Нейронные механизмы старения и звуковые стимулы

Актуальность

В исследовании, проведенном сотрудниками Монреальского неврологического института (Montreal Neurological Institute), Канада, и госпиталя Университета МакГилл (Hospital of McGill University), Канада, изучено влияние биологического старения на характеристики нейропластичности первичной слуховой коры. Нейропластичность относится к способности структур мозга модулировать связность функционирования нейронных сетей в ответ на потребности внешней среды, являясь важной основой процесса обучения.

Материалы и результаты исследования

Диапазон пластичности нервных структур на ранних этапах развития, когда мы лишь учимся познавать окружающий мир с помощью чувств, достаточно широк. По мере того как мы становимся старше, нейропластичность снижается, что связано с необходимостью фиксировать приобретенные навыки и опыт эффективной жизнедеятельности. Эти процессы частично контролируются нейротрансмиттером гамма-аминомасляной кислотой (ГАМК), ингибирующей активность нейронов и являющейся важнейшим тормозным нейромедиатором центральной нервной системы. Впервые роль ГАМК была описана К.А.К. Эллиотом (K.A.C. Elliot) и Эрнстом Флори (Ernst Florey) в 1956 г.

Исходной задачей нового исследования стала проверка гипотезы о дисрегуляции механизма стабилизации нейропластичности по мере старения организма. В эксперименте, в котором лабораторные животные подвергались воздействию звуковых тонов определенной частоты, ученые провели оценку того, как нейроны первичной слуховой коры адаптируют свои реакции к акустическим стимулам. Так, установлено, что воздействие звуков определенной частоты способствует возрастанию чувствительности нейронов, повышая их восприимчивость к тем или иным тонам. Однако описанное явление наблюдалось лишь у взрослых животных (возраст 20–24 мес) в отличие от более юных особей (6–8 мес). Наряду с этим указанный эффект у взрослых крыс быстро нивелировался после первичного воздействия стимулов, что, опираясь на исходные предположения ученых, подтверждало гипотезу о дисрегуляции нейропластичности. Однако при увеличении уровня ГАМК в параллельной группе животных в возрасте 20–24 мес индуцированная нейропластичность в первичной слуховой коре сохранялась дольше.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что способность центральных нервных структур адаптировать функциональные свойства не исчезает по мере биологического старения. Скорее, они предоставляют доказательства того, что нейропластичность, по сути, возрастает, однако со временем подвергается дисрегуляции из-за снижения уровней ГАМК. В целом же результаты исследования показывают, что повышение уровней ГАМК может расширять возможности обучения в стареющем мозге.

Выводы

Подводя итоги работы, исследователи пришли к заключению, что, вопреки распространенному мнению, механизм нейропластичности по мере биологического старения все же сохраняет больший диапазон адаптации. С другой стороны, эта повышенная пластичность центральных нервных структур означает, что любые изменения, достигнутые посредством стимуляции или обучения, более изменчивы. Однако также показана возможность уменьшения этой нестабильности, используя клинически доступные препараты. Таким образом, исследователи и клиницисты могут применять эти знания для разработки стратегий реабилитации, опираясь на потенциал нейропластичности нервных структур на фоне биологического старения.

• Cisneros-Franco J.M., Ouellet L., Kamal B. et al. (2018) A brain without brakes: reduced inhibition is associated with enhanced but dysregulated plasticity in the aged rat auditory cortex. eNeuro, Aug. 21 [Epub. ahead of print].
• McGill University (2018) New insight into aging: Plasticity is enhanced but dysregulated in the aging brain. ScienceDaily, Sep. 19.

Наталья Савельева-Кулик