2019年12月11日

科学家们急于解释脑节奏提高阿尔茨海默氏症模型的广泛影响

全面程度增加40 hz“伽马”大脑中节奏的力量可以影响阿尔茨海默病的病理症状和小鼠模型已经令人惊讶,甚至麻省理工学院神经学家曾经开创了这个想法。所以奇怪,事实上,他们还不能解释为什么它会发生。

在三篇论文,包括两个在今年细胞和神经元,他们表明,小鼠暴露在40赫兹光闪烁或声音嗡嗡作响,一个方法称为“属”伽马夹带使用感官刺激,增强大脑的节奏和变化多个大脑细胞的基因表达和活动类型。病态的淀粉样蛋白和tau蛋白质代谢产物减少,神经元及其电路连接不受变性和学习和记忆忍受疾病模型小鼠明显比那些不接受属。

在一个新的评论文章神经科学的趋势两位研究人员领导这些努力制定一些必须了解所有已知和未知,如何发生的广泛影响。这是一个挑战,他们喜欢因为答案都新的科学突破,帮助他们改善属可能成为治疗或预防方法。

“虽然我们知道它影响小鼠的病理,我们想知道,因为这将如何帮助我们理解和改进潜在的治疗,”首席作者Chinnakkaruppan Adaikkan,实验室的一个博士后的资深作者Li-Huei蔡,Picower Picower研究所神经科学教授和主任学习和记忆。

Adaikkan一直感兴趣了解大脑神经活动产生节奏自他的博士研究。在麻省理工学院,他把这种热情引导到了解感官刺激可以乘火车振荡。

“这就是让我每天来实验室研究这些机制,“Adaikkan说。“当我们收到第一个鼠标数据记录的视觉皮层、海马和前额叶皮层,我们惊讶地发现,视觉刺激使乘火车在这些大脑区域。这是非常令人兴奋的,但我们还有很长的路要去理解这是如何发生的。”

这篇新论文提出的这个问题和许多其他领域。属细胞构成大脑的反应是什么?如何γ节奏与non-neuronal细胞如星形胶质细胞和小胶质细胞?它是怎样传播以外的大脑区域负责感知?广泛如何增强γ影响认知?长期的刺激会影响大脑电路连接和他们如何改变?

细胞的角色

研究如何组织从事相干振荡神经元的电活动产生了两个模型来解释gamma节律。既涉及兴奋性和抑制性神经元之间的相互作用但不同类型的交互,Adaikkan和蔡写道。在他的作品中,Adaikkan试图解剖的角色特定的神经元类型属和紧密程度这些模式镜子γ的其他来源,如由认知任务调用。

属影响超过神经元。蔡的实验室发现,小胶质细胞改变他们基因表达、物理形态、protein-consuming行为及其炎症反应取决于所涉及的阿尔茨海默病模型。另一组的工作显示,阻止囊泡释放在星形胶质细胞可以阻碍γ在老鼠和蔡的小组发现,听觉属新兵增加反应性星形胶质细胞,它更倾向于消费病理蛋白质。

这篇论文提供了这样三个假设如何“胶质”涉及细胞:他们可能有助于伽马夹带通过调节离子携带电荷的流动;即使他们不为节奏,离子敏感性仍可能使他们对伽马变化;他们可能会影响神经递质水平的变化由于γ。

此外,不同神经胶质也可以参与,因为他们接近电耦合神经元之间的突触,或者因为他们的活动是由神经活动。

更广泛的大脑

属延伸到海马体,记忆的关键,前额叶皮层,这是认知的关键,很可能它如何保持大脑功能的一个因素。但是又有竞争模型增加伽马如何促进且沟通。在一个,作者写道,在同一频率优化相干通信,而在其他模型中,一个地区的放射性直接驱动下游活动的地区。新实验,直接操作区域电路,他们认为,能帮助解决哪种模式更好地解释了伽马夹带的影响。

最后,属对大脑功能的影响和行为还没有完全解释道。蔡实验室已经显示出显著影响的空间记忆和一些影响其他形式的记忆,根据刺激方法。其他研究已经表明,刺激大脑节奏通过其他方式,比如通过遗传或optogenetic操作在老鼠中,或通过经颅刺激人体,还可以提高工作记忆等功能。Adaikkan关闭之间的差距感兴趣这些研究和蔡实验室的工作:在刺激大多数研究测量的认知能力,而蔡实验室所做的结论后重复刺激。他说他还想测试老鼠如何执行当属正在积极进行中。