บทความอายุยืน

พลาสติก สมองมหัศจรรย์: การศึกษาระบุองค์ประกอบสำคัญที่ช่วยเสริมความยืดหยุ่นของระบบประสาทและความจำในหนู

พลาสติก สมองมหัศจรรย์: การศึกษาระบุองค์ประกอบสำคัญที่ช่วยเสริมความยืดหยุ่นของระบบประสาทและความจำในหนู

ชีวิตในพลาสติกเป็นเรื่องมหัศจรรย์ ไม่เพียงแต่สำหรับเคนและบาร์บี้เท่านั้น แต่ยังสำหรับสมองของเราด้วย...ก็ไม่ใช่พลาสติกแบบนั้น ความยืดหยุ่นของระบบประสาทหรือความสามารถของสมองในการปรับตัว เปลี่ยนแปลงโครงสร้าง และเชื่อมต่อใหม่ที่เรียกว่าไซแนปส์เพื่อตอบสนองต่อประสบการณ์ใหม่ เป็นส่วนสำคัญในการรักษาความมีชีวิตชีวาและความทรงจำตามอายุ สมองที่ปรับตัวได้ดีกว่าจะซ่อมแซมตัวเองได้ดีขึ้นหลังจากได้รับความเสียหายหรือได้รับบาดเจ็บ โดยผลักดันให้นักวิจัยให้ความสำคัญกับกลไกเบื้องหลังความยืดหยุ่นของระบบประสาทเป็นแนวทางในการสนับสนุนการรับรู้ตามอายุ

ทีมวิจัยทีมหนึ่งจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์และลีดส์ในอังกฤษ ทำเช่นนั้น ตีพิมพ์ใน จิตเวชอณู ในเดือนกรกฎาคม 2564หยางและเพื่อนร่วมงานประสบความสำเร็จในการฟื้นฟูการสูญเสียความทรงจำที่เกี่ยวข้องกับอายุด้วยการทดลองกับสัตว์ฟันแทะหลายครั้ง ด้วยการกำหนดเป้าหมายโครงสร้างเฉพาะในสมองที่เรียกว่า perineuronal nets และส่งเสริมการทำงานของสารประกอบที่เรียกว่า chondroitin-6-sulfate การวิจัยครั้งนี้ได้กำหนดขั้นตอนสำหรับการทดสอบการแทรกแซงที่คล้ายกันในมนุษย์ และด้วยเหตุนี้ จึงอาจช่วยเหลือ 40% ของผู้ที่มีอายุ 65 ปีขึ้นไปที่ประสบปัญหาความจำเสื่อมตามวัยได้  

ไม่มีอะไรนอกจากตาข่าย (Perineuronal)

ตาข่าย perineuronal (pnns) เป็นโครงสร้างคล้ายกระดูกอ่อนในเมทริกซ์นอกเซลล์ ซึ่งเป็นเครือข่ายของสารประกอบที่ให้โครงสร้าง 'นั่งร้าน' แก่สมอง ซึ่งส่วนใหญ่ล้อมรอบเซลล์ประสาทที่ยับยั้งและควบคุมระดับของพลาสติกแบบซินแนปติก โครงสร้างเหล่านี้ปรากฏในสมองในช่วงวัยเด็ก ซึ่งเป็นช่วงที่พัฒนาการด้านพลาสติกมีแนวโน้มลดลง เมื่ออายุมากขึ้น pnn จะช่วยให้แน่ใจว่าความเป็นพลาสติกจะถูกปิดไปบางส่วน ทำให้สมองมีประสิทธิภาพในการใช้งานมากขึ้นแต่ปรับตัวได้น้อยลง 

ความสามารถของ pnn ในการควบคุมความเป็นพลาสติกขึ้นอยู่กับสารประกอบที่เรียกว่า chondroitin sulfates ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของกระดูกอ่อน chondroitin-4-sulfate (c4s) ยับยั้งความเป็นพลาสติกของสมอง ในขณะที่อีกรูปแบบหนึ่งคือ chondroitin-6-sulfate (c6s) ช่วยเพิ่มความสามารถในการปรับตัวของ synaptic เมื่ออายุมากขึ้น ความสมดุลระหว่างทั้งสองมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนไป โดยเพิ่มกิจกรรมของ c4s ในขณะที่ลด c6s ซึ่งนักวิจัยเชื่อว่านำไปสู่ความบกพร่องทางความจำที่เกี่ยวข้องกับอายุ  

การทดสอบพฤติกรรมทำให้สัตว์สูงวัยสับสน

ในการศึกษานี้ yang และเพื่อนร่วมงานได้ศึกษาว่าการจัดการ pnn ของสัตว์ฟันแทะที่มีอายุมากโดยการทำให้ c6s เด่นขึ้นหรือลบกิจกรรม pnn ออกไปทั้งหมด ส่งผลต่อการรับรู้อย่างไร โดยใช้การทดสอบหน่วยความจำ 3 แบบ ได้แก่ การจดจำวัตถุที่เกิดขึ้นเอง (sor) การสลับที่เกิดขึ้นเอง (sa) ) และการฝังหินอ่อน (mb) 

การทดสอบพฤติกรรมทำให้สัตว์สูงวัยสับสน

การทดสอบ sor จะวัดพฤติกรรมการสำรวจที่เกิดขึ้นเอง เนื่องจากสัตว์ฟันแทะอายุน้อยมักจะค้นหาสิ่งแปลกใหม่ ซึ่งหมายความว่าพวกเขาจะชอบสำรวจสิ่งใหม่ๆ มากกว่าสิ่งคุ้นเคย ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการจดจำวัตถุที่พวกเขาได้เห็นแล้ว การทดสอบนี้ต้องการการทำงานที่เหมาะสมของเยื่อหุ้มสมองส่วนนอก (prh) ของสมองซึ่งมีบทบาทสำคัญในการจดจำวัตถุและการจัดเก็บความทรงจำข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับวัตถุ 

ในทำนองเดียวกัน การทดสอบ sa จะประเมินความเต็มใจของสัตว์ฟันแทะในการสำรวจสภาพแวดล้อมใหม่ในเขาวงกต โดยอาศัยฮิบโปแคมปัส ซึ่งเป็นบริเวณของสมองที่เกี่ยวข้องกับการเรียนรู้และความทรงจำมากที่สุด การทดสอบครั้งที่สาม การฝังหินอ่อน เป็นงานสำรวจพฤติกรรมเฉพาะของสัตว์ฟันแทะ ซึ่งเพียงแค่ฝังหินอ่อนที่เปิดโล่ง ซึ่งต้องการการทำงานที่เหมาะสมของฮิบโปแคมปัส เยื่อหุ้มสมองส่วนหน้า และเยื่อหุ้มสมองส่วนหน้า ซึ่งควบคุมความสนใจ การควบคุมอารมณ์และแรงกระตุ้น และการแก้ปัญหา   

ไม่น่าแปลกใจเลยที่หนูอายุ 20 เดือน (เทียบเท่ากับอายุ 60 ปีขึ้นไปในปีของมนุษย์) มีการกักเก็บความจำลดลงในการทดสอบทั้งสามครั้ง ในขณะที่หนูอายุน้อยมีความสามารถในการจดจำที่แข็งแกร่ง ทีมวิจัยจึงต้องการทราบว่า pnn มีส่วนรับผิดชอบต่อการสูญเสียความทรงจำที่เกี่ยวข้องกับอายุหรือไม่ ซึ่งพวกเขาทำได้โดยการลบยีนที่เรียกว่า hapln1 ถึง ลดกิจกรรม PNN โดยสิ้นเชิง 

พวกเขาพบว่าการลดทอนกิจกรรม pnn นี้ช่วยป้องกันการสูญเสียความทรงจำที่เกี่ยวข้องกับอายุในหนูอายุในการทดสอบ sor โดยขยายการกักเก็บความทรงจำจาก 6 ชั่วโมงเป็น 48 ชั่วโมงหลังจากได้เห็นวัตถุใหม่ครั้งแรก ผลลัพธ์เหล่านี้บ่งชี้ว่า pnn มีส่วนเกี่ยวข้องกับการสูญเสียหน่วยความจำ sor ในหนูอายุมาก

Chondroitin-6-Sulfate พิสูจน์ได้ว่ามีความสำคัญต่อการรับรู้

ต่อไป yang และเพื่อนร่วมงานได้ลดการทำงานของ c6s ทางพันธุกรรมในสมองของหนูอายุมาก โดยทำงานร่วมกับทฤษฎีที่ว่าอัตราส่วนที่ไม่สมดุลของ c4s ต่อ c6s จะยับยั้งความยืดหยุ่นของระบบประสาทและทำให้ความจำแย่ลง พวกเขาพบว่าการเพิ่มอัตราส่วนนี้มากกว่า 50% (เพื่อให้มีความโดดเด่นของ c4s มากขึ้น) ในหนูอายุ 11 สัปดาห์ (อายุ 20 ต้น ๆ ในมนุษย์) ยับยั้งการเจริญเติบโตของเซลล์ประสาทอย่างรุนแรง ซึ่งเป็นกระบวนการพัฒนาเซลล์ประสาทที่สร้างเส้นโครงใหม่เมื่อพวกมันโตขึ้น — และนำไปสู่การขาดหน่วยความจำก่อนกำหนดในการทดสอบ sor, sa และ mb 

ในทางกลับกัน การส่งเสริมกิจกรรม c6s เป็นประโยชน์ต่อความจำและการรับรู้ ซึ่งช่วยฟื้นฟูการสูญเสียความทรงจำที่เกี่ยวข้องกับอายุเป็นหลัก การใช้ "เวกเตอร์ไวรัส" ซึ่งเป็นวิธีการมาตรฐานในการส่งสารพันธุกรรมไปยังเซลล์เป้าหมาย ซึ่งมียีนเพื่อฟื้นฟูการทำงานของ c6s ทำให้หนูอายุ 20 เดือนไม่มีภาวะความจำเสื่อมแต่อย่างใด โดยเน้นถึงความสำคัญของระดับ c6s ในด้านความจำและความยืดหยุ่นของระบบประสาท . 

ในฐานะหนึ่งในผู้เขียนงานวิจัยนี้ ดร. เจสซิกา กว็อก จาก school of biomedical sciences แห่งมหาวิทยาลัยลีดส์ พูดว่า ของการทดลองนี้ "เราเห็นผลลัพธ์ที่น่าทึ่งเมื่อเรารักษาหนูสูงวัยด้วยการรักษานี้ ความจำและความสามารถในการเรียนรู้กลับคืนสู่ระดับที่พวกเขาไม่เคยเห็นมาก่อนตั้งแต่ยังเด็กมาก"

การศึกษาระบุสารประกอบสำคัญที่ช่วยเสริมความยืดหยุ่นของระบบประสาทและความจำในหนู

จากหนูสู่ผู้ชาย

ผู้เขียนงานวิจัยนี้หวังว่าการควบคุมกิจกรรมของคอนดรอยตินซัลเฟตและ pnn จะเป็นประโยชน์ต่อการสนับสนุนการรับรู้ของมนุษย์ ระบุ“ผลโดยรวมของการศึกษาครั้งนี้แสดงให้เห็นถึงกลไกในการสูญเสียความทรงจำในสมองสูงวัย และบ่งชี้ว่าการรักษาที่มุ่งเป้าไปที่ PNN มีศักยภาพในการแก้ไขการขาดดุลความจำที่เกี่ยวข้องกับการสูงวัย” 

งานวิจัยนี้อาจมีผลกระทบในวงกว้าง เช่น ลดกิจกรรมของ pnn หรือเปลี่ยนสมดุลไปสู่กิจกรรมของคอนดรอยติน-6-ซัลเฟตที่เพิ่มขึ้น ซึ่งพิสูจน์แล้วว่าเป็นประโยชน์ต่อสมองของสัตว์ฟันแทะสูงวัย ทีมวิจัยได้ระบุการแทรกแซงที่เป็นไปได้สำหรับมนุษย์ที่ยับยั้งการสร้าง pnn แต่ยังเร็วเกินไปที่จะบอกได้ว่าสิ่งนี้จะสนับสนุนความจำหรือการรับรู้ในมนุษย์สูงอายุหรือไม่ 

อย่างไรก็ตาม ศาสตราจารย์เจมส์ ฟอว์เซ็ตต์ ผู้เขียนอาวุโสจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ สรุปในแง่ดี, "สิ่งที่น่าตื่นเต้นเกี่ยวกับเรื่องนี้ก็คือ แม้ว่าการศึกษาของเราจะศึกษาเฉพาะในหนูเท่านั้น แต่กลไกเดียวกันนี้ควรจะทำงานในมนุษย์ โดยโมเลกุลและโครงสร้างในสมองของมนุษย์จะเหมือนกับในสัตว์ฟันแทะ นี่แสดงให้เห็นว่าอาจเป็นไปได้ที่จะป้องกัน ของมนุษย์จากภาวะความจำเสื่อมในวัยชรา”

อ้างอิง: 

Yang, S. , Gigout, S. , Molinaro, A. และคณะ Chondroitin 6-sulphate จำเป็นสำหรับความยืดหยุ่นของระบบประสาทและความจำในการสูงวัย โมลจิตเวช (2021). https://doi.org/10.1038/s41380-021-01208-9



โพสต์เก่ากว่า โพสต์ใหม่กว่า