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:

Новое средство против старения оказалось эффективным - врачи

Клинические испытания экспериментального антивозрастного препарата, действующего по принципу блокирования белка mTOR, показали, что это средство действительно работает как лекарство от старости.
Подробнее »»

Терапевт рассказала об опасности ветрянки

Возбудитель ветрянки может вызвать опасное заболевание. Мы привыкли считать ветрянку какой-то ерундой, легкой детской болезнью, которая легко переносится и проходит без следа. Но не все так просто.
Подробнее »»

ТОП самых опасных «врагов» женского гормона эстрогена

Гормон "не любит" диеты, сигареты, пиво и спорт до изнеможения.
Подробнее »»

Врачи нашли единственную причину лишнего веса и сказали, как с ней бороться

Проблема ожирения становится одной из ключевых для врачей всех развитых стран. Поэтому учёные Абердинского университета и Китайской академии наук решили исследовать первопричины заболевания. Как оказалось, все дело в жире.
Подробнее »»

Учёные: суперйога поможет оставаться молодым и здоровым

Помимо традиционных видов практики под названием йога в последние несколько лет появились самые разные виды упражнений для дыхания и укрепления мышечного тонуса.
Подробнее »»

Читайте также:
16.07 - 18:03

Три секретных свойства отрубей, которые помогают похудеть

Отруби стали в последнее время популярным компонентом рациона людей, которые пытаются составить здоровую диету.
Подробнее »»

16.07 - 17:26

Пищевая пленка начнет предупреждать о патогенах

Новая разработка исследователей из Канады направлена на помощь человеку.
Подробнее »»

16.07 - 17:18

Курорт Затока – союз тишины и веселья

Курорт Затоку следует обязательно посетить, этот поселок был основан в 1827 году
Подробнее »»

16.07 - 17:11

Великолепные хостелы для малобюджетного туриста

До этого времени эта идея была лишь вариантом удобного, интересного и привлекающего внимание жилья для малобюджетного путешественника – к примеру, учеников школы видеоблогеров
Подробнее »»

16.07 - 17:05

5 способов советов, которые позволят до минимума сократить количество седых волос

Один из самых неприятных результатов современного образа жизни — седые волосы. Ничто не соответствует ужасу, который вы чувствуете при появлении первого седого волоса.
Подробнее »»

16.07 - 17:01

Эротический массаж — изысканное наслаждение и великолепный отдых

Массаж — это полное расслабление и приятные ощущения, от прикосновений рук профессионального массажиста к вашей коже
Подробнее »»

16.07 - 16:25

Врачи предложили уникальное средство против ожирения и диабета

Учеными Автономного университета Барселоны найден способ избавляться от ожирения и диабета 2 типа без побочных эффектов. Заниматься спортом и сидеть на диете для этого не нужно.
Подробнее »»

16.07 - 16:08

Этот овощ способен противоборствовать возникновению рака

Баклажаны содержат вещество, способное противоборствовать клеточным мутациям, которые становятся причиной возникновения рака.
Подробнее »»

16.07 - 15:29

Страшный сигнал: Ульяна Супрун назвала причину неприятного запаха изо рта

Глава Минздрава попросила украинцев обратить на это внимание.
Подробнее »»

16.07 - 15:05

Час настал. Лучшие бюджетные смартфоны с поддержкой 4G

В течение последних месяцев операторы не только строили сеть нового поколения, но и думали над тем, как предложить украинцам, которые ранее не могли себе позволить смартфон или используют старую модель без поддержки LTE, недорогие, но комфортные для работ
Подробнее »»

16.07 - 14:33

Ученые доказали бесполезность витамина D для здоровья головного мозга

Сотрудники университета Аделаиды изучили 73 научных изыскания о пользе витамина D для здоровой работы головного мозга.
Подробнее »»

16.07 - 14:01

«Ищите голодных». Как подбирают кадры ведущие компании мира

В инновационных компаниях, таких как Tesla и LinkedIn, уже давно отказались от резюме как инструмента подбора сотрудников
Подробнее »»

16.07 - 13:24

У футболистов, которые часто играют головой, могут возникнуть проблемы с равновесием

Эти данные будут озвучены на Конференции по спортивным сотрясениям Американской академии неврологии, которая пройдет через неделю в Индианаполисе.
Подробнее »»

16.07 - 13:06

Ученые нашли новый метод лечения слепоты

Американские исследователи утверждают, что достаточно всего одного укола, чтобы вылечить слепоту.
Подробнее »»

16.07 - 12:33

Эксперты назвали лечебные свойства масла зверобоя

Зверобой – одно из известнейших лечебных растений. Применяют народные лекари его с древнейших времён. На основе зверобоя готовят различные лечебные и косметические средства.
Подробнее »»


Загрузка...
Loading...

Справочная информация

Загрузка...