В течение жизни память ослабевает в разной степени, лишая пожилых людей возможности вспоминать личные переживания. Этот прогрессирующий, почти неизбежный процесс давно выдвигался в качестве гипотезы о том, что природа удаляет дендритные шипики, ключевой компонент синапсов, из нейронов мозга по мере их старения.
Исследование, опубликованное в журнале Science Advances и проведенное учеными из Университета Алабамы в Бирмингеме и Медицинского центра Университета Раша в Чикаго, штат Иллинойс, теперь предоставляет доказательства того, что сохранение опыта прошлых жизней поддерживается качеством, а не количеством синапсов в пожилом возрасте.
«Это разрушает парадигму. В течение 35 лет преобладающей 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 познания, которую мы все чувствуем с возрастом. Однако мы демонстрируем, что даже при потере синапсов те, которые остались, могут компенсировать эту потерю», - сказал соавтор исследования Джереми Херсковиц.
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», -пояснил он.
Исследование стало возможным благодаря проекту Religious Orders Study и Rush Memory and Aging Project (ROSMAP) в Университете Раша. В ROSMAP принимают участие католические монахини, священники и братья в возрасте 65 лет и старше, у которых на момент регистрации нет известных признаков слабоумия. Участники ежегодно проходят медицинское и психологическое обследование и соглашаются пожертвовать свой мозг после смерти.
Херсковиц и коллеги изучили 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, которая имеет структуры, жизненно важные 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 2 157 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, улучшил 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 синаптическая сила более важна для памяти в пожилом возрасте, чем количество.
«Воздействие на пути, которые поддерживают диаметр головки шипика или синаптическую силу, а не на пути, которые поддерживают или создают новые шипики или синапсы, может потенциально принести большую терапевтическую пользу для пожилых людей на доклинических стадиях болезни Альцгеймера», - сказал Херсковиц.
Дендрит — это разветвленное расширение тела нейрона, которое получает импульсы от других нейронов. Каждый дендрит может иметь тысячи небольших выступов, называемых шипиками. Головка каждого шипика может образовывать контактную точку, называемую синапсом, для получения импульса, отправленного от аксона другого нейрона. Дендритные шипики могут быстро менять форму или объем, образуя новые синапсы, часть процесса, называемого пластичностью мозга. Создание или устранение синапсов является фундаментальным механизмом функционирования мозга.
