树突棘头部大小预测记忆力随年龄的丧失

阿拉巴马州伯明翰——在人的一生中，记忆力会不同程度地衰退，从而剥夺老年人回忆个人经历的能力。 人们长期以来一直认为，这种渐进的、不可避免的过程是随着年龄的增长，大自然从大脑神经元中去除树突棘（突触的重要组成部分）的结果。

由研究人员领导的一项研究发表在《科学进展》杂志上 阿拉巴马大学伯明翰分校 现在，伊利诺伊州芝加哥拉什大学医学中心提供的证据表明，前世经历是通过衰老过程中突触的质量而不是数量来保存的。

“这是对范式的突破，”阿拉巴马大学伯明翰分校副教授杰里米·赫斯科维茨博士说。 神经内科 “35 年来，人们普遍认为记忆力下降主要是由于树突棘的丧失，而树突棘是突触的替代物。随着年龄从 40 岁增长到 85 岁，树突棘和突触会自然丧失。这是完全正常的。”“随着年龄的增长，这种自然丧失可能会导致我们所有人都缺乏认知敏锐度。然而，我们已经证明，即使突触消失了，剩下的突触也可以弥补这种损失。”

赫斯科维茨说，这会产生巨大的影响。 “即使在 80 岁、90 岁、95 岁的老年人中，突触的形成仍然有足够的可塑性来保留记忆，这意味着重塑树突棘和突触的治疗可能会随着年龄的增长而极大地促进记忆。”年龄较大或您因阿尔茨海默病或痴呆症而丧失记忆。

这项研究是由拉什大学的宗教团体研究和拉什记忆与衰老项目（ROSMAP）促成的。 ROSMAP 招收 65 岁或以上的天主教修女、神父和修士，他们在注册时并未患有痴呆症。 参与者每年都会接受医学和心理评估，并同意在死后捐献大脑。

Herskowitz 及其同事研究了 128 名研究参与者的死后大脑样本。 参与者死亡时的平均年龄为90.5岁，具有不同程度的与阿尔茨海默病相关的认知功能和神经病理学症状。 他们每年都接受情景记忆、视觉空间能力/知觉定向、知觉速度、语义记忆和工作记忆的认知测试。 该研究包括来自每个大脑的两个样本，一个来自颞叶皮层，其中包含长期记忆的重要结构，另一个来自额叶运动皮层。

在对大脑样本进行染色、拍摄薄片并为 2,157 个神经元上的 55,521 个树突棘构建 3D 数字模型后，研究人员使用了两种统计方法，其中一种使用了创新的机器学习，以查看 16 种不同的树突棘形状测量中的任何一种是否相关与阿尔茨海默病相关的 17 项脑功能、年龄和神经病理学测量中的任何一项都不同。 衡量大脑功能的一项指标是情景记忆——记住日常事件和过去个人经历的能力。

对于颞叶皮层的神经元，研究人员发现，树突棘头部的直径（而不是树突棘的数量）可以改善具有大量 β-淀粉样斑块、神经原纤维缠结病理学和性别的模型中情景记忆的预测。 较大的头部直径与更好的情景记忆表现相关，这支持了新出现的假设，即在颞叶皮层中，突触强度比老年记忆的数量更重要。

赫斯科维茨说：“针对维持脊柱头部直径或突触强度的通路，而不是维持或生成脊柱或突触的通路，可能会给处于阿尔茨海默病临床前阶段的老年人带来更大的治疗益处。”

树突是神经元细胞体的分支延伸，接收来自其他神经元的脉冲。 每个树突丛可以包含数千个称为刺的小突起。 每个尖峰的尖端可以形成一个称为突触的连接点，以接收从另一个神经元的轴突发送的脉冲。 树突棘在形成新突触时可以迅速改变形状或大小，这是大脑可塑性过程的一部分。 突触的产生或去除是大脑功能的基本机制。

花了两年半的时间收集了数以万计的脊柱测量数据。 Herskowitz 表示，这项艰苦的工作始于 2019 年，并在 COVID-19 大流行期间继续进行，阿拉巴马大学伯明翰分校的研究人员在 COVID 限制下工作。

该研究的共同作者，“树突棘头部直径预测老年人的情景记忆表现”，是 Courtney K. Walker 和 Evan Liu，阿拉巴马大学伯明翰分校神经病学系。

其他作者是 Kelly M. 格雷特豪斯，阿什利·B. 亚当森和朱莉娅 B. 威尔逊和艾米丽 H. 博维和肯德尔 A. 柯蒂斯，哈马德 M. 穆罕默德和奥黛丽·J. 韦伯，阿拉巴马大学伯明翰分校神经病学系； 和大卫 A. 贝内特，拉什大学医学中心； 和尼古拉斯·T. Seefried，埃默里大学医学院； 和 Christopher Gaitry，纽约州立大学上州医科大学，纽约州锡拉丘兹。

支持来自美国国立卫生研究院拨款 NS061788、AG067635、AG061800、AG054719、AG063755、AG068024、AG10161、AG72975、AG15819、AG17917、AG46152 和 AG61356。

在阿拉巴马大学伯明翰分校，神经科学系是 马尼克斯赫辛克医学院。