Свързано с възрастта учене и увреждане на работната памет при обикновената мармозетка, част 3

За да определим дали има връзка между възрастта и количеството опит, необходим за усвояване на правилата на DRST, ние изчислихме броя на изпитанията, които всяка мармозетка е завършила, преди представянето им значително да се отклони от шанса (т.е. продължителността на фазата на начинаещия).

Например, ако овладяваме само някои основни точки от знания, когато изучаваме определен курс, тогава нашата памет за тази точка от знания е все още относително плитка. Но ако се задълбочим в тези точки на знания чрез практика, изследване и мислене по време на учебния процес и непрекъснато ги прилагаме на практика, тогава опитът ни ще продължи да се натрупва и тази информация ще бъде по-дълбоко интегрирана. в нашата памет.

В допълнение към полето на изследване, подобряването на паметта чрез опит може да бъде напълно отразено и в живота. Например, когато се занимаваме с определен проблем, ако сме преживели подобни проблеми или подобни сценарии, тогава можем да измислим решение по-бързо. Това е така, защото нашият опит ни помага да опишем проблема по-ясно в съзнанието си. , намирайте решения по-бързо.

Увеличаването на опита не само подобрява паметта ни, но и ни прави по-уверени. Както се казва в поговорката „Опитът е най-добрият учител“, само чрез натрупване на опит чрез непрекъсната практика и обобщаване на уроците от него можем да се справим по-добре с подобни неща и да станем по-уверени.

Накратко, връзката между опит и памет е неделима. Само с положителни усилия и непрекъснато натрупване на опит чрез практика и мислене паметта ни може да бъде напълно тренирана и подобрена, правейки ни по-умни, по-уверени и по-зрели. Вижда се, че трябва да подобрим паметта и Cistanche deserticola може значително да подобри паметта, тъй като Cistanche deserticola е традиционен китайски лекарствен материал, който има много уникални ефекти, един от които е да подобрява паметта. Ефикасността на мляното месо идва от различните активни съставки, които съдържа, включително киселина, полизахариди, флавоноиди и др. Тези съставки могат да насърчат здравето на мозъка по различни начини.

Щракнете върху познайте добавките за подобряване на паметта

Използвайки възрастта на мармозетката в края на фазата на начинаещия, корелацията на Spearman в ранг-ред разкрива силна, положителна връзка, която е статистически значима, което показва, че стареещите мармозетки изискват повече опит, за да придобият първоначално правилата DRST (фиг. 3D; rs(13) { {3}}.65, p=0.009).

Една деветгодишна мъжка мармозетка ("FL" на Фиг. 1) не успя да се представи над нивата на шанса, въпреки завършването на 7000 опита DRST и така това животно беше изключено от статистическите анализи, проведени на фазите на обучаем и експерт, описани по-долу.

Във фазата на обучаване мармозетките демонстрират бързо подобрение на представянето. За да определим дали има разлики, свързани със стареенето, в степента на подобрение във фазата на учене, ние оценихме максималната скорост на учене за всяка маймуна.

Максималната скорост на учене беше изчислена чрез намиране на най-голямата производна на средната крива на FSL, изчислена през въртящия се 100-пробен прозорец. Корелацията на Spearman по ранг-ред разкрива значителна отрицателна корелация между средната възраст на мармозетката през 100-пробния прозорец и максималната скорост на учене, демонстрирайки, че с нарастване на възрастта степента на учене се забавя (фиг. 3E; rs(13)=0 .61, p=0.015).

В експертната фаза мармозетките достигнаха максимални нива на производителност и обикновено бяха в плато. Ние определихме максималното ниво на производителност на всяка мармозетка чрез изчисляване на средната FSL, постигната по време на Експертната фаза.

Корелацията на ранг-ред на Spearman беше използвана за оценка на връзката между средната възраст на всяка мармозетка по време на Експертната фаза и максималната FSL. Той разкрива значителна отрицателна корелация между тези променливи, което показва, че стареенето на мармозетката е свързано с намален капацитет на работната памет (фиг. 3F; rs(13)=0.54,p=0.037).

Допълнителна информация за когнитивното представяне и начина, по който мармозетките са подходили към задачата, може да бъде разпозната чрез оценка на модели на грешки, допуснати при изпълнение на DRST.

Случаите, когато marmosets завършват опит с FSL от две (т.е. правят грешка на TDL3, когато има три обекта на екрана), са особено информативни, тъй като грешки могат да бъдат направени само чрез избиране на първия обект на опита (грешка на първичността) или най-много наскоро правилен обект на опита (постоянна грешка). Предишни изследвания на ученето са установили, че животните имат естествена склонност да продължават да изпълняват поведение, за което наскоро са били възнаградени, поведенчески модел, който може да доведе до постоянни грешки.

По този начин, ние предположихме, че преди да усвоят правилата на DRST (т.е. във фазата на начинаещия), мармозетките биха направили повече постоянни грешки в сравнение с първичните грешки и че след като правилата на DRST бъдат успешно усвоени (т.е. във фазите на обучаем и експерт) , мармозетките биха направили повече първични грешки спрямо постоянните грешки.

За да проучим това, ние изчислихме съотношението на първичните и персеверативните грешки, направени от мармозетките при TDL3 опити по време на всяка от трите фази (фиг. 4A) и установихме, че има значително взаимодействие между типа грешка (персеверативна, първична) и фазата (начинаещ, обучаващ се, експерт; Scheirer Тест на Рей Хеър: H(2)=58.24, p=2.0 1013).

През фазите имаше значително намаляване на частта от постоянните грешки и съответно увеличение на частта от грешките, които бяха първични (тест на Фридман; x2(2)=22.93, p=1.05 105 ).По-конкретно, това достигна статистическа значимост между фазите на начинаещ и обучаващ се и между фазите на начинаещ и експерт, но не и между фазите на обучаващ и експерт (по двойки post hoc тестове на Nemenyi; начинаещ срещу обучаем: p=0.01; начинаещ срещу експерт : p=6.55 106; Учещ срещу експерт: p=0.16).

В съответствие с нашата хипотеза, преобладаващият тип грешка се промени с изучаването на задачата, така че по време на фазата на начинаещия грешките бяха предимно постоянни, докато първичните грешки бяха най-разпространени във фазите на обучаемия и експертната фаза (тестове за подписан ранг на Wilcoxon за сдвоени проби; начинаещ: Z=3.38, p=6.10 105; Обучаем: Z=2.641, p=0.0054; Експерт: Z=2.527, p=0.0084).

За да определим дали забавените темпове на учене на стареещите мармозетки могат да се обяснят с продължителен времеви ход на преобладаващата промяна на типа на грешката („кръстосано“), ние количествено определихме броя на TDL3 опитите преди кръстосването за всяко животно (Фигура 4B, C).

Корелацията на реда на ранг на Spearman разкрива значителна положителна корелация между възрастта по време на кръстосването и броя на опитите за кръстосването, демонстрирайки, че при TDL3 опити, стареещите мармозетки преминават към предимно първични грешки след повече опит в задачите, отколкото по-младите мармозетки (фиг. 4C; rs(13)=0.72, p=0.002).

Тъй като анализите на грешките на TDL3 разкриха свързана с възрастта разлика в степента на превключване на типа грешка от постоянен към първичен, ние продължихме да изследваме дали има свързана с възрастта промяна и в степента на постоянство. Предишни проучвания са установили, че възрастните маймуни макак правят повече постоянни грешки при DRST, отколкото младите макаци (Moss et al., 1997).

Следователно, ние предположихме, че по-високите нива на постоянство биха могли да лежат в основата на забавената скорост на учене на стареещите мармозетки (фиг. 3E) и могат също така да обяснят общото свързано с възрастта увреждане на работната памет (фиг. 3F).

За да тестваме тази хипотеза, ние изчислихме съотношението на постоянните грешки в TDL по време на всяка от трите фази. Открихме, че стареенето е свързано с повече постоянни грешки, но само във фазата на обучаемия (фиг.4D–F; корелациите на Spearman в ранговия ред, използващи средната възраст по време на фаза; начинаещ: rs(14)=0.035, p { {5}}.90; Обучаем: rs(13)=0.65, p=0.009; Експерт: rs(13)=0.411, p=0 .13).

Тези резултати показват, че по-високите нива на постоянство са в основата на бавния темп на учене на стареещите мармозетки и че постоянните грешки не отчитат свързаното с възрастта увреждане на работната памет.

Изпитвания с повишена трудност бяха надеждно извършени по време на експертната фаза. Моделът на грешките, направени при тези опити, дава възможност да се провери дали мармозетките се поддават на смущения в работната памет. За да направим това, ние количествено определихме разпределението на грешките според разстоянието в миналото, когато неправилно избраният стимул е бил представен (т.е. „назад“).

Например, ако мармозетка направи грешка, когато има четири обекта на екрана (TDL4), тя ще получи FSL от три при този опит. В този случай те биха могли да допуснат грешка, като изберат първия обект, представен в опита (n-back 3; първичност), втория обект, представен в опита (n-back 2), или третия обект, представен в опита (n-back 1 ; настойчив).

Разпределението на n-обратните грешки, направени в Експертната фаза, беше количествено определено за всяка TDLand в сравнение със случайното представяне, използвайки x2 Тестове за добро съответствие (фиг. 4H). Тези тестове разкриват, че за всички TDL, наблюдаваните разпределения на n-обратни грешки са значително различни от очакваните случайно (TDL3: x2 =154.17, p=2.13 1035; TDL4: x{{11} }.98,p=7.94 1025; TDL5: x2=116.52, p=4.34 1025; TDL6: x2=74.06, p {{25 }}.15 1015; TDL7:x2=50.44, p=1.13 10 109; TDL8: x2 =38.49, p=9.01 107; TDL9 : x2=14.74, p =0.04).

Освен това, на всеки TDL, мармозетките допускат значително повече първични грешки, отколкото персеверативни грешки (тестове за ранг на Уилкоксън за двойки проби; TDL3: Z=3.38, p=6.1 105; TDL4:Z {{8 }}.05, p=0.001; TDL5: Z=3.24, p=0.0002;TDL6: Z=3.27, p=0.0001; TDL7: Z=3.15,p=0.00,024; TDL8: Z=2.52, p=0.0081; TDL9 :Z=2.10, p=0.034). Тези резултати показват, че мармозетките са имали ретроактивна интерференция, при която новопридобитата информация нарушава временното съхранение на паметта, което води до грешки, направени чрез идентифициране на по-отдалечено представени стимули като нови.

Едно предимство на използването на инфрачервен сензорен екран за оценка на когнитивната ефективност е способността да се измерват точно и надеждно закъсненията при избора. Тази мярка широко се счита за стабилно отчитане на скоростта на обработка и е свързана с когнитивното натоварване и трудността на задачите (Bopp and Verhaeghen, 2018; Gray et al., 2018; De Boeckand Jeon, 2019).

За да определим дали този модел се поддържа с мармозетки, изпълняващи DRST, ние оценихме правилните и неправилните латентности на избора за всяка мармозетка на всяка фаза на DRST и за всеки TDL в експертната фаза. Тест на Scheirer RayHare разкрива значителни основни ефекти от типа латентност (правилен избор, неправилен избор) и фазата на DRST (начинаещ, учащ, експерт), както и значително взаимодействие между тези фактори (фиг. 5A; тип латентност: H(1)=12.58, p=0.0004; Фаза: H(2)=15.13, p=0.0005; взаимодействие: H(2) {{12} }.69, p=0.01). Закъсненията при правилен избор, но не и закъсненията при неправилен избор, значително намаляват през фазите на DRST (тестове на Фридман; правилно: x2(2)=22.93 , p=1.05 105; неправилно: x2(2) =0.12, p=0.94).

Закъсненията при правилния избор бяха по-кратки във фазите на обучаемия и експерта, отколкото във фазата на начинаещия, без разлика между фазите на обучаемия и експерта (по двойки post hocNemenyi тестове; начинаещ срещу обучаем: p=0.01; начинаещ срещу експерт: p { {2}}.55 105; Учещ срещу експерт: p=0.16). Тези резултати показват, че с подобрение на задачата мармозетките са по-бързо идентифицирали новия стимул. След това, за да определим дали неправилните избори могат да се дължат на импулсивност, сравнихме закъсненията на правилния с неправилния избор във всяка от фазите.

По време на фазата на начинаещия закъсненията при правилен и неправилен избор бяха сходни; въпреки това, по време на фазите на обучаемия и експерта латентностите на неправилния избор бяха значително по-дълги от латентностите на правилния избор (фиг. 5A; тестове за ранг на Уилкоксън за сдвоени проби; новак: Z=0.71, p=0).49 ; Обучаем и експерт: Z=3.38,p=6.10 105). Това показва, че когато мармозетките са направили грешка, това вероятно не е било поради импулсивност, тъй като в тези случаи им е било необходимо значително повече време, за да отговорят.

За да проучим по-задълбочено моделите на латентност на избора, ние количествено определихме данните за латентност на експертната фаза чрез TDL. Тъй като няма значима връзка между средната възраст по време на Експертната фаза и закъсненията при избора (корелациите на реда на ранг на Spearman; правилно: rs(13)=0.40, p=0.14; неправилно: rs(13)=0.30,p=0.27), по-нататъшни анализи се фокусираха върху оценката дали данните за латентността разкриват информация за когнитивното натоварване и трудността на задачите. Първо, ние проверихме дали повишеното когнитивно натоварване, изисквано от по-трудните TDL, е отразено в данните за латентността на избора.

Силни, положителни корелации на ранга на Spearman между двата вида латентност на избора и нивото на трудност на изпитанието отразяват по-дългото време за обработка, необходимо за по-трудни изпитания (фиг. 5B; правилно: rs(7)=0.93, p=0 .0002; неправилно: rs(6)=0.95,p=0.0003). И накрая, ние оценихме дали цялостният модел на по-дълги неправилни, отколкото правилни закъснения при избор, открити в Експертната фаза, е последователен за всеки от TDL поотделно. Тестът на Scheirer Ray Hare разкрива значителни основни ефекти от вида латентност (правилен избор, неправилен избор; H(1)=27.97, p=1.2 107) и нивото на трудност на опита (TDL1–TDL9; H (7)=94.12, p=1.8 1017), но без значително взаимодействие (H(7)=0.97, p=1.00).

Тестовете за подписан ранг на Wilcoxon за сдвоени проби разкриха, че латентностите на неправилния избор са по-дълги от латентностите на правилния избор при всички TDL, демонстрирайки, че на мармозетките им е нужно повече време, за да изберат, ако направят грешка, дори при най-трудните опити, и следователно не избират импулсивно, когато са неправилни (фиг. 5C; TDL2:Z=3.26, p=0.0001; TDL3: Z=3.21, p=0.0002; TDL4: Z=3 .26,p=0.0001; TDL5: Z=3.26, p=0.0001; TDL6: Z=3.20, p =0. 0002; TDL7: Z=3.26, p=0.0001; TDL8: Z=3.14, p=0.0004;TDL9: Z=3 .26, p=0.0001).

За да оценим ангажираността на мармозетките в DRST, ние количествено определихме дела на започнатите опити, които са били завършени спрямо пропуснати (няма отговор в рамките на прозореца за отговор на 12-). Няма значителна разлика в степента на завършване на опита във фазите на начинаещ, обучаващ се и експерт (фиг. 6A; тест на Фридман; x2(2)=1.73, p=0.42), което показва, че мармозетките са били еквивалентно ангажирани със задачата през всички фази. Освен това няма значителна връзка между възрастта и съотношението на завършените изпитания за която и да е от фазите (Начинаещ: rs(14)=0.044,p=0.08; Обучаем: rs(14) {{14 }}.10, p=0.73; Експерт: rs(14)=0.30, p=0.27).

И накрая, за да оценим дали мармозетките са били еднакво ангажирани в части от опити, които са били по-трудни (т.е. по-високи TDLs), ние количествено определихме нивата на завършване за всеки от TDLs независимо. По време на Експертната фаза мармозетките завършиха 90% от всеки от TDL, с които се сблъскаха, демонстрирайки постоянна ангажираност дори когато изпитанията станаха предизвикателни, въпреки че не бяха ограничени за вода, тестваха в домашната клетка в стая, в която имаше много други животни, и бяха свободни да напуснат тестова камера по всяко време (фиг. 6B).

Задача за време за реакция (RTT)

За да оценим потенциалните некогнитивни обърквания за тълкуването на нашите резултати от DRST, ние измерихме скоростта на двигателя с помощта на ReactionTime Task. В тази задача мармозетките започнаха опит и след това бяха възнаградени за докосване на единичен целеви стимул, поставен псевдослучайно на екрана (фиг. 7A). Корелацията на ред на ранг на Spearman, използвана за определяне на връзката между възрастта и времето за реакция, разкрива силна, положителна корелация между тези променливи, която достига статистическа значимост (фиг. 7C; rs(10)=0.87, p {{7 }}.0002).

За да определим дали свързаните с възрастта увеличени времена за реакция са наблюдавани на всяко от деветте места или дали за някои места има връзка, свързана с възрастта, ние корелирахме възрастта с времето за реакция за всяко от деветте възможни места на стимул поотделно. Открихме силни връзки между напредването на възрастта и по-дългите времена за реакция, когато целевият стимул се появи в най-трудните за достигане места на екрана: всичките три места в горния ред и двете външни позиции в средния ред (горен ред, местоположение 1: rs(10)=0.72, p=0.008; местоположение 2: rs(10)=0.68,p=0.015; местоположение 3: rs(10) {{ 16}}.70, p=0.012; среден ред, място 4: rs(10)=0.80, p=0.002; местоположение 5: rs(10) { {28}}.54, p=0.07; местоположение 6: rs(10)=0.60, p=0.04; долен ред, местоположение 7:rs(10)=0.57, p=0.054; местоположение 8: rs(10)=0.44, p=0.15; местоположение 9: rs(10) {{ 52}}.31, p=0.32). Тези резултати показват, че с напредване на възрастта, мармозетките са забавили двигателната си скорост.

За да оценим дали свързаните с възрастта дефицити на двигателната скорост са свързани с представянето на DRST, ние корелирахме времената за реакция на RTT с няколко първични зависими променливи от DRST. Няма значими корелации на Spearman между времето за реакция на RTT и която и да е от оценените DRST мерки, включително максимална скорост на обучение (rs(10) =0.46, p=0.14), максимална производителност, измерена чрез FSL (rs(10)=0.46, p=0.13) и степен на завършване на пробната фаза на експерт (rs(10)=0.44, p=0.15) . Тези резултати показват, че въпреки че мармозетките са забавили двигателната си скорост с напредване на възрастта, това не е повлияло отрицателно на представянето на DRST.

Задача за прогресивно съотношение

За да оценим друго потенциално некогнитивно объркване за тълкуването на нашите резултати от DRST, ние измерихме мотивацията, използвайки задача за прогресивно съотношение. В тази задача от мармозетките се изискваше да полагат все повече усилия (докосвания на екрана), за да спечелят награда със същия размер (фиг. 7B). Корелацията на Spearman в ранг-ред беше използвана за определяне на връзката между възрастта и броя на наградите, спечелени по време на PRT (фиг. 7D). Имаше силна, отрицателна корелация между тези променливи, която беше статистически значима, което показва, че с напредването на възрастта мармозетките са по-малко мотивирани да изразходват енергия в замяна на посоката (rs(10)=0.82, p=0 0,001). Имаше подобна силна, отрицателна корелация между възрастта и точката на прекъсване, показваща, че окончателното изискване за отговор, завършено в рамките на 1-h сесията, е по-ниско с възрастта (rs(10)=0.80, p {{13} }.002).

За да се оцени връзката между намалената мотивация с възрастта на PRT и когнитивното представяне на DRST, корелациите на Spearman в рангов ред бяха проведени между наградите, спечелени на PRT, и основните зависими променливи от DRST. Няма значими корелации между наградите, спечелени на PRT, и която и да е от оценените мерки на DRST, включително максимална степен на учене (rs(10)=0.21, p= 0.52), ExpertPhase FSL (rs(10) )=0.31, p= 0.33) и степен на завършване на Expert Phasetrial (rs(10)=0.45, p=0.14).

Дискусия

Тази работа твърдо установява мармозетката като ключов модел на свързано с възрастта когнитивно увреждане с няколко предимства. Това е важно, защото, като aNHP, мармозетката предлага транслационно значение за хората извън това, което се среща при гризачите. В сравнение с дълголетния макак, краткият живот на мармозетките позволява надлъжни изследвания на стареенето в разумно кратък период от време.

В това проучване извършихме цялостна поведенческа характеристика на голяма група мармозетки. Тези мармозетки извършиха хиляди опити за оценка на капацитета на учене и работна памет непрекъснато до четири години. Тази продължителност на непрекъсната оценка представлява до 50% от живота на възрастните мармозетки.

Освен това, мармозетките започват да тренират на възрасти, които заедно покриват продължителността на живота, позволявайки оценка на свързаните с възрастта разлики в усвояването на задачата за работна памет. Доколкото ни е известно, тези маймуни са преминали през най-задълбоченото когнитивно профилиране от всяко проучване на стареенето на мармозетки, проведено до момента, което ни позволява да идентифицираме кои специфични аспекти на изпълнението на задачите са нарушени с възрастта.

Сравнение с предишни проучвания на свързани с възрастта когнитивни промени при макак и мармозетка

По-ранни проучвания на DRST заключиха, че възрастните маймуни макаци имат по-лоша работна памет от младите макаци (Herndon et al., 1997; Moss et al., 1997). Настоящите резултати показват, че стареенето на мармоза е свързано както с увреждания на ученето, така и на работната памет. По-конкретно, ние открихме, че стареенето е свързано със забавено начало на ученето, забавена скорост на учене след началото и намалена производителност на асимптотична работна памет. Тези увреждания са очевидни в нашето проучване и може да не са били открити при макака поради ключови разлики в изпълнението на задачите.

В проучванията с макаци маймуните са били обучени на високо ниво на опитност на задача за отложено несъвпадение с проба (DNMS) преди прилагането на относително малък брой DRST опити (сто). Този експериментален план предполага, че макаците могат да прехвърлят правилото, научено чрез DNMS обучение, към DRST, без допълнително обучение, и че те незабавно изпълняват максимално DRST. Не е ясно дали могат, предвид по-голямата сложност на задачата DRST. За разлика от това, маймуните, използвани в настоящото изследване, са обучени на DRST за хиляди опити за продължителен период от време. Това ни позволи да анализираме както обучението, така и максималното представяне поотделно, използвайки една и съща задача. Открит е въпросът дали влошената производителност на възрастните макаци отразява увреждане на паметта, забавено начало на учене, по-бавна скорост на учене или комбинация от тези фактори.

Към днешна дата има едно предишно проучване на когнитивното стареене при мармозетки, където данните са събирани в продължение на няколко години (Rothwellet al., 2022). Това предишно проучване оценява визуалната дискриминация и когнитивната гъвкавост през значителна част от продължителността на живота на възрастните мармозетки. Има обаче няколко ключови разлики в експерименталния дизайн между това предишно проучване и докладваната тук работа, които заслужават обсъждане. Първо, Ротуел и колегите прилагаха надлъжни анализи и тестваха мармозетки веднъж годишно, докато ние използвахме напречни анализи и измервахме непрекъснато когнитивното представяне. Настоящият подход плътно характеризира индивидуалните траектории на когнитивното стареене, улеснявайки анализа на множество аспекти на изпълнението на задачите. Въпреки че идентифицирахме увреждане, свързано с възрастта, във всички фази на тестване, Ротуел и колеги докладваха увреждане само при последния годишен тест.

Второ, мармозетките, включени в проучването на Rothwell и колегите, започнаха тестването на приблизително същата възраст (от четири до шест години) и увреждането беше идентифицирано, когато всички животни бяха на възраст между 8 и 10 години. За разлика от това, мармозетките в нашето проучване започнаха тестването на възраст вариращи от млад възрастен до гериатричен и ние открихме, че когнитивното увреждане възниква през целия живот на възрастните мармозети, в съответствие с това, което е наблюдавано при хората (Wu et al., 2021). Тъй като стареенето по своята същност е хетерогенен процес, фактът, че всички мармозетки в Проучването на Ротуел и колеги показа, че когнитивното увреждане едновременно е неочаквано.

Едно възможно обяснение е, че зависимата от стимула вариация в трудността на задачата е допринесла за този модел. Например, някои двойки стимули, използвани през първите три години от изследването, бяха различими по форма и цвят, докато всички стимули, използвани през година четири, се различаваха само по форма. Следователно, мармозетките може да са намерили стимулите, използвани през последната година, за по-предизвикателни, отчитайки спада в представянето. Освен това колегите на Rothwelland съобщават, че увреждането на задачата за визуална дискриминация е по-тежко, отколкото на задачата за когнитивна гъвкавост. Това е обратното на това, което би се очаквало от публикувана работа, демонстрираща, че когнитивната гъвкавост често намалява с остаряването, докато визуалната дискриминация обикновено не (Bartus et al., 1979; Lai et al., 1995). Нашите резултати са в съответствие с десетилетия на работа при макаци и хора, демонстрирайки транслационното значение на мармозетката като модел на стареене.

Моделите на грешки разкриват подхода на Marmosets

Тъй като подробният анализ на видовете грешки, направени при неврокогнитивните оценки, може при хората да предвиди появата на бъдещи когнитивни увреждания (Bondi et al., 1999; Thomas et al., 2018), ние изследвахме моделите на грешки, направени от мармозетките на DRST предишна работа с макаци показа, че стареенето е свързано с повишени персеверативни грешки на DRST (Moss et al., 1997). Интересното е, че нашите резултати само обобщават тази констатация по време на фазата на обучение, а не по време на фазите на начинаещ или експерт, подкрепяйки идеята, че увреждането на DRST при възрастен макак отразява по-скоро дефицит на учене, отколкото на работна памет. В допълнение, по-старите мармозетки се нуждаят от повече опит, преди да преминат от предимно персеверативни към предимно първични грешки. Ние предполагаме, че и двете находки са свързани с увреждането на ученето, което идентифицирахме при мармозетките, и подкрепят ученето, а не увреждането на работната памет при възрастните макаци.

И накрая, ние използвахме модела на избор на грешка, за да определим дали производителността на marmoset е повлияна по-значително от проактивна намеса (т.е. пълната работна памет забранява добавянето на нови обекти) или ретроактивна намеса (т.е. новооткрита информация замъглява по-отдалечени спомени). Открихме, че след като мармозетките се представят максимално, те по-често правят грешка, като избират стимули, които се появяват по-рано в опита. Това подкрепя идеята, че мармозетките са имали повече трудности при запомнянето на по-отдалечени стимули и че представянето е било засегнато най-съществено от ретроактивна намеса (Amit et al., 2003). Заедно тези открития подчертават значението на анализирането на резултатите от процесите в допълнение към резултатите от ефективността, за да се разбере по-задълбочено поведението (Kaplan, 1988).

Свързани с възрастта дефицити на двигателната скорост

Свързаните с възрастта дефицити на двигателната скорост, измерени чрез увеличени времена за реакция, са добре документирани при гризачи, NHPs и хора (Bachevalier et al., 1991; Woods et al., 2015). За да разберем влиянието на възрастта върху времето за реакция при нашите мармозетки и за да ни помогнем да контролираме това некогнитивно объркване, когато интерпретираме нашите резултати от DRST, ние използвахме RTT в подгрупа от мармозетки, които извършиха DRST. Открихме силна връзка между увеличеното време за реакция и увеличената възраст. Критично е, че не открихме връзки между времето за реакция на RTT и който и да е от резултатите на DRST, което показва, че свързаните с възрастта увреждания на двигателната скорост не отчитат уврежданията на DRST.

За разлика от нашите констатации от RTT, ние не открихме никакви асоциации между латентността на стареенето и избора на DRST. Ние обаче открихме, че латентностите на избора са по-дълги за по-трудните TDL при всички животни. Това е вероятно, защото латентностите на избора върху когнитивните задачи са приближения на трудността на задачите и когнитивното натоварване (Bopp и Verhaeghen, 2018; Gray et al., 2018; DeBoeck и Jeon, 2019) и това замества ефектите от свързаните с възрастта двигателни дефицити. Освен това, за всички TDL, мармозетките реагираха по-бавно, ако отговорът им беше неправилен, отколкото правилен, демонстрирайки, че дори когато опитите станаха по-трудни, мармозетките не реагираха импулсивно.

Дефицит на мотивация, свързан с възрастта

Добре известно е, че по-възрастните гризачи, NHP и хората имат намалена мотивация да печелят награди (Lanctôt et al., 2017; Lizarraga et al., 2020; Jackson et al., 2021). За да оценим потенциалното въздействие на свързаните с възрастта промени в мотивацията върху представянето на DRST, ние използвахме добре установения PRT за количествено определяне на мотивацията в нашите мармозетки (Spinelli et al., 2004). Открихме силна връзка между увеличаването на възрастта и намаляването на мотивацията за получаване на награди. Ние обаче не идентифицирахме никаква връзка между мотивацията на PRT и който и да е от резултатите на DRST, демонстрирайки, че свързаното с възрастта намаляване на мотивацията не отчита уврежданията на DRST.

За да оценим директно мотивацията за извършване на DRST, ние количествено определихме дела на опитите, които маймуните са завършили спрямо пропуснатите. Не открихме значима връзка между възрастта и съотношението на пропуснатите опити, за разлика от това, което бихме предвидили от представянето на мармозетките на PRT. Освен това, мармозетките са еднакво вероятно да завършат изпитания на всеки TDL, демонстрирайки ангажираност с DRST, дори когато изпитанията са трудни. Ние предполагаме, че когато мармозетките не са успели да завършат изпитание, това вероятно е било поради невнимание или разсеяност, а не поради ниска мотивация.

В обобщение, тук установихме мармозетката като ключов модел на свързано с възрастта когнитивно увреждане. Нашият подход характеризира плътно траекториите на когнитивното стареене в голяма група от мармозетки, изпълняващи транслационно релевантна задача за работна памет. Чрез стриктна оценка на резултатите от процесите, ние показваме, че когнитивното увреждане може да бъде открито много преди да може да бъде измерено чрез общи резултати от резултатите. Тази рамка ще доведе до по-добро разбиране на самия процес на стареене и може да разкрие защо той е най-големият рисков фактор за невродегенеративни заболявания като напр. Болест на Алцхаймер.

Препратки

Abbott DH, Barnett DK, Colman RJ, Yamamoto ME, Schultz-Darken NJ (2003) Аспекти на основната биология на обикновената мармозетка и историята на живота, важни за биомедицинските изследвания. Comp Med 53:339-350.

Amit DJ, Bernacchia A, Yakovlev V (2003) Работна памет с множество обекти – модел за поведенческо представяне. Кората на главния мозък 13:435–443.

Bachevalier J, Landis LS, Walker LC, Brickson M, Mishkin M, Price DL, Cork LC (1991) Възрастните маймуни проявяват поведенчески дефицити, показателни за широко разпространена церебрална дисфункция. Невробиолно стареене 12: 99-111.

Бартус Р.Т., Дийн Р.Л., Флеминг Д.Л. (1979) Стареене при маймуната резус: ефект върху ученето на визуална дискриминация и обратното учене. J Gerontol 34: 209–219.

Beason-Held LL, Rosene DL, Killiany RJ, Moss MB (1999) Хипокампалните формационни лезии предизвикват увреждане на паметта при маймуната резус. Hippocampus 9:562–574.

Belham FS, Satler C, Garcia A, Tomaz C, Gasbarri A, Rego A, Tavares MCH (2013) Свързани с възрастта разлики в кортикалната активност по време на задача за визуално-пространствена работа с памет с лицеви стимули. PLoS One 8:e75778.

Belleville S, Rouleau N, Caza N (1998) Ефект на нормалното стареене върху манипулирането на информация в работната памет. Mem Cognit 26: 572–583.

Bondi MW, Salmon DP, Galasko D, Thomas RG, Thal LJ (1999) Невропсихологична функция и генотип на аполипопротеин Е при предклиничното откриване на болестта на Алцхаймер. Психологично стареене 14: 295–303.

Bopp KL, Verhaeghen P (2018) Стареене и ефективност на n-back: мета-анализ. J Gerontol B Psychol Sci Soc Sci 75: 229–240.

Bor D, Duncan J, Lee ACH, Parr A, Owen AM (2006) Участието на фронталния лоб в пространствения обхват: сближаващи се изследвания на нормална и увредена функция. Neuropsychologia 44: 229-237.

Cappell KA, Gmeindl L, Reuter-Lorenz PA (2010) Възрастовите разлики в префронталното набиране по време на вербалната поддръжка на работната памет зависят от натоварването на паметта. Cortex 46: 462–473.

Comrie AE, Gray DT, Smith AC, Barnes CA (2018) Различни модели на макак на когнитивно стареене показват зависещи от задачите поведенчески различия. Behav Brain Res 344:110–119.

De Boeck P, Jeon M (2019) Преглед на модели за времена за реакция и процеси в когнитивни тестове. Front Psychol 10:102.

De Castro V, Girard P (2021) Местоположението и временната памет на обектите намаляват при старите мармозетки (Callithrix jacchus). Sci Rep 11:9138.

Gazzaley A, Cooney JW, Rissman J, D'Esposito M (2005) Дефицитът на потискане отгоре надолу е в основата на увреждането на работната памет при нормално стареене. NatNeurosci 8: 1298–1300.

For more information:1950477648nn@gmail.com