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科学家发现大脑“时间转换器”,能找回因衰老丢失的记忆

前瞻网    2021-07-26 11:45

 

科学家发现大脑“时间转换器”,能找回因衰老丢失的记忆

剑桥和利兹的科学家已经成功逆转了小鼠与年龄相关的记忆丧失,并表示他们的发现可能会推动新治疗方法的发展,以防止人们随着年龄的增长而丧失记忆力。

在今天发表在《分子精神病学》上的一项研究中,研究小组表明,大脑细胞外基质的变化——神经细胞周围的“支架”——导致记忆力随着年龄的增长而变得越来越差,但有可能通过基因治疗来逆转这些变化。

最近有证据表明,神经元周围网(PNNs)在神经可塑性中——大脑学习和适应的能力——和制造记忆中的作用。PNNs是类似软骨的结构,主要围绕着大脑中的抑制性神经元。它们的主要功能是控制大脑中的可塑性水平。它们在人类5岁左右出现,并关闭可塑性增强期,在此期间,大脑中的连接被优化。然后,可塑性被部分关闭,使大脑的效率更高,但可塑性更低。

PNNs含有被称为软骨素硫酸盐的化合物。其中一些,如4-硫酸软骨素,抑制网络的作用,抑制神经可塑性;其他,如硫酸软骨素6,促进神经可塑性。随着我们的年龄增长,这些化合物的平衡发生了变化,随着6-硫酸软骨素水平的下降,我们学习和形成新记忆的能力也发生了变化,导致了与年龄相关的记忆衰退。

剑桥大学和利兹大学的研究人员调查了操纵PNNs的硫酸软骨素成分是否可能恢复神经可塑性并缓解与年龄有关的记忆缺陷。

为了做到这一点,该团队研究了20个月大的小鼠(相当年长)并使用一套测试表明,与6个月大的小鼠相比,这些小鼠在记忆方面表现出了缺陷。

例如,一项测试涉及观察小鼠是否能认出一个物体。小鼠被放置在一个Y形迷宫的起点,让它去探索两臂末端的两个相同的物体。过了一会儿,小鼠再次被放置在迷宫中,但这次Y 的一段包含一个新的物体,而另一端包含一个重复物体的副本。研究人员测量了小鼠花在探索每个物体上的时间,以了解它是否记住了先前任务中的物体。老年小鼠记住物体的可能性要小得多。

研究小组使用一种“病毒载体”治疗老化的小鼠,这种病毒能够将6-硫酸软骨素硫酸盐的数量重组到PNNs,并发现这完全恢复了老年小鼠的记忆,达到了与年轻小鼠类似的水平。

利兹大学生物医学科学学院的Jessica Kwok博士说,“当我们用这种治疗方法治疗老龄化小鼠时,我们看到了显著的效果。记忆力和学习能力都恢复到了它们年轻时不会看到的水平”。

为了探索6-硫酸软骨素在记忆丧失中的作用,研究人员培育了经过基因操纵的小鼠,使它们只能产生低水平的化合物以模仿老化的变化。即使在11周时,这些小鼠也显示出过早的记忆力下降的迹象。然而,使用病毒载体增加6-硫酸软骨素的水平,使它们的记忆和可塑性恢复到与健康小鼠相似的水平。

剑桥大学John van Geest脑修复中心的James Fawcett教授说,“令人激动的是,尽管我们的研究只是在小鼠身上进行的,但同样的机制应该在人类身上运作——人脑中的分子和结构与啮齿类动物相同。这表明有可能防止人类在年老时出现记忆丧失。”

该团队已经确定了一种潜在的药物,该药物已获得人类使用许可,可以口服并抑制PNNs的形成。当这种化合物被给予小鼠和大鼠时,它可以恢复老龄化的记忆,也可以改善脊髓损伤的恢复。研究人员正在调查它是否可能有助于缓解阿尔茨海默病动物模型的记忆丧失。

福塞特教授的团队所采取的方法——使用病毒载体来提供治疗——正越来越多地被用于治疗人类的神经系统疾病。该中心的第二个团队最近发表的研究显示,它们可用于修复由青光眼和痴呆症造成的损害。

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