Новое исследование предполагает, что проблемы с памятью при болезни Альцгеймера могут быть связаны со сбоем в процессе, посредством которого мозг воспроизводит недавние события во время отдыха. Работа, проведенная учеными из Университетского колледжа Лондона (UCL) на мышах, указывает на нарушение мозгового механизма, который в норме помогает укреплять и сохранять воспоминания.
По словам исследователей, их выводы, опубликованные в журнале «Current Biology», могут помочь в разработке будущих лекарств, нацеленных на этот неисправный процесс. Кроме того, работа способна направить создание новых инструментов для более ранней диагностики болезни Альцгеймера, чем это возможно сегодня.
Болезнь Альцгеймера вызывается накоплением в мозге вредных белков и амилоидных бляшек. Эти изменения приводят к таким симптомам, как потеря памяти и трудности с ориентацией в знакомом пространстве, однако точные механизмы, с помощью которых бляшки вмешиваются в нормальную активность мозга, до сих пор остаются неясными.
«Когда мы отдыхаем, наш мозг обычно воспроизводит недавние события – считается, что это ключ к формированию и поддержанию воспоминаний, – объясняет один из ведущих авторов, доктор Сара Шипли. – Мы обнаружили, что этот процесс воспроизведения нарушен у мышей, генетически предрасположенных к развитию амилоидных бляшек, характерных для болезни Альцгеймера, и это нарушение связано с тем, насколько плохо животные справляются с задачами на память».
Эта активность по «перезаписи» происходит в гиппокампе – области мозга, необходимой для обучения и памяти. Во время отдыха определенные нейроны, известные как «клетки места», активируются в быстрых последовательностях, отражающих недавний опыт. Эти клетки, открытые лауреатом Нобелевской премии, нейробиологом Джоном О’Кифом из UCL, соответствуют определенным локациям. Когда человек или животное перемещается в пространстве, разные клетки места срабатывают в определенном порядке. Позже, во время отдыха, те же клетки обычно активируются в той же последовательности, помогая мозгу сохранить опыт в виде воспоминания.
Чтобы изучить этот процесс, исследователи наблюдали за поведением мышей в простом лабиринте, одновременно регистрируя их мозговую активность. Используя специализированные электроды, они смогли отслеживать около 100 отдельных клеток места одновременно, пока животные исследовали лабиринт, а затем отдыхали. Такой подход позволил команде сравнить нормальные паттерны воспроизведения в мозге со схемами, наблюдаемыми у мышей с амилоидной патологией.
У мышей с амилоидными бляшками воспроизведение памяти выглядело совсем иначе. События «перезаписи» происходили так же часто, как и у здоровых мышей, но лежащие в их основе паттерны были дезорганизованы. Вместо того чтобы укреплять воспоминания, скоординированная активность клеток места становилась хаотичной.
Исследователи также заметили, что со временем клетки места у больных мышей становились менее стабильными. Отдельные нейроны переставали надежно представлять одни и те же локации, особенно после периодов отдыха, когда воспроизведение должно усиливать сигналы памяти.
Эти изменения имели явные поведенческие последствия. Мыши с нарушенным воспроизведением хуже справлялись с задачей в лабиринте, часто возвращаясь на уже исследованные пути и, по-видимому, неспособные вспомнить, где они были. Как отметил соавтор исследования, профессор Касвелл Барри, работа выявила сбой в консолидации памяти, который виден на уровне отдельных нейронов. Мозг не перестает пытаться укреплять воспоминания – сам процесс становится неисправным.
Полученные данные могут помочь ученым выявлять болезнь Альцгеймера на более ранних стадиях или разрабатывать методы лечения, направленные на восстановление нормальной активности воспроизведения. В настоящее время команда изучает, можно ли манипулировать этим процессом с помощью нейромедиатора ацетилхолина, на который уже нацелены препараты для лечения симптомов болезни Альцгеймера.
