Восстановление нейронов передних ядер таламуса позволило старым мышам успешнее выполнять задание на пространственную рабочую память, говорится в исследовании, опубликованном в журнале PNAS. Ученым удалось выборочно активировать клетки этой области мозга и определить цепь передачи сигнала при работе этого типа памяти. В эту цепь вошли также нейроны пресубикулума гиппокампа и энториальной коры.
Старение клеток мозга связывают с ухудшением многих когнитивных возможностей: принятия решений, памяти, ориентации в пространстве и других. В частности, исследования показывают, что с возрастом ослабевают функциональные связи в клетках ядер переднего таламуса — области мозга, которая участвует в формировании сразу нескольких типов памяти. Так, часть этих ядер — антеродорсальные, расположенные в задней части — связали с контекстуальной памятью и ее специфичностью, а также объяснили их роль в развитии шизофрении. А вот о функциях антеродорсальных ядер таламуса в формировании памяти до сих пор известно было мало.
Исследователи из институтов Броуда и Макговерна в Кэмбридже под руководством Дираджа Роя (Dheeraj S. Roy) изучили работу этих ядер у мышей и их связь с рабочей памятью. Для этого ученые создали трансгенных животных, в которых могли контролировать работу генов антеродорсальных ядер таламуса. Сначала биологи встроили в геном животных ген рекомбиназы Cre — фермента, который «вырезает» участки ДНК между определенными последовательностями. Чтобы такая система работала только в клетках ядер таламуса, ген рекомбиназы совместили с промотором гена C1QL2 — он активен только в этой области мозга. При помощи рекомбиназы ученым удалось активировать ген ионного канала, который открывается в ответ на зеленый свет. Таким образом биологи выборочно активировали нужную часть нейронов таламуса при помощи зеленого лазера, направленного прямо на мозг через отверстие в черепе.
Когда нужную линию мышей наконец получили, животным предложили пройти тест на рабочую память: их поместили в начало Т-образного лабиринта, чтобы те выбрали путь в один из рукавов. После этого животных помещали в лабиринт снова и вознаграждали пищей, если те выбирали противоположный рукав. Таким образом, мыши использовали свою рабочую память — запоминали, в каком рукаве были только что, чтобы выбрать противоположный. Эксперименты показали, что животные хуже выполняли тест, когда нейроны антеровентральных ядер не были активны (p<0,05) — то есть подтвердили их роль в механизмах рабочей памяти.
Чтобы исследовать цепь передачи сигналов от антеровентральных ядер, ученые проверили еще несколько областей — также подавили активность клеток в них и провели эксперимент с лабиринтом. Единственным регионом, отключение которого повлияло на прохождение теста, стал парасубикулум гиппокампа — область, которая сообщается с энториальной корой. Поскольку энториальная кора известна своей связью с рабочей памятью, исследователи предположили, что именно цепочка из нейронов антеровентральных ядер, парасубикулума и энториальной коры и ответственна за эту когнитивную функцию. Это подтвердили и эксперименты — отключение нейронов энториальной коры, входящих в эту цепь, также помешали мышам правильно выбрать рукав лабиринта.
Наконец исследователи попробовали восстановить рабочую память у старых четырнадцатимесячных мышей, дополнительно стимулируя антеровентральные ядра таламуса. Оказалось, такая стимуляция действительно «спасает» память мышей и те проходят лабиринт также хорошо, как и молодые мыши двух месяцев (p<0,05).
Рабочая память связана еще и с многими другими когнитивными и физиологическими функциями. Так, например, недавно удалось показать, что внимание и рабочая память процессируются в префронтальной коре одинаково. Также ученые считают, что чрезмерная загрузка рабочей памяти может мешать сосредоточиться.
Анна Муравьёва
Это может помочь в диагностике и лечении суицидального поведения
Американские исследователи обнаружили, что в мозге людей, погибших в результате суицида, повышены экспрессия и положительная эпигенетическая регуляция генов, связанных с воспалением, по сравнению с умершими от других причин. Публикация об этом появилась в журнале Molecular Psychiatry. Лена Брундин (Lena Brundin) из Института Ван Анделов с коллегами проанализировали транскриптомы и профили метилирования ДНК в образцах полюса височной доли мозга 29 совершивших суицид и 32 в остальном сопоставимых людей, скоропостижно скончавшихся в результате аварий, убийств или инфаркта миокарда. В ходе интервьюирования их близких с использованием различных диагностических шкал и опросников у всех участников из основной группы определили большое депрессивное расстройство, один из них вдобавок страдал обсессивно-компульсивным расстройством. В контрольной группе психопатологии не выявили. Участники из обеих групп не принимали антидепрессанты или антипсихотические препараты, результаты их токсикологических анализов значимо не различались. Анализ показал, что в мозге погибших в результате суицида значительно снижена экспрессия гена NPAS4 — одного из ключевых транскрипционных регуляторов нейровоспаления, нейропротекции и нейропластичности, а также митохондриального MTRNR1, принимающего участие в метаболическом гомеостазе. Также у них выявили 40 дифференциально метилированных участков генома, относящихся к семи генам, которые отвечают за воспаление и иммунный ответ (ARPC2, CX3CL1, PSMB2, RNF41, RSF1, SPN и USP14, они были активированы), и еще четырем, задействованным в нейроразвитии и передаче нервных импульсов (GRIK2, NDRG4, PRARD и ZNF24, они были подавлены). Деконволюционный анализ также показал, что в мозге совершивших суицид снижено количество олигодендроцитов — клеток, отвечающих за миелинизацию нервных волокон и защищающих их от окислительного стресса. Ключевым регулятором всех этих процессов с высокой вероятностью может выступать NPAS4, который заслуживает дальнейшего изучения как потенциальный биомаркер суицидального поведения и мишень для терапии.