كيف تغير الشيخوخة قدرة خلايا الدماغ على الحفاظ على الذاكرة؟

أثبت فريق من العلماء من جامعة نانيانج التكنولوجية في سنغافورة أن التواصل بين الخلايا العصبية التي ترمز للذاكرة يتعطل مع تقدم السن، ويمكن أن تبدأ هذه العملية في منتصف العمر.

توفر نتائج الدراسة، التي نشرت في مجلة Nature Communications، رؤى جديدة حول عملية شيخوخة العقل البشري وتمهد الطريق للعلاجات للحفاظ على الصحة العقلية للفرد المسن، وفقا لموقع ميديكال إكسبريس.

ودرس العلماء منذ فترة طويلة تأثير الشيخوخة على الوظائف التنفيذية للدماغ، مثل ضعف التحكم في النفس والذاكرة العاملة.

تدهور الذاكرة مع التقدم في العمر

في حين أنه من الثابت أن الذاكرة يمكن أن تتدهور مع تقدم الإنسان في العمر، إلا أنه لم يكن من الواضح ما هي التغييرات التي تحدث على مستوى الخلايا العصبية في الدماغ الفردية والتي تسبب هذا - حتى الآن.

استخدمت الدراسات السابقة خلايا عصبية من موضوعات ميتة، لكن فريق كلية لي كونج تشيان للطب (LKCMedicine) قام بقياس النشاط في الوقت الحقيقي للخلايا العصبية الفردية في الفئران الحية.

ولإجراء هذه القياسات، اعتمد الفريق تقنية تصوير بصري تم الكشف عنها مؤخرًا، مما سمح لهم بفهم وظيفة كل خلية عصبية من خلال قياس نشاطها العصبي في سياق الذاكرة العاملة.

في التجارب المعملية، قام علماء جامعة NTU بالتحقيق في كيفية استجابة الخلايا العصبية في الفئران من ثلاث فئات عمرية مختلفة - الشباب، ومتوسطي العمر، والشيخوخة - للمهام التي تتطلب الذاكرة.

وأظهر الباحثون أنه بالمقارنة مع الفئران الصغيرة، فإن الفئران متوسطة العمر وكبار السن تحتاج إلى المزيد من جلسات التدريب لتعلم مهام جديدة، مما يشير إلى بعض التراجع في الذاكرة وقدرات التعلم من منتصف العمر.

ولكن أبعد من ذلك، وجدوا أيضًا تغيرات في الخلايا العصبية لدى الفئران الأكبر سنًا.

ضعف الروابط بين الخلايا العصبية

باستخدام التقنيات البصرية المتقدمة (تصوير الكالسيوم والتلاعب البصري الوراثي) التي تسمح للباحثين بمراقبة العديد من الخلايا العصبية الفردية والتلاعب بنشاطها، اكتشف فريق NTU أن الخلايا العصبية في جزء واحد من الدماغ، قشرة الفص الجبهي، أظهرت قدرة قوية على تشفير الذاكرة لدى الفئران الصغيرة.

ومع ذلك، فإن هذه القدرة على الاحتفاظ بالذاكرة تتضاءل لدى الفئران في منتصف العمر وكبار السن بسبب ضعف الاتصالات بين الخلايا العصبية، مما يجعل الفئران تستغرق وقتًا أطول للتذكر وأداء المهام.

في حين أن العلماء يعرفون أن الروابط بين الخلايا العصبية ضرورية لتخزين الذاكرة، إلا أنه لم يتم إثبات تجريبيًا من قبل في الدماغ الحي كيف تسبب تغيرات خلايا الدماغ المتقدمة في السن إضعاف الروابط.

وبالتالي تشير النتائج إلى أن تقوية الروابط الضعيفة بين الخلايا العصبية، من خلال أنشطة تدريب الذاكرة، يمكن أن يساعد في تأخير تدهور الذاكرة العاملة لدى الأشخاص مع تقدمهم في السن.

قال الباحث الرئيسي والأستاذ المساعد تسوكاسا كاميجاكي من LKCMedicine بجامعة NTU: «تسلط دراستنا الضوء على انخفاض كبير في التواصل بين الخلايا العصبية المسؤولة عن تشفير الذكريات في قشرة الفص الجبهي - وهو عامل رئيسي في انخفاض الذاكرة العاملة المرتبطة بالعمر، والتي كانت عملية عصبية لم تكن واسعة النطاق. مفهومة حتى الآن».

وأضاف: «يوفر هذا الاكتشاف المزيد من الأدلة على أن التدخل الاستباقي يمكن أن يحسن التواصل بين الخلايا العصبية، وتشمل أمثلة التدخل تغييرات في نمط الحياة مثل التدريب المعرفي والتمارين المنتظمة، ويمكن لهذه الأنشطة أن تخفف من تأثير الشيخوخة المعرفية وتعزز الصحة المعرفية العامة للأشخاص مع تقدمهم في السن».

تراجع الذاكرة

وأظهرت تجارب أخرى أيضًا أن ضعف الروابط بين الخلايا العصبية أدى إلى عدم استقرار الدوائر العصبية في قشرة الفص الجبهي منذ منتصف العمر، مما أدى إلى ضعف القدرة على الاحتفاظ بالذاكرة.

استخدم فريق NTU تقنية علم البصريات الوراثي - وهي طريقة تستخدم قنوات أيونية حساسة للضوء مصممة وراثيًا في الخلايا العصبية والتي تمكن من التحكم في نشاط الخلايا العصبية من خلال تحفيز الضوء - لإيقاف الخلايا العصبية في الدماغ لفترة وجيزة لمدة ثانية أو ثانيتين، ووجدوا أن الذاكرة العاملة الدوائر في الفئران في منتصف العمر حساسة بشكل خاص للانقطاعات القصيرة في النشاط العصبي.

قال المؤلف الأول المشارك ومساعد أبحاث الطب في LKCM Huee Ru Chong: «تظهر دراستنا التي استمرت 4 سنوات أن الوظيفة المستمرة لدوائر الفص الجبهي أمر بالغ الأهمية لمهام الذاكرة. وحقيقة أن دوائر الدماغ أظهرت علامات التدهور منذ منتصف العمر تسلط الضوء على الحاجة إلى للاستراتيجيات السريرية لحماية صحتنا العقلية في أقرب وقت ممكن».

قال المؤلف الأول المشارك وزميل أبحاث LKCMedicine، الدكتور يد الله رانجبار سلاملو: «لقد وجدنا أن قشرة الفص الجبهي لدى الفئران تظل نشطة عندما تتذكر الأشياء، مثل البشر، وتشير النتائج إلى أن الفئران يمكن أن تكون نموذجًا جيدًا لدراسة كيفية عمل الذاكرة، وعملية الشيخوخة، وبالتالي، تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أنه كما هو الحال في الفئران، قد يبدأ دماغنا في التدهور في وقت مبكر مع تقدمنا ​​في السن».

قال الأستاذ المشارك في الطب في LKCM ناجيندران كانديا، وهو طبيب أعصاب استشاري زائر كبير في مستشفى الجامعة الوطنية في سنغافورة ومستشفى خو تيك بوات، والذي لم يشارك في الدراسة: «في البشر، تلعب قشرة الفص الجبهي دورًا رئيسيًا في تنظيم، والاحتفاظ، واسترجاع المعلومات، توفر النتائج المثيرة التي توصل إليها فريق NTU رؤى حول التغيرات العصبية المحددة في قشرة الفص الجبهي المرتبطة بالشيخوخة، وستكون هذه المعرفة الجديدة ذات أهمية سريرية كبيرة في تصميم التدخلات المعرفية لتأخير انخفاض الذاكرة المرتبط بالعمر».

وفي تعليقه كخبير مستقل، قال الدكتور جون نيشياما، الأستاذ المساعد في برنامج علم الأعصاب والاضطرابات السلوكية في كلية الطب في جامعة ديوك-NUS: «من المعروف أن أداء الدماغ يتراجع مع التقدم في السن، إلا أن الأسباب الكامنة وراء ذلك تظل بعيدة المنال».

وأضاف: «تقدم هذه الدراسة الرائدة من NTU سنغافورة رؤى عصبية رئيسية حول انخفاض الذاكرة العاملة المرتبطة بالعمر، وتسليط الضوء على انخفاض التواصل العصبي في قشرة الفص الجبهي للفأر بدءًا من منتصف العمر، ويؤكد هذا البحث على أهمية التدخلات الإستراتيجية المبكرة لمكافحة التدهور المعرفي، وتوفير إطار حيوي لأبحاث الشيخوخة المستقبلية وصيانة صحة الدماغ».