Цепь мозга в таламусе помогает нам запоминать информацию

Прочитано: 91 раз(а)
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (1 голосов, среднее: 5,00 из 5)
Loading ... Loading ...


С возрастом у людей часто ухудшается рабочая память, что затрудняет выполнение повседневных задач. Одной из ключевых областей мозга, связанных с этим типом памяти, является передний таламус, который в основном участвует в пространственной памяти — памяти о нашем окружении и о том, как ориентироваться в нем.

В исследовании на мышах исследователи Массачусетского технологического института выявили цепь в переднем таламусе, которая необходима для запоминания того, как ориентироваться в лабиринте. Исследователи также обнаружили, что эта цепь ослаблена у старых мышей, но усиление ее активности значительно улучшает их способность правильно проходить лабиринт.

Исследователи говорят, что эта область может стать многообещающей мишенью для лечения, которое может помочь обратить вспять потерю памяти у пожилых людей, не затрагивая другие части мозга.

«Поняв, как таламус контролирует работу коры, мы надеемся, что сможем найти в этой области более конкретные и поддающиеся лечению мишени вместо того, чтобы в целом модулировать префронтальную кору, которая выполняет множество различных функций», — говорят Гопин Фенг, Джеймс В. и Патрисия Т. Пойтрас Профессор мозга и когнитивных наук в Массачусетском технологическом институте, член Института Броуда Гарварда и Массачусетского технологического института и заместитель директора Института исследований мозга Макговерна в Массачусетском технологическом институте.

Фэн является старшим автором исследования, опубликованного сегодня в Proceedings of the National Academy of Sciences. Ведущими авторами статьи являются Дирадж Рой, лауреат премии NIH K99 и научный сотрудник Макговерна в Институте Броуда, и Ин Чжан, научный сотрудник Дж. Дугласа Тана в Институте Макговерна.

Пространственная память

Таламус, небольшая структура, расположенная недалеко от центра мозга, отвечает за рабочую память и многие другие исполнительные функции, такие как планирование и внимание. Лаборатория Фенга недавно исследовала область таламуса, известную как передний таламус, которая играет важную роль в памяти и пространственной навигации.

Предыдущие исследования на мышах показали, что повреждение переднего таламуса приводит к нарушениям пространственной рабочей памяти. У людей исследования выявили возрастное снижение активности переднего таламуса, что коррелирует с более низкой производительностью при выполнении задач пространственной памяти.

Передний таламус делится на три отдела: вентральный, дорсальный и медиальный. В исследовании, опубликованном в прошлом году, Фэн, Рой и Чжан изучали роль переднедорсального (AD) таламуса и антеровентрального (AV) таламуса в формировании памяти. Они обнаружили, что таламус AD участвует в создании ментальных карт физических пространств, в то время как таламус AV помогает мозгу отличать эти воспоминания от других воспоминаний о подобных пространствах.

В своем новом исследовании исследователи хотели более глубоко изучить таламус AV, изучая его роль в задаче пространственной рабочей памяти. Для этого они научили мышей проходить простой Т-образный лабиринт. В начале каждого испытания мыши бежали, пока не достигли Т. Одна рука была заблокирована, что заставляло их бежать по другой руке. Затем мышей снова помещали в лабиринт с открытыми руками. Мышей вознаграждали, если они выбирали противоположную руку с первого запуска. Это означало, что для принятия правильного решения им нужно было вспомнить, в какую сторону они повернули в предыдущем заезде.

Когда мыши выполняли задачу, исследователи использовали оптогенетику для подавления активности нейронов AV или AD в течение трех разных частей задачи: фаза выборки, которая происходит во время первого запуска; фаза задержки, пока они ждут начала второго запуска; и фаза выбора, когда мыши принимают решение, в какую сторону повернуть во время второго запуска.

Исследователи обнаружили, что ингибирование АВ-нейронов во время фаз выборки или выбора не влияло на производительность мышей, но когда они подавляли АВ-активность во время фазы задержки, которая длилась 10 секунд и дольше, мыши справлялись с задачей намного хуже.

Это говорит о том, что АВ-нейроны наиболее важны для сохранения информации в памяти, когда она необходима для выполнения задачи. Напротив, ингибирование нейронов БА нарушало работу во время фазы выборки, но мало влияло на фазу задержки. Этот вывод согласуется с более ранним исследованием исследовательской группы, показывающим, что нейроны AD участвуют в формировании воспоминаний о физическом пространстве.

«Передний таламус в целом является областью пространственного обучения, но вентральные нейроны, по-видимому, необходимы в этот период поддержания, во время этой короткой задержки», — говорит Рой. «Теперь у нас есть два подразделения в переднем таламусе: одно, похоже, помогает в контекстуальном обучении, а другое на самом деле помогает удерживать эту информацию».

Возрастное снижение

Затем исследователи проверили влияние возраста на эту цепь. Они обнаружили, что мыши старшего возраста (14 месяцев) хуже справлялись с задачей прохождения Т-образного лабиринта, а их АВ-нейроны были менее возбудимы. Однако, когда исследователи искусственно стимулировали эти нейроны, производительность мышей резко улучшилась.

Еще один способ повысить производительность в этой задаче на память — стимулировать префронтальную кору, которая также подвержена возрастному угасанию. Однако исследователи обнаружили, что активация префронтальной коры также увеличивает уровень тревоги у мышей.

«Если мы напрямую активируем нейроны в медиальной префронтальной коре , это также вызовет поведение, связанное с тревогой, но этого не произойдет во время активации AV», — говорит Чжан. «Это преимущество активации АВ по сравнению с префронтальной корой».

Исследователи говорят, что если бы для стимуляции этих нейронов в человеческом мозге можно было бы использовать неинвазивную или минимально инвазивную технологию, это могло бы помочь предотвратить возрастное ухудшение памяти. Теперь они планируют провести секвенирование РНК одиночных клеток нейронов переднего таламуса, чтобы найти генетические сигнатуры, которые можно было бы использовать для идентификации клеток, которые могли бы стать лучшими мишенями.

Цепь мозга в таламусе помогает нам запоминать информацию



Новости партнеров