Kiedy choroba Alzheimera degraduje komórki przechodzące przez obie półkule, cierpi na to pamięć wzrokowa

Streszczenie: Choroba Alzheimera zaburza niektóre formy pamięci wzrokowej, rozbijając nowo zidentyfikowany obwód mózgowy, który łączy pierwotną korę wzrokową obu półkul.

źródło: Instytut Technologii w Massachusetts

Nowe badanie MIT wykazało, że choroba Alzheimera zaburza co najmniej jedną formę pamięci wzrokowej, uszkadzając nowo zidentyfikowany obwód łączący ośrodki przetwarzania wzroku w każdej półkuli mózgu.

Wyniki badania opublikowane w neuron Według zespołu badawczego z Instytutu Nauki i Pamięci Beckware, pochodzi z eksperymentów na myszach, ale zapewnia fizjologiczną i mechanistyczną podstawę dla wcześniejszych obserwacji na ludzkich pacjentach: stopień zmniejszonego rytmu mózgowego pomiędzy odpowiednimi regionami na każdej półkuli koreluje z klinicznym nasilenie demencji.

„Wykazujemy, że istnieje funkcjonalny obwód, który może wyjaśnić to zjawisko” – powiedział główny autor Chinakarupan Adekan, były badacz z tytułem doktora habilitowanego w Instytucie Beckera, a obecnie adiunkt w Centrum Badań Mózgu w Indyjskim Instytucie Nauki (IISc). w Bangalore. . „W jakiś sposób odkryliśmy podstawową biologię, która była wcześniej nieznana”.

W szczególności prace Adekana zidentyfikowały neurony łączące pierwotną korę wzrokową (V1) z każdą półkulą i wykazały, że gdy komórki są zakłócone, albo przez modyfikacje genetyczne, które modelują chorobę Alzheimera, albo przez bezpośrednie zaburzenia in vitro, synchronizacja rytmu mózgu zmniejsza się, a myszy stają się znacząco Znaczniki są mniej zdolne do zauważenia nowego wzoru pojawiającego się na ścianie w ich pojemnikach.

To rozpoznawanie nowości, które wymaga wizualnej pamięci tego, co było dzień wcześniej, jest umiejętnością, która jest zazwyczaj zaburzona w chorobie Alzheimera.

„Badanie to pokazuje rozprzestrzenianie się synchronizacji rytmu gamma na obu półkulach mózgowych poprzez łączność półkulową” – powiedział starszy autor badania Li-Huei Tsai, profesor Picower i dyrektor Instytutu Picower i Inicjatywy Starzenia Mózgu MIT.

„Pokazuje również, że zakłócenie tego obwodu w mysich modelach AD wiąże się z określonymi deficytami behawioralnymi”.

przez komórki półkuli

W badaniu Adaikkan, Tsai, Thomas McHugh i współautorzy odkryli i prześledzili neurony V1, które rozszerzyły swoje aksony przez całe ciało modzelowate, które łączy półkule mózgowe, z komórkami w V1 po drugiej stronie mózgu.

Odkryli, że neurony na półkuli (CH) utworzyły połączenia lub synapsy z komórkami docelowymi, dostarczając im „ekscytującego” bodźca do napędzania ich aktywności.

Adaikkan odkrył również, że neurony CH były częściej aktywowane przez nowe zadanie rozróżniania niż ogólnie neurony V1 lub neurony w innych regionach silnie zaangażowanych w pamięć, takich jak hipokamp lub kora przedczołowa.

Zaciekawiony tym, jak różni się to w przypadku choroby Alzheimera, zespół przyjrzał się aktywności komórek w dwóch różnych mysich modelach choroby Alzheimera. Stwierdzono, że aktywność komórek CH była znacznie obniżona podczas choroby. Nic dziwnego, że myszy z chorobą Alzheimera były znacznie słabsze w nowych zadaniach rozróżniania.

Zespół dokładnie zbadał komórki CH i odkrył, że zbierają informacje z różnych innych komórek w obrębie V1 i innych regionów półkuli, które przetwarzają informacje wizualne.

Kiedy porównali połączenia aferentne ze zdrowych neuronów CH z tymi z komórek CH z chorobą Alzheimera, odkryli, że komórki w stanie choroby miały znacznie mniej infrastruktury do połączeń aferentnych gospodarza (mierzone na podstawie kolców synaps wystających z winorośli). -podobne do dendrytów, które rozciągają ciało komórki).

Biorąc pod uwagę obserwacje łączące zmniejszoną synchronizację rytmu mózgu i wydajność pamięci w chorobie Alzheimera, zespół zastanawiał się, czy dotyczy to również myszy. Aby się tego dowiedzieć, zaprojektowali niestandardowe elektrody do jednoczesnego pomiaru rytmicznej aktywności we wszystkich warstwach korowych każdej V1 półkuli.

Zaobserwowali, że synchronizacja transpółkulowa znacznie wzrosła między V1, gdy myszy zaangażowały się w nową dyskryminację, ale synchronizacja, zarówno w rytmach o wysokiej częstotliwości gamma, jak i niskiej częstotliwości theta, była znacznie niższa u myszy z chorobą Alzheimera niż u myszy.

Dowody Adecan w tym momencie były mocne, ale wciąż tylko sugestywne, że neurony CH zapewniają środki, za pomocą których regiony V1 po każdej stronie mózgu mogą koordynować, aby umożliwić nowe rozróżnianie, oraz że zdolność ta została osłabiona przez pogorszenie łączności komórek CH przez chorobę Alzheimera .

Aby ustalić, czy obwód CH odgrywał rolę przyczynową i konsekwencję, zespół interweniował bezpośrednio, aby go zakłócić i przetestował wpływ zakłóceń docelowych.

Odkryli, że chemiczne hamowanie komórek CH zaburzało synchronizację okołodobową między komórkami V1, odwracając środki podjęte w modelu myszy z chorobą Alzheimera. Co więcej, inaktywacja CH osłabiła zdolność do dyskryminacji nowości.

Aby dalej sprawdzić, czy istotna jest konkretna natura komórek na całej półkuli, zaprojektowali komórki CH, które mają być kontrolowane przez błyski światła (technika zwana „optogenetyką”). Kiedy podkreślili połączenia, ukształtowali je na drugiej półkuli, aby je zablokować, i odkryli, że to ponownie osłabiło zdolność wizualnego rozróżniania.

Zobacz też

Podsumowując, wyniki badania wykazały, że komórki CH w V1 łączą się z neuronami w odpowiednim regionie przeciwnej półkuli, aby zsynchronizować aktywność neuronalną niezbędną do prawidłowego rozpoznania nowości, ale choroba Alzheimera ogranicza ich zdolność do wykonania tego zadania.

Adekan powiedział, że jest teraz ciekawy innych potencjalnych powiązań na półkuli i tego, w jaki sposób choroba Alzheimera może na nie wpływać. Powiedział, że chce również zbadać, co dzieje się z synchronizacją na innych częstotliwościach rytmicznych.

O tych badaniach na temat wiadomości o chorobie Alzheimera

autor: Anna Trafton
źródło: Instytut Technologii w Massachusetts
Kontakt: Biuro Prasowe – MI
obrazek: Zdjęcie przypisane do Chinnakkaruppan Adaikkan / MIT Picower Institute

oryginalne wyszukiwanie: Dostęp zamknięty.
„Zmiany w obwodzie transpółkulowym są związane z nowymi deficytami dyskryminacji w mysich modelach neurodegeneracjiNapisane przez Chinnakkaruppan Adaikkan et al. neuron

Streszczenie

Zmiany w obwodzie transpółkulowym są związane z nowymi deficytami dyskryminacji w mysich modelach neurodegeneracji

Przegląd najważniejszych wydarzeń

• Innowacyjna dyskryminacja zwiększa aktywność neuronową w obwodach na różnych półkulach
• Kora wzrokowa składa się z dwukierunkowego funkcjonalnego obwodu CH
• Neurony CH są niezbędne dla homologicznych oscylacji neuronowych
• Łączność CH jest zmieniona w myszach 5XFAD i Tau P301S

Streszczenie

Główną cechą patologiczną chorób neurodegeneracyjnych, w tym choroby Alzheimera, jest znaczny spadek istoty białej łączącej półkule mózgowe, a także korelacyjna aktywność między anatomicznie zgodnymi obustronnymi obszarami mózgu. Jednak podstawowe mechanizmy obwodowe i poznawcze znaczenie komunikacji półkulowej (CH) pozostają słabo poznane.

Tutaj pokazujemy, że nowe zachowanie dyskryminacyjne aktywuje neurony CH i wzmacnia synchroniczne oscylacje neuronów synaptycznych w korze wzrokowej.

Neurony CH zapewniają pobudzający silnik, który jest wymagany do synchronicznych oscylacji neuronalnych między półkulami, a jednostronne hamowanie obwodu CH jest wystarczające, aby osłabić oscylacje synchroniczne i nowatorskie zachowanie dyskryminacyjne. W modelach myszy 5XFAD i Tau P301S połączenie CH jest zmienione, a nowa dyskryminacja jest osłabiona.

Dane te ujawniają dotychczas niescharakteryzowany obwód CH w korze wzrokowej, ustalając związek przyczynowy między tym obwodem a nowatorskim zachowaniem dyskryminacyjnym i podkreślając jego upośledzenie w mysich modelach neurodegeneracji.