Związane z wiekiem zaburzenia uczenia się i pamięci roboczej u marmozet pospolitych Część 1

Starzenie się jest największym czynnikiem ryzyka rozwoju chorób neurodegeneracyjnych, jednak wciąż nie rozumiemy, w jaki sposób proces starzenia prowadzi do podatności na choroby patologiczne.

Starzenie się jest procesem nieuniknionym w życiu człowieka. Wraz z wiekiem różne układy ludzkiego ciała, w tym pamięć, stopniowo ulegają osłabieniu. Jednak prawidłowy tryb życia i zdrowe nawyki żywieniowe mogą spowolnić proces starzenia i zachować dobrą pamięć.

Badania pokazują, że utrzymywanie pozytywnego nastawienia do życia i optymistycznego nastawienia jest bardzo ważne dla zachowania pamięci. Negatywne emocje lub stresujący tryb życia mogą prowadzić do utraty pamięci i pogorszenia funkcji poznawczych. Dlatego utrzymanie pozytywnej i zrównoważonej mentalności, nauka godzenia pracy i życia oraz regularne ćwiczenia i odpoczynek są również kluczem do utrzymania zdrowia i pamięci.

Ponadto odpowiednie interakcje międzyludzkie i działania społeczne mogą również pomóc w utrzymaniu pamięci. Utrzymywanie dobrej komunikacji z rodziną, przyjaciółmi i współpracownikami może promować energię psychiczną i umiejętności myślenia oraz zapobiegać pogorszeniu funkcji poznawczych. Nawiązywanie nowych znajomości podczas wydarzeń towarzyskich lub wolontariatu może również stymulować umysł i promować pozytywne nastawienie i pamięć.

Dieta jest również bardzo ważna w utrzymaniu pamięci. Odpowiednie witaminy, minerały i białko mogą poprawić funkcjonowanie mózgu: na przykład pokarmy bogate w kwas foliowy, takie jak ciemne warzywa i wątróbka drobiowa, są idealne do utrzymywania pamięci. Jedzenie większej ilości ryb i pokarmów bogatych w kwasy tłuszczowe Omega-3, takich jak orzechy, oliwki i olej lniany, może również poprawić zdolności poznawcze i myślenie.

Krótko mówiąc, starzenie się jest nieuniknione, ale możemy opóźnić proces starzenia i skutecznie zachować dobrą pamięć poprzez prawidłowy styl życia i nawyki żywieniowe. Dlatego nadal musimy aktywnie stawić czoła starzeniu się, zachować zrównoważoną mentalność, zachować pamięć w zdrowym stylu życia i cieszyć się smakiem życia na starość. Widać, że musimy poprawić pamięć, a Cistanche desericola może znacznie poprawić pamięć, ponieważ Cistanche desericola to tradycyjny chiński materiał leczniczy, który ma wiele unikalnych efektów, z których jednym jest poprawa pamięci. Skuteczność mięsa mielonego wynika z różnych zawartych w nim składników aktywnych, w tym kwasów, polisacharydów, flawonoidów itp. Składniki te mogą na różne sposoby promować zdrowie mózgu.

Kliknij Poznaj 10 sposobów na poprawę pamięci

Społeczność badawcza w dużym stopniu opierała się na modelach mysich, ale znaczne różnice anatomiczne, fizjologiczne i poznawcze między myszami i ludźmi ograniczają ich znaczenie translacyjne.

Ostatecznie bariery te wymagają opracowania nowych modeli starzenia się. Jako naczelny inny niż człowiek (NHP), marmozeta zwyczajna (Callithrix jacchus) ma wiele cech wspólnych z ludźmi, a mimo to ma znacznie krótszą długość życia (10 lat) niż inne naczelne, co czyni go idealnym do podłużnych badań starzenia. Naszym celem była ocena marmozetu jako modelu zaburzeń poznawczych związanych z wiekiem.

Aby to zrobić, wykorzystaliśmy zadanie opóźnionego rozpoznawania rozpiętości (DRST), aby scharakteryzować związane z wiekiem zmiany w pojemności pamięci roboczej w kohorcie szesnastu marmozet obu płci, w różnym wieku od młodych dorosłych do geriatrycznych.

Małpy te przeprowadziły tysiące prób w okresach sięgających 50% ich dorosłego życia. Według naszej wiedzy jest to najdokładniejsze profilowanie poznawcze ze wszystkich badań dotyczących starzenia się marmozet.

Analizując indywidualne krzywe uczenia się, odkryliśmy, że starsze zwierzęta wykazywały opóźniony początek uczenia się, wolniejsze tempo uczenia się po jego rozpoczęciu i zmniejszoną asymptotyczną wydajność pamięci roboczej.

Odkrycia te nie wynikają z związanego z wiekiem upośledzenia szybkości motorycznej i motywacji. Praca ta zdecydowanie ustanawia marmozetę jako model zaburzeń poznawczych związanych z wiekiem.

Słowa kluczowe:

starzenie się; poznawanie; uczenie się; pazurczatka; prymas; Pamięć robocza.

Oświadczenie o znaczeniu

Zrozumienie normalnego procesu starzenia ma kluczowe znaczenie w identyfikacji leków na choroby neurodegeneracyjne, dla których starzenie się jest największym czynnikiem ryzyka. Historycznie rzecz biorąc, dziedzina starzenia się opierała się na modelach zwierzęcych, które znacznie różnią się od ludzi, co ogranicza możliwości przekładania.

W tym przypadku zdecydowanie ustalamy, że krótkotrwały naczelny inny niż człowiek (NHP), marmozeta zwyczajna, jest kluczowym modelem zaburzeń poznawczych związanych z wiekiem. Wykazujemy, poprzez ciągłe badania znacznej części życia dorosłej marmozety, że starzenie się wiąże się zarówno z upośledzeniem zdolności uczenia się, jak i pamięci roboczej, co nie jest ujęte w związanych z wiekiem zmianach w szybkości motorycznej i motywacji.

Scharakteryzowanie poszczególnych trajektorii starzenia się poznawczego ujawnia nieodłączną heterogeniczność, która może prowadzić do wcześniejszej identyfikacji początku upośledzenia i wydłużenia ram czasowych, w których terapie są skuteczne.

Wstęp

Upośledzenie funkcji poznawczych związane z wiekiem jest dobrze udokumentowane u gryzoni, naczelnych innych niż ludzie (NHP) i ludzi w wielu obszarach, w tym w zakresie uwagi, funkcji wykonawczych i pamięci roboczej (Glisky, 2007).

Spośród nich pamięć robocza jest szczególnie podatna na proces starzenia, a jej upośledzenie jest widoczne już na wczesnym etapie (Belleville i in., 1998; Voytko i Tinkler, 2004; Gazzaley i in., 2005; Cappell i in., 2010; Klencklen i in., 2017 ).

Nienaruszona pamięć robocza zależy od grzbietowo-bocznej kory przedczołowej (dlPFC) i hipokampu, dwóch obszarów mózgu, które ulegają najwcześniejszym zmianom morfologicznym i funkcjonalnym wraz z wiekiem oraz w chorobie Alzheimera (Rusinek i in., 2003; Morrison i Baxter, 2012; Kumar i in., 2017).

Systemy modelowe istotne z punktu widzenia translacji mają kluczowe znaczenie dla zrozumienia zmian neurobiologicznych i poznawczych zachodzących wraz z wiekiem u ludzi. Chociaż modele mysie są ważne, ich znaczenie translacyjne jest ograniczone przez znaczne różnice w neuroanatomii, fizjologii i procesach poznawczych człowieka (Preuss, 1995; IzpisuaBelmonte i in., 2015).

W każdym z tych obszarów NHP są bardziej podobne do ludzi i są genetycznie bliżej spokrewnione z ludźmi.

Co ważne, w przeciwieństwie do gryzoni, NHP mają jasno określone dlPFC, co czyni je idealnymi modelami do badania funkcji poznawczych zależnych od obszaru przedczołowego, w tym pamięci roboczej (Wise, 2008). Wykazują również związany z wiekiem spadek funkcji poznawczych, który jest bardzo podobny do tego u ludzi (Upright i Baxter, 2021).

Kilka grup badało wpływ wieku na wydajność pamięci roboczej u makaków, z mieszanymi wnioskami.

Niektóre pokazują, że starsze makaki wymagają więcej doświadczenia niż młode, aby osiągnąć kryterium uczenia się w zadaniu opóźnionego niedopasowania do próbki (DNMS) (Rapp i Amaral, 1989; Herndon i in., 1997; Comrie i in., 2018) oraz zadaniu opóźnionej reakcji (Bachevalier i in., 1991; Voytko i Tinkler, 2004). Inne badania pokazują jednak, że upośledzenie związane z wiekiem jest bardziej zróżnicowane – prawie połowa makaków w średnim wieku (20–24 lata) i starszych (25–31 lat) wykazuje zaburzenia pamięci roboczej, podczas gdy druga połowa nie (Moss i in. , 2007).

Podobna heterogeniczność wśród starzejącej się populacji ludzkiej jest również dobrze opisana (Nyberg i in., 2020). Zrozumienie czynników napędzających tę zmienność ma kluczowe znaczenie dla określenia, co powoduje, że u niektórych osób utrzymują się zaburzenia funkcji poznawczych związane z wiekiem, podczas gdy u innych pozostają one nienaruszone.

Projekty badań obejmujące reprezentację całego życia stanowią istotną platformę do badania zmienności niepoznawczych trajektorii starzenia się.

Marmozeta zwyczajna (Callithrixjacchus) jest korzystnym modelem NHP do badania zaburzeń poznawczych związanych z wiekiem, ponieważ szybko dojrzewają, uważa się, że osiągają wiek od siedmiu do ośmiu lat i mają najkrótszą długość życia ze wszystkich naczelnych antropoidalnych, zwykle żyjąc zaledwie 9–10 lat ( Abbott i in., 2003; Schultz-Darken i in., 2016; Tardif, 2019).

Wzrosło wykorzystanie marmozet w badaniach neurologicznych (Abbott i in., 2003), ale tylko kilka grup zbadało zaburzenia poznawcze związane z wiekiem (Munger i in., 2017; Phillips i in., 2019; Sadoun i in., 2019; De Castro i Girard, 2021; Rothwell i in., 2022). Spośród nich jeden zbierał dane przez dłuższy czas (Rothwell i in., 2022); nie oceniali jednak pamięci roboczej.

W niniejszym badaniu oceniano wyniki marmozet w zadaniu opóźnionego rozpoznawania (DRST), aby zmierzyć pamięć roboczą na przestrzeni całego życia. DRST zależy w dużej mierze od dwóch obszarów mózgu, które wraz z wiekiem ulegają najwcześniejszym zmianom morfologicznym i funkcjonalnym: dlPFC i hipokamp (Beason-Held i in., 1999; Bor i in., 2006; Jeneson i in., 2010).

Ponadto starsi ludzie (55–87 lat) i starsze makaki (20–27 lat) wykonują DRST średnio gorzej niż młodzi dorośli (ludzie: 18–25 lat; makaki: 5–10 lat; Herndon i in. in., 1997; Moss i in., 1997; Maylor i in., 2006; Belham i in., 2013; Mazurek i in., 2015; Satler i in., 2015).

Tutaj odkrywamy, że rosnący wiek wiąże się z opóźnionym przyswajaniem zasad wykonywania zadań, wolniejszym tempem uczenia się po ustaleniu reguł i upośledzoną pamięcią roboczą.

Materiały i metody

Przedmioty

Szesnaście (osiem samców i osiem samic) marmozet pospolitych (C. jacchus) zostało przeszkolonych w zakresie obsługi komputerów z ekranem dotykowym zainstalowanych w ich domowych klatkach.

Marmozety miały wiek od 1,7 do 14,6 lat na początku treningu i od 3,2 do 15,6 roku po badaniu (ryc. 1). Każda z tych 16 marmozet została przetestowana w ramach zadania dotyczącego pamięci roboczej, a podzbiór 12 marmozet został również przetestowany w ramach zadań mierzących funkcje motoryczne i motywację. Wszystkie marmozety badano jednocześnie przez 1–3 godziny, 3–5 dni w tygodniu. Nie stosowano żadnych ograniczeń w jedzeniu ani wodzie.

Marmozety trzymano pojedynczo lub w parach w klatkach zapewniających wizualny i słuchowy dostęp do innych marmozet w klatkach zawierających różnorodne przedmioty wzbogacające, w tym hamaki i gałęzie manzanita. Sparowane marmozety rozdzielono podczas testów poznawczych i przyzwyczajono do separacji przed rozpoczęciem testów, aby zminimalizować stres.

Wszystkie eksperymenty przeprowadzono zgodnie z zaleceniami Institutional Animal Care and Use Committee Instytutu Salk Institute for BiologicalStudies i zgodnie z wytycznymi NIH.

Sprzęt

Klatki

Klatki domowe marmozet zostały zmodyfikowane tak, aby zawierały komorę testową w jednym z górnych rogów klatki, do której można dostać się przez małe drzwi (ryc. 2C, D). Podczas testów poznawczych drzwi były otwarte i marmozety mogły swobodnie wchodzić i wychodzić z komory. W pozostałych momentach drzwi były zamknięte, uniemożliwiając marmozetom dostęp do komnaty.

Stacje z ekranem dotykowym

Stacje z ekranem dotykowym (ryc. 2A, B; Lafayette Instrument Company) zamontowano z przodu klatki domowej marmozet (ryc. 2C) i były one dostępne z komory testowej wbudowanej w klatkę (ryc. 2D).

Każdy system zawierał 10,4-calowy ekran dotykowy na podczerwień ze zintegrowaną pompą perystaltyczną do dozowania płynnych nagród do „zlewu” pod ekranem (rys. 2D, E). Technologia podczerwieni umożliwiła wysoce niezawodne i czułe wykrywanie dotknięć marmozet.

Przed ekranem umieszczono plastikową osłonę ekranu (nazywaną „maską”) z dziewięcioma otworami o jednakowej wielkości i rozmieszczonych w odstępach (o średnicy=1,5 cala) rozmieszczonymi w trzech rzędach po trzy (rys. 2E). Otwory te nakreślili potencjalne miejsca, w których mogą pojawić się bodźce podczas testów poznawczych.

For more information:1950477648nn@gmail.com