Блог

Jul 21, 2023

Целостность дофаминергических и норадренергических областей мозга связана с различными аспектами поздней

Природа старения (2023)Цитировать эту статью 1 Подробности об альтметрических показателях Изменения в дофаминергической нейромодуляции играют ключевую роль в ухудшении памяти у взрослых. Недавние исследования также показали участие норадреналина в

Природное старение (2023 г.)Цитировать эту статью

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Изменения в дофаминергической нейромодуляции играют ключевую роль в ухудшении памяти у взрослых. Недавние исследования также показали, что норадреналин влияет на формирование памяти в пожилом возрасте. Однако неясно, играют ли эти два нейромодулятора различную роль в возрастных когнитивных изменениях. Здесь, объединив продольную МРТ дофаминергической черной субстанции – вентральной области покрышки (SN-VTA) и норадренергического голубого пятна (LC) у молодых (n = 69) и пожилых (n = 251) взрослых, мы обнаружили, что дофаминергическая и норадренергическая целостность дифференциально связан с производительностью памяти. В то время как целостность LC была связана с улучшением эпизодической памяти при выполнении нескольких задач, целостность SN-VTA была связана с рабочей памятью. В продольном направлении мы обнаружили, что пожилой возраст связан с более негативными изменениями целостности SN-VTA и LC. Примечательно, что изменения целостности LC надежно предсказывали будущую эпизодическую память. Эти дифференциальные ассоциации дофаминергических и норадренергических ядер со снижением когнитивных функций в позднем возрасте имеют потенциальную клиническую ценность, учитывая их дегенерацию при некоторых возрастных заболеваниях.

Наша память угасает с возрастом1. В среднем пожилой возраст характеризуется нарушением способности сохранять и манипулировать информацией в течение коротких периодов времени (так называемая рабочая память2,3) и вспоминать прошлый опыт с их временным и пространственным контекстом (так называемая эпизодическая память1,4,5). На нейронном уровне старческое снижение памяти связано с дофаминергической нейромодуляцией6,7, а в последнее время также с норадренергической нейромодуляцией8,9,10. Дегенерация катехоламинергической (то есть дофаминергической и норадренергической) систем также является основной особенностью возрастных патологий, таких как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона9,11,12,13,14,15, которые характеризуются амнестическими нарушениями16,17 . Однако исследований, раскрывающих вклад двух нейромодуляторов в человеческую память при старении и заболеваниях, мало.

Нейромодуляторы — это нейрохимические вещества, синтезируемые в ограниченных подкорковых ядрах. Широко разветвленные аксональные отростки этих ядер высвобождают эти нейромодуляторы по всему мозгу18. Дофаминергические нейроны расположены преимущественно в черной субстанции среднего мозга – вентральной покрышке (SN-VTA)19, тогда как норадренергические нейроны преимущественно обнаруживаются в голубом пятне ствола мозга (LC)20.

Некоторые механистические теории связывают дофаминергическую и норадренергическую нейромодуляцию со старением памяти. Вычислительные модели предполагают, что катехоламины модулируют соотношение ввода-вывода нейронов (то есть изменение усиления), что увеличивает соотношение сигнал/шум при нейронной обработке21 и влияет на когнитивные функции22,23,24. Таким образом, возрастная нейродегенерация дофаминергических и норадренергических ядер приводит к более шумной обработке нейронной информации (то есть снижению усиления)7. В частности, предполагается, что снижение катехоламинергической активности с возрастом приводит к менее выраженным корковым представительствам и старческому ухудшению памяти7,25.

Вторым механизмом, связывающим дофаминергическую и норадренергическую нейромодуляцию со старением памяти, является модуляция ими префронтальной обработки26. Латеральные префронтальные цепи могут представлять внешние стимулы при отсутствии сенсорной стимуляции, даже при наличии отвлекающих факторов, посредством постоянного срабатывания клеток задержки27. Катехоламинергические входы организуют повторяющуюся активность в цепях клеток задержки, которая необходима для когнитивных функций более высокого порядка, таких как рабочая память28. В частности, стимуляция дофаминергических D1-рецепторов и норадренергических α2a-рецепторов повышает активность префронтальной задержки с помощью кривой доза-эффект в форме перевернутой u10. Возрастные дефициты памяти, в свою очередь, связаны со снижением задержки активации клеток, которую можно частично восстановить с помощью катехоламинергических препаратов29,30,31.

Наконец, дофамин и норадреналин модулируют долговременную потенциацию и долговременную депрессию гиппокампа32,33,34,35,36, которые имеют решающее значение для синаптической пластичности и памяти. Первоначальные исследования предполагали наличие вентральной покрышки-гиппокампальной цепи, с помощью которой нейромодулирующие воздействия способствуют консолидации значимых переживаний32,35. Интересно, что более поздние исследования показывают, что хотя SN-VTA и LC оба проецируются в дорсальный гиппокамп, последний посылает более плотные входные сигналы37,38,39. Нейроны LC также производят дофамин как биосинтетический предшественник норадреналина и могут совместно высвобождать оба катехоламина для модуляции синаптической пластичности гиппокампа и памяти38,40. Пожилой возраст характеризуется нарушением пластичности гиппокампа41,42, что, вероятно, усугубляется недостаточностью катехоламинергической иннервации от LC и SN-VTA43.