Dažās smadzeņu zonās novecošanās saglabā jauniešu savienojamību

Jauni pētījumi atklāj, ka daži smadzeņu reģioni saglabā spēju veidot jaunus savienojumus ilgi pēc tam, kad smadzenes vairs nepieaug.

Šī spēja saglabāt “bērnišķīgu” spēju pieaugušā vecumā potenciāli veicina mūsu spēju iemācīties jaunas prasmes un veidot jaunas atmiņas, novecojot.

Pētnieki no Vašingtonas Universitātes Medicīnas skolas Sentluisā un Alena Smadzeņu zinātnes institūtā Sietlā nonāca pie jaunajiem atklājumiem, salīdzinot gēnu aktivitātes līmeni dažādos smadzeņu reģionos.

Viņi identificēja pieaugušo smadzeņu reģionus, kur gēniem, kas saistīti ar jaunu savienojumu izveidi starp šūnām, ir augstāks aktivitātes līmenis. Tie paši gēni ļoti aktīvi darbojas arī jaunajās smadzenēs, tāpēc pētnieki šo gēnu aktivitātes modeli nosauca par “bērnišķīgu”.

"Mēs jau zinājām, ka pieaugušo cilvēka smadzenēs parasti ir lielāka aktivitāte starp šiem gēniem, salīdzinot ar citām cieši saistītām sugām, tostarp šimpanzēm un pērtiķiem," sacīja pirmais autors Manu S. Goyal, M.D.

"Mūsu jaunie rezultāti savieno šo darbību ar enerģijas ražošanas veidu, kas, kā zināms, ir noderīgs bioloģisko struktūru veidošanā, piemēram, jaunās nervu šūnu filiāles, kas nepieciešamas, lai pievienotu savienojumus smadzenēs."

Zinātnieki uzskata, ka jaunas saites starp smadzeņu šūnām palīdz iekodēt jaunas atmiņas un prasmes ilgi pēc tam, kad smadzenes pārstāj augt.

Pētījums ir publicēts žurnālā Šūnu vielmaiņa.

Pirms vairākiem gadiem vecākais autors Markuss Raihle, M.D., pētīja smadzeņu rijīgo cukura un skābekļa patēriņu, lai iegūtu enerģiju un iespējotu citas funkcijas, kad pamanīja, ka dažās smadzeņu zonās cukurs tiek patērēts ārkārtīgi lielā ātrumā.

Vēlāk viņš un viņa kolēģi parādīja, ka tas notika tāpēc, ka šie reģioni aktīvi iesaistījās alternatīvā enerģijas iegūšanas procesā, ko sauc par aerobo glikolīzi.

"Aerobā glikolīze notiek kā cukura patēriņa forma, ko labvēlīgi ietekmē vēža šūnas un citas strauji augošas šūnas," sacīja Gojols.

"Tas mums lika domāt, vai smadzeņu reģioni, kas izmanto aerobo glikolīzi, bija arī tie, kuriem bija visbērnākā gēnu aktivitāte, proti, tie, kas palīdz veidot jaunus smadzeņu šūnu savienojumus."

Jaunajam pētījumam Raihle sadarbojās ar Ph.D. Maiklu Havrilču un izveidoja Allena cilvēka smadzeņu atlantu - datu bāzi, kurā sīki aprakstīta gēnu darbība dažādās smadzeņu daļās un dažāda vecuma cilvēkiem.

Kad pētnieki izmantoja atlantu, lai apskatītu gēnu aktivitāti smadzeņu reģionos ar augstu aerobās glikolīzes līmeni, viņi atklāja, ka šiem reģioniem bija vairāk bērnu gēnu aktivitātes nekā citiem smadzeņu reģioniem.

Viņi arī identificēja vairāk nekā 100 gēnu, kas pastāvīgi bija aktīvāki šajos reģionos nekā citos.

Pētījuma ietvaros Gojols analizēja arī citu zinātnieku agrāko pētījumu datus, lai parādītu, ka maziem bērniem smadzenēs ir vairāk aerobās glikolīzes.

"Pieaugušo smadzenēs aerobā glikolīze veido apmēram 10 līdz 12 procentus no kopējā cukura patēriņa," viņš teica.

"Maziem bērniem aerobā glikolīze veido 30 līdz 40 procentus no kopējā cukura patēriņa."

Aerobā glikolīze ir mazāk efektīva enerģijas ražošanai nekā oksidatīvā glikolīze, alternatīva metode, kas izmanto skābekli un cukuru. Bet zinātnieki domā, ka pirmais ir labāks enerģijas avots straujai izaugsmei.

"Pat pieaugušajiem ir smadzeņu daļas, kas joprojām strauji mainās un pielāgojas, un tāpēc, iespējams, pieaugušo smadzenēs turpina izmantot aerobo glikolīzi," sacīja Gojols.

Pētnieki tagad pēta, vai problēmas noteiktās smadzeņu šūnās, kurās tiek izmantota aerobā glikolīze, veicina neiroloģiskās attīstības problēmas, piemēram, autismu vai garīgo atpalicību, vai neirodeģeneratīvos traucējumus, piemēram, Alcheimera slimību.

"Spēja atbalstīt pieaugušo smadzeņu šūnu vielmaiņas prasības, lai radītu jaunus savienojumus, kādu dienu var būt svarīga smadzeņu traumu un neirodeģeneratīvo traucējumu ārstēšanā," paskaidroja Gojols. "Mums ir daudz darāmā, bet tas ir intriģējošs ieskats."

Avots: Vašingtonas universitāte - Sentluisa