هل يمكن أن يكون تكوين الخلايا العصبية والتغيير أمرًا أساسيًا للمرونة المعرفية؟

ملخص: يقترب الباحثون من العلاقة بين التكيف المعرفي والنمو العصبي للبالغين. لقد طوروا نموذجًا حيوانيًا جديدًا لاختبار المرونة المعرفية عن طريق إضافة طبقات من التعقيد إلى تحدي المتاهة. أدى تشعيع جاما إلى تثبيط التكيف المعرفي واستجابت خلايا عصبية محددة حديثة التكوين بشكل مختلف للمهمة. يبدو أن الشيخوخة وتكوّن الخلايا العصبية في الحصين يرتبطان ارتباطًا وثيقًا بالمرونة الإدراكية.

مفتاح الحقائق:

1. استخدمت هذه الدراسة اختبار متاهة جديد حيث كان على الفئران التكيف مع الإشارات الديناميكية للعثور على منصة مغمورة.
2. أثر التعرض لأشعة جاما على المرونة الإدراكية دون التأثير على تعلم المهام الأساسية، مما دفع الفئران إلى البحث عن المنصة في موقعها القديم.
3. يتم التأكيد بشكل أكبر على العلاقة بين المرونة المعرفية وتولد الخلايا العصبية مع التقدم في السن، مما يشير إلى المجالات المحتملة للتدخلات العلاجية.

مصدر: جامعة ستوني بروك

تعد القدرة على التحول من نوع واحد من استراتيجيات حل المشكلات المعرفية إلى نوع آخر عندما تتغير الظروف، والمعروفة باسم القدرة على التكيف المعرفي أو المرونة، وظيفة أساسية للإنسان. عندما تتراجع هذه القدرة – بسبب الشيخوخة أو المرض أو الصدمة أو التعرض البيئي – يصبح السلوك العقلي أكثر مرونة ويكافح الشخص للتكيف مع المتطلبات المعرفية الجديدة ويصبح عالقًا في طرق التفكير السابقة.

نفس الظروف المعاكسة – المرض والشيخوخة – تؤثر أيضًا على عملية تكوين خلايا عصبية جديدة بعد فترة طويلة من الولادة (تسمى تكوين الخلايا العصبية عند البالغين). ومع ذلك، فإن العلاقة بين الشرطين لا تزال بعيدة المنال. يعتقد فريق من الباحثين بقيادة علماء في جامعة ستوني بروك أن لديهم فهمًا جديدًا لدور التكيف المعرفي وتكوين الخلايا العصبية لدى البالغين.

تم تسليط الضوء على عملهم ونتائجهم في ورقتين حديثتين، إحداهما مجلة علم الأعصابو واحد الحدود في علم الأعصاب.

غريغوري إنيكولوبوف، دكتوراه، أستاذ في قسم التخدير في كلية النهضة للطب بجامعة ستوني بروك. ومركز الجامعة لعلم الوراثة التنموية والمؤلف الرئيسي لكلا المقالين، وفقًا للمجموعة الكاملة من التأثيرات التي تؤثر على الإدراك. وفي غياب نماذج بحثية فعالة، تصبح المرونة بعيدة المنال بالنسبة للعلماء.

قام هو وزملاؤه بتطوير نموذج حيواني جديد يركز على المهام السلوكية، وهو مصمم لتحدي الفئران للاستجابة لإشارات مختلفة للتنقل في متاهة.

يتطلب الإصدار الشائع من هذه المهمة من الماوس تحديد موقع منصة مغمورة في بركة من الماء، وتذكر موقع المنصة مع إشارات مختلفة حول البركة (على سبيل المثال، الدوائر والصلبان الملصقة على جدران المنطقة)، ثم استخدم هذه الإشارات. للانتقال إلى المنصة (حيث يمكن للمرء أن يعرف موقع متجر دراجات محلي بالنسبة إلى لافتات المتاجر الأخرى الموجودة في نفس المبنى).

صمم المؤلفون تقييمًا سلوكيًا جديدًا بإضافة متغيرات أخرى إلى المهمة الشائعة، مثل تغيير لون حوض السباحة يوميًا، وتعليق ألعاب الأطفال فوق حوض السباحة، وتغيير وضع المسرح (مثل تغيير المتجر وتغيير المبنى الألوان). حول متجر الدراجة).

في مجلة علم الأعصاب ركز المقال، الذي تم اختياره ليكون غلافًا للطبعة، على كيفية تركيز الفريق على كيفية تأثير التعرض للإشعاع على المرونة الإدراكية وتكوين الخلايا العصبية في الحصين، وهي منطقة دماغية تشارك في التعلم والذاكرة.

باستخدام نموذج تجريبي، لم يؤثر التعرض لأشعة غاما على كيفية تعلم الفئران لنسخة عامة من المهمة، ولكنه قلل من المرونة الإدراكية لدى الحيوانات أثناء تمسكها بالروتين وتفتيش المنصة. المكان القديم

“في الحيوانات المعرضة لهذه المهمة الجديدة المعقدة، وجدنا أن الخلايا العصبية المشكلة حديثًا يتم تنشيطها من خلال جوانب انتقائية من المهمة، على سبيل المثال من خلال الإشارات المحلية (الدمى) المعلقة فوق الرأس”، كما يقول إيفجيني أملتشينكو، دكتوراه، عالم أبحاث في المختبر والمؤلف الأول في كلا الورقتين.

ويضيف: “من المثير للاهتمام أن الاستجابة كانت محددة للخلايا العصبية المولدة لدى البالغين والتي وُلدت قبل ثلاثة أشهر من التجربة، ولكن ليس للخلايا العصبية الأصغر سنًا”.

نظرًا لأن الشيخوخة مرتبطة بضعف المرونة الإدراكية ووظائف الدماغ الأخرى، فقد اختبر الباحثون الفئران البالغة (6 أشهر) والفئران البالغة (14 شهرًا) باستخدام نفس مهمة المتاهة المعقدة – المصممة خصيصًا للحث على المرونة الإدراكية.

تم وصف هذا العمل في الحدود في علم الأعصاب أدت الورقة إلى اكتشاف أن الانخفاض المرتبط بالعمر في التكيف المعرفي يرتبط بقوة بمستويات تكوين الخلايا العصبية في الحصين.

وفقًا لإينيكولوبو، وجد الفريق علاقة مهمة بين أداء الحيوان في المهمة وكمية الخلايا العصبية التي تم إنشاؤها في الحيوان قبل عدة أسابيع أو أشهر من إكمال المهمة.

“الحيوانات المعرضة لظروف اصطناعية (التعرض للإشعاع) أو طبيعية (الشيخوخة) تظهر انخفاضًا في تكوين الخلايا العصبية، وتأخر التعلم، وضعف الذاكرة، وانخفاض استخدام استراتيجيات التنقل الفعالة عند مواجهة المواقف التي تتطلب تعديل استراتيجيات البحث التي تم تعلمها مسبقًا،” الدكتور. أملتشينكو.

“وهذا يؤكد أهمية تكوين الخلايا العصبية الحصين في دعم المرونة المعرفية.”

ومن الجدير بالذكر أن الفئران الأكبر سنا أظهرت تحسنا وضاقت فجوة الأداء مع الفئران الأصغر سنا بعد تدريب إضافي، وهو مؤشر على قدرة الدماغ المتقدم في السن على التكيف.

وأضاف إنيكولوبوف أن العمل الشامل الموصوف في الورقتين “يشير إلى وجود علاقة أوثق بين درجة المرونة العصبية والمعرفية في مرحلة البلوغ من عمليات التعلم والذاكرة النموذجية.

يثير هذا الارتباط احتمالًا مثيرًا بأن زيادة مستويات تكوين الخلايا العصبية قد تكون بمثابة استراتيجية للتخفيف من آثار الشيخوخة أو التدهور المعرفي المرتبط بالأمراض.

من خلال المراقبة الدقيقة لمجموعات الخلايا العصبية التي ولدت في أوقات مختلفة قبل التجربة، سيستمر الباحثون في اختبار المرونة المعرفية وتولد الخلايا العصبية في نموذجهم، ومعرفة ما إذا كان من الممكن استخدام اختبارهم لفحص المركبات في الفئران التي قد تزيد من المرونة المعرفية.

وفي النهاية، يأملون في تطوير العمل على استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي لدى البشر لفهم كيفية تأثير الشيخوخة أو المرض على المرونة الإدراكية.

حول هذه المرونة المعرفية وأخبار أبحاث تكوين الخلايا العصبية

مؤلف: غريغوري إنيكولوبوف
مصدر: جامعة ستوني بروك
اتصال: غريغوري إنيكولوبوف – جامعة ستوني بروك
صورة: يُنسب الفيلم إلى Neuronews

البحث الأصلي: الوصول المفتوح.
“يرتبط الانخفاض المرتبط بالعمر في المرونة المعرفية بمستويات تكوين الخلايا العصبية في الحصين“يفجيني م. أملتشينكو وآخرون. الحدود في علم الأعصاب

وصول مغلق.
“تضعف المرونة الإدراكية بشكل انتقائي بسبب الإشعاع وترتبط بالتجنيد التفاضلي للخلايا العصبية المولودة في البالغين.“يفجيني م. أملتشينكو وآخرون. مجلة علم الأعصاب

ملخص

يرتبط الانخفاض المرتبط بالعمر في المرونة المعرفية بمستويات تكوين الخلايا العصبية في الحصين

ترتبط الشيخوخة بضعف في التعلم والذاكرة والمرونة المعرفية، فضلا عن الانخفاض التدريجي في تكوين الخلايا العصبية الحصين.

قمنا بالتحقيق في أداء الفئران البالغة من العمر 6 و 14 شهرًا (تعتبر في منتصف العمر وأواخر العمر، على التوالي) في مهام التعلم والذاكرة بناءً على متاهة موريس المائية (MWM) وحددنا مستويات تكوين الخلايا العصبية السابقة والحالية.

على الرغم من أن أداء كلا الفئتين العمريتين بنجاح على النسخة المكانية من MWM (sMWM)، مقارنة بالإصدارات المعدلة من MWM، كان أداء الفئران الأكبر سنا أقل جودة من الفئران الأصغر سنا، مما يتطلب إعادة تقييم الخبرة السابقة.

تم العثور على هذا في نسخة معكوسة من MWM (rMWM) وكان واضحًا بشكل خاص في سياق التمييز MWM (cdMWM)، وهي مهمة جديدة تتطلب دمج مختلف الإشارات البعيدة، والإشارات المحلية، والسياقات المتغيرة وتعديل البحث المستخدم سابقًا الاستراتيجيات.

تم ضعف الفئران الأكبر سنا في العديد من التدابير التي تمثل rMWM وcdMWM، ومع ذلك، فقد أظهرت تحسنا وضاقت فجوة الأداء مع الفئران الأصغر سنا بعد تدريب إضافي.

علاوة على ذلك، قمنا بتحليل الخلايا العصبية القديمة وغير الناضجة في التلفيف المسنن الحصين ووجدنا علاقة ذات دلالة إحصائية بين مستويات تكوين الخلايا العصبية في الفئران الفردية وأدائها في المهام التي تتطلب المرونة المعرفية.

توفر هذه النتائج شرحًا شاملاً للتغيرات المرتبطة بالعمر في التعلم والذاكرة وتؤكد أهمية تكوين الخلايا العصبية الحصين في دعم المرونة المعرفية.

ملخص

تضعف المرونة الإدراكية بشكل انتقائي بسبب الإشعاع وترتبط بالتجنيد التفاضلي للخلايا العصبية المولودة في البالغين.

التعرض لمستويات عالية من الإشعاعات المؤينة، مثل تلك الناتجة عن الإجراءات الطبية أو الحوادث الكارثية أو استكشاف الفضاء، يزيد من خطر الضعف الإدراكي.

النطاق الكامل للإعاقات الإدراكية الناجمة عن الإشعاع غير معروف لأن الاختبارات شائعة الاستخدام قد لا تكون حساسة بدرجة كافية أو تم ضبطها بشكل كافٍ لتقييم الجوانب السلوكية الدقيقة المتأثرة بالإشعاع.

هنا، سألنا ما إذا كان التشعيع γ يؤثر على التعلم والذاكرة والقدرة الشاملة على تعديل السلوك للتعامل مع بيئة مليئة بالتحديات (المرونة المعرفية / السلوكية).

قمنا بتطوير تقييم سلوكي جديد، مهمة التمييز السياقي في متاهة موريس المائية (cdMWM)، والتي تعتمد على الحصين وتتطلب دمج مختلف الإشارات السياقية وتعديل استراتيجيات البحث.

قمنا بتعريض الفئران الذكور لأشعة 1 أو 5 غراي، وقمنا بتدريبهم بشكل مستمر على مهام MWM المكانية، ومهام MWM المعكوسة، وcdMWM في نقاط زمنية مختلفة بعد التشعيع، وقمنا بتقييم تعلمهم واستراتيجيات البحث الملاحية والذاكرة.

تم تنفيذ الفئران المعرضة لـ 5 غراي بنجاح في مهام MWM المكانية والانعكاسية؛ ومع ذلك، في مهمة cdMWM بعد 6 أو 8 أسابيع (ولكن ليس 3 أسابيع) من التشعيع، أظهروا عجزًا مؤقتًا في التعلم، وانخفاضًا في استخدام استراتيجيات البحث الدقيقة المكانية الفعالة أثناء التعلم، وبعد 6 أسابيع من التشعيع، عجزًا في الذاكرة.

لاحظنا ضعف تكوين الخلايا العصبية بعد التشعيع والتنشيط الانتقائي للخلايا العصبية حديثي الولادة البالغة من العمر 12 أسبوعًا بواسطة مكونات محددة من نموذج تدريب CDMWM.

وهكذا، يكشف نموذجنا السلوكي الجديد عن تأثيرات تشعيع γ على المرونة الإدراكية، ويقترح إطارًا زمنيًا ممتدًا للنضج الوظيفي للخلايا العصبية الحصينية الجديدة.