Глубокая стимуляция нейронов гиппокампа головного мозга восстанавливала как когнитивные, так и некогнитивные функции в мышиных моделях болезни Альцгеймера.
У людей с болезнью Альцгеймера развиваются дефекты когнитивных функций, таких как память, а также проблемы с некогнитивными функциями, которые могут сопровождаться тревогой и депрессией.
В статье, опубликованной в научном журнале Cell Stem Cell, исследователи использовали мышей для изучения процесса образования новых нейронов во взрослом возрасте, называемого нейрогенезом гиппокампа взрослых (AHN).
Исследование показало, что глубокая стимуляция новых нейронов мозга помогла восстановить как когнитивные, так и некогнитивные функции в моделях болезни Альцгеймера на мышах.
«Мы были удивлены, обнаружив, что активации лишь небольшой популяции новых нейронов у взрослых было достаточно, чтобы внести значительный вклад в эти функции мозга», — комментирует автор исследования Хуан Сонг, сотрудник Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл.
Нейроны были модифицированы путем глубокой стимуляции мозга супраммамилярного ядра (СМЯ), расположенного в гипоталамусе.
«Мы пытаемся выяснить механизмы, лежащие в основе этих полезных эффектов», — добавляет Сонг.
В этом исследовании использовались две разные мышиные модели болезни Альцгеймера. Исследователи применили оптогенетику для стимуляции СМЯ и усиления AHN у мышей с болезнью Альцгеймера. Их более ранние исследования показали, что стимуляция СМЯ может увеличить производство новых нейронов и улучшить их качество у нормальных взрослых мышей.
В новом исследовании ученые показали, что эта стратегия также была эффективна у мышей с болезнью Альцгеймера, приводя к генерации новых нейронов, которые лучше связывались с другими областями головного мозга.
Однако для улучшения памяти и настроения недостаточно иметь более совершенные новые нейроны. Улучшение поведения у мышей с болезнью Альцгеймера наблюдалось только тогда, когда эти новые нейроны активировались с помощью хемогенетики.
Результаты показали, что для восстановления поведения в мозге при болезни Альцгеймера требуется многоуровневое усиление новых нейронов — увеличение количества, свойств и активности.
Чтобы лучше понять механизм, ученые также проанализировали белковые изменения в гиппокампе мышей с болезнью Альцгеймера в ответ на активацию СМЯ-модифицированных новых нейронов.
Исследователи обнаружили несколько хорошо известных белковых путей, активируемых внутри клеток, включая те, которые, как известно, важны для улучшения работы памяти, а также те, которые позволяют устранять бляшки, связанные с болезнью Альцгеймера.
«Поразительно, что многоуровневое усиление такого небольшого числа новых нейронов внесло такой значительный функциональный вклад в больной мозг животных», — комментирует Сонг. «Мы также были удивлены, обнаружив, что активация нейронов, усиленных СМЯ, способствует процессу, который потенциально может удалять бляшки».
Будущие усилия команды ученых будут сосредоточены на разработке потенциальных терапевтических средств, которые имитируют полезные эффекты, опосредованные активацией СМЯ-модифицированных новых нейронов.
«Мы надеемся, что эти препараты смогут оказать терапевтическое воздействие на пациентов с низким или отсутствующим нейрогенезом в гиппокампе», — заключает Сонг. «В конечном счете, надежда состоит в том, чтобы разработать первую в своем классе узконаправленную терапию для лечения болезни Альцгеймера и связанной с ней деменции».