В течение жизни память ослабевает в разной степени, лишая пожилых людей возможности вспоминать личный опыт. Этот прогрессирующий, почти неизбежный процесс давно выдвигался в качестве гипотезы о том, что природа удаляет дендритные шипики, ключевой компонент синапсов, из нейронов мозга по мере их старения.

Исследование под названием «Диаметр головки дендритного отростка предсказывает эффективность эпизодической памяти у пожилых людей » , опубликованное в журнале Science Advances и проведенное учеными из Университета Алабамы в Бирмингеме и Медицинского центра Университета Раша в Чикаго, штат Иллинойс, теперь предоставляет доказательства того, что сохранение опыта прошлых жизней поддерживается качеством, а не количеством синапсов в пожилом возрасте.

«Это парадигма, которая меняет все», — сказал Джереми Херсковиц, доктор философии, доцент кафедры неврологии Университета Алабамы и один из авторов исследования.

«В течение 35 лет господствующей догмой было то, что ухудшение памяти обусловлено в основном потерей дендритных шипиков, которые являются суррогатом синапсов. По мере того, как мы стареем от 40 до 85 лет, происходит естественная потеря дендритных шипиков и синапсов, что совершенно нормально.

«Эта естественная потеря может способствовать отсутствию остроты познавательных способностей, которое мы все ощущаем с возрастом. Однако мы демонстрируем, что даже при потере синапсов оставшиеся могут компенсировать эту потерю».

Херсковиц говорит, что это имеет огромное значение. «Даже у пожилых людей, людей в возрасте 80, 90 или 95 лет, все еще достаточно пластичности в формировании синапсов, чтобы сохранять память. Это означает, что терапия по перестройке дендритных шипиков и синапсов может значительно облегчить память по мере старения или если у вас наблюдается ухудшение памяти из-за слабоумия при болезни Альцгеймера».

Исследование стало возможным благодаря проекту Religious Orders Study и Rush Memory and Aging Project (ROSMAP) в Университете Раша. В ROSMAP принимают участие католические монахини, священники и братья в возрасте 65 лет и старше, у которых на момент регистрации нет известных признаков слабоумия. Участники ежегодно проходят медицинское и психологическое обследование и соглашаются пожертвовать свой мозг после смерти.

Херсковиц и коллеги изучали посмертные образцы мозга 128 участников ROSMAP. Средний возраст участников на момент смерти составлял 90,5 лет, у них были различные баллы когнитивных способностей и невропатология, связанная с болезнью Альцгеймера. Все они проходили ежегодное когнитивное тестирование на эпизодическую память, зрительно-пространственные способности/перцептивную ориентацию, скорость восприятия, семантическую память и рабочую память.

Исследование включало два образца из каждого мозга: один из височной коры , структуры которой жизненно важны для долговременной памяти, и один из лобной премоторной коры.

После окрашивания образцов мозга, фотографирования тонких срезов и построения трехмерных цифровых реконструкций 55 521 отдельных дендритных шипиков на 2157 нейронах исследователи использовали два статистических метода , один из которых использовал инновационное машинное обучение, чтобы выяснить, коррелируют ли какие-либо из 16 различных измерений морфологии шипиков с какими-либо из 17 различных показателей функции мозга, возраста и нейропатологии болезни Альцгеймера.

Одним из показателей функции мозга была эпизодическая память — способность помнить повседневные события и прошлый личный опыт.

Для нейронов височной коры исследователи обнаружили, что диаметр головки дендритного шипика, а не количество шипиков, улучшает прогнозирование эпизодической памяти в моделях, содержащих показатели β-амилоидных бляшек, патологию нейрофибриллярных клубков и пол.

Больший диаметр головы был связан с лучшей производительностью эпизодической памяти , что подтверждает новую гипотезу о том, что в височной коре сила синапсов имеет большее значение для памяти в пожилом возрасте, чем их количество.

«Воздействие на пути, которые поддерживают диаметр головки шипика или синаптическую силу, а не на пути, которые поддерживают или создают новые шипики или синапсы, может потенциально принести большую терапевтическую пользу для пожилых людей на доклинических стадиях болезни Альцгеймера», — сказал Херсковиц.

Дендрит — это разветвленное расширение тела нейрона, которое получает импульсы от других нейронов. Каждый дендрит может иметь тысячи маленьких выступов, называемых шипиками.

Головка каждого шипика может образовывать контактную точку, называемую синапсом, для получения импульса, посылаемого аксоном другого нейрона. Дендритные шипики могут быстро менять форму или объем, формируя новые синапсы, что является частью процесса, называемого пластичностью мозга. Создание или устранение синапсов является фундаментальным механизмом функционирования мозга.

Сбор десятков тысяч измерений позвоночника занял два с половиной года. Эта кропотливая работа началась в 2019 году и продолжалась во время пандемии COVID-19, поскольку исследователи UAB работали в условиях ограничений, связанных с COVID, говорит Херсковиц.