Täiskasvanute aju loodab mälu parandada
May 26, 2023
Tihti öeldakse, et aju õppimis- ja mäletamisvõime on noorena tugevam. Vaadake lihtsalt beebisid. Kui nad sellesse kummalisse maailma jõuavad, saavad nad iga päev uue teabe tulva ja nende arenev aju tulistab kõigi silindrite pihta, et aidata neil mõista oma keskkonda ja sellega suhtlemist.

Mälu parandamiseks klõpsake tsistanche
Täna ilmus akadeemilises tippajakirjas "Nature" uus uuring, mis toob välja, et täiskasvanu ajus ei puudu potentsiaali paindlikult uusi asju õppida. Selle uuringu oluline järeldus on, et täiskasvanu ajus on suur hulk "vaikivaid sünapse".
Selle uurimistöö mõistmiseks peame kõigepealt mõistma, mis on vaikne sünaps. Sünapsid on närvirakkude vahelise teabe edastamise võtmesõlmed. Neuroteadlased on ajus varem avastanud, et on olemas teatud tüüpi sünapsid, millel on sünaptiline struktuur, kuid millel puudub teabe edastamise funktsioon, mistõttu neid nimetatakse vaikivateks sünapsideks. Kuid vaikivaid sünapse saab teatud tingimustel muuta funktsionaalseteks sünapsideks. See nihe pakub neuroteadlastele suurt huvi, kuna see on õppimise ja mälu aluseks.
Aastakümneid arvati, et vaiksed sünapsid on rikkalikud ainult varases arengufaasis, mille jooksul nad vahendavad närviahelate moodustumist ja täiustamist, mis aitavad ajul varakult õppida äsja saadud teabe uputust. Mõned uuringud hiirtega on näidanud, et stimuleerimata, ebaküpsed vaiksed sünapsid elimineeritakse 12 päevaga (inimese mõistes umbes paar kuud).
Mõned neuroteadlased on ka väitnud, et vaiksed sünapsid võivad püsida täiskasvanueas, aidates ajul uusi mälestusi luua. Sellekohased tõendid pärinevad peamiselt loomade sõltuvuse uurimismudelist, mis tähendab, et ajul on praegu ebanormaalsed õppimisprobleemid.
Selles uues uuringus leidsid Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi (MIT) teadlased normaalsete hiirte ajus, et täiskasvanud ajus on endiselt miljoneid vaikseid sünapse, mis moodustavad umbes 30 kõigist täiskasvanud ajukoore sünapsidest. . protsenti .
"Need vaiksed sünapsid leiavad uusi seoseid ja kui saabub oluline uus teave, tugevdatakse seoseid seotud neuronite vahel," ütles artikli esimene autor ja MIT-i doktorant Dimitra Vardalaki. "See võimaldab ajul luua uusi mälestusi, kirjutamata üle olulisi mälestusi, mis on juba stabiilsetesse küpsetesse sünapsidesse salvestatud."

Huvitav on see, et see avastus "istutas pajud ja pajud tahtmatult varjudesse". Teadustöö juht professor Mark Harnett uuris algselt hiirte aju neuronite dendriite. Need harulaadsed eendid ulatuvad rakust välja ja saavad sisendit erinevatest osadest. Tema ja ta kolleegid leidsid, et üksikute neuronite dendriidid töötlevad sissetulevat teavet erinevalt sõltuvalt nende asukohast.
Kinnitamaks, kas dendriitide erinevat tüüpi sisendmustrid on seotud erinevate retseptoritega, mida nad väljendavad, tegi uurimisrühm koostööd keemiainseneri professor Kwanghun Chungiga, et saada ülikõrge eraldusvõimega pilte dendriitidest, kasutades uut tehnikat, mille on välja töötanud. tema. Meetod, mida nimetatakse eMAP-iks (proteoomilise epitoopide säilitamise võimendatud analüüs), võimaldab teadlastel koeproovi füüsiliselt suurendada ja seejärel märgistada proovis olevad spetsiifilised valgud, mida nad soovivad vaadata.
"Esimese asjana märkasime, et kõikjal oli filopoodiaid," ütles professor Harnett. "See oli väga imelik, täiesti ootamatu."
Nagu nimigi viitab, on filopoodiad nii väikesed, et detaile on traditsiooniliste pilditehnikate abil raske näha, ja kuigi neuroteadlased on filopoodiate olemasoluga tuttavad, pole nende funktsiooni hästi mõistetud.
Kasutades eMAP-tehnoloogiat, jälgis uurimisrühm täiskasvanud hiire aju mitut piirkonda ja leidis filopoodiaid ajupiirkondades, näiteks visuaalses ajukoores, neuronaalsete ühenduste juures ning see arv oli suurusjärgu võrra suurem, kui seni arvati.
Veelgi kriitilisem on see, et nad jälgisid NMDA retseptoreid, kuid neil puudusid filopoodial AMPA-retseptorid. Nii NMDA retseptorid kui ka AMPA retseptorid on ionotroopsed glutamaadi retseptorid, mis vastutavad kesknärvisüsteemi peamise ergastava neuronaalse signaalimolekuli glutamaadi sidumise eest. Ergastav sünaptiline signaaliülekanne nõuab NMDA retseptorite ja AMPA retseptorite koostööd. Kui on ainult NMDA retseptoreid, kuid mitte AMPA retseptoreid, on see tüüpiline vaikne sünaptiline režiim.
Seetõttu uurisid teadlased järgmisena filopoodia tekitatud elektrilist aktiivsust elektrofüsioloogiliste katsete abil. Naaberneuronitest glutamaadi vabanemise simuleerimisel leidsid nad, et sisendit vastu võtnud filopoodia ei tekita elektrilisi signaale. Kuid NMDA retseptori kanalite kunstliku blokeerimisega saab need vaiksed sünapsid vaigistada, nagu muutused toimuvad AMPA retseptorite juuresolekul.

Edasised katsed näitasid, et kahe stiimuli, glutamaadi vabanemise ja elektrivoolu kombineerimine neuronis võib viia AMPA retseptorite akumuleerumiseni filopoodia vaiksetesse sünapsidesse, mis lülituvad funktsionaalselt aktiivseteks sünapsideks ja vabastavad läheduses glutamaadi. Happelised aksonid moodustavad tugevaid närviühendusi.
Teadlaste analüüs näitas, et vaikivaid sünapse oli palju lihtsam muuta funktsionaalseteks ühendusteks kui muuta juba toimivaid küpseid sünapse. "Täiskasvanu ajus on küpsete sünapside lävi kõrgem, arvatavasti seetõttu, et soovite neid mälestusi üsna kindlalt salvestada ja te ei soovi, et need kirjutataks pidevalt uutega üle," ütles professor Harnett. piisavalt uute mälestuste loomiseks."
Teisisõnu, teadlastel on nüüd käegakatsutavamad tõendid, mis kinnitavad, et täiskasvanud imetajate ajus on mälusüsteemil paindlik ja tugev alus, mis suudab pidevalt koguda uut teavet ja säilitada juba olemasolevat olulist teavet.
Teadlased väidavad, et otsivad täiendavalt tõendeid nende vaiksete sünapside kohta inimese ajukoes ja uurivad, kas nende sünapside arvu või funktsiooni mõjutavad vananemine, neurodegeneratiivsed haigused ja muud tegurid.

"Võite ette kujutada väljavaadet leida filopoodiaga seotud molekulaarsed mängijad ja proovida mõnda neist manipuleerida, et meil oleks vananedes taas paindlik mälu," ütles professor Harnett.
Kuidas Cistanche mälu parandab?
Cistanche on ravimtaim, mida on Hiina meditsiinis traditsiooniliselt kasutatud mälu ja kognitiivse funktsiooni parandamiseks. See sisaldab mitmeid aktiivseid ühendeid, mis on näidanud, et need parandavad mälu ja kaitsevad vanusega seotud kognitiivse languse eest. Üks Cistanche peamisi aktiivseid ühendeid on ehhinakosiid, mis on näidanud, et see suurendab närvikasvufaktorite tootmist ajus. Need kasvufaktorid aitavad toetada tervete neuronite kasvu ja säilimist, mis on olulised mälu ja kognitiivse funktsiooni jaoks. Tistanche sisaldab ka teisi ühendeid, nagu akteosiid ja verbaskosiid, millel on antioksüdantne ja põletikuvastane toime. Need omadused aitavad kaitsta aju oksüdatiivse stressi ja põletiku põhjustatud kahjustuste eest, mis võivad kaasa aidata kognitiivsele langusele. Üldiselt on näidatud, et Cistanche parandab mälu ja kognitiivseid funktsioone, soodustades tervete neuronite kasvu ja säilimist ning kaitstes aju oksüdatiivse stressi ja põletiku põhjustatud kahjustuste eest.
Viited:
[1] Dimitra Vardalaki et al., (2022) Filopodia on täiskasvanud neokorteksis vaiksete sünapside struktuurne substraat.
[2] Täiskasvanu ajus leidub ohtralt vaikseid sünapse. Üles vaadatud 30. novembril 2022






