Возрастные нарушения обучения и рабочей памяти у обыкновенной мартышки. Часть 1.

Старение является величайшим фактором риска развития нейродегенеративных заболеваний, однако мы до сих пор не понимаем, как процесс старения приводит к патологической уязвимости.

Старение – неизбежный процесс в жизни человека. С возрастом различные системы человеческого организма постепенно приходят в упадок, в том числе и память. Однако правильный образ жизни и здоровое питание могут замедлить процесс старения и сохранить хорошую память.

Исследования показывают, что сохранение позитивного отношения к жизни и оптимистического настроя очень важно для сохранения памяти. Негативные эмоции или стрессовый образ жизни могут привести к потере памяти и снижению когнитивных функций. Таким образом, поддержание позитивного и сбалансированного мышления, умение сбалансировать работу и жизнь, а также регулярные физические упражнения и отдых также являются ключом к поддержанию здоровья и памяти.

Кроме того, соответствующее межличностное взаимодействие и социальная деятельность также могут помочь сохранить память. Поддержание хорошего общения с семьей, друзьями и коллегами может повысить умственную энергию и навыки мышления, а также помочь предотвратить снижение когнитивных функций. Заведение новых друзей на общественных мероприятиях или волонтерство также может стимулировать ум и способствовать позитивному мышлению и памяти.

Диета также очень важна для поддержания памяти. Достаточное количество витаминов, минералов и белка может улучшить работу мозга: например, продукты, богатые фолиевой кислотой, такие как темные овощи и куриная печень, идеально подходят для поддержания памяти. Употребление большего количества рыбы и продуктов, богатых жирными кислотами Омега-3, таких как орехи, оливковое и льняное масло, также может улучшить когнитивные и мыслительные способности.

Короче говоря, старение неизбежно, но мы можем замедлить процесс старения и эффективно поддерживать хорошую память посредством правильного образа жизни и диетических привычек. Поэтому нам по-прежнему необходимо активно противостоять старению, сохранять уравновешенную психику, сохранять память, вести здоровый образ жизни и наслаждаться вкусом жизни в старости. Видно, что нам нужно улучшить память, а цистанхе пустынный может значительно улучшить память, потому что цистанхе пустынный — это традиционное китайское лекарственное средство, обладающее множеством уникальных эффектов, одним из которых является улучшение памяти. Эффективность мясного фарша обусловлена ​​различными содержащимися в нем активными ингредиентами, в том числе кислотами, полисахаридами, флавоноидами и т. д. Эти ингредиенты могут способствовать здоровью мозга различными способами.

Нажмите «Узнай 10 способов улучшить память»

Исследовательское сообщество в значительной степени полагалось на мышиные модели, но значительные анатомические, физиологические и когнитивные различия между мышами и людьми ограничивают их трансляционную значимость.

В конечном итоге эти барьеры требуют разработки новых моделей старения. Будучи нечеловекообразным приматом (NHP), обыкновенная игрунка (Callithrix jacchus) имеет много общих черт с людьми, но при этом имеет значительно более короткую продолжительность жизни (10 лет), чем другие приматы, что делает ее идеально подходящей для продольных исследований старения. Нашей целью было оценить игрунку как модель возрастных когнитивных нарушений.

Для этого мы использовали задачу отложенного распознавания (DRST), чтобы охарактеризовать возрастные изменения в объеме рабочей памяти в когорте из шестнадцати мартышек обоего пола, разного возраста — от молодого взрослого до гериатрического.

Эти обезьяны выполнили тысячи испытаний в течение периода до 50% своей взрослой жизни. Насколько нам известно, это представляет собой наиболее тщательное когнитивное профилирование среди всех исследований старения мартышек.

Анализируя индивидуальные кривые обучения, мы обнаружили, что у пожилых животных наблюдается задержка начала обучения, замедление скорости обучения после начала и снижение асимптотической производительности рабочей памяти.

Эти результаты не объясняются возрастными нарушениями скорости движений и мотивации. Эта работа прочно утвердила игрунку в качестве модели возрастных когнитивных нарушений.

Ключевые слова:

старение; познание; обучение; игрунка; примат; рабочая память.

Заявление о значении

Понимание нормального процесса старения имеет основополагающее значение для определения методов лечения нейродегенеративных заболеваний, для которых старение является крупнейшим фактором риска. Исторически в области старения использовались модели животных, которые заметно отличаются от человеческих, что ограничивало возможность перевода.

Здесь мы твердо утверждаем, что недолговечные нечеловеческие приматы (NHP), обыкновенная игрунка, являются ключевой моделью возрастных когнитивных нарушений. Путем постоянного тестирования на протяжении значительной части жизни взрослых мартышек мы демонстрируем, что старение связано как с ухудшением обучаемости, так и с ухудшением рабочей памяти, что не учитывается возрастными изменениями в скорости моторики и мотивации.

Характеристика индивидуальных траекторий когнитивного старения выявляет присущую им гетерогенность, которая может привести к более раннему выявлению начала нарушений и увеличению сроков, в течение которых терапия эффективна.

Введение

Возрастные когнитивные нарушения хорошо документированы у грызунов, нечеловекообразных приматов (NHP) и людей во многих областях, включая внимание, исполнительные функции и рабочую память (Glisky, 2007).

Из них рабочая память особенно уязвима к процессу старения, ее ухудшение проявляется уже на раннем этапе (Belleville et al., 1998; Voytko and Tinkler, 2004; Gazzaley et al., 2005; Cappell et al., 2010; Klencklen et al., 2017). ).

Сохранность рабочей памяти зависит от дорсолатеральной префронтальной коры (dlPFC) и гиппокампа, двух областей мозга, которые претерпевают самые ранние морфологические и функциональные изменения с возрастом и при болезни Альцгеймера (Rusinek et al., 2003; Morrison and Baxter, 2012; Kumar et al., 2017).

Трансляционно релевантные модельные системы имеют решающее значение для понимания этих нейробиологических и когнитивных изменений с возрастом у людей. Хотя мышиные модели важны, их трансляционная значимость ограничена значительными различиями с нейроанатомией, физиологией и когнитивными способностями человека (Preuss, 1995; IzpisuaBelmonte et al., 2015).

NHP более похожи на людей в каждой из этих областей и генетически более тесно связаны с человеком.

Важно отметить, что в отличие от грызунов, NHP имеют четко определенную dlPFC, что делает их идеальными моделями для исследования префронтально-зависимых когнитивных функций, включая рабочую память (Wise,2008). У них также наблюдается возрастное снижение когнитивных функций, которое во многом аналогично человеческому (Upright and Baxter, 2021).

Несколько групп исследовали влияние возраста на работоспособность рабочей памяти у макак, но пришли к неоднозначным выводам.

Некоторые показывают, что старым макакам требуется больше опыта, чем молодым, чтобы достичь критерия обучения в задаче с отложенным несоответствием образцу (DNMS) (Rapp and Amaral, 1989; Herndon et al., 1997; Comrie et al., 2018) и задаче с отложенным ответом. (Башевалье и др., 1991; Войтко и Тинклер, 2004). Другие, однако, показывают, что возрастные нарушения более неоднородны: почти у половины макак среднего возраста (20–24 года) и старшего возраста (25–31 год) наблюдаются нарушения рабочей памяти, а у другой половины — нет (Moss et al. , 2007).

Подобная гетерогенность среди стареющего населения также хорошо описана (Nyberg et al., 2020). Понимание того, что движет этой изменчивостью, имеет решающее значение для определения того, что заставляет некоторых людей поддерживать возрастные когнитивные нарушения, в то время как другие остаются незатронутыми.

Дизайн исследований, включающий представление данных на протяжении всей продолжительности жизни, обеспечивает важную платформу для изучения изменчивости траекторий когнитивного старения.

Обыкновенная игрунка (Callithrixjacchus) выгодна в качестве модели NHP для изучения возрастных когнитивных нарушений, поскольку они быстро взрослеют, считаются возрастом от семи до восьми лет и имеют самую короткую продолжительность жизни среди человекообразных приматов, обычно живущую всего 9–10 лет ( Abbott et al., 2003; Schultz-Darken et al., 2016; Tardif, 2019).

Использование мартышек в нейробиологических исследованиях ускорилось (Abbott et al., 2003), но лишь несколько групп изучили возрастные когнитивные нарушения (Munger et al., 2017; Phillips et al., 2019; Sadoun et al., 2019; Де Кастро и Жирар, 2021; Ротвелл и др., 2022). Из них один собирал данные за длительный период времени (Rothwell et al., 2022); однако они не оценивали рабочую память.

В настоящем исследовании оценивалась производительность мартышек в тесте Delayed Recognition Span Task (DRST) для измерения рабочей памяти на протяжении всей их жизни. DRST критически зависит от двух областей мозга, которые претерпевают самые ранние морфологические и функциональные изменения с возрастом: dlPFC и гиппокампа (Beason-Held et al., 1999; Bor et al., 2006; Jeneson et al., 2010).

Кроме того, пожилые люди (55–87 лет) и пожилые макаки (20–27 лет) выполняют DRST в среднем хуже, чем молодые взрослые (люди: 18–25 лет; макаки: 5–10 лет; Herndon et al. al., 1997; Moss et al., 1997; Maylor et al., 2006; Belham et al., 2013; Mazurek et al., 2015; Satler et al., 2015).

Здесь мы обнаруживаем, что пожилой возраст связан с задержкой усвоения правил задач, замедлением скорости обучения после того, как правила установлены, и ухудшением рабочей памяти.

Материалы и методы

Предметы

Шестнадцать (восемь самцов и восемь самок) обыкновенных игрунок (C. jacchus) были обучены пользоваться компьютерами с сенсорным экраном, установленными в их домашних клетках.

Возраст игрунок был от 1,7 до 14,6 лет в начале обучения и от 3,2 до 15,6 лет после исследования (рис. 1). Каждая из этих 16 мартышек была протестирована на задаче на рабочую память, а подгруппа из 12 мартышек также была протестирована на задачах по измерению двигательной функции и мотивации. Всех мартышек тестировали одновременно в течение 1–3 часов 3–5 дней в неделю. Никаких ограничений в еде и воде не применялось.

Мартышек содержали поодиночке или парами в клетках с визуальным и слуховым доступом к другим игрункам в клетках, содержащих различные предметы для обогащения, включая гамаки и ветки мансаниты. Парные игрунки были разделены во время когнитивного тестирования и акклиматизированы к разделению до начала тестирования, чтобы минимизировать стресс.

Все эксперименты проводились в соответствии с требованиями Институционального комитета по уходу и использованию животных Института биологических исследований Солка и в соответствии с рекомендациями NIH.

Оборудование

Клетки

Домашние клетки мартышек были модифицированы и включают в себя испытательную камеру в одном из верхних углов клетки, доступ к которой осуществляется через небольшой дверной проем (рис. 2C, D). Во время когнитивного тестирования дверной проем был открыт, и игрунки могли свободно входить и выходить из камеры. В остальное время дверной проем был закрыт, не позволяя мартышкам проникнуть в комнату.

Сенсорные станции

Станции с сенсорным экраном (рис. 2А, Б; Lafayette Instrument Company) устанавливались на передней части домашней клетки мартышки (рис. 2В) и были доступны из испытательной камеры, встроенной в клетку (рис. 2D).

Каждая система содержала 10,4-дюймовый инфракрасный сенсорный экран со встроенным перистальтическим насосом для подачи жидкого вознаграждения в «раковину» под экраном (рис. 2D, E). Инфракрасная технология позволила обеспечить высоконадежное и чувствительное обнаружение прикосновений игрунки.

Перед экраном располагалось пластиковое покрытие экрана (называемое «маской») с девятью отверстиями одинакового размера и расположенными на расстоянии друг от друга (диаметр=1,5 дюйма), расположенными в три ряда по три (рис. 2E). Эти отверстия очертил потенциальные места, в которых стимулы могли появиться во время когнитивного тестирования.

For more information:1950477648nn@gmail.com