約翰霍普金斯大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家與大鼠合作，已經(jīng)確定了大腦中一種導(dǎo)致常見的與年齡相關(guān)的記憶喪失的機(jī)制。今天發(fā)表在《當(dāng)代生物學(xué)》上的這項工作揭示了衰老大腦的工作原理，并可能加深我們對阿爾茨海默病和人類類似疾病的理解。
“我們正試圖了解正常記憶，以及為什么稱為海馬的大腦部分對正常記憶如此重要，”該大學(xué) Zanvyl Krieger Mind/Brain Institute 教授、資深作者 James Knierim 說。“但也有許多記憶障礙，這個區(qū)域出了問題。”
神經(jīng)科學(xué)家知道，位于大腦顳葉深處的海馬神經(jīng)元負(fù)責(zé)一對互補(bǔ)的記憶功能，稱為模式分離和模式完成。這些功能以梯度形式出現(xiàn)在海馬的一個稱為 CA3 的微小區(qū)域中。
當(dāng)這些功能失去平衡時，記憶力就會受損，導(dǎo)致健忘或重復(fù)自己等癥狀。約翰霍普金斯大學(xué)的團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，隨著大腦年齡的增長，這種不平衡可能是由于 CA3 梯度消失造成的;模式分離功能消失，模式完成功能接管。
負(fù)責(zé)模式分離的神經(jīng)元通常在 CA3 區(qū)域的近端區(qū)域更為普遍，而負(fù)責(zé)模式完成的神經(jīng)元則在遠(yuǎn)端區(qū)域普遍存在，主要作者、心/腦研究所助理研究科學(xué)家 Heekyung Lee 說。 ，近端區(qū)域的神經(jīng)活動變得過度活躍，兩個區(qū)域之間的相互作用變得異常，從而在模式完成中形成優(yōu)勢。
在正常的大腦中，模式分離和模式完成齊頭并進(jìn)，對感知和體驗進(jìn)行分類和理解，從最基本的到高度復(fù)雜的。如果你和家人去一家餐館，一個月后你和朋友去同一家餐館，你應(yīng)該能夠認(rèn)出那是同一家餐館，即使有些細(xì)節(jié)發(fā)生了變化——這就是模式補(bǔ)全。但是你還需要記住哪次對話發(fā)生在什么時候，所以你不要混淆這兩種體驗——這就是模式分離。
當(dāng)模式分離消失時，模式完成會壓倒整個過程。當(dāng)您的大腦專注于餐廳的共同體驗而忽略了單獨(dú)訪問的細(xì)節(jié)時，您可能會記得一次訪問期間關(guān)于旅行的對話，但會認(rèn)錯是誰在說話。“我們都犯了這些錯誤，但隨著年齡的增長，它們往往會變得更糟，”Knierim 說。
在實(shí)驗中，研究人員將記憶未受損的年輕大鼠與記憶未受損的老年大鼠和記憶受損的老年大鼠進(jìn)行了比較。雖然記憶力未受損的老年大鼠與年輕大鼠一樣執(zhí)行水迷宮任務(wù)，但它們海馬 CA3 區(qū)域的神經(jīng)元已經(jīng)開始以模式分離為代價來支持模式完成。由于這一生理發(fā)現(xiàn)并未在它們的行為中表現(xiàn)出來，因此研究人員得出結(jié)論，某些東西正在讓老鼠彌補(bǔ)缺陷。
研究人員說，這一發(fā)現(xiàn)在人類中得到了回應(yīng)，這些人在老年時仍然保持著驚人的敏銳度。因此，查明記憶喪失機(jī)制可以為了解如何預(yù)防某些人的記憶障礙以及如何預(yù)防或延緩老年人的認(rèn)知衰退奠定基礎(chǔ)。
“如果我們能更好地理解這些補(bǔ)償機(jī)制是什么，那么也許我們可以幫助防止認(rèn)知能力隨著衰老而下降，”Knierim 說。“或者，如果我們無法阻止它，也許我們可以增強(qiáng)大腦的其他部分來彌補(bǔ)正在發(fā)生的損失。”
該論文的其他高級作者是約翰霍普金斯大學(xué)的 Krieger-Eisenhower 心理學(xué)和神經(jīng)科學(xué)教授 Michela Gallagher 和約翰霍普金斯大學(xué)彭博公共衛(wèi)生學(xué)院的生物統(tǒng)計學(xué)教授 Scott Zeger。加拉格爾的實(shí)驗室之前證明，抗癲癇藥物左乙拉西坦通過減少海馬的過度活躍來提高記憶力。因此，Lee 還推測，這種關(guān)于記憶障礙如何發(fā)生的新的、更具體的信息可能使科學(xué)家們能夠更好地將此類藥物用于未來的缺陷。
她說：“這將使我們更好地控制我們可以針對我們看到的赤字的目標(biāo)。”
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