Aldersrelateret indlæring og svækkelse af arbejdshukommelsen i den almindelige silkeabe del 1

Aldring er den største risikofaktor for udvikling af neurodegenerative sygdomme, men vi forstår stadig ikke, hvordan aldringsprocessen fører til patologisk sårbarhed.

Aldring er en uundgåelig proces i menneskers liv. Efterhånden som alderen stiger, falder forskellige menneskelige kropssystemer gradvist, inklusive hukommelsen. En korrekt livsstil og sunde kostvaner kan dog bremse aldringsprocessen og bevare en god hukommelse.

Forskning viser, at det er meget vigtigt at bevare en positiv holdning til livet og en optimistisk indstilling for at bevare hukommelsen. Negative følelser eller en stressende livsstil kan føre til hukommelsestab og kognitiv tilbagegang. Derfor er opretholdelse af en positiv og afbalanceret mentalitet, at lære at balancere arbejde og liv, og at have regelmæssig motion og hvile også nøgler til at bevare sundhed og hukommelse.

Derudover kan passende interpersonelle interaktioner og sociale aktiviteter også hjælpe med at bevare hukommelsen. Vedligeholdelse af god kommunikation med familie, venner og kolleger kan fremme mental energi og tænkeevner og hjælpe med at forhindre kognitiv tilbagegang. At få nye venner ved sociale arrangementer eller frivilligt arbejde kan også stimulere sindet og fremme en positiv tankegang og hukommelse.

Kosten er også meget vigtig for at bevare hukommelsen. Tilstrækkelige vitaminer, mineraler og proteiner kan booste hjernens funktion: For eksempel er fødevarer rige på folat, såsom mørke grøntsager og kyllingelever, ideelle til at bevare hukommelsen. At spise mere fisk og fødevarer rige på Omega-3-fedtsyrer, såsom nødder, oliven og hørfrøolie, kan også forbedre kognitive færdigheder og tænkeevner.

Kort sagt er aldring uundgåelig, men vi kan forsinke aldringsprocessen og effektivt bevare en god hukommelse gennem korrekt livsstil og kostvaner. Derfor er vi stadig nødt til at møde aldring aktivt, opretholde en afbalanceret mentalitet, bevare hukommelsen i en sund livsstil og nyde smagen af ​​liv i alderdommen. Det kan ses, at vi skal forbedre hukommelsen, og Cistanche deserticola kan forbedre hukommelsen markant, fordi Cistanche deserticola er et traditionelt kinesisk medicinsk materiale, der har mange unikke effekter, hvoraf en er at forbedre hukommelsen. Effektiviteten af ​​hakket kød kommer fra de forskellige aktive ingredienser, det indeholder, herunder syre, polysaccharider, flavonoider osv. Disse ingredienser kan fremme hjernens sundhed på forskellige måder.

Klik på kend 10 måder at forbedre hukommelsen på

Forskersamfundet har satset meget på musemodeller, men de betydelige anatomiske, fysiologiske og kognitive forskelle mellem mus og mennesker begrænser deres translationelle relevans.

I sidste ende nødvendiggør disse barrierer udviklingen af ​​nye aldringsmodeller. Som en ikke-menneskelig primat (NHP) deler marmoset (Callithrix jacchus) mange træk til fælles med mennesker og har alligevel en væsentlig kortere levetid (10 år) end andre primater, hvilket gør den ideel til longitudinelle undersøgelser af aldring. Vores mål var at evaluere themarmoset som en model for aldersrelateret kognitiv svækkelse.

For at gøre dette brugte vi Delayed Recognition Span Task (DRST) til at karakterisere aldersrelaterede ændringer i arbejdshukommelseskapacitet i en kohorte af seksten silkeaber af begge køn, varierende i alder fra ung voksen til geriatrisk.

Disse aber udførte tusindvis af forsøg over perioder, der spænder op til 50% af deres voksne levetid. Så vidt vi ved, repræsenterer dette den mest grundige kognitive profilering af enhver ældningsundersøgelse af silkeabe.

Ved at analysere individuelle indlæringskurver fandt vi ud af, at ældre dyr udviste forsinket indlæringsstart, langsommere indlæringshastighed efter debut og nedsat asymptotisk arbejdshukommelse.

Disse resultater skyldes ikke aldersrelaterede svækkelser i motorisk hastighed og motivation. Dette arbejde etablerer marmoset som en model for aldersrelateret kognitiv svækkelse.

Nøgleord:

aldring; erkendelse; læring; silkeabe; primat; arbejdshukommelse.

Betydningserklæring

Forståelse af den normale aldringsproces er grundlæggende for at identificere terapeutiske midler til neurodegenerative sygdomme, for hvilke aldring er den største risikofaktor. Historisk set har aldringsområdet været afhængig af dyremodeller, der adskiller sig markant fra mennesker, hvilket begrænser oversætteligheden.

Her etablerer vi en kortvarig ikke-menneskelig primat (NHP), den almindelige silkeabe, som en nøglemodel for aldersrelateret kognitiv svækkelse. Vi demonstrerer, gennem kontinuerlige tests over en væsentlig del af den voksne silkeapens levetid, at aldring er forbundet med både nedsat indlærings- og arbejdshukommelseskapacitet, uden at der tages højde for aldersrelaterede ændringer i motorisk hastighed og motivation.

Karakterisering af individuelle kognitive aldringsbaner afslører iboende heterogenitet, hvilket kan føre til tidligere identifikation af begyndende svækkelse, og forlængede tidslinjer, hvor terapeutika er effektive.

Introduktion

Aldersrelateret kognitiv svækkelse er veldokumenteret hos gnavere, ikke-menneskelige primater (NHP'er) og mennesker på tværs af multiple domæner, herunder opmærksomhed, eksekutiv funktion og arbejdshukommelse (Glisky, 2007).

Af disse er arbejdshukommelsen særligt sårbar over for ældningsprocessen med svækkelse tydelig tidligt (Belleville et al., 1998; Voytko og Tinkler, 2004; Gazzaley et al., 2005; Cappell et al., 2010; Klencklen et al., 2017 ).

Intakt arbejdshukommelse er afhængig af den dorsolaterale præfrontale cortex (dlPFC) og hippocampus, de to hjerneområder, der undergår de tidligste morfologiske og funktionelle ændringer med alderen og i Alzheimers sygdom (Rusinek et al., 2003; Morrison og Baxter, 2012, Kumar et al. 2017).

Translationelt relevante modelsystemer er afgørende for at forstå disse neurobiologiske og kognitive ændringer med alderen hos mennesker. Mens musemodeller er vigtige, er deres translationelle relevans begrænset af betydelige forskelle med human neuroanatomi, fysiologi og kognition (Preuss, 1995; IzpisuaBelmonte et al., 2015).

NHP'er minder mere om mennesker i hvert af disse områder og er genetisk tættere beslægtet med mennesker.

Det er vigtigt, at i modsætning til gnavere har NHP'er en klart defineret dlPFC, hvilket gør dem til ideelle modeller til at undersøge præfrontale afhængige kognitive funktioner, herunder arbejdshukommelse (Wise, 2008). De udviser også aldersrelateret kognitiv tilbagegang, der er tæt parallel med menneskers (Upright og Baxter, 2021).

Adskillige grupper har undersøgt virkningerne af alder på arbejdshukommelsen hos makakaber med blandede konklusioner.

Nogle viser, at ældre makakaber kræver mere erfaring end unge for at nå et indlæringskriterium på opgaven med forsinket ikke-tilpasning (DNMS) (Rapp og Amaral, 1989; Herndon et al., 1997; Comrie et al., 2018) og den forsinkede responsopgave (Bachevalier et al., 1991; Voytkoand Tinkler, 2004). Andre viser imidlertid, at aldersrelateret svækkelse er mere heterogent, hvor næsten halvdelen af ​​midaldrende (20-24 år) og alderen (25-31 år) makakaber viser arbejdshukommelsessvækkelser, mens den anden halvdel ikke gjorde det (Moss et al. , 2007).

Lignende heterogenitet blandt den aldrende befolkning er også velbeskrevet (Nyberg et al., 2020). At forstå, hvad der driver denne variabilitet, er afgørende for at identificere, hvad der får nogle individer til at opretholde aldersrelateret kognitiv svækkelse, mens andre forbliver upåvirkede.

Undersøgelsesdesign, der inkluderer repræsentation fra hele levetiden, giver en vigtig platform til at undersøge variabilitet i inkognitive aldringsbaner.

Den almindelige silkeabe (Callithrixjacchus) er fordelagtig som en NHP-model til at studere aldersrelateret kognitiv svækkelse, fordi de modnes hurtigt, anses for at være syv til otte år gamle og har den korteste levetid af alle menneskeskabte primater, og lever typisk kun 9-10 år ( Abbott et al., 2003; Schultz-Darken et al., 2016; Tardif, 2019).

Brugen af ​​silkeaber i neurovidenskabelig forskning er accelereret (Abbott et al., 2003), men kun en håndfuld grupper har undersøgt aldersrelateret kognitiv svækkelse (Munger et al., 2017; Phillips et al., 2019; Sadoun et al., 2019; De Castro og Girard, 2021; Rothwell et al., 2022). Af disse indsamlede en data over en længere tidsramme (Rothwell et al., 2022); de vurderede dog ikke arbejdshukommelsen.

Denne undersøgelse vurderede silkeabers præstationer på DRST (Delayed Recognition Span Task) til at måle arbejdshukommelse på tværs af deres levetid. DRST afhænger kritisk af de to hjerneområder, der undergår de tidligste morfologiske og funktionelle ændringer med alderen: dlPFC og hippocampus (Beason-Held et al., 1999; Bor et al., 2006; Jeneson et al., 2010).

Derudover udfører ældre mennesker (55-87 år) og ældre makakaber (20-27 år) hver DRST dårligere i gennemsnit end unge voksne (mennesker: 18-25 år; makaker: 5-10 år gamle; Herndon et. al., 1997; Moss et al., 1997; Maylor et al., 2006; Belham et al., 2013; Mazurek et al., 2015; Satler et al., 2015).

Her finder vi, at stigende alder er forbundet med forsinket tilegnelse af opgaveregler, nedsat indlæringshastighed, når reglerne er blevet etableret, og nedsat arbejdshukommelse.

Materialer og metoder

Emner

Seksten (otte hanner, otte hunner) almindelige silkeaber (C. jacchus) blev trænet til at bruge touchscreen-computere installeret i deres hjemmebure.

Silkeaper var mellem 1,7 og 14,6 år i begyndelsen af ​​træningen og mellem 3,2 og 15,6 år efter undersøgelsen (fig. 1). Hver af disse 16 silkeaber blev testet på en arbejdshukommelsesopgave, og en delmængde på 12 blev også testet på opgaver til at måle motorisk funktion og motivation. Alle silkeaber blev testet samtidigt i 1-3 timer på 3-5 dage om ugen. Ingen mad- eller vandrestriktioner blev brugt.

Silkeaper blev anbragt enkeltvis eller parvis i bure med visuel og auditiv adgang til andre silkeaber i bure, der indeholdt en række forskellige berigelsesgenstande, herunder hængekøjer og manzanita-grene. Parrede silkeaber blev adskilt under kognitiv testning og blev akklimatiseret til adskillelse før påbegyndelsen af ​​testning for at minimere stress.

Alle eksperimenter blev udført i overensstemmelse med InstitutionalAnimal Care and Use Committee fra Salk Institute for Biological Studies og i overensstemmelse med NIH-retningslinjer.

Udstyr

Bure

Marmoset-hjemmebure blev modificeret til at omfatte et testkammer i et af de øverste hjørner af buret, som er tilgængeligt via en lille døråbning (fig. 2C, D). Under kognitiv testning var døråbningen åben, og silkeaber kunne frit komme ind og ud af kammeret. Døråbningen var lukket på alle andre tidspunkter, hvilket forhindrede silkeaber i at få adgang til kammeret.

Touchscreen stationer

Berøringsskærmstationer (fig. 2A, B; Lafayette Instrument Company) blev monteret på forsiden af ​​hjemmeburet med marmoset (fig. 2C) og var tilgængelige fra testkammeret indbygget i buret (fig. 2D).

Hvert system indeholdt en 10.4-tommer infrarød berøringsskærm med en integreret peristaltisk pumpe til at dispensere væskebelønninger i en "vask" under skærmen (fig.2D, E). Den infrarøde teknologi muliggjorde en yderst pålidelig og følsom detektering af berøringer af marmoset.

Et plastikskærmbeklædning (kaldet en "maske") med ni lige store og fordelte huller (diameter=1.5 tommer) arrangeret i tre rækker af tre, blev placeret foran skærmen (fig. 2E). Disse huller afgrænsede de potentielle steder, hvor stimuli kunne opstå under kognitiv testning.

For more information:1950477648nn@gmail.com