Свързано с възрастта учене и увреждане на работната памет при обикновената мармозетка, част 1

Стареенето е най-големият рисков фактор за развитието на невродегенеративни заболявания, но все още не разбираме как процесът на стареене води до патологична уязвимост.

Стареенето е неизбежен процес в човешкия живот. С напредване на възрастта различни системи на човешкото тяло постепенно намаляват, включително паметта. Правилният начин на живот и здравословните хранителни навици обаче могат да забавят процеса на стареене и да поддържат добра памет.

Изследванията показват, че поддържането на положително отношение към живота и оптимистично отношение са много важни за поддържане на паметта. Отрицателните емоции или стресиращият начин на живот могат да доведат до загуба на паметта и когнитивен спад. Следователно поддържането на позитивен и балансиран манталитет, научаването да балансирате между работата и живота и редовните упражнения и почивка също са ключови за поддържане на здравето и паметта.

В допълнение, подходящи междуличностни взаимодействия и социални дейности също могат да помогнат за поддържане на паметта. Поддържането на добра комуникация със семейството, приятелите и колегите може да насърчи умствената енергия и мисловните умения и да помогне за предотвратяване на когнитивен спад. Създаването на нови приятели на социални събития или доброволчеството също може да стимулира ума и да насърчи положително мислене и памет.

Диетата също е много важна за поддържане на паметта. Адекватните витамини, минерали и протеини могат да засилят мозъчната функция: например храни, богати на фолат, като тъмни зеленчуци и пилешки черен дроб, са идеални за поддържане на паметта. Яденето на повече риба и храни, богати на Омега-3 мастни киселини, като ядки, зехтин и ленено масло, също може да подобри когнитивните и мисловните умения.

Накратко, стареенето е неизбежно, но ние можем да забавим процеса на стареене и ефективно да поддържаме добра памет чрез правилен начин на живот и хранителни навици. Следователно все още трябва активно да се изправяме пред стареенето, да поддържаме балансиран манталитет, да поддържаме паметта в здравословен начин на живот и да се наслаждаваме на вкуса на живота в напреднала възраст. 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 10 начина за подобряване на паметта

Изследователската общност разчита в голяма степен на модели на мишки, но значителните анатомични, физиологични и когнитивни разлики между мишки и хора ограничават тяхното транслационно значение.

В крайна сметка тези бариери налагат разработването на нови модели на стареене. Като нечовекоподобен примат (NHP), обикновената мармозетка (Callithrix jacchus) споделя много общи черти с хората и въпреки това има значително по-кратък живот (10 години) от другите примати, което го прави идеално подходящ за надлъжни изследвания на стареенето. Нашата цел беше да оценим мармозетката като модел на свързано с възрастта когнитивно увреждане.

За да направим това, ние използвахме задачата за забавено разпознаване (DRST), за да характеризираме свързаните с възрастта промени в капацитета на работната памет в кохорта от шестнадесет мармозетки от двата пола, вариращи по възраст от млад възрастен до гериатричен.

Тези маймуни са извършили хиляди изпитания за периоди, вариращи до 50% от продължителността на техния възрастен живот. Доколкото ни е известно, това представлява най-задълбоченото когнитивно профилиране от всяко изследване на стареенето на мармозетки.

Чрез анализиране на индивидуалните криви на учене ние открихме, че възрастните животни показват забавено начало на учене, забавена скорост на учене след началото и намалена асимптотична работна памет.

Тези констатации не се обясняват със свързаните с възрастта увреждания в двигателната скорост и мотивацията. Тази работа твърдо установява мармозетката като модел на свързано с възрастта когнитивно увреждане.

Ключови думи:

стареене; познание; изучаване на; мармозетка; примат; работна памет.

Изявление за значимост

Разбирането на нормалния процес на стареене е фундаментално за идентифициране на терапевтични средства за невродегенеративни заболявания, за които стареенето е най-големият рисков фактор. Исторически погледнато, областта на стареенето е разчитала на животински модели, които значително се различават от хората, което ограничава възможността за превод.

Тук ние твърдо установяваме краткотраен нечовекоподобен примат (NHP), обикновената мармозетка, като ключов модел на свързано с възрастта когнитивно увреждане. Ние демонстрираме, чрез непрекъснато тестване през значителна част от продължителността на живота на възрастните мармозети, че стареенето е свързано както с нарушено учене, така и с капацитет на работната памет, което не е отчетено от свързаните с възрастта промени в двигателната скорост и мотивацията.

Характеризирането на индивидуалните когнитивни траектории на стареене разкрива присъща тетерогенност, която може да доведе до по-ранно идентифициране на началото на увреждането и удължени времеви линии, през които терапевтичните средства са ефективни.

Въведение

Свързаното с възрастта когнитивно увреждане е добре документирано при гризачи, нечовекоподобни примати (NHP) и хора в множество области, включително внимание, изпълнителна функция и работна памет (Glisky, 2007).

От тях работната памет е особено уязвима към процеса на стареене с увреждане, очевидно рано (Belleville et al., 1998; Voytko and Tinkler, 2004; Gazzaley et al., 2005; Cappell et al., 2010; Klencklen et al., 2017 ).

Ненарушената работна памет зависи от дорзолатералния префронтален кортекс (dlPFC) и хипокампуса, двете области на мозъка, които претърпяват най-ранните морфологични и функционални промени с възрастта и при болестта на Алцхаймер (Rusinek et al., 2003; Morrison and Baxter, 2012; Kumar et al., 2017).

Транслационно релевантните моделни системи са критични за разбирането на тези невробиологични и когнитивни промени с възрастта при хората. Въпреки че моделите на мишки са важни, тяхното транслационно значение е ограничено от значителни разлики с човешката невроанатомия, физиология и когнитивни способности (Preuss, 1995; IzpisuaBelmonte et al., 2015).

NHP са по-сходни с хората във всяка от тези области и са генетично по-тясно свързани с хората.

Важно е, че за разлика от гризачите, NHP имат ясно дефиниран dlPFC, което ги прави идеални модели за изследване на префронтално зависимите когнитивни функции, включително работната памет (Wise, 2008). Те също така проявяват свързан с възрастта когнитивен спад, който е много подобен на този на хората (Upright и Baxter, 2021 г.).

Няколко групи са изследвали ефектите на възрастта върху ефективността на работната памет при маймуни макак, със смесени заключения.

Някои показват, че възрастните макаци изискват повече опит от младите, за да достигнат критерий за обучение на задачата за забавено несъвпадение с проба (DNMS) (Rapp and Amaral, 1989; Herndon et al., 1997; Comrie et al., 2018) и задачата за забавен отговор (Bachevalier et al., 1991; Voytkoand Tinkler, 2004). Други обаче показват, че свързаните с възрастта увреждания са по-хетерогенни, като почти половината от макаците на средна възраст (20–24 години) и възрастните (25–31 години) демонстрират увреждания на работната памет, докато другата половина не (Moss et al. , 2007).

Подобна хетерогенност сред застаряващото човешко население също е добре описана (Nyberg et al., 2020). Разбирането на това, което движи тази променливост, е от решаващо значение за идентифициране на това, което кара някои индивиди да поддържат свързани с възрастта когнитивни увреждания, докато други остават незасегнати.

Проектите на изследване, които включват представяне от целия живот, осигуряват основна платформа за изследване на траекториите на променливото некогнитивно стареене.

Обикновената мармозетка (Callithrixjacchus) е изгодна като NHP модел за изучаване на свързани с възрастта когнитивни увреждания, тъй като те узряват бързо, считат се за възраст от седем до осем години и имат най-кратката продължителност на живота от всички антропоидни примати, като обикновено живеят само 9-10 години ( Abbott et al., 2003; Schultz-Darken et al., 2016; Tardif, 2019).

Използването на мармозетки в невронаучните изследвания се ускори (Abbott et al., 2003), но само няколко групи са изследвали свързаното с възрастта когнитивно увреждане (Munger et al., 2017; Phillips et al., 2019; Sadoun et al., 2019; Де Кастро и Жирар, 2021; Ротуел и др., 2022). От тях един събира данни за продължителен период от време (Rothwell et al., 2022); те обаче не оцениха работната памет.

Настоящото проучване оценява ефективността на мармозетките по задачата за забавено разпознаване (DRST) за измерване на работната памет през целия им живот. DRST зависи критично от двете области на мозъка, които претърпяват най-ранните морфологични и функционални промени с възрастта: dlPFC и хипокампус (Beason-Held et al., 1999; Bor et al., 2006; Jeneson et al., 2010).

Освен това, по-възрастните хора (55–87 години) и възрастните маймуни макаци (20–27 години) изпълняват DRST по-зле средно от младите възрастни (хора: 18–25 години; макаци: 5–10 години; Herndon et al., 1997; Moss et al., 1997; Maylor et al., 2006; Belham et al., 2013; Mazurek et al., 2015; Satler et al., 2015).

Тук откриваме, че увеличаването на възрастта е свързано със забавено усвояване на правилата за задачи, забавена скорост на учене, след като правилата са установени, и нарушена работна памет.

Материали и методи

Предмети

Шестнадесет (осем мъжки, осем женски) обикновени мармозетки (C. jacchus) бяха обучени да използват компютри със сензорен екран, инсталирани в домашните им клетки.

Мармозетките са били на възраст между 1,7 и 14,6 години в началото на обучението и между 3,2 и 15,6 години след изследването (фиг. 1). Всяка от тези 16 мармозетки беше тествана със задача за работна памет, а подгрупа от 12 също бяха тествани със задачи за измерване на двигателната функция и мотивацията. Всички мармозетки бяха тествани едновременно за 1–3 часа на 3–5 дни на седмица. Не е използвано ограничение на храна или вода.

Мармозетките са били настанявани поотделно или по двойки в клетки с визуален и слухов достъп до други мармозетки в клетки, които съдържат различни елементи за обогатяване, включително хамаци и клони от манзанита. Сдвоени мармозетки бяха разделени по време на когнитивно тестване и бяха аклиматизирани към разделяне преди началото на тестването, за да се сведе до минимум стресът.

Всички експерименти са проведени в съответствие с Комитета за институционална грижа и използване на животните към Института за биологични изследвания Salk и са в съответствие с указанията на NIH.

Оборудване

Клетки

Домашните клетки на мармозетки бяха модифицирани, за да включват камера за изпитване в един от горните ъгли на клетката, достъпна през малка врата (фиг. 2C, D). По време на когнитивното тестване вратата беше отворена и мармозетките можеха свободно да влизат и излизат от камерата. Вратата беше затворена през цялото време, предотвратявайки достъпа на мармозетките до стаята.

Сензорни станции

Станциите със сензорен екран (фиг. 2A, B; Lafayette Instrument Company) бяха монтирани отпред на домашната клетка на мармозетката (фиг. 2C) и бяха достъпни от тестовата камера, вградена в клетката (фиг. 2D).

Всяка система съдържаше 104-инчов инфрачервен сензорен екран с интегрирана перисталтична помпа за разпределяне на течни награди в „мивка“ под екрана (фиг.2D, E). Инфрачервената технология позволи високо надеждно и чувствително откриване на докосвания на мармозетка.

Пластмасово покритие на екрана (наречено „маска“) с девет еднакви по размер и разположени на разстояние отвора (диаметър=1.5 инча), подредени в три реда по три, беше разположено пред екрана (фиг. 2E). Тези дупки очертаха потенциалните места, в които могат да се появят стимули по време на когнитивно тестване.

For more information:1950477648nn@gmail.com