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:

Сезон купальников приближается, а значит, снова возникает вопрос, как в короткий срок подготовить свою фигуру к теплым дням.

Сезон купальников приближается, а значит, снова возникает вопрос, как в короткий срок подготовить свою фигуру к теплым дням.
Подробнее »»

Риск преждевременной смерти повышают продукты, готовые к употреблению

Упакованная еда, которую можно сразу кушать или всего лишь нужно разогреть, существенно увеличивает риск развития рака и заболеваний сердца.
Подробнее »»

Назван быстрый способ снять отек лица

Отеки способны испортить жизнь любой женщине – часто они появляются внезапно
Подробнее »»

Как женщине создать счастливую семью — отвечает тренер по отношениям Андрей Болонин

Число разводов растет с каждым годом. Почему так происходит и что делать женщинам, которые хотят создать счастливую семью, рассказал руководитель компании PHP Consulting, тренер по отношениям и автор онлайн-программы «Три роли. Психология отношений
Подробнее »»

Эксперты назвали разницу в старении мозга мужчин и женщин

Результаты исследования, проведенного группой нейрофизиологов из Университета Вашингтона (США) свидетельствуют: мужской мозг стареет гораздо быстрее женского. Специалисты констатировали, что мужской мозг не только опережает в темпах старения женский – он
Подробнее »»

Читайте также:
16.02 - 12:02

Только натуральное: самое эффективное масло для роста ресниц

Хочешь узнать секрет длинных, пышных ресниц, который не подразумевает наращивание и использование туши?
Подробнее »»

16.02 - 11:36

Органы умерших заключенных в Китае нелегально использовали для пересадки

К такому выводу пришли специалисты из Австралии, изучившие более 400 научных статей о пересадке органов.
Подробнее »»

16.02 - 10:07

5 причин регулярно принимать ледяной душ

То, что холодный душ возвращает к жизни после бурной вечеринки, ты, скорее всего, знаешь. Но это не единственный плюс процедуры. Медики и физиотерапевты давно доказали: ледяной водой можно повысить выносливость организма, улучшить состояние кожи и здоровь
Подробнее »»

16.02 - 08:34

Аденома простаты оказалась спасительной от рака - врачи

В новом исследовании, результаты которого опубликовал научный журнал «Proceedings of the National Academy of Sciences», ученые сообщили о способности аденомы простаты защищать мужчин от развития рака.
Подробнее »»

16.02 - 08:01

Новость дня: Кэти Перри и Орландо Блум обручились

Влюбленные, которые то сходились, то расставались, наконец определились с отношениями и… обручились!
Подробнее »»

16.02 - 07:20

Продукты, которые сделают кости крепче

От переломов и травм никто не застрахован, однако сбалансированный рацион поможет предупредить эти неприятности со здоровьем.
Подробнее »»

16.02 - 06:06

Масленица 2019: 10 лучших сладких и соленых начинок для блинов

Если ты давно мечтаешь до отвала наесться блинов, но совесть не позволяет, подожди еще совсем чуть-чуть - в период Масленицы 2019, до которой уже рукой подать, ты сможешь наслаждаться вкуснятиной с чистой душой.
Подробнее »»

16.02 - 04:30

Врачи назвали все причины покраснения лица

Наверное, у каждого человека хотя бы раз в жизни краснело лицо. Иногда это может привести к проблемам. Поэтому важно знать, по каким причинам краснеет лицо, и что делать, чтобы устранить эту проблему.
Подробнее »»

16.02 - 04:01

Дешевый суперфуд, который поможет очистить кожу и похудеть

Мы не раз рассказывали тебе о свойствах киноа, авокадо, семян чиа, спирулины и других суперфудов, которые буквально захватили мир.
Подробнее »»

15.02 - 23:36

Как усталость и лень помогают в родительстве

Родительство может быть приятным и легким. Чтобы воспитывать ребенка и быть хорошей мамой, иногда нужно давать себе полениться. Как избежать надуманных трудностей или когда лень – это благо?
Подробнее »»

15.02 - 23:03

Готовим дома Латте - кофе с молоком по-итальянски

Наверное, многие слышали о том, что итальянцы отличаются особенным чадолюбием. И сомневаться в этом совершенно нет причины – в своей любви к детям они зашли так далеко, что специально для них изобрели специальный способ готовить кофе.
Подробнее »»

15.02 - 22:20

Нарушение сознания при приеме ЛСД объяснили изменением связи между отделами мозга

Швейцарские ученые провели фМРТ-эксперимент с участием людей, принявших ЛСД, и выяснили, что прием психоделика меняет функциональную связь таламуса с другими отделами.
Подробнее »»

15.02 - 22:06

6 советов: как помочь ребенку стать сострадательным

Школа может многому научить детей, но тому, как быть милосердным – вряд ли. Этим летом родители могут наверстать упущенное и преподать ребенку уроки сострадания. Ниже приведены некоторые способы сделать это.
Подробнее »»

15.02 - 21:32

Как влюбить в себя и покорить мужчину Близнеца

Близнецы — это неординарные, яркие, энергичные, эрудированные, сильные личности. Ничего удивительного, что вы влюбились в молодого человека, родившегося под этим созвездием.
Подробнее »»

15.02 - 21:03

Непереносимость молока: правда и мифы

В последние годы в сети, на форумах часто идут споры: молоко полезно или вредно? Можно ли его употреблять взрослым людям или категорически нельзя?
Подробнее »»


Загрузка...
Loading...

Справочная информация

Загрузка...