PNAS: старение мозга вызывает повышенная активность нейронов, а не сниженная

Исследователи из Университета Нагоя  обнаружили, что возрастной спад когнитивных функций может вызываться чрезмерной активностью нейронов, а не пониженной, как считалось ранее. Результаты исследования опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Здоровое функционирование мозга зависит от хорошо связанной сети нейронов, которые эффективно взаимодействуют друг с другом.

  Традиционно возрастное снижение когнитивных функций связывают с постепенным снижением активности этих клеток мозга и их неспособностью эффективно передавать сигналы. Однако в процессе старения у людей некоторые типы нейронов, напротив, становятся гиперактивными.

Чтобы выяснить, как такая патология влияет на когнитивные функции, ученые провели исследование на нематодах  Caenorhabditis elegans. Длина этого червя составляет всего один миллиметр, а продолжительность жизни — всего две недели.  Нематоды демонстрируют разнообразное поведение благодаря активности 302 нейронов, а также имеют множество общих генов и механизмов работы организма с человеком.

В эксперименте использовалась способность  C. elegans  обучаться путем ассоциативного мышления в процессе, называемом термотаксисом.  Ученым давно известно, что  C. elegans, содержащиеся в среде с температурой 23 градуса  по Цельсию и пищей, будут двигаться к температуре 23 градуса, если поместить их в среду с температурным градиентом от 17 до 23 градусов.  Однако животные не будут этого делать, если их поместить в среду без пищи.  Это говорит о том, что  C. elegans  учится связывать наличие или отсутствие пищи вокруг с температурой окружающей среды.

Команда  изучила поведение  C. elegans, по очередно удаляя каждый из шести типов нейронов, предположительно участвующих в ассоциативном обучении, — сенсорные нейроны AWC и ASI, а также интернейроны AIZ, AIB, RIA и AIA.  После удаления некоторых из них нематоды сохраняли способность "охотиться" за пищей. Исследователи также измерили активность нейронов у старых нематод.  Они обнаружили, что типы AWC и AIA спонтанно и чрезмерно активируются с возрастом, что нарушает нормальную работу нейронной сети и мешает червям ориентироваться в пространстве.

Ученые смогли подавить гиперактивацию нейронов и предотвратить снижение поведенческих функций у старых нематод, изменив тип бактерий, которые служат им источником пищи. Исследователи предположили, что когнитивные способности людей также можно скорректировать с помощью диеты. Однако, чтобы понять, от каких конкретных продуктов мозг человека "стареет", нужны дополнительные исследования.