衰老和失智癥中的記憶喪失：樹突棘頭直徑可預測老年記憶能力

一項新研究表明，老年時期保留過去生活經歷的能力是由突觸的質量而非數量來決定的。

在人的一生中，記憶力會不同程度地減退，剝奪了老年人回憶個人經歷的能力。長期以來，人們一直認為，這種漸進且?guī)缀醪豢杀苊獾倪^程是大自然在大腦神經元老化過程中移除樹突棘（Dendritic spines，突觸的關鍵組成部分）的結果。

由阿拉巴馬大學伯明翰分校（University of Alabama at Birmingham，UAB）和伊利諾伊州芝加哥拉什大學（Rush University）醫(yī)學中心的研究人員領導并在《科學進展》（Science Advances）雜志上發(fā)表的一項研究現(xiàn)在提供證據表明，老年時期保留過去生活經歷的能力是由突觸的質量而非數量來決定的。

研究于2024年8月7日發(fā)表在《Science Advances》（新影響因子：11.7）雜志上

“這是一個突破性的發(fā)現(xiàn)，”阿拉巴馬大學伯明翰分校神經病學系的副教授、該研究的通訊作者 Jeremy Herskowitz 博士說，“ 35 年來，主流觀念一直認為記憶力下降主要是由樹突棘的喪失引起的。從 40 歲到 85 歲，樹突棘和突觸的自然喪失是完全正常的。這種自然喪失會導致我們所有人在衰老過程中感到認知能力下降。然而，我們證明，盡管存在突觸喪失，但剩余的突觸可以彌補這種喪失?！?/span>

Herskowitz 說，這具有巨大的意義?！?/span>即使在 80 歲、90 歲或 95 歲的老年人中，突觸形成仍然具有足夠的可塑性來保留記憶。這意味著，如果你正在衰老或由于阿爾茨海默病失智癥而出現(xiàn)記憶力下降，那么重塑樹突棘和突觸的療法可能會極大地促進記憶力?！?/span>

這項研究得到了拉什大學宗教秩序研究和拉什記憶與衰老項目（ROSMAP）的支持。ROSMAP 項目招募了 65 歲或以上的天主教修女、神父和修士，他們在納入研究時沒有已知的失智癥。參與者每年接受醫(yī)療和心理評估，并同意在死后捐贈大腦。

Herskowitz 及其同事研究了來自 128 名 ROSMAP 參與者的死后大腦樣本。這些參與者在死亡時的平均年齡為 90.5 歲，具有不同的認知表現(xiàn)評分和與阿爾茨海默病相關的神經病理學。他們每年都接受了情景記憶、視覺空間能力/感知定向、感知速度、語義記憶和工作記憶等方面的認知測試。研究包括從每個大腦中提取的兩個樣本，一個來自對長期記憶至關重要的顳葉皮層，另一個來自前額葉前運動皮層。

在對大腦樣本進行染色、拍攝薄片并構建 2,157 個神經元上 55,521 個單獨樹突棘的三維數字重建后，研究人員使用了兩種統(tǒng)計方法，其中一種采用了創(chuàng)新的機器學習技術，以查看 16 種不同的樹突棘形態(tài)測量值是否與 17 種不同的腦功能、年齡和阿爾茨海默病神經病理學測量值中的任何一種相關。其中一項腦功能測量是情景記憶——即回憶日常事件和過去個人經歷的能力。

對于來自顳葉皮層的神經元，研究人員發(fā)現(xiàn)，樹突棘頭直徑（而非樹突棘的數量）在包含 β-淀粉樣斑塊評分、神經原纖維纏結病理學和性別的模型中提高了對情景記憶的預測能力。較大的棘頭直徑與更好的情景記憶表現(xiàn)相關，支持了新興假說，即在顳葉皮層中，對于老年記憶而言，突觸強度比突觸數量更為關鍵。

“靶向維持棘頭直徑或突觸強度的通路，而不是維持或產生新棘或突觸的通路，可能為阿爾茨海默病臨床前階段的老年人帶來更大的治療益處，”  Herskowitz 說。

樹突是神經元體上的一種分支延伸，它從其他神經元接收沖動。每個樹突上可以有數千個被稱為棘的小突起。每個棘的頭部可以形成一個接觸點，稱為突觸，以接收來自另一個神經元軸突發(fā)送的沖動。在形成新突觸的過程中，樹突棘可以快速改變形狀或體積，這是腦可塑性過程的一部分。創(chuàng)建或消除突觸是腦功能的基本機制。

Herskowitz 說，收集數萬個樹突棘的測量數據花費了兩年半的時間。這項艱巨的工作始于 2019 年，并一直持續(xù)到 COVID-19 大流行期間，阿拉巴馬大學伯明翰分校的研究人員在疫情限制下進行了這項工作。