Badania dotyczące nicieni przeprowadzili naukowcy z Nagoya University (Japonia). Jak wykazali, spadek funkcji mózgu związany ze starzeniem się jest spowodowany nadmierną aktywacją niektórych neuronów w czasie, a nie spadkiem aktywności neuronalnej.

Odkrycie to sugeruje, że interwencje mające na celu zmniejszenie hiperaktywacji neuronalnej, takie jak zmiany w diecie, potencjalnie mogą łagodzić związany z wiekiem spadek funkcji poznawczych.

Prawidłowe funkcjonowanie mózgu ma miejsce, gdy duża liczba neuronów jest ze sobą połączona i działa w odpowiedni sposób. W tym sensie spadek funkcji mózgu wraz z wiekiem jest zazwyczaj przypisywany postępującemu z czasem spadkowi aktywności neuronów. Jednak u ludzi niektóre typy neuronów stają się wraz z wiekiem nadaktywne.

Grupa profesora nadzwyczajnego Kentaro Noma z Nagoya University przeprowadziła eksperymenty na nicieniach, aby określić związki przyczynowo-skutkowe między nadaktywnością neuronów a spadkiem funkcji mózgu wraz z wiekiem.

„W tym badaniu wykorzystaliśmy nicienia Caenorhabditis elegans, który ma tylko jeden milimetr długości i żyje zaledwie dwa tygodnie. Nicienie wykazują różnorodne zachowania dzięki swoim 302 neuronom” — powiedział Noma. „C. elegans dzieli wiele genów i mechanizmów z ludźmi. Dlatego pomyśleliśmy, że przyczyna spadku funkcji mózgu w czasie u C. elegans może dotyczyć ludzi” - zaznaczył.

W badaniu wykorzystano zdolność C. elegans do uczenia się poprzez skojarzenie - w zachowaniu zwanym termotaksją. C. elegans trzymany w środowisku z pożywieniem o temperaturze 23 stopni Celsjusza będzie się przemieszczał w kierunku 23 stopni, gdy zostanie umieszczony w środowisku o gradiencie temperatury od 17 do 23 stopni. Jednak zwierzęta nie będą tego robić, jeśli będą trzymane w środowisku, w którym nie ma pożywienia. Sugeruje to, że C. elegans uczy się kojarzyć obecność lub brak pożywienia z temperaturą swojego otoczenia.

„Nasze poprzednie badania wykazały, że funkcja mózgu odpowiadająca za uczenie asocjacyjne u C. elegans z czasem maleje. Sądziliśmy, że jest to spowodowane spadkiem aktywności neuronalnej wraz z wiekiem” — powiedziała Binta Maria Aleogho, pierwsza autorka badania. „Jednak w naszym najnowszym badaniu odkryliśmy, że aktywność neuronów czuciowych AFD i interneuronów AIY, które są uważane za niezbędne do uczenia asocjacyjnego, prawie nie zmieniła się wraz z wiekiem” - dodała.

Następnie naukowcy badali zachowanie C. elegans, gdy każdy z sześciu typów neuronów, które uważano za zaangażowane w uczenie asocjacyjne — neurony czuciowe AWC i ASI oraz interneurony AIZ, AIB, RIA i AIA — został usunięty z układu nerwowego nicieni. Co zaskakujące, po usunięciu AWC lub AIA z mózgów nicienie mogły przesunąć się do położenia 23 stopni.

Naukowcy zmierzyli również aktywność neuronów u starych nicieni. Odkryli, że AWC i AIA są spontanicznie i nadmiernie aktywowane wraz z wiekiem. „To odkrycie sugeruje, że nadmierna aktywacja tych dwóch typów neuronów wraz z wiekiem zakłóca normalną sieć neuronalną, uniemożliwiając im wykonywanie zachowań termotaktycznych” — powiedział Noma.

„Ponadto, udało nam się zahamować hiperaktywację neuronalną i zapobiec spadkowi zachowania u starych nicieni, zmieniając rodzaj bakterii jako źródła ich pożywienia. Tak więc my, ludzie, możemy zapobiec starzeniu się naszych mózgów, zmieniając naszą dietę” - skomentował.

Naukowiec zapowiedział, że badania C. elegans będą kontynuowane, aby ustalić, jak zmniejszyć hiperaktywację neuronów i poprawić funkcjonowanie mózgu. "Wierzymy, że pomoże nam to zrozumieć podstawy starzenia się funkcji mózgu” - powiedział.

Paweł Wernicki (PAP)

pmw/ bar/