老化大脑记忆的结构动力学

(bob游戏医学快报)-当那些死于与年龄相关的神经退行性疾病的人的大脑在死后被分析时，它们通常在所有尺度上都表现出明显的萎缩。不仅大脑皮层更薄更稀疏，而且大脑内的空心心室也大大增大。在没有任何特定疾病的情况下，这些总体趋势仍然是熟悉的。传统上认为，衰老大脑的动态微观特征——精细神经突的生长及其形成的突触——同样会退化。换句话说，突触的生长要么进入了某种形式的停滞，要么进入了一种被基质或疤痕组织取代的永久衰退状态。与这些预期相反，最近的研究表明，老年小鼠皮层突触轴突成分的结构可塑性增强。在本期的报道中PNAS研究人员提供的证据表明，在这些动物中观察到的行为缺陷可能是由于无法维持持久的突触结构，而不是因为可塑性的丧失。

具体来说，研究人员发现突触形成和消除的速度显著增加。他们用了两个光子显微镜成像老年大脑中的轴突和钮扣。与年轻人相比成人的大脑老年人大脑中已建立的突触钮扣的不稳定率高10倍，周转率高20倍。研究人员还证明，虽然突触的大小和密度是相当的，但在老年人的大脑中，突触的大小波动明显更高。

突触结构的改变被认为是大脑中编码长期记忆的机制。在缺乏它们变化和生长方式的完整分子图的情况下，宏观外观(大小)是用来衡量特定突触相对重要性的一个方便的替代品。除此之外，更大的突触有更多的资源来可靠地匹配传入的峰值和发射器的释放。更大的突触不仅可以更快地进行匹配，而且可以持续更长的时间。然而，新的研究表明，形成新记忆或学习新行为的能力下降，是由于突触过于变化无常，而不是由于失去灵活性。

显然，突触的全部行为还远未被理解，尽管它是实验神经科学的核心关注点之一。一般认为，平均突触最多能在大约一半的时间内将传入的尖峰与囊泡的融合(以及随后的传递器释放)相匹配。人们在理论上做了许多努力来解释这一事实。一种方法是对一个神经元的整个信号树对ATP的能量使用进行严格的统计分析。换句话说，估计一个神经元如何在沿轴突传递信息和将信息传递到突触的下一个神经元之间分配ATP预算。

作者在这里所做的轴突结构动力学的详细而艰苦的测量，是理解神经回路的关键基础工作。孤立的分子细节虽然重要，但永远不足以完全理解学习和记忆是如何从结构变化中产生的。BRAIN计划目前的工作是绘制大脑的完整连接体，连同完整活动图，还需要努力创造所谓的“神经元理论”。神经元分配能量的方式，很可能是这一理论的核心组成部分。

首先，神经元理论的一个假设，与突触信息传递的二分之一概率是一致的，可能是这样的:神经元倾向于将通过整个轴突发送尖峰所花费的能量与该轴突所有末端钮扣所花费的能量总和相匹配。在寿命较短的动物(如老鼠)中，突触如何产生和消除的时间方面可能与人类截然不同。了解这些过程如何随着年龄的增长而变化，以及可用的能量的多少突触为了实现这一改变，将有助于完成更大的图景。

©2013 Mbob游戏edical Xpress