Některé oblasti mozku udržují mladistvou konektivitu při stárnutí

Nový výzkum zjišťuje, že některé oblasti mozku si zachovávají schopnost navazovat nová spojení dlouho poté, co mozek přestane růst.

Tato schopnost zachovat si „dětskou“ schopnost v dospělosti potenciálně přispívá k naší schopnosti učit se novým dovednostem a formovat nové vzpomínky, jak stárneme.

Vědci z Washington University School of Medicine v St. Louis a Allen Institute for Brain Science v Seattlu dospěli k novým poznatkům srovnáním úrovní genové aktivity v různých oblastech mozku.

Identifikovali oblasti mozku dospělých, kde geny spojené s konstrukcí nových spojení mezi buňkami mají vyšší úroveň aktivity. Stejné geny jsou také vysoce aktivní v mladých mozcích, proto vědci tento vzorec genové aktivity nazvali „dětský“.

"Již jsme věděli, že dospělý lidský mozek má obecně větší aktivitu mezi těmito geny ve srovnání s jinými blízce příbuznými druhy, včetně šimpanzů a opic," uvedl první autor Manu S. Goyal, M.D.

"Naše nové výsledky spojují tuto aktivitu s formou výroby energie, o které je známo, že je užitečná pro budování biologických struktur, jako jsou nové větve nervových buněk potřebné k přidání spojení v mozku."

Vědci se domnívají, že nová spojení mezi mozkovými buňkami pomáhají zakódovat nové vzpomínky a dovednosti dlouho poté, co mozek přestane růst.

Studie byla publikována v časopise Buněčný metabolismus.

Před několika lety hlavní autor Marcus Raichle, M. D., zkoumal nenasytnou spotřebu cukru a kyslíku v mozku, aby vyrobil energii a umožnil další funkce, když si všiml, že několik oblastí mozku konzumovalo cukr výjimečně vysokou rychlostí.

On a jeho kolegové později ukázali, že to bylo proto, že se tyto regiony aktivně účastnily alternativního procesu výroby energie zvaného aerobní glykolýza.

"Aerobní glykolýza je formou konzumace cukru zvýhodněná rakovinnými buňkami a dalšími rychle rostoucími buňkami," řekl Goyal.

"To nás přimělo zajímat se, zda oblasti mozku, které používají aerobní glykolýzu, byly také těmi, které měly nejvíce dětskou genovou aktivitu, a to těmi, které pomáhají vytvářet nová spojení mozkových buněk."

Na nové studii Raichle spolupracoval s Michaelem Hawrylyczem, Ph.D., a vytvořil Allenův lidský mozkový atlas, databázi podrobně popisující aktivitu genů v různých částech mozku a od lidí různého věku.

Když vědci pomocí atlasu zkoumali genovou aktivitu v oblastech mozku s vysokou mírou aerobní glykolýzy, zjistili, že tyto oblasti měly více dětské genové aktivity než jiné oblasti mozku.

Identifikovali také více než 100 genů, které byly v těchto oblastech důsledněji aktivní než v jiných.

V rámci studie Goyal také analyzoval data z dřívějšího výzkumu jiných vědců, aby ukázal, že u malých dětí existuje v mozku více aerobní glykolýzy.

"V mozku dospělých představuje aerobní glykolýza asi 10 až 12 procent celkové spotřeby cukru," uvedl.

"U malých dětí představuje aerobní glykolýza 30 až 40 procent celkové spotřeby cukru."

Aerobní glykolýza je pro výrobu energie méně účinná než oxidativní glykolýza, alternativní metoda, která využívá kyslík a cukr. Vědci si však myslí, že první je lepším zdrojem energie pro rychlý růst.

"I u dospělých existují části mozku, které se stále rychle mění a přizpůsobují, a to je pravděpodobně důvod, proč se v mozku dospělých stále používá aerobní glykolýza," řekl Goyal.

Vědci nyní zkoumají, zda problémy ve specifických mozkových buňkách, které používají aerobní glykolýzu, přispívají k neurodegenerativním problémům, jako je autismus nebo mentální retardace, nebo k neurodegenerativním poruchám, jako je Alzheimerova choroba.

"Schopnost podporovat metabolické požadavky dospělých mozkových buněk k vytváření nových spojení může být jednoho dne důležitá pro léčbu poranění mozku a neurodegenerativních poruch," vysvětlil Goyal. "Máme před sebou spoustu práce, ale toto je zajímavý pohled."

Zdroj: Washington University - St. Louis