Изучение пластичности мозга в пожилом возрасте

By Алина Игнатенко No comments

brain
Кредит: Pixabay/CC0 Public Domain

Критические периоды нейронов — это ограниченные периоды жизни, в течение которых пластичность нейронных связей максимальна, а развитие мозга адаптируется к окружающей среде. Исследователи из Scuola Normale Superiore в Пизе и Института старения имени Лейбница (FLI) в Йене обнаружили роль малой микроРНК (miR-29) в этих зависимых от обучения фазах пластичности. Преждевременное повышение концентрации miR-29 у молодых мышей блокирует кортикальную пластичность, тогда как блокирование miR-29 у взрослых животных вызывает пластичность, типичную для более молодых чувствительных фаз; это указание на то, что miR-29 является возрастным регулятором пластичности развития.

Постнатальное развитие мозга после рождения характеризуется временными, специфичными для функций окнами высокой пластичности (критические или чувствительные периоды). Во время этих фаз определенные области мозга далее развиваются через несколько процессов созревания и дифференциации, когда нейронные связи быстро создают и увеличивают пластичность мозга. Освоение естественного языка у младенцев — самый известный пример такой чувствительной фазы.

Пластичность нейронов дает нашему мозгу возможность адаптироваться к новым требованиям на протяжении всей жизни. Однако в мозгу взрослого человека это часто ограничено, поэтому процессы обучения более трудоемки. Чтобы определить клеточные и молекулярные механизмы, которые открывают и закрывают эти чувствительные фазы по отношению к старению, исследователи из Scuola Normale Superiore (SNS) в Пизе, Италия, в сотрудничестве с Институтом старения имени Лейбница — Институтом Фрица Липмана (FLI) в Йене, Германия и другие партнеры изучали пластичность зрительной коры у мышей.

Пластичность зрительной коры

«Нейронные сети в зрительной коре головного мозга максимально адаптируются к зрительным стимулам на чувствительных фазах развития. Это позволяет нам идентифицировать важные регуляторы пластичности мозга», — говорят старшие авторы исследования, опубликованного в EMBO Reports, проф. Алессандро Челлерино, социальная сеть и руководитель ассоциированной группы в FLI в Йене, и проф. Томмазо Пиццоруссо, Университет Флоренции и Институт нейробиологии, NRC, Пиза. Одна парадигма утверждает, что пластичность глазного доминирования пассивно снижается с возрастом; однако становится все более очевидным, что уровни пластичности устанавливаются скоординированным действием молекулярных процессов, зависящих от возраста и опыта, которые либо активно способствуют, либо подавляют пластичность контуров.

«Зрительные корковые цепи, которые являются частью зрительной системы и обеспечивают зрение, демонстрируют сильную пластичность в раннем возрасте и позже стабилизируются молекулярными тормозами, которые ограничивают чрезмерную адаптацию связей после критического периода», — объясняет профессор Челлерино. Однако основные механизмы, координирующие проявление этих факторов во время перехода от развития к взрослой жизни, остаются неизвестными.

MiR-29 — возрастной контроль пластичности зрительной коры

Чтобы определить факторы, которые регулируют постнатальное развитие зрительной коры головного мозга, группа исследователей проанализировала наборы данных miRNA/RNA из развивающейся зрительной коры головного мозга мышей. Они сравнили их в разные моменты времени: P10, на 10-й день после рождения и непосредственно перед открытием глаза и началом чувствительной фазы, и P28, когда кора головного мозга мыши достигла функциональной зрелости.

Их результаты показали, что семейство микроРНК miR-29 является возрастным регулятором пластичности развития зрительной коры. «При 30-кратном увеличении miR-29a была наиболее высоко регулируемой miRNA во время чувствительной фазы», ​​- пояснил профессор Целлерино из FLI/SNS. Регуляция семейства miR-29 поразительно консервативна у рыб, мышей и людей. Кроме того, более половины мишеней, регулируемых miR-29, подавляются с возрастом, включая ключевые регуляторы пластичности мозга. Это указывает на то, что miR-29a является важным регулятором последующих процессов развития.

Ремоделирование пластичности

Дальнейший анализ показал, что преждевременное повышение концентрации miR-29a у молодых мышей блокировало пластичность ювенильного доминирования глаз и вызывало раннее появление периневральных сетей (PPN). PPN — это специализированные структуры в центральной нервной системе, которые отвечают за синаптическую стабилизацию в мозге взрослого человека. Как в развивающемся, так и во взрослом мозге они играют решающую роль в нарушении пластичности и поддержании существующих связей между нервными клетками.

Кроме того, исследователи смогли показать, что блокирование miR-29a у взрослых животных обращает вспять подавление развития мишеней miR-29a и индуцирует форму глазной пластичности с типичной физиологической и молекулярной характеристикой пластичности в чувствительных фазах./p>

Таким образом, данные, теперь опубликованные в журнале EMBO Reports, показывают, что miR-29a является важным регулятором нарушений пластичности, который способствует возрастной стабилизации зрительных кортикальных связей. Наблюдение за тем, что miR29a является ремоделером зрелых нейронных сетей, открывает новые и многообещающие терапевтические перспективы для miR-29a и других членов семейства miR-29 для повышения пластичности мозга во время старения и регенерации повреждений мозга.

Добавить комментарий