J Neurosci：海马与人类衰老认知映射缺陷有关
2021-03-16 MedSci原创 MedSci原创
探索周围的环境一直是人类身份的标志之一。为此，我们需要快速生成空间模型，并在以后灵活地检索它们。然而，随着年龄的增长，这些能力会显著退化。老年人学习新环境的速度较慢，以后利用这些信息也有问题。此外，在
探索周围的环境一直是人类身份的标志之一。为此，我们需要快速生成空间模型，并在以后灵活地检索它们。然而，随着年龄的增长，这些能力会显著退化。老年人学习新环境的速度较慢，以后利用这些信息也有问题。此外，在探索性导航过程中学习地标位置对他们来说更加困难，而他们的空间记忆在熟悉的环境中相对保存下来。因此，当面对环境的变化时，他们可能会避开不熟悉的地方，变得不知所措。有研究表明，学习新环境的空间布局与海马和内侧顶叶的动态活动变化有关。随着年龄的增长，学习空间环境的能力大幅下降，但其潜在的神经机制并未得到很好的理解。德国神经退行性疾病中心报告了两个实验的结果，描述了学习新环境中与年龄有关的问题，使用功能磁共振成像研究了潜在的神经机制。重点研究了后扣带回压部皮层/顶枕沟（RSC/POS）和海马的活动变化，以及这两个区域内部和之间有效连接的变化，测试在空间导航过程中检索新学习信息时的年龄相关问题是否与RSC/POS内海马输入整合的故障和/或海马信号受损有关。该研究成果发表在J Neurosci。
该研究报告了一项行为和功能磁共振实验的结果，在这项实验中，健康的老年人和年轻人，无论性别，都在照片逼真的虚拟环境中执行空间学习任务。使用贝叶斯状态空间模型对个体学习状态进行了建模。
海马区局部最大值的空间坐标和RSC/POS感兴趣区在fMRI中分析与年龄相关的神经激活模式的差异(p<0.05，FWE校正)。
发现与年轻人相比，老年人后扣带回压部皮质/顶枕沟和前海马中的活动在重复环境中并没有发生系统的功能学习变化。此外，有效的连通性分析显示，与年龄相关的学习缺陷与海马兴奋性的增加有关。
导航检索过程中年龄组与每个区块学习量之间的交互作用。在整个实验过程中，(A)海马活性降低，(B)RSC/POS活性增加，与年龄相关的差异。激活显示在用于归一化的2009非线性非对称MNI模板上(p<0.05，针对相应的ROI进行了FWE校正)。统计图描绘了每个年龄组的选定群集中每个学习块的各个峰值体素的平均参数估计。误差条表示平均数的跨学科标准误差。
老年组中不同学习亚组之间的不同活动变化与每个区块的学习量有关。激活显示在用于归一化的2009非线性非对称MNI模板上(p<0.05，经FWE修正)。
总而言之，这些结果为人类衰老如何影响大脑导航系统的计算提供了新的见解，突出了海马体的关键作用。大脑导航回路的关键结构特别容易受到衰老的有害后果的影响，空间导航能力的下降是从健康老龄化向神经退行性疾病进展的最早指标之一。该研究是最早对衰老大脑中的生理变化如何影响空间知识的形成提供机械解释的研究之一。在一个新的空间环境中，老化的海马和内侧顶叶的神经活动与个体学习状态在一个新的空间环境中的重复事件是分离的。海马前部兴奋性的增加可能构成老年认知映射缺陷的潜在神经机制。
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