-grzbietowego (AD) i przednio-przyśrodkowego (AV) w tworzeniu pamięci. Stwierdzili, że wzgórze AD jest zaangażowane w tworzenie mentalnych map przestrzeni fizycznych, podczas gdy wzgórze AV pomaga mózgowi odróżnić te wspomnienia od innych wspomnień dotyczących podobnych przestrzeni.
W swoim nowym badaniu naukowcy chcieli przyjrzeć się głębiej wzgórzu AV, badając jego rolę w zadaniu przestrzennej pamięci roboczej. W tym celu wytrenowali myszy, by biegały po prostym labiryncie w kształcie litery T. Na początku każdej próby myszy biegły, aż dotarły do litery T. Jedno ramię było zablokowane, co zmuszało je do biegu w dół drugim ramieniem. Następnie myszy umieszczano ponownie w labiryncie, przy czym oba ramiona były otwarte. Myszy były nagradzane, jeśli wybrały przeciwne ramię niż w pierwszym biegu. Oznaczało to, że aby podjąć właściwą decyzję, myszy musiały pamiętać, w którą stronę skręciły w poprzednim biegu.
Gdy myszy wykonywały zadanie, badacze wykorzystali optogenetykę do zahamowania aktywności neuronów AV lub AD podczas trzech różnych części zadania: fazy próby, która ma miejsce podczas pierwszego przejazdu; fazy opóźnienia, gdy myszy czekają na rozpoczęcie drugiego przejazdu; oraz fazy wyboru, gdy myszy podejmują decyzję, w którą stronę skręcić podczas drugiego przejazdu.
Badacze odkryli, że hamowanie neuronów AV podczas fazy próby lub wyboru nie miało wpływu na wyniki myszy, ale gdy tłumiono aktywność AV podczas fazy opóźnienia, która trwała 10 sekund lub dłużej, myszy radziły sobie z zadaniem znacznie gorzej.
Sugeruje to, że neurony AV są najważniejsze w utrzymywaniu informacji w pamięci, gdy są one potrzebne do wykonania zadania. Z kolei hamowanie neuronów AD zaburzało wyniki w fazie próby, ale miało niewielki wpływ w fazie opóźnienia. Odkrycie to było zgodne z wcześniejszymi badaniami zespołu badawczego, które wykazały, że neurony AD są zaangażowane w tworzenie wspomnień dotyczących fizycznej przestrzeni.
"Ogólnie rzecz biorąc, przednia część wzgórza jest obszarem uczenia się przestrzennego, ale neurony brzuszne wydają się być potrzebne w okresie podtrzymywania, podczas tego krótkiego opóźnienia" - mówi Roy. "Teraz mamy dwa podrozdziały w obrębie przedniego wzgórza: jeden, który wydaje się pomagać w kontekstowym uczeniu się i drugi, który pomaga w przechowywaniu tych informacji".
Zmniejszenie związane z wiekiem
Następnie badacze sprawdzili, jaki wpływ na ten obwód ma wiek. Okazało się, że starsze myszy (14 miesięcy) osiągały gorsze wyniki w zadaniu T-maze, a ich neurony AV były mniej pobudliwe. Jednak gdy badacze sztucznie stymulowali te neurony, wyniki myszy w tym zadaniu znacznie się poprawiły.
Innym sposobem na poprawę wyników w tym zadaniu pamięciowym jest stymulacja kory przedczołowej, która również ulega osłabieniu związanemu z wiekiem. Naukowcy odkryli jednak, że aktywacja kory przedczołowej zwiększa również poziom lęku u myszy.
"Jeśli bezpośrednio aktywujemy neurony w przyśrodkowej korze przedczołowej, wywoła to również zachowania związane z lękiem, ale nie stanie się to podczas aktywacji AV" - mówi Zhang. "To jest zaleta aktywacji AV w porównaniu z korą przedczołową".
Jeśli nieinwazyjna lub minimalnie inwazyjna technologia mogłaby być użyta do stymulacji tych neuronów w ludzkim mózgu, mogłoby to zaoferować sposób na pomoc w zapobieganiu związanemu z wiekiem spadkowi pamięci, twierdzą naukowcy. Obecnie planują oni przeprowadzenie sekwencjonowania RNA pojedynczych komórek neuronów przedniego wzgórza w celu znalezienia sygnatur genetycznych, które mogłyby zostać wykorzystane do identyfikacji komórek stanowiących najlepszy cel badań.
Badania zostały częściowo sfinansowane przez Stanley Center for Psychiatric Research w Broad Institute, Hock E. Tan and K. Lisa Yang Center for Autism Research w MIT oraz James and Patricia Poitras Center for Psychiatric Disorders Research w MIT.
Massachusetts Institute of Technology. Anne Trafton
123 link: businews.plitnews24.pl
itlife.pl
ofio.pl
news.google.com
Komentarze
Prześlij komentarz