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通过操纵一个基因使一个老的大脑变年轻

健康 89xy 2周前 (10-08) 15次浏览

随着年龄的增长,我们的大脑失去了可塑性,这是他们适应行为、身体或环境变化的能力。这对认知功能有负面影响。然而,一项新的研究揭示了靶向特定基因如何将老年大脑的可塑性恢复到年轻状态。

通过操纵一个基因使一个老的大脑变年轻

研究人员能够通过靶向一种叫做Arc的基因来恢复中年小鼠的神经可塑性。

美国和日本的研究人员发现,在中年小鼠的大脑中诱导一种名为Arc的基因过度表达,可以使其视觉皮层的可塑性恢复到类似年轻小鼠的状态。

盐湖城犹他大学神经生物学和解剖学系的首席研究员杰森·谢泼德博士说:“这很令人兴奋,因为它表明,通过操纵成人大脑中的一个基因,我们可以提高大脑的可塑性。”

谢博德博士和他的团队最近在《美国国家科学院院刊》上发表了他们的结果。

人们曾经认为,大脑在童年时期就停止了变化,到了成年早期,它的结构就固定下来了。然而,在过去的50年里,科学家们发现事实并非如此。

研究表明,在一生中,我们的大脑是有可塑性的。他们能够通过改变神经元之间现有的连接并建立新的连接来适应新的行为、新的体验和新信息的学习。这个过程被称为神经可塑性,或大脑可塑性。

然而,大脑的可塑性随着年龄的增长而降低,这对学习和记忆是有害的。但是,如果老化大脑中的可塑性可以恢复到更具功能性的能力呢?新的研究表明,这可能有一天成为可能。

电弧与大脑可塑性

尽管大脑具有终身变化的能力,但研究表明,在大脑发育过程中存在可塑性的“关键窗口”——也就是说,在童年经历塑造神经通路时,存在特定的时间窗口。

但是调节这些大脑可塑性关键窗口的机制是什么呢?这些窗户可以延长吗?

谢泼德博士和他的同事们以前的研究揭示了这些问题,发现在缺乏Arc基因的小鼠中,视觉皮层——负责处理视觉信息的大脑区域——无法适应新的体验。

具体来说,电弧缺陷小鼠视觉皮层神经元的电生理活动没有因一只眼睛失明而改变。然而,带有Arc基因的正常小鼠的相同神经元适应了这种视觉变化。

在这项新的研究中,研究人员试图确定弧形是否在打开视觉皮层的关键窗口中起作用,如果是,基因是否可以被操纵以重新打开这个窗口。

谢博德博士告诉今日医学新闻:“因为电弧似乎在皮层可塑性中起着如此重要的作用,我们假设它的表达对控制关键期很重要。”。“Arc在其他大脑区域突触可塑性中的作用,特别是在海马体中的作用已有充分的记录,它对记忆维护也很重要。”

中年小鼠可塑性恢复

为了得出他们的发现,谢泼德博士和他的团队首先监测了中年小鼠视觉皮层的可塑性,这些小鼠一生中Arc基因都有高表达。

研究人员发现,这些小鼠的视觉皮层以与年轻小鼠相同的方式适应视觉变化,这表明持续供应Arc可能会延长该脑区的关键可塑性窗口。

接下来,研究人员使用病毒将Arc传递给中年小鼠,这些小鼠视觉皮层的关键窗口已经“关闭”。他们发现,这将他们视觉皮层的可塑性恢复到了更年轻的状态;中年小鼠适应视觉变化的方式与幼年小鼠相同。

谢博德博士告诉MNT:“我们对一个基因能产生如此强大的效果感到有点惊讶,尽管我们假设Arc将是控制可塑性关键期的主要目标。”。

由于这项研究只关注电弧在小鼠视觉皮层的作用,研究人员无法说操纵这一基因是否能恢复其他大脑区域的可塑性。

然而,谢博德博士告诉我们,这是他们计划在未来研究中调查的事情。

“除了这个感觉障碍的例子,如果我们能找到一种增强成年人可塑性的特定方法,我们就有可能用它来促进创伤性脑损伤和中风的恢复。它还可以用来防止与衰老相关的正常认知能力下降。”

杰森·谢博德,博士,


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