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

阿拉巴馬大學伯明翰分校

8月7日消息

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(jīng)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(jīng)元老化過程中移除樹突棘（Dendritic spines，突觸的關鍵組成部分）的結(jié)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(jù)表明，老年時期保留過去生活經(jīng)歷的能力是由突觸的質(zhì)量而非數(shù)量來決定的。

研究于2024年8月7日發(fā)表在《Science Advances》（最新影響因子：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(jīng)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。”

Herskowitz 說，這具有巨大的意義。“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。”

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(jīng)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(jīng)元上 55,521 個單獨樹突棘的三維數(shù)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(jīng)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(jīng)歷的能力。

對于來自顳葉皮層的神經(jīng)元，研究人員發(fā)現(xiàn)，樹突棘頭直徑（而非樹突棘的數(shù)量）在包含 β-淀粉樣斑塊評分、神經(jīng)原纖維纏結(jié)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(shù)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(chǎn)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(jīng)元體上的一種分支延伸，它從其他神經(jīng)元接收沖動。每個樹突上可以有數(shù)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(jīng)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(shù)萬個樹突棘的測量數(shù)據(jù)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。

該研究論文《樹突棘頭直徑可預測老年人的情景記憶表現(xiàn)》（Dendritic spine head diameter predicts episodic memory performance in older adults）的共同第一作者為阿拉巴馬大學伯明翰分校神經(jīng)病學系的 Courtney K. Walker 和 Evan Liu。

創(chuàng)立于1969年的阿拉巴馬大學伯明翰分校

參考文獻

Source：University of Alabama at Birmingham

Memory loss in aging and dementia: Dendritic spine head diameter predicts memory in old age

Reference：

Courtney K. Walker et al. ,Dendritic spine head diameter predicts episodic memory performance in older adults.Sci. Adv.10,eadn5181(2024).DOI:10.1126/sciadv.adn5181

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       原文標題 : 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