20.04 - 06:25

Учёные раскрыли тайну болезни Альцгеймера


 

Ученые смогли вернуть мышам утраченные воспоминания с помощью методов оптогенетики — новой области науки, которая исследует нервные клетки. Раздражая с помощью света ключевые для формирования памяти области мозга, исследователи добились роста связей между нейронами. Исследование, которое поможет победить болезнь Альцгеймера и другие нейродегенеративные заболевания.

Исследователи из Центра генетики нейронных цепей RIKEN-MIT обнаружили, что легкая световая стимуляция клеток мозга способна восстановить память у мышей с синдромом Альцгеймера. Воспоминания удалось спасти через изменение структуры нервных клеток с помощью оптогенетики — методики исследования нейронов, которая заключается во внедрении в их мембрану чувствительных к свету белков.

Результаты предыдущих исследований показали, что неспособность вспомнить конкретные события (за это отвечает эпизодическая память) является результатом неэффективного кодирования новой информации. Однако новая работа доказала, что при нейродегенеративных расстройствах нарушается именно процесс извлечения воспоминаний, а не их хранение или способ кодирования, поэтому поиск способа возвращения памяти должен основываться на синаптической связи между нейронами. Отчет о проделанной работе и выводы ученых опубликованы 16 марта 2016 года в журнале Nature.

Оптогенетика соединяют в себе методы генетики и оптики для контроля активности нейронных клеток. Для этого в клетки вводят гены специальных светочувствительных белков – опсинов, которые играют роль белковых каналов. При действии света каналы открываются, что вызывает движение заряженных ионов внутри клетки и деполяризацию мембраны нейрона. В работе 2013 года ученые из японского института RIKEN с помощью оптогенетики смогли перепрограммировать память мышей. Они помещали животных в электрические клетки, где мышей било током. Затем они внедряли гены опсинов именно в те нейроны, что были ответственны за запоминание опасной клетки. Когда мышей помещали в новые условия, клетки синтезировали новый белок, который при освещении голубым светом вызывал воспоминания об ударе током. Активность опсинов может быть подавлена антибиотиком доксициклином.

Болезнь Альцгеймера представляет собой тяжелое заболевание, характеризующееся прогрессирующей потерей памяти и утратой широкого спектра когнитивных функций, что в конечном итоге приводит к смерти больного. Как правило, им страдают люди старше 65 лет, однако встречается и редкая форма заболевания, которая возникает в более молодом возрасте. Болезнь начинается с малозаметных симптомов, но с течением времени развивается в острое расстройство долговременной памяти.

Ранее исследования синдрома Альцгеймера были направлены на понимание механизмов потери памяти и их связи с двумя физиологическими симптомами заболевания: формированием амилоидных бляшек в тканях мозга и накоплением ненормально свернутых тау-белков. При этом мало внимания уделялось ранним стадиям болезни.

Отличительной чертой первых стадий болезни Альцгеймера является утрата эпизодической памяти. Для изучения особенностей этого вида расстройства ученые использовали генетически выведенных мышей — AD-мышей, у которых проявлялись соответствующие симптомы. Определенные мутации у трансгенных животных вызывают сильное отложение бляшек в некоторых тканях мозга, включая зубчатую извилину гиппокампа — ключевой области мозга, отвечающей за обработку воспоминаний.

Отдельный энграммный нейрон в зубчатой извилине гиппокампа
Изображение: MIT

Группа исследователей под руководством Судзуми Тонегава (Susumu Tonegawa) — молекулярного биолога из Японии, директора Института мозга RIKEN — показали, что дендритные шипики — мембранные выросты на поверхности дендрита, которые формируют синаптические связи, — имеют важное значение для восстановления памяти у мышей. Волоконно-оптическая световая стимуляция позволяет вырастить утраченные шипики и помогает мышам вспомнить забытый опыт.

Ученые оценивали память у трансгенных мышей, проверяя, насколько хорошо они обучаются определенным правилам. Животных помещали в специальные клетки, пол которых состоял из металлических прутьев, подключенных к источнику тока. Если животное совершало какое-нибудь движение, то оно получало чувствительный удар током. Память о негативном опыте заставляла мышей замирать в электрической клетке, но не в безопасной. При этом по сравнению со здоровыми мышами у AD-мышей была ярко выражена амнезия: больные животные не могли запомнить, что нужно делать, чтобы их не било током.

Ранее оптогенетические методы позволили обнаружить в мозге мышей нейроны, в которых содержится память об электрическом наказании (они располагаются в зубчатой извилине гиппокампа и называются энграммой). Используя эту технологию, ученые продемонстрировали, что активация нейронов в этой области достаточна и необходима для вызова соответствующих воспоминаний. Более того, недавние исследования показали, что даже при искусственно вызванной амнезии память могла вернуться, если возбудить энграммные нейроны с помощью света.

Зубчатая извилина гиппокампа с амилоидными бляшками (красного цвета)
Изображение: MIT

Во время эксперимента ученые вводили в организм обучающихся мышей специальные вирусы. Первый из них доставлял специфический ген в зубчатую извилину, чтобы энграммные клетки смогли вырабатывать флуоресцентный белок, — чтобы визуализировать нейроны, содержащие конкретное воспоминание. Второй вирус нес в себе ген, который кодировал светочувствительный белок каналродопсин, встраивающийся в мембраны нейрона. Затем ученые установили на череп мышей импланты с двумя внедренными в мозг оптоволоконными нитями.

Нейробиологи обнаружили, что когда энграммные нейроны облучали светом, память у AD-мышей восстанавливалась: они начинали реагировать на наказание и замирать в электрической клетке, чтобы избежать удара током.

Восстановленные таким образом воспоминания угасали в течение дня, и ученые пытались понять, почему это происходит. Они заметили, что при прогрессировании болезни Альцгеймера уменьшалось число дендритных шипиков у энграммных нейронов. Потеря памяти с возрастом также коррелировала с потерей шипиков.

В предыдущей работе ученые показали, что выросты на дендритах начинали восстанавливаться, если нейроны подвергаются долговременной потенциации — постоянному усилению синаптических связей, которое происходит естественным образом в головном мозге, но может быть вызвано и искусственной стимуляцией.

Исследователи стимулировали участки гиппокампа в мозге AD-мышей высокочастотными вспышками света, в результате чего количество шипиков увеличилось до уровня здоровых мышей. Животные смогли эффективно обучаться и помнили об электрическом наказании в течение шести дней. Ученые объясняют это тем, что восстановление потерянных дендритных шипиков в гиппокампе облегчает извлечение конкретных воспоминаний и определяет поведение животных.

Изображение мозга мыши, больной синдромом Альцгеймера, показывает накопление амилоидных бляшек (зеленые точки)
Изображение: MIT

При этом стимуляция не позволяет увеличить количество шипиков или влиять на память здоровых мышей. Стимуляция светом всего гиппокампа также не приводит к долгосрочным изменениям. Только точное облучение энграммных клеток у больных мышей способствует восстановлению связей между нейронами и улучшает память.

«Успешное извлечение воспоминаний у AD-мышей через увеличение числа дендритных шипиков только в соответствующих клетках показывает необходимость целенаправленного воздействия на нейроны и нейронных цепей для будущего лечения. Такой уровень специфичности на настоящий момент еще не был достигнут при терапии, основанной на методах глубокой стимуляции мозга», — уверен профессор Тонегава.

Ученые подчеркивают, что необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять, снижается ли долгосрочное восстановление памяти при прогрессировании нейродегенеративных заболеваний, и определить механизмы когнитивных нарушений, которые отвечают за потерю других видов памяти.

http://www.bagnet.org

Ключевые слова:
Читайте также:

Обыкновенное чудо: случаи обнаружения животных, считавшихся вымершими 2 часть

20 июня 2006 года СМИ сообщили, что профессором государственного университета Флориды Дэвидом Редфилдом и таиландским биологом Утай Трисуконом были сделаны первые фотографии и видеоизображения маленького, пушистого животного, вымершего, как считалось, бол
Подробнее »»

Что сделать, чтобы стать сексуальнее 

Чтобы быть сексуальной, надо чувствовать себя сексуальной. Если вы ощущаете себя королевой наслаждения, то страстные мужские взгляды вам обеспечены.
Подробнее »»

Психологи рассказали, какое слово может заставить мужчину изменить свое поведение

Конечно, все люди разные, поэтому некоторые могут не согласиться с подобным рассуждением, но все же общение играет очень важную роль в отношениях между мужчиной и женщиной.
Подробнее »»

5 правил, которые не дадут заболеть диабетом

Заболеваемость диабетом можно предотвратить в 80% случаев, об этом заявила и.о. министра здравоохранения Ульяна Супрун.
Подробнее »»

Обыкновенное чудо: случаи обнаружения животных, считавшихся вымершими 1 часть

Араканская лесная черепаха, считавшаяся вымершей сто лет назад, обнаружена в одном из заповедников Мьянмы.
Подробнее »»

Читайте также:
18.11 - 16:34

Как избежать увольнения после 45 лет

Вам тоже когда-то внушили, что у «возрастных» кандидатов практически нет шансов найти хорошую работу и поэтому нужно изо всех сил цепляться за ту компанию, где вы сейчас трудитесь?
Подробнее »»

18.11 - 16:02

Выберите кошку и мы расскажем, что вам нужно в отношениях

Ваш ответ расскажет вам, какую любовь вы ищете в отношениях.
Подробнее »»

18.11 - 14:37

Продукты, которые должны быть у каждого в рационе

Осенью и зимой организму человека требуется чуть больше сил, чтобы функционировать нормально.
Подробнее »»

18.11 - 14:08

Молоко из магазина

В молоке есть все. Но понемногу. А при кипячении, пастеризации и тем более стерилизации полезных веществ становится еще меньше.
Подробнее »»

18.11 - 12:31

Самая вредная еда в разных странах 

Питаться абсолютно правильно практически невозможно. Некоторые продукты можно достать только зимой, а некоторых не найти в холодное время года.
Подробнее »»

18.11 - 12:04

В 2 часа ночи мы били стены перфоратором – пока это чудо не выпало прямо в ванну

Ночью  в организацию «Зооспас» поступил звонок от взволнованных жителей города Верхняя Пышма.
Подробнее »»

18.11 - 10:34

5 ранних симптомов рака мозга

Ученые из Великобритании рассказали о нескольких симптомах рака мозга, проявляемых на ранней стадии развития болезни и часто пропускаемых.
Подробнее »»

18.11 - 10:05

Маргарин и вегетарианство

Маргарин (классический) - это смесь растительных и животных жиров, подверженных гидрогенизации
Подробнее »»

18.11 - 08:29

Пять способов заваривать необычный чай 

Когда на улице дождь и холод, так хорошо заварить себе чашечку хорошего душистого чая!
Подробнее »»

18.11 - 08:09

О чем молчат мужчины

Думаешь, у твоего возлюбленного нет никакого шанса что-либо скрыть от тебя? Ты глубоко заблуждаешься.
Подробнее »»

18.11 - 06:20

Старение начинается в 39 лет

Американские ученые установили, в каком возрасте в организме современных людей начинается процесс старения.
Подробнее »»

18.11 - 06:03

Яичный порошок

Яичный порошок изготавливается из свежих куриных яиц. Содержимое яиц механически отделяют от скорлупы, пастеризуют и сушат методом тонкого распыления горячим воздухом
Подробнее »»

18.11 - 04:26

Как экономить на еде и не экономить на здоровье 

По многочисленным опросам, вкусная еда для близких — это последнее, на чем готовы экономить жительницы страны.
Подробнее »»

18.11 - 04:02

Boeing утаил смертельно опасную особенность лайнеров 737 MAX

О том, что лайнеры серии 737 MAX могу срываться в пике из-за особенностей системы предупреждения задирания носа, корпорация сообщила лишь после аварии самолета индонезийской авиакомпании
Подробнее »»

17.11 - 22:38

6 продуктов для защиты от вирусов

Употребление этих продуктов усиливает устойчивость организма к вирусным инфекциям, которые начинают бушевать по мере приближения к зиме. Конечно, вошел в список продуктов, защищающих от вирусов, чеснок.
Подробнее »»


Загрузка...
Loading...

Справочная информация

Загрузка...