Пропадающее с годами чувство направления получило клеточное объяснение: нейробиологи из Пекинского университета связали возрастное ухудшение пространственной памяти с исчезновением особого типа нейронов в отделе мозга, работающем как встроенный навигатор. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Nature Communications.
Речь о медиальной энторинальной коре. В ней находятся так называемые клетки сетки: каждая возбуждается в узлах мысленной шестиугольной решетки, будто натянутой на пространство, и вместе с соседними зонами мозга она создает внутреннюю карту местности. Открытие этих клеток принесло норвежским исследователям Мэй-Бритт и Эдварду Мозерам Нобелевскую премию по физиологии в 2014 году.
Опыты показали, что старение бьет по навигационной системе прицельно. Записав активность более тысячи нейронов у молодых мышей и грызунов старше 28 месяцев, ученые увидели, что доля клеток сетки у старых животных упала почти в шесть раз, а их решетка размылась: между сеансами измерений свои свойства сохраняли 65% таких клеток у молодых и только 22% у старых. Соседние типы нейронов, сообщающие мозгу о направлении головы и границах пространства, не пострадали вовсе.
Молекулярный поиск по карте экспрессии генов привел к гену Bglap3. Он помечает небольшую популяцию возбуждающих нейронов в третьем слое энторинальной коры, и с возрастом таких клеток становится заметно меньше: их доля снижается примерно с 38% до 25%. Всего же работа генов старого и молодого мозга различается по 1664 позициям.
Чтобы проверить роль этих нейронов напрямую, исследователи вывели специальную линию мышей и выборочно «выключали» у них клетки с геном Bglap3, наблюдая за мозгом через миниатюрный двухфотонный микроскоп. У молодых грызунов после выключения ровные шестиугольные поля клеток сетки разваливались, настройка клеток направления ослабевала, а за сутки функция восстанавливалась.
«Потеря Bglap3-позитивных нейронов, вероятно, лежит в основе дефицита пространственного кодирования при старении», — заключают авторы.
Энторинальная кора — одна из первых зон мозга, страдающих при возрастных изменениях и болезни Альцгеймера. Сбои схожих с клетками сетки нейронов наблюдали и у носителей гена APOE-ε4, повышающего риск болезни. Новая работа показывает, что навигационная система мозга деградирует и при обычном, здоровом старении.
Ранее сообщалось, что повреждение мозга при Альцгеймере удалось затормозить без воздействия на токсичный тау-белок.