Poškození učení a pracovní paměti související s věkem u kosmana obecného, ​​část 1

Stárnutí je největším rizikovým faktorem pro rozvoj neurodegenerativních onemocnění, přesto stále nerozumíme tomu, jak proces stárnutí vede k patologické zranitelnosti.

Stárnutí je nevyhnutelný proces v lidském životě. S přibývajícím věkem postupně upadají různé systémy lidského těla, včetně paměti. Správný životní styl a zdravé stravovací návyky však mohou zpomalit proces stárnutí a udržet dobrou paměť.

Výzkumy ukazují, že udržení pozitivního přístupu k životu a optimistický přístup jsou velmi důležité pro udržení paměti. Negativní emoce nebo stresující životní styl mohou vést ke ztrátě paměti a kognitivnímu poklesu. Proto je klíčem k udržení zdraví a paměti také udržování pozitivní a vyrovnané mentality, učení se sladit práci a život a pravidelné cvičení a odpočinek.

Kromě toho mohou vhodné mezilidské interakce a sociální aktivity také pomoci udržovat paměť. Udržování dobré komunikace s rodinou, přáteli a kolegy může podpořit mentální energii a myšlení a pomoci předcházet kognitivnímu poklesu. Navazování nových přátel na společenských akcích nebo dobrovolnictví může také stimulovat mysl a podporovat pozitivní myšlení a paměť.

Strava je také velmi důležitá pro udržení paměti. Dostatek vitamínů, minerálů a bílkovin může posílit mozkové funkce: Například potraviny bohaté na folát, jako je tmavá zelenina a kuřecí játra, jsou ideální pro udržení paměti. Konzumace většího množství ryb a potravin bohatých na Omega-3 mastné kyseliny, jako jsou ořechy, olivový a lněný olej, může také zlepšit kognitivní a myšlenkové schopnosti.

Stručně řečeno, stárnutí je nevyhnutelné, ale správným životním stylem a stravovacími návyky můžeme proces stárnutí oddálit a efektivně si udržet dobrou paměť. Musíme proto stále aktivně čelit stárnutí, udržovat si vyrovnanou mentalitu, udržovat paměť ve zdravém životním stylu a užívat si chuť života ve stáří. Je vidět, že potřebujeme zlepšit paměť a Cistanche deserticola může výrazně zlepšit paměť, protože Cistanche deserticola je tradiční čínský léčivý materiál, který má mnoho jedinečných účinků, jedním z nich je zlepšení paměti. Účinnost mletého masa vychází z různých účinných látek, které obsahuje, včetně kyselin, polysacharidů, flavonoidů atd. Tyto složky mohou různými způsoby podporovat zdraví mozku.

Klikněte na 10 způsobů, jak zlepšit paměť

Výzkumná komunita se silně spoléhala na myší modely, ale značné anatomické, fyziologické a kognitivní rozdíly mezi myší a lidmi omezují jejich translační význam.

Tyto překážky nakonec vyžadují vývoj nových modelů stárnutí. Jako subhumánní primát (NHP) sdílí kosman obecný (Callithrix jacchus) mnoho společných rysů s lidmi, a přesto má výrazně kratší životnost (10 let) než ostatní primáti, takže se ideálně hodí pro dlouhodobé studie stárnutí. Naším cílem bylo vyhodnotit kosmana jako model kognitivní poruchy související s věkem.

K tomu jsme použili úkol opožděného rozpoznání (DRST), abychom charakterizovali změny kapacity pracovní paměti související s věkem v kohortě šestnácti kosmanů obou pohlaví s různým věkem od mladých dospělých po geriatrické.

Tyto opice provedly tisíce pokusů po dobu až 50 % jejich dospělého života. Pokud je nám známo, toto představuje nejdůkladnější kognitivní profilování ze všech studií stárnutí kosmanů.

Analýzou jednotlivých křivek učení jsme zjistili, že stará zvířata vykazovala opožděný nástup učení, zpomalenou rychlost učení po nástupu a sníženou výkonnost asymptotické pracovní paměti.

Tato zjištění nejsou vysvětlena zhoršením motorické rychlosti a motivace související s věkem. Tato práce pevně etabluje kosmana jako model kognitivní poruchy související s věkem.

klíčová slova:

stárnutí; poznání; učení se; kočkodan; primát; pracovní paměť.

Prohlášení o významu

Pochopení normálního procesu stárnutí je zásadní pro identifikaci terapeutik pro neurodegenerativní onemocnění, pro která je stárnutí největším rizikovým faktorem. Historicky se oblast stárnutí spoléhala na zvířecí modely, které se výrazně liší od lidí, což omezuje přeložitelnost.

Zde pevně stanovíme krátkověkého primáta (NHP), kosmana obecného, ​​jako klíčového modelu kognitivní poruchy související s věkem. Neustálým testováním po podstatnou část života dospělého kosmana jsme prokázali, že stárnutí je spojeno s narušenou kapacitou učení i pracovní paměti, což je nezdůvodněno změnami motorické rychlosti a motivace souvisejícími s věkem.

Charakterizace jednotlivých kognitivních trajektorií stárnutí odhaluje inherentní teterogenitu, která by mohla vést k dřívější identifikaci počátku poškození, a prodloužené časové osy, během kterých jsou terapeutika účinná.

Úvod

Věkem podmíněné kognitivní poškození je dobře zdokumentováno u hlodavců, primátů (NHP) a lidí ve více doménách včetně pozornosti, výkonných funkcí a pracovní paměti (Glisky, 2007).

Z nich je pracovní paměť zvláště zranitelná procesem stárnutí s poškozením patrným již brzy (Belleville a kol., 1998; Voytko a Tinkler, 2004; Gazzaley a kol., 2005; Cappell a kol., 2010; Klencklen a kol., 2017 ).

Intaktní pracovní paměť je závislá na dorzolaterálním prefrontálním kortexu (dlPFC) a hippocampu, dvou oblastech mozku, které podléhají nejčasnějším morfologickým a funkčním změnám s věkem a u Alzheimerovy choroby (Rusinek et al., 2003; Morrison a Baxter, 2012; Kumar et al. 2017).

Translačně relevantní modelové systémy jsou zásadní pro pochopení těchto neurobiologických a kognitivních změn s věkem u lidí. Zatímco myší modely jsou důležité, jejich translační význam je omezen značnými rozdíly s neuroanatomií, fyziologií a kognicí člověka (Preuss, 1995; IzpisuaBelmonte et al., 2015).

NHP jsou v každé z těchto oblastí podobnější lidem a jsou geneticky blíže příbuzní lidem.

Důležité je, že na rozdíl od hlodavců mají NHP jasně definovaný dlPFC, což z nich dělá ideální modely pro zkoumání prefrontálně závislých kognitivních funkcí, včetně pracovní paměti (Wise, 2008). Vykazují také pokles kognitivních funkcí související s věkem, který je velmi podobný lidskému (Upright a Baxter, 2021).

Několik skupin zkoumalo účinky věku na výkonnost pracovní paměti u opic makaků se smíšenými závěry.

Některé ukazují, že staří makakové potřebují více zkušeností než mladí, aby dosáhli učebního kritéria u úkolu zpožděného nepřizpůsobení vzorku (DNMS) (Rapp a Amaral, 1989; Herndon a kol., 1997; Comrie a kol., 2018) a úkolu zpožděné odezvy (Bachevalier a kol., 1991; Voytkoand Tinkler, 2004). Jiné však ukazují, že postižení související s věkem je heterogennější, přičemž téměř polovina makaků středního věku (20–24 let) a starších (25–31 let) vykazuje poruchy pracovní paměti, zatímco druhá polovina ne (Moss et al. , 2007).

Podobná heterogenita mezi stárnoucí lidskou populací je také dobře popsána (Nyberg et al., 2020). Pochopení toho, co pohání tuto variabilitu, je zásadní pro identifikaci toho, co způsobuje, že někteří jedinci trpí kognitivní poruchou související s věkem, zatímco jiní zůstávají nedotčeni.

Návrhy studií, které zahrnují reprezentaci z celé délky života, poskytují základní platformu pro zkoumání variability inkognitivních trajektorií stárnutí.

Kosman obecný (Callithrixjacchus) je výhodný jako model NHP pro studium kognitivních poruch souvisejících s věkem, protože rychle dospívají, jsou považováni za staré v sedmi až osmi letech a mají nejkratší životnost ze všech antropoidních primátů, obvykle se dožívají pouze 9–10 let ( Abbott a kol., 2003; Schultz-Darken a kol., 2016; Tardif, 2019).

Využití kosmanů v neurovědním výzkumu se zrychlilo (Abbott et al., 2003), ale pouze hrstka skupin zkoumala kognitivní poruchy související s věkem (Munger et al., 2017; Phillips et al., 2019; Sadoun et al., 2019; De Castro a Girard, 2021; Rothwell a kol., 2022). Jeden z nich shromáždil data v prodlouženém časovém rámci (Rothwell et al., 2022); pracovní paměť však nehodnotili.

Tato studie hodnotila výkon kosmanů v úloze zpožděného rozpoznání (DRST) za účelem měření pracovní paměti po celou dobu jejich života. DRST kriticky závisí na dvou oblastech mozku, které s věkem procházejí nejranějšími morfologickými a funkčními změnami: dlPFC a hippocampus (Beason-Held et al., 1999; Bor et al., 2006; Jeneson et al., 2010).

Navíc starší lidé (55–87 let) a staří opice makakové (20–27 let) provádějí DRST v průměru hůře než mladí dospělí (lidé: 18–25 let; makakové: 5–10 let; Herndon et al., 1997;Moss a kol., 1997; Maylor a kol., 2006; Belham a kol., 2013; Mazurek a kol., 2015; Satler a kol., 2015).

Zde zjišťujeme, že zvyšující se věk je spojen s opožděným získáváním pravidel úkolů, zpomalenou rychlostí učení, jakmile byla pravidla stanovena, a zhoršenou pracovní pamětí.

Materiály a metody

Předměty

Šestnáct (osm samců, osm samic) kosmanů obecných (C. jacchus) bylo vycvičeno k používání počítačů s dotykovou obrazovkou nainstalovaných v jejich domácích klecích.

Kosmani byli na začátku výcviku ve věku 1,7 až 14,6 let a po studii byli ve věku 3,2 až 15,6 let (obr. 1). Každý z těchto 16 kosmanů byl testován na úkolu s pracovní pamětí a podskupina 12 byla také testována na úkolech k měření motorických funkcí a motivace. Všechny kosmany byly testovány současně po dobu 1–3 hodin ve 3–5 dnech týdně. Nebylo použito žádné omezení jídla nebo vody.

Kosmani byli jednotlivě nebo párově umístěni v klecích s vizuálním a sluchovým přístupem k jiným kosmanům v klecích, které obsahovaly různé obohacující předměty, včetně houpacích sítí a větví manzanity. Spárované kosmany byly odděleny během kognitivního testování a byly aklimatizovány na oddělení před zahájením testování, aby se minimalizoval stres.

Všechny experimenty byly provedeny v souladu s Institutional Animal Care and Use Committee of the Salk Institute for BiologicalStudies a byly v souladu s pokyny NIH.

Zařízení

Klece

Domácí klece pro kosmany byly upraveny tak, aby obsahovaly testovací komoru v jednom z horních rohů klece, do které se vstupuje přes malé dvířka (obr. 2C, D). Během kognitivního testování byly dveře otevřené a kosmani mohli volně vstupovat a vycházet z komory. Dveře byly jindy zavřené, což kosmanům bránilo v přístupu do komory.

Stanice s dotykovou obrazovkou

Stanice s dotykovou obrazovkou (obr. 2A, B; Lafayette Instrument Company) byly namontovány na přední straně domácí klece pro kosmany (obr. 2C) a byly přístupné z testovací komory zabudované v kleci (obr. 2D).

Každý systém obsahoval 10.4-palcový infračervený dotykový displej s integrovaným peristaltickým čerpadlem pro dávkování tekutých odměn do „dřezu“ pod obrazovkou (obr. 2D, E). Infračervená technologie umožnila vysoce spolehlivou a citlivou detekci doteků kosmanů.

Plastový kryt obrazovky (nazývaný "maska") s devíti stejně velkými a rozmístěnými otvory (průměr=1,5 palce) uspořádanými ve třech řadách po třech byl umístěn před obrazovkou (obr. 2E). Tyto otvory vymezil potenciální místa, ve kterých by se mohly objevit podněty během kognitivního testování.

For more information:1950477648nn@gmail.com