Nature子刊：阿尔茨海默症研究新发现

来自慕尼黑理工大学的神经科学家近日在阿尔茨海默氏症模型小鼠中解析了阿尔茨海默氏症相关蛋白amyloid-β水平增高与神经功能异常的联系，包括对个别皮质神经元、神经回路、感觉意识和行为的影响。相关研究结果发布在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上

　　

生物通报道  来自慕尼黑理工大学的神经科学家近日在阿尔茨海默氏症模型小鼠中解析了阿尔茨海默氏症相关蛋白β- 淀粉样蛋白水平增高与神经功能异常的联系，包括对个别皮质神经元、神经回路、感觉意识和行为的影响。相关研究结果发布在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上，表明上述神经改变是平行发生的，并揭示了以特定的时间顺序发展的阿尔茨海默氏症的不同阶段。

除了众所周知的，阿尔茨海默氏症可以破坏记忆和学习能力，它还可以损害患者的嗅觉或视觉。通常这些感官认知的变化只能在疾病进入较晚期时在行为上表现出来。新研究揭示了整个疾病进程中大脑中，尤其是负责整合视觉信息的大脑皮质部分，正在发生的变化。在这篇文章中，由慕尼黑理工大学研究所高级研究员Arthur Konnerth教授领导的课题组在单细胞水平上对视觉皮质区疾病相关的变化进行了观察。

体内的单个神经元实验被分为三个年龄组开展，对应这一渐进性的退行性疾病的不同阶段。研究结果显示疾病进程与大脑组织中β- 淀粉样蛋白蛋白的水平以及β- 淀粉样蛋白斑块的密度相关。研究结果首次显示了皮质回路功能渐进性的衰退。

Konnerth说：“本研究一个重要的研究发现是证实了整体水平上阿尔茨海默氏症相关的改变——包括行为、皮质回路功能障碍和疾病大脑中淀粉样斑块的密度——都是以一种独特的时间顺序平行进展的。在未来鉴别患者所处的阶段将帮助研究人员精确找到阶段特异性的有效治疗。

研究人员利用一种称为双光子钙成像的技术记录了活体小鼠皮质神经元中自发和激发的信号活动。研究小鼠被分为两组：转基因小鼠携带可引起人类阿尔茨海默氏症的突变，野生型小鼠作为对照组。通过观测神经信号对于一种特殊测试的反应（在测试中有一种简单的光栅模式的黑白条在小鼠前面移动），科学家们确定了随特异定向移动调整的视觉回路的特征。

Konnerth说：“像许多阿尔茨海默氏症患者一样，患病小鼠区分视觉对象的能力受到了损害。我们的研究通过鉴别视觉皮质中功能严重紊乱的部分神经元，提供了对受损行为潜在致病原因的重要新理解。”在阿尔茨海默氏症小鼠组，研究人员发现有两种神经元亚群以两种完全不同的方式发生了功能障碍。其中一个亚群被认为是首先退化的神经元，完全不显示活动；另一亚群显示病理性的高水平活动，使得神经元无法正确感知环境中物体。

文章的第一作者、Konnerth 研究所博士生Christine Grienberger说 “在视觉皮质中有大约一半的神经元以这种或那种方式发生了紊乱，另一半则能正常做出反应。我们研究发现提出了这样的问题：未来的研究工作是否仅需要靶向这些功能紊乱的神经群，这对于阿尔茨海默氏症研究领域具有非常重要的意义。”

（生物通：何嫱）

Staged decline of neuronal function in vivo in an animal model of Alzheimer's disease

The accumulation of amyloid-β in the brain is an essential feature of Alzheimer's disease. However, the impact of amyloid-β-accumulation on neuronal dysfunction on the single cell level in vivo is poorly understood. Here we investigate the progression of amyloid-β load in relation to neuronal dysfunction in the visual system of the APP23×PS45 mouse model of Alzheimer's disease. Using in vivo two-photon calcium imaging in the visual cortex, we demonstrate that a progressive deterioration of neuronal tuning for the orientation of visual stimuli occurs in parallel with the age-dependent increase of the amyloid-β load. Importantly, we find this deterioration only in neurons that are hyperactive during spontaneous activity. This impairment of visual cortical circuit function also correlates with pronounced deficits in visual-pattern discrimination. Together, our results identify distinct stages of decline in sensory cortical performance in vivo as a function of the increased amyloid-β-load.