科學(xué)日報（2011年5月24日）---西奈山醫(yī)學(xué)院的研究人員較近發(fā)表了一些新的研究數(shù)據(jù)，對大腦老化后為什么可塑性以及生活經(jīng)驗學(xué)習(xí)能力降低問題進行了闡述。這些發(fā)現(xiàn)，為進一步考察老化疾病以及阿爾茨海默癥等神經(jīng)退行性病變相關(guān)認知能力降低方面的研究提供了基礎(chǔ)。
研究人員采用顯微鏡技術(shù)對前額皮質(zhì)內(nèi)神經(jīng)細胞的棘狀突起進行可視化檢測。棘狀突起是指神經(jīng)細胞特有的結(jié)構(gòu)，可以形成在學(xué)習(xí)過程中起著重要作用的突觸。在年輕大鼠中，這種棘狀突起可以進行調(diào)整和改變，表明大腦已經(jīng)根據(jù)經(jīng)歷的事情作出響應(yīng)，進行了相應(yīng)補償性的改變。而在中年大鼠中，有些棘狀突起并未發(fā)生改變，在老年大鼠中未發(fā)生改變的棘狀突起數(shù)目更多，說明老化進程伴隨著大腦前額皮質(zhì)對生活事件“重寫”能力的顯著降低。
這項研究的結(jié)果發(fā)表在5月版的Journal of Neuroscience雜志上。
西奈山醫(yī)學(xué)院的研究團隊對大腦控制大范圍認知進程以及調(diào)節(jié)較高水平學(xué)習(xí)的區(qū)域---前額皮質(zhì)進行了評價。在年輕動物中，大腦前額皮質(zhì)神經(jīng)細胞回路可塑性很高，生活經(jīng)驗，尤其是需要學(xué)習(xí)參與的那部分，可以顯著改變這種神經(jīng)細胞回路。
比如，應(yīng)激可以導(dǎo)致年輕動物神經(jīng)細胞萎縮以及用于大腦神經(jīng)細胞聯(lián)系用的突觸發(fā)生解離，但是應(yīng)激結(jié)束后這些神經(jīng)細胞又恢復(fù)到正常水平。為了考察老化對這種可塑性的影響，研究人員選擇了不同年齡層次（年輕、中年和老年）的大鼠進行行為應(yīng)激試驗。以前的研究已經(jīng)證明這種應(yīng)激試驗可以引起前額皮質(zhì)的神經(jīng)細胞發(fā)生改變。
西奈山醫(yī)學(xué)院神經(jīng)科學(xué)系教授、基礎(chǔ)科學(xué)以及生物科學(xué)研究生院院長John H. Morrison博士說：“我們懷疑這些神經(jīng)細胞會隨著老化發(fā)生改變，但是神經(jīng)突觸針對生活經(jīng)歷的可塑性的降低已經(jīng)顯著影響了老化相關(guān)的認知功能降低。這項研究準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)老化相關(guān)的經(jīng)驗依賴性可塑性降低的突觸基礎(chǔ)，這種可塑性可能需要進行適應(yīng)性訓(xùn)練。”
這項研究由Morrison和研究生Erik B. Bloss領(lǐng)銜進行，Erik B. Bloss進行的一項早期研究的報道曾發(fā)表在2010年5月12日出版的Journal of Neuroscience雜志上。那項研究首次提出了老化與彈性/可塑性降低的相關(guān)性，即年輕大鼠的神經(jīng)細胞可塑性高，應(yīng)激后可以恢復(fù)，而老齡大鼠的大腦對于神經(jīng)細胞改變的恢復(fù)能力顯著降低。
“前額皮質(zhì)一直在根據(jù)生活經(jīng)歷進行‘重寫’”，Morrison博士說，“老化的大腦棘狀突起數(shù)量顯著減少，余下的棘狀突起無法對應(yīng)激或?qū)W習(xí)做出響應(yīng)，使得這部分大腦無法進行有效的信號傳送。這項發(fā)現(xiàn)為研究預(yù)防老化相關(guān)的在阿爾茨海默癥等疾病出現(xiàn)的認知功能下降的介入方法提供了理論基礎(chǔ)。這種功能下降在中年時就已發(fā)生，在老年時更加明顯，數(shù)據(jù)顯示為了維護突觸的理想功能以及認知健康，可能需要早期進行介入治療。”
Morrison博士的研究團隊在文章中總結(jié)認為還需要進一步進行研究闡明這種棘狀突起密度降低是由于棘狀突起減少還是源于棘狀突起新生缺乏。“知道這種過程如何發(fā)生，有哪些方面可以通過治療進行修復(fù)，顯微鏡技術(shù)將成為未來旨在改善老化過程中神經(jīng)細胞可塑性和認知功能的研究的主要目標(biāo)。”
本研究得到了美國國立衛(wèi)生研究院和國立老化研究所的資助。
本文顯微鏡信息轉(zhuǎn)載于http://www.xianweijing.org/顯微鏡百科
相關(guān)資訊：
日本在實驗室中培育出人造精子
顯微鏡活體成像實驗的總結(jié)
怎樣使用共聚焦顯微鏡進行蛋白定位
怎樣區(qū)分膿液或創(chuàng)傷標(biāo)本培養(yǎng)出的細菌
