PNAS: старение мозга вызывает повышенная активность нейронов, а не сниженная
Исследователи из Университета Нагоя обнаружили, что возрастной спад когнитивных функций может вызываться чрезмерной активностью нейронов, а не пониженной, как считалось ранее. Результаты исследования опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Здоровое функционирование мозга зависит от хорошо связанной сети нейронов, которые эффективно взаимодействуют друг с другом. Традиционно возрастное снижение когнитивных функций связывают с постепенным снижением активности этих клеток мозга и их неспособностью эффективно передавать сигналы. Однако в процессе старения у людей некоторые типы нейронов, напротив, становятся гиперактивными.
Чтобы выяснить, как такая патология влияет на когнитивные функции, ученые провели исследование на нематодах Caenorhabditis elegans. Длина этого червя составляет всего один миллиметр, а продолжительность жизни — всего две недели. Нематоды демонстрируют разнообразное поведение благодаря активности 302 нейронов, а также имеют множество общих генов и механизмов работы организма с человеком.
В эксперименте использовалась способность C. elegans обучаться путем ассоциативного мышления в процессе, называемом термотаксисом. Ученым давно известно, что C. elegans, содержащиеся в среде с температурой 23 градуса по Цельсию и пищей, будут двигаться к температуре 23 градуса, если поместить их в среду с температурным градиентом от 17 до 23 градусов. Однако животные не будут этого делать, если их поместить в среду без пищи. Это говорит о том, что C. elegans учится связывать наличие или отсутствие пищи вокруг с температурой окружающей среды.
Команда изучила поведение C. elegans, по очередно удаляя каждый из шести типов нейронов, предположительно участвующих в ассоциативном обучении, — сенсорные нейроны AWC и ASI, а также интернейроны AIZ, AIB, RIA и AIA. После удаления некоторых из них нематоды сохраняли способность «охотиться» за пищей. Исследователи также измерили активность нейронов у старых нематод. Они обнаружили, что типы AWC и AIA спонтанно и чрезмерно активируются с возрастом, что нарушает нормальную работу нейронной сети и мешает червям ориентироваться в пространстве.
Ученые смогли подавить гиперактивацию нейронов и предотвратить снижение поведенческих функций у старых нематод, изменив тип бактерий, которые служат им источником пищи. Исследователи предположили, что когнитивные способности людей также можно скорректировать с помощью диеты. Однако, чтобы понять, от каких конкретных продуктов мозг человека «стареет», нужны дополнительные исследования.
