Czy spadek funkcji mózgu wraz z wiekiem jest wynikiem osłabienia aktywności neuronów? Najnowsze badania japońskich naukowców z Nagoya University na nicieniach Caenorhabditis elegans sugerują, że jest wręcz przeciwnie. Zespół badawczy odkrył, że nadaktywność neuronów, a nie ich osłabienie, jest kluczowym czynnikiem związanym ze starzeniem się układu nerwowego. To odkrycie może mieć daleko idące konsekwencje, także dla ludzi – wskazując na możliwość ochrony funkcji mózgu poprzez odpowiednią dietę i inne interwencje łagodzące hiperaktywację neuronów.
Hiperaktywność neuronów a proces starzenia
Powszechnie przyjmuje się, że starzenie się mózgu prowadzi do osłabienia aktywności neuronalnej. Jednak badania na C. elegans wykazały, że niektóre neurony stają się nadmiernie aktywne wraz z wiekiem, co może prowadzić do zakłóceń w funkcjonowaniu sieci neuronalnych.
Spadek funkcji mózgu związany ze starzeniem się jest spowodowany nadmierną aktywacją niektórych neuronów w czasie, a nie spadkiem aktywności neuronalnej – podsumowują autorzy badania opublikowanego w „Proceedings of the National Academy of Sciences” (PNAS).
To oznacza, że utrata zdolności poznawczych może wynikać z zakłócenia równowagi w układzie nerwowym, a nie jego degeneracji.
Eksperymenty na C. elegans – co odkryli naukowcy?
Zespół prof. Kentaro Nomy badał, w jaki sposób starzenie się wpływa na uczenie się i pamięć u nicieni. C. elegans to organizm modelowy często wykorzystywany w badaniach nad neurologią, ponieważ choć ma tylko 302 neurony, wykazuje złożone zachowania, w tym zdolność do uczenia się poprzez skojarzenia.
Badacze wykorzystali zachowanie nicieni zwane termotaksją, czyli przemieszczanie się w kierunku określonej temperatury, jeśli wcześniej kojarzyły ją z obecnością pożywienia. I tak:
- Młode nicienie, które przebywały w temperaturze 23°C z pożywieniem, dążyły do tej temperatury w nowych warunkach,
- Starsze nicienie przestawały wykazywać tę zdolność, co wskazywało na spadek funkcji poznawczych.
Jednak przyczyna tego zjawiska zaskoczyła naukowców – neurony odpowiedzialne za uczenie asocjacyjne nie wykazywały spadku aktywności, lecz wręcz przeciwnie – były nadmiernie pobudzone.
Które neurony stają się nadaktywne?
Badacze zidentyfikowali konkretne grupy neuronów, które przejawiały nadmierną aktywność wraz z wiekiem, zakłócając funkcjonowanie układu nerwowego:
- Neurony czuciowe AWC,
- Interneurony AIA.
Po ich usunięciu z układu nerwowego nicieni, zwierzęta odzyskiwały zdolność termotaksji. To oznacza, że hiperaktywacja tych neuronów może zakłócać prawidłowe przetwarzanie informacji i uczenie się.
To odkrycie sugeruje, że nadmierna aktywacja tych dwóch typów neuronów wraz z wiekiem zakłóca normalną sieć neuronalną, uniemożliwiając im wykonywanie zachowań termotaktycznych – wyjaśnia prof. Noma.
Czy dieta może chronić mózg przed starzeniem?
Jednym z najciekawszych wniosków badania było odkrycie, że zmiana diety może wpłynąć na aktywność neuronalną u nicieni.
- Kiedy starszym nicieniom zmieniono rodzaj bakterii stanowiących ich pożywienie, udało się ograniczyć hiperaktywność neuronów i przywrócić ich zdolność do uczenia się.
- To sugeruje, że także u ludzi odpowiednia dieta może zapobiegać negatywnym skutkom starzenia się mózgu.
Tak więc my, ludzie, możemy zapobiec starzeniu się naszych mózgów, zmieniając naszą dietę – skomentował prof. Noma.
Wyniki te mogą mieć dalekosiężne konsekwencje dla badań nad starzeniem się mózgu i neurodegeneracją.
Wnioski i dalsze badania
Odkrycie japońskich naukowców przewraca do góry nogami dotychczasowe myślenie o starzeniu się układu nerwowego. W miejsce teorii o osłabieniu aktywności neuronów pojawia się nowy pogląd – że to właśnie ich nadmierne pobudzenie prowadzi do zaburzeń funkcji poznawczych.
Obecnie zespół Nagoya University planuje dalsze badania nad mechanizmami kontroli hiperaktywacji neuronów, co może doprowadzić do opracowania strategii ochrony funkcji mózgu u ludzi.
Wierzymy, że pomoże nam to zrozumieć podstawy starzenia się funkcji mózgu – podkreśla Noma.
Jeśli uda się potwierdzić te mechanizmy u ssaków, otworzy się droga do nowych metod terapii neurodegeneracyjnych, a także interwencji dietetycznych, które mogłyby spowolnić starzenie się układu nerwowego.
Źródło:
- Nagoya University
