Dospelý mozog dúfa, že zvýši pamäť

Často sa hovorí, že schopnosť mozgu učiť sa a pamätať si je silnejšia, keď ste mladí. Stačí sa pozrieť na bábätká. Keď prídu do tohto zvláštneho sveta, každý deň dostávajú záplavu nových informácií a ich rozvíjajúce sa mozgy pália na všetky valce, aby im pomohli pochopiť ich prostredie a ako s ním interagovať.

Kliknutím cistanche zlepšíte pamäť

Dnes nová štúdia publikovaná v špičkovom akademickom časopise „Nature“ poukazuje na to, že mozgu dospelých nechýba potenciál flexibilne sa učiť nové veci. Dôležitým zistením tejto štúdie je, že v dospelom mozgu existuje veľké množstvo „tichých synapsií“.

Aby sme pochopili tento výskum, musíme najprv pochopiť, čo je tichá synapsia. Synapsie sú kľúčové uzly pri prenose informácií medzi nervovými bunkami. Neurovedci v minulosti objavili v mozgu, že existuje druh synapsií, ktorý má synaptickú štruktúru, ale nemá funkciu prenosu informácií, preto sa nazývajú tiché synapsie. Ale tiché synapsie môžu byť za určitých podmienok premenené na funkčné synapsie. Tento posun je veľmi zaujímavý pre neurovedcov, pretože slúži ako základ pre učenie a pamäť.

Po celé desaťročia sa predpokladalo, že tiché synapsie sú hojné iba v raných vývojových štádiách, počas ktorých sprostredkúvajú formovanie a zdokonaľovanie nervových obvodov, ktoré pomáhajú mozgu naučiť sa záplavu novo prijatých informácií v ranom veku. Niektoré štúdie na myšiach ukázali, že nestimulované, nezrelé tiché synapsie sú eliminované za 12 dní (približne niekoľko mesiacov v ľudskom vyjadrení).

Niektorí neurovedci tiež navrhli, že tiché synapsie môžu pretrvávať až do dospelosti, čo pomáha mozgu vytvárať nové spomienky. Dôkazy v tomto smere pochádzajú najmä z výskumného modelu závislosti na zvieratách, čo znamená, že mozog má v tomto čase abnormálne problémy s učením.

V tejto novej štúdii vedci z Massachusettského technologického inštitútu (MIT) zistili v mozgoch normálnych myší, že v mozgu dospelých stále existujú milióny tichých synapsií, čo predstavuje asi 30 všetkých synapsií v mozgovej kôre dospelých. . percent .

"Tieto tiché synapsie nachádzajú nové spojenia, a keď prídu dôležité nové informácie, spojenia medzi súvisiacimi neurónmi sa posilnia," povedala Dimitra Vardalaki, prvá autorka článku a doktorandka na MIT. "To umožňuje mozgu vytvárať nové spomienky bez prepisovania dôležitých spomienok, ktoré sú už uložené v stabilných zrelých synapsiách."

Zaujímavosťou je, že tento objav vlastne „nedopatrením zasadil vŕby a vŕby do tieňa“. Vedúci výskumu profesor Mark Harnett sa spočiatku zaoberal dendritmi neurónov v mozgoch myší. Tieto vetvovité výčnelky vychádzajú z bunky a prijímajú vstupy z rôznych častí. On a jeho kolegovia zistili, že dendrity v jednotlivých neurónoch spracovávajú prichádzajúce informácie odlišne v závislosti od toho, kde sa nachádzajú.

Aby sa potvrdilo, či rôzne typy vstupných vzorov v dendritoch súvisia s rôznymi receptormi, ktoré vyjadrujú, výskumný tím spolupracoval s profesorom Kwanghunom Chungom, hlavným chemickým inžinierstvom, aby získali snímky dendritov s ultra vysokým rozlíšením pomocou novej techniky vyvinutej spoločnosťou ho. Technika nazývaná eMAP (Amplified Analysis of Proteomic Epitope Preservation) umožňuje výskumníkom fyzicky zväčšiť vzorku tkaniva a potom označiť špecifické proteíny vo vzorke, na ktoré sa chcú pozrieť.

"Prvá vec, ktorú sme si všimli, bolo, že všade boli filopódie," povedal profesor Harnett. "Bolo to super zvláštne, úplne nečakané."

Ako už názov napovedá, filopódia sú také malé, že detaily je ťažké vidieť pomocou tradičných zobrazovacích techník, a hoci neurovedci poznajú existenciu filopódií, ich funkcia nie je dobre pochopená.

Pomocou technológie eMAP výskumný tím ďalej pozoroval viaceré oblasti mozgu dospelých myší a našiel filopódiu v neurónových spojeniach v oblastiach mozgu, ako je vizuálna kôra, a toto číslo bolo rádovo vyššie, ako sa pôvodne predpokladalo.

Čo je kritickejšie, pozorovali NMDA receptory, ale chýbali im AMPA receptory na filopódiách. NMDA receptory aj AMPA receptory sú ionotropné glutamátové receptory zodpovedné za väzbu glutamátu, hlavnej excitačnej neuronálnej signálnej molekuly v centrálnom nervovom systéme. Prenos excitačného synaptického signálu vyžaduje spoluprácu NMDA receptorov a AMPA receptorov. Keď existujú iba NMDA receptory, ale žiadne AMPA receptory, ide o typický tichý synaptický režim.

Preto vedci ďalej skúmali elektrickú aktivitu generovanú filopódiou prostredníctvom elektrofyziologických experimentov. Pri simulácii uvoľňovania glutamátu zo susedných neurónov zistili, že filopódia prijímajúca vstup negeneruje elektrické signály. Ale umelým odblokovaním kanálov NMDA receptorov môžu byť tieto tiché synapsie odmlčané, rovnako ako zmeny nastávajú v prítomnosti AMPA receptorov.

Ďalšie experimenty ukázali, že kombinácia týchto dvoch stimulov, uvoľňovania glutamátu a elektrického prúdu v neuróne by mohla viesť k akumulácii AMPA receptorov v tichých synapsiách filopódií, ktoré sa prepínajú na funkčne aktívne synapsie a uvoľňujú glutamát v blízkosti. Kyslé axóny tvoria silné nervové spojenia.

Analýza vedcov zistila, že je oveľa jednoduchšie previesť tiché synapsie na funkčné spojenia, ako zmeniť zrelé synapsie, ktoré už fungovali. "Hranica pre zrelé synapsie v mozgu dospelých je vyššia, pravdepodobne preto, že chcete mať možnosť tieto spomienky pomerne pevne uložiť a nechcete, aby boli neustále prepisované novými," povedal profesor Harnett. dosť na vytvorenie nových spomienok."

Inými slovami, vedci teraz majú hmatateľnejšie dôkazy, ktoré potvrdzujú, že v mozgu dospelých cicavcov má pamäťový systém flexibilný a robustný základ, ktorý dokáže neustále získavať nové informácie a uchovávať dôležité informácie, ktoré už existujú.

Vedci tvrdia, že hľadajú ďalšie dôkazy o týchto tichých synapsiách v ľudskom mozgovom tkanive a skúmajú, či počet alebo funkciu týchto synapsií ovplyvňuje starnutie, neurodegeneratívne ochorenia a ďalšie faktory.

"Viete si predstaviť vyhliadku na nájdenie molekulárnych hráčov zapojených do filopódie a pokus o manipuláciu s niektorými z nich, aby sme mali opäť flexibilnú pamäť, keď starneme," povedal profesor Harnett.

Ako Cistanche zlepšuje pamäť?

Cistanche je bylina, ktorá sa tradične používa v čínskej medicíne na zlepšenie pamäti a kognitívnych funkcií. Obsahuje niekoľko aktívnych zlúčenín, ktoré preukázateľne zlepšujú pamäť a chránia pred kognitívnym poklesom súvisiacim s vekom. Jednou z kľúčových účinných látok v Cistanche je echinakozid, u ktorého sa preukázalo, že zvyšuje produkciu nervových rastových faktorov v mozgu. Tieto rastové faktory pomáhajú podporovať rast a udržiavanie zdravých neurónov, ktoré sú nevyhnutné pre pamäť a kognitívne funkcie. Cistanche obsahuje aj ďalšie zlúčeniny ako akteozid a verbaskozid, u ktorých sa preukázalo, že majú antioxidačné a protizápalové účinky. Tieto vlastnosti pomáhajú chrániť mozog pred poškodením spôsobeným oxidačným stresom a zápalom, čo môže prispieť k poklesu kognitívnych funkcií. Celkovo bolo preukázané, že Cistanche zlepšuje pamäť a kognitívne funkcie tým, že podporuje rast a udržiavanie zdravých neurónov a chráni mozog pred poškodením spôsobeným oxidačným stresom a zápalom.

Referencie:

[1] Dimitra Vardalaki et al., (2022) Filopodia sú štrukturálnym substrátom pre tiché synapsie v dospelom neokortexe.

[2] Tiché synapsie sú v dospelom mozgu hojné. Získané 30. novembra 2022,