Cell子刊：啮齿动物中与年龄相关的记忆丧失相关的机制

　　

约翰霍普金斯大学(Johns Hopkins University)的神经科学家在老鼠身上进行的研究，已经在大脑中找到了一种机制，它负责一种常见的与年龄相关的记忆丧失。他们的研究结果揭示了衰老大脑的工作机制，并可能提高我们对阿尔茨海默氏症和人类类似疾病的理解，可能有助于开发更有效的药物治疗。

“我们试图理解正常的记忆，以及为什么大脑中被称为海马体的部分对正常记忆如此重要，”该大学赞维尔·克里格思维/大脑研究所教授、资深作者詹姆斯·克尼里姆博士说。“但也有许多记忆障碍，这一区域出了问题。”Knierim和同事们在《当代生物学》上发表了论文。

年龄的增长增加了我们对记忆干扰的敏感性，计算研究表明，为了减少这种干扰，位于大脑颞叶深处的海马体中的神经元进行两个互补的过程。研究人员将其描述为“……模式分离(将相似的输入模式正交化以创建较少重叠的输出模式的能力)和模式完成(在出现部分或退化的输入模式时检索存储的输出模式的能力)”。

在正常的大脑中，模式分离和模式完成一起对知觉和经验进行分类和理解，从最基本的到高度复杂的。如果你和家人去了一家餐馆，一个月后你和朋友去了同一家餐馆，你应该能够识别出这是同一家餐馆，即使一些细节已经改变了——这是模式完成。但你也需要记住对话是在什么时候发生的，这样你就不会混淆这两种体验——这就是模式分离。

这些功能被认为是在海马体中一个叫做CA3的小区域的梯度中发生的。但当他们失去平衡时，记忆就会受损，导致健忘或重复。作者指出:“啮齿动物和人类的综合研究表明，模式分离能力与年龄有关。”

作者着手研究“沿着CA3横轴的模式分离和模式完成的正常梯度不平衡如何导致与年龄相关的功能障碍。”他们的研究发现，随着大脑年龄的增长，模式分离和模式完成之间的不平衡可能是由CA3梯度消失引起的;模式分离函数淡出，模式完成函数取而代之。

主要作者Heekyung Lee博士说，负责模式分离的神经元通常在CA3区的近端区域更普遍，而负责模式完成的神经元普遍在远端区域。Heekyung Lee博士是思维/大脑研究所的助理研究科学家。随着年龄的增长，近端区域的神经活动变得过度活跃，这两个区域之间的相互作用变得异常，在模式完成中创造了优势。

因此，当模式分离消失时，模式完成将压倒过程。当你的大脑专注于在餐馆的共同体验，而忽略了单独访问的细节时，你可能会记得一次访问中关于意大利旅行的对话，但却记错了说话的是谁。“我们都会犯这些错误，但随着年龄的增长，它们往往会变得更糟，”克奈利姆说。

在他们的实验中，研究人员比较了记忆未受损的年轻(Y)大鼠、记忆未受损的年老(AU)大鼠和记忆受损的年老(AI)大鼠的多项任务表现。他们指出，研究结果“支持了这样一种假设，即海马模式完成的年龄相关偏差是由于人工智能大鼠在CA3横轴上失去了从模式分离到模式完成的正常过渡。”

结果还表明，当记忆未受损的老年大鼠和年轻大鼠一样执行水迷宫任务时，海马CA3区神经元已经开始以放弃模式分离为代价，支持模式完成。由于这一生理发现并没有体现在它们的行为中，研究人员得出结论，有某种东西让老鼠弥补了这一缺陷。

研究人员说，这一发现在人类身上也得到了印证，那些人到了老年仍能保持惊人的敏锐。他们写道:“尽管记忆功能易受衰老的影响，但有一部分老年动物(包括老年人类)能够保持正常的记忆功能。”“尽管盟老鼠没有显示统计区别AI老鼠在目前的研究中,他们也没有显示统计差异从Y老鼠,表明非盟老鼠不像AI受损老鼠……看来,非盟老鼠可能是生理上的行为障碍,但尚未跨过一个门槛。”研究小组认为，在衰老过程中，也有可能存在适应性补偿机制在发挥作用，这使得动物在大脑变化导致功能障碍时仍能表现良好。

因此，准确定位记忆丧失的机制可以为了解是什么阻止了某些人的记忆损伤奠定基础，从而为如何预防或延缓老年人的认知衰退奠定基础。“如果我们能更好地理解这些代偿机制是什么，那么也许我们可以帮助防止认知能力随着年龄的增长而下降，”克奈利姆说。“或者，如果我们不能阻止它，也许我们可以增强大脑的其他部分，以弥补正在发生的损失。”

这篇论文的其他资深作者是米凯拉·加拉格尔博士，约翰·霍普金斯大学克里格-艾森豪威尔心理学和神经科学教授，以及斯科特·泽格博士，约翰·霍普金斯大学彭博公共卫生学院生物统计学教授。

Gallagher的实验室之前证明了抗癫痫药物左乙拉西坦通过减少海马体的过度活跃来改善记忆表现。研究人员在《当代生物学》(Current Biology)杂志的论文中写道:“用抗癫痫药物左旋拉西坦(levetiracetam)来减少多动症的治疗，改善了老年大鼠和健忘的轻度认知障碍患者的记忆表现，这表明，使CA3多动症正常化可以恢复模式分离和模式完成之间的平衡。”

李还推测，关于记忆障碍如何发生的新的、更具体的信息可能会让科学家在未来更好地针对这些缺陷使用药物。她说:“这将使我们更好地控制我们可能看到的赤字目标。”

原文标题：

Loss of functional heterogeneity along the CA3 transverse axis in aging