研究老年大脑的可塑性

神经关键期是生命中有限的阶段，在此期间神经连接的可塑性达到最大，大脑的发育适应环境。比萨高等师范学院和耶拿莱布尼茨衰老研究所(FLI)的研究人员发现了一种小microRNA (miR-29)在这些学习依赖的可塑性阶段中的作用。年轻小鼠中miR-29浓度过早升高会阻断皮层可塑性，而成年动物中miR-29的阻断会诱导典型的年轻敏感期的可塑性;这表明miR-29是发育可塑性的年龄依赖性调节因子。

产后发育大脑出生后的特点是短暂的，高可塑性的特定功能窗口期(关键或敏感期)。在这些阶段，大脑的某些区域通过几个成熟和分化过程进一步发展，在这个过程中神经元连接迅速建立并增加了大脑的可塑性。婴儿的自然语言习得是这一敏感阶段最著名的例子。

神经元的可塑性使我们的大脑能够在一生中适应新的需求。然而，这在成人大脑中往往是有限的，因此学习过程更加费力。来识别细胞和分子机制意大利比萨高等师范学院(SNS)的研究人员与德国耶拿的莱布尼茨衰老研究所-弗里茨·李普曼研究所(FLI)以及其他合作伙伴合作，研究了小鼠视觉皮层的可塑性。

视觉皮层的可塑性

“在敏感的发育阶段，视觉皮层的神经元网能最大程度地适应视觉刺激。这使我们能够确定大脑可塑性的重要调节因素，”该研究的资深作者说EMBO报告Alessandro Cellerino教授，耶拿FLI的SNS和相关小组负责人，以及佛罗伦萨大学和比萨NRC神经科学研究所的Tommaso Pizzorusso教授。一种范式认为，眼球优势的可塑性会随着年龄的增长而被动地衰退;然而，越来越清楚的是，可塑性水平是由年龄和经验依赖的分子过程的协调作用决定的，这些分子过程要么积极地促进或抑制电路可塑性。

“视觉皮层回路是视觉系统的一部分，使视觉得以实现，在大脑活动过程中表现出很强的可塑性早期的生活然后通过分子刹车来稳定，限制了超过关键时期的过度适应，”Cellerino教授解释道。然而，在从发育到成年的过渡过程中协调这些因素表达的潜在机制仍然未知。

MiR-29对视觉皮层可塑性的年龄依赖控制

为了确定调节出生后视觉皮层发育的因素，研究小组分析了来自发育中的小鼠视觉皮层的miRNA/RNA数据集。他们在不同的时间点对它们进行了比较:P10，出生后第10天，在眼睛睁开和敏感期开始之前，以及P28，当小鼠皮层达到功能成熟时。

他们的结果表明，microRNA家族miR-29是视觉皮层发育可塑性的年龄依赖性调节因子。FLI/SNS的Cellerino教授解释说:“miR-29a增加了30倍，是敏感期上调最多的miRNA。”miR-29家族的调控在鱼类、小鼠和人类中显著保守。此外，超过一半的miR-29调控的靶标随着年龄的增长而下调，包括大脑可塑性的关键调控因子。这表明miR-29a是下游发育过程的重要调节因子。

重塑可塑性

进一步的分析表明，幼龄小鼠中miR-29a浓度的过早增加阻碍了幼年眼优势可塑性，并导致神经外网(ppn)的早期出现。ppn是中枢神经系统中的特殊结构，负责成年人大脑中的突触稳定。在发育阶段以及成年大脑中，它们在打破可塑性和维持神经细胞之间现有连接方面发挥着至关重要的作用。

此外，研究人员能够证明，在成年动物中阻断miR-29a逆转了miR-29a靶标的发育下调，并诱导了一种形式的眼球可塑性，在敏感期具有典型的可塑性生理和分子特征。

总之，该数据现已发表在杂志上EMBO报告表明miR-29a是可塑性断裂的重要调节因子，促进与年龄相关的视觉皮层连接的稳定。观察到miR29a是成熟神经网络的重塑者，这为miR-29a和其他miR-29家族成员在衰老和脑损伤再生过程中促进大脑可塑性开辟了新的和有前景的治疗前景。