脑

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一种神经途径,无损伤但高频脑冲击钝性正常脑功能,并识别了学习和记忆的长期问题。该发现表明,可以设计和制定量身定制的药物治疗,以重新激活和正常化认知功能,在乔治城大学医学中心表示神经科学家。

在国家卫生研究院工作的调查人员之前,先前发现不常见的温和头部影响没有对学习和记忆产生影响,而是在他们的新研究中,他们可以在10中报告自然通信,调查人员发现,当这些非损坏头部冲击的频率增加时,适应并改变其函数的方式。调查人员发现负责这种对大脑的下调的分子途径,可以防止这种适应发生。

本研究首先提供了在高度重复和非常温和的脑部后脑中大脑发生的情况的详细分子分析,使用小鼠作为一个该研究的高级调查员称,乔治城神经科学系和脑损伤和痴呆实验室负责人的高级调查员,Mark Burns,Ph.D.。

“这一领域的大多数研究一直处于鼠标模型,更严重或者用慢性创伤性脑病(CTE)的人体大脑(CTE),“他说。CTE是一种在具有重复性历史的人们中发现的退行性脑疾病。”这意味着我们仅关注CTE病理学如何发展。我们的目标是了解大脑如何变化,以响应许多年轻足球运动员的低级脑袋,例如,常规历史。“

研究人员发现,平均高中和大学的足球运动员每周收到21个脑袋,而一些专业的球员,如防守结束,经验两倍多。据称来自脑袋影响的行为问题已在运动员接触反复脑子冲击中报告。问题范围从轻度学习和内存赤字到包括侵略,冲动和睡眠障碍。

“这些调查结果代表了对运动员及其家人的希望,担心行为和记忆的变化意味着CTE是在他们的未来,”伯恩斯说。

在这项小鼠的研究中,研究人员模仿了足球运动员所经历的温和头部影响。在头部冲击停止后,小鼠显示较慢的学习和损坏的记忆召回召回。实验结束后,对其大脑进行详细分析表明,没有炎症或TAU病理,通常在脑创伤或CTE的人的大脑中看到。

要了解这些记忆变化的生理学,这项研究的CO-First作者,Bevan Main,Ph.D.,乔治城神经科学助理教授,进行了大脑的RNA测序。“这类分析有很多事情可以指出,例如在神经细胞中激活能量使用或类似CTE的途径,”主题说。“所有测序研究都保持指向同样的事情 - 在神经元之间提供通信的突触。”

下一步是弄清楚如何改变突触功能。斯蒂芬妮·斯洛利,博士学位,乔治城的神经科学跨学科计划和该研究的其他第一个共同作者进行了对不同神经元进行的电生理学研究,这些研究被带入神经元之间通过的不同神经递质的化学品,通过突触,携带功能说明。“大脑通过突触通信途径有线,虽然我们发现这些电线完好无损,但它们使用谷氨酸传达的方式被彻底地延续,压抑”。

谷氨酸是大脑中最丰富的神经递质,并且发现超过60%的脑突触。它在突触可塑性中起着作用,这是大脑在神经元之间的信号变化或削弱神经元之间的信号,以形成学习和记忆。

“谷氨酸通常在大脑中非常紧密调节,但我们知道头部的影响会导致谷氨酸的爆发释放。我们认为大脑正在适应由高频头部冲击引起的谷氨酸的重复爆发,并抑制其正常反应谷氨酸盐,也许是一种保护神经元的一种方法,“滑板解释道。她发现,在谷氨酸释放中检测到并对谷氨酸释放作出反应的方式有变化,这降低了学习新信息的神经元能力。

伯恩斯说,通过单个脑袋击中或罕见的命中,突触不会通过这种重新调整。但在只有一周的频繁的温和击中后,谷氨酸检测仍然在撞击结束后至少一个月钝化。与安慰剂组相比,受影响的小鼠在学习和记忆中表现出缺陷。

作者证实,认知的变化是由于在经历一系列头部敲击之前通过给予一组小鼠来阻断谷氨酸传播的药物来谷氨酸。这种药物是FDA批准用于治疗阿尔茨海默病。尽管暴露于命中,但这些小鼠并未在其突触或神经传递中制定适应性,并且没有发展认知问题。

“这告诉我们,我们在头部冲击小鼠中看到的认知问题是由于大脑工作方式的变化而发生,而不是因为我们具有无法弥补的脑损伤或CTE,”主要说。“我们将非常不太可能在年轻球员中使用这样的药物作为一个神经保护剂,然后运动,因为并非所有球员都会发展认知障碍,”他说。“更有可能是我们可以利用我们的调查结果来开发瞄准突触和逆转这种情况的治疗。这项工作已经开始了”

烧伤相信CTE和这种新发现的机制是不同的。“我相信CTE对暴露于头部影响的运动员来说是一个真正关注的人,但我也认为我们的新发现的沟通问题独立于CTE。虽然有关头部的影响可以改变大脑作品的方式,但这项研究揭示了这一点重复后学习和记忆缺陷影响不会自动意味着未经治疗的神经退行性疾病的未来。“

更多信息:Stephanie S. Sloley等,高频头部冲击导致慢性突触适应和小鼠的长期认知障碍,自然通信(2021)。DOI:10.1038 / S41467-021-22744-6

信息信息:自然通信