コモンマーモセットの加齢に伴う学習および作業記憶障害パート 1
Jan 11, 2024
老化は神経変性疾患発症の最大の危険因子ですが、老化プロセスがどのようにして病的脆弱性につながるのかはまだわかっていません。
老化は人間の人生において避けられないプロセスです。 年齢が上がるにつれて、記憶力を含むさまざまな人間の体のシステムが徐々に低下します。 しかし、正しいライフスタイルと健康的な食習慣は老化の進行を遅らせ、良好な記憶力を維持することができます。
研究によると、人生に対する前向きな姿勢と楽観的な姿勢を維持することが、記憶を維持するために非常に重要です。 否定的な感情やストレスの多いライフスタイルは、記憶喪失や認知機能の低下につながる可能性があります。 したがって、ポジティブでバランスの取れた精神状態を維持し、仕事と生活のバランスをとる方法を学び、定期的な運動と休息を取ることも、健康と記憶を維持するための鍵となります。
さらに、適切な対人交流や社会活動も記憶の維持に役立ちます。 家族、友人、同僚と良好なコミュニケーションを維持すると、精神的なエネルギーと思考スキルが促進され、認知機能の低下を防ぐことができます。 社交イベントやボランティア活動で新しい友達を作ることも心を刺激し、前向きな考え方や記憶力を促進します。
記憶力を維持するには食事も非常に重要です。 適切なビタミン、ミネラル、タンパク質は脳の機能を高めることができます。たとえば、色の濃い野菜や鶏レバーなどの葉酸が豊富な食品は、記憶力の維持に最適です。 魚やナッツ、オリーブ、亜麻仁油などのオメガ-3脂肪酸が豊富な食品をより多く食べることも、認知能力や思考能力を向上させることができます。
つまり、老化は避けられませんが、正しいライフスタイルと食習慣によって老化のプロセスを遅らせ、良好な記憶力を効果的に維持することができます。 したがって、私たちは依然として老化に積極的に直面し、バランスのとれた精神を維持し、健康的なライフスタイルで記憶力を維持し、老後も人生の味わいを楽しむ必要があります。 私たちは記憶力を向上させる必要があることが分かります。カンクサは多くのユニークな効果を持つ伝統的な漢方薬素材であり、そのうちの 1 つは記憶力の向上であるため、カンクサは記憶力を大幅に向上させることができます。 ひき肉の効能は、酸、多糖類、フラボノイドなどを含む、ひき肉に含まれるさまざまな有効成分によってもたらされます。これらの成分は、さまざまな方法で脳の健康を促進します。
研究コミュニティはマウスモデルに大きく依存してきましたが、マウスとヒトの間には解剖学的、生理学的、認知的な大きな違いがあるため、それらの翻訳関連性は制限されています。
最終的に、これらの障壁により、新しい老化モデルの開発が必要になります。 非ヒト霊長類 (NHP) であるコモンマーモセット (Callithrix jacchus) は、ヒトと多くの共通点を持っていますが、他の霊長類に比べて寿命が大幅に短い (10 年) ため、老化の長期的な研究に最適です。 私たちの目的は、加齢に伴う認知障害のモデルとしてマーモセットを評価することでした。
これを行うために、我々は遅延認識スパンタスク (DRST) を使用して、若年成人から高齢者まで年齢が異なる雌雄 16 頭のマーモセットのコホートにおける作業記憶容量の加齢に伴う変化を特徴付けました。
これらのサルは、成体の寿命の最大 50% に及ぶ期間にわたって数千回の試験を実施しました。 私たちの知る限り、これはマーモセットの老化研究の中で最も徹底した認知プロファイリングとなります。
個々の学習曲線を分析することにより、高齢の動物は学習の開始が遅れ、開始後の学習速度が遅くなり、作業記憶の能力が漸近的に低下することがわかりました。
これらの所見は、加齢に伴う運動速度やモチベーションの低下によって説明されるものではありません。 この研究により、マーモセットが加齢に伴う認知障害のモデルとして確固たる地位を確立しました。
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重要性の声明
通常の老化プロセスを理解することは、老化が最大の危険因子である神経変性疾患の治療法を特定するための基礎となります。 歴史的に、高齢化分野はヒトとは著しく異なる動物モデルに依存しており、翻訳可能性が制約されてきました。
今回我々は、短命の非ヒト霊長類（NHP）であるコモンマーモセットが、加齢に伴う認知障害の重要なモデルとして確固たる地位を確立した。 私たちは、成体のマーモセットの寿命のかなりの部分にわたる継続的な試験を通じて、加齢に伴う運動速度やモチベーションの変化では説明されず、加齢が学習能力と作業記憶能力の両方の障害に関連していることを実証しました。
個人の認知老化の軌跡を特徴づけることで、固有の不均一性が明らかになり、機能障害の発症の早期発見や、治療が効果を発揮するタイムラインの延長につながる可能性があります。
導入
加齢に伴う認知障害は、げっ歯類、非ヒト霊長類 (NHP)、およびヒトにおいて、注意、実行機能、作業記憶を含む複数の領域にわたって十分に文書化されています (Glisky、2007)。
これらのうち、作業記憶は特に老化の影響を受けやすく、早期に障害が明らかになります（Belleville et al., 1998; Voytko and Tinkler, 2004; Gazzaley et al., 2005; Capell et al., 2010; Klencklen et al., 2017 ）。
完全な作業記憶は、背外側前頭前皮質（dlPFC）と海馬に依存しており、この 2 つの脳領域は、加齢やアルツハイマー病で形態学的および機能的変化が最も早く起こる (Rusinek et al., 2003; Morrison and Baxter, 2012; Kumar et al., 2017）。
トランスレーショナル関連モデルシステムは、人間の加齢に伴う神経生物学的および認知的変化を理解するために重要です。 マウスモデルは重要ですが、その翻訳関連性はヒトの神経解剖学、生理学、認知との大きな違いによって制限されています（Preuss, 1995; IzpisuaBelmonte et al., 2015）。
NHP は、これらの各領域においてヒトにより類似しており、遺伝的にヒトにより密接に関連しています。
重要なことに、げっ歯類とは異なり、NHP は明確に定義された dlPFC を持っており、作業記憶を含む前頭前野に依存する認知機能を調査するための理想的なモデルとなっています (Wise、2008)。 また、人間とほぼ同様の加齢に伴う認知機能低下も見られます (Upright and Baxter, 2021)。
いくつかのグループがマカクザルの作業記憶能力に対する年齢の影響を調査したが、結論はまちまちだった。
高齢のサルは、遅延型非一致（DNMS）課題（Rapp and Amaral、1989; Herndon et al.、1997; Comrie et al.、2018）および遅延応答課題の学習基準に到達するには、若いサルよりも多くの経験を必要とすることを示す人もいます。 (Bachevalier et al., 1991; Voytkoand Tinkler, 2004)。 しかし、他の研究者らは、年齢に関連した機能障害はより不均一であることを示しており、中年（20～24歳）および高齢（25～31歳）のマカクのほぼ半数が作業記憶障害を示しているが、残りの半数はそうではなかった（Moss et al. 、2007）。
高齢化する人間集団における同様の不均一性もよく説明されている(Nyberg et al., 2020)。この変動の原因を理解することは、一部の人が加齢に伴う認知障害を維持する一方、他の人は影響を受けない原因を特定するために重要である。
生涯にわたる代表を含む研究デザインは、変動性の認知老化の軌跡を調査するための重要なプラットフォームを提供します。
コモンマーモセット (Callithrixjacchus) は、急速に成熟し、7 ～ 8 歳で高齢とみなされ、寿命が類人猿霊長類の中で最も短く、通常 9 ～ 10 年しか生きないため、加齢に伴う認知障害を研究するための NHP モデルとして有利です ( Abbott et al.、2003; Schultz-Darken et al.、2016; Tardif、2019)。
神経科学研究におけるマーモセットの使用は加速しているが(Abbott et al., 2003)、加齢に伴う認知障害を調査しているグループはほんの一握りである(Munger et al., 2017; Phillips et al., 2019; Sadoun et al., 2019;デ・カストロとジラード、2021;ロスウェルら、2022）。 これらのうち、1 つは長期間にわたってデータを収集しました (Rothwell et al., 2022)。 しかし、彼らは作業記憶を評価しませんでした。
本研究では、マーモセットの生涯にわたる作業記憶を測定するための遅延認識スパンタスク（DRST）のパフォーマンスを評価しました。 DRST は、年齢とともに最も初期に形態学的および機能的変化を受ける 2 つの脳領域、dlPFC および海馬に決定的に依存します (Beason-Held et al., 1999; Bor et al., 2006; Jeneson et al., 2010)。
さらに、高齢のヒト（55〜87歳）と高齢のマカクザル（20〜27歳）は、平均して若年成人（ヒト：18〜25歳、マカク：5〜10歳、ハーンドンら）よりもDRSTのパフォーマンスが低くなります。ら、1997;Moss ら、1997;Maylor ら、2006;Belham ら、2013;Mazurek ら、2015;Satler ら、2015)。
ここで、年齢の増加は、タスクルールの習得の遅れ、ルールが確立された後の学習速度の低下、および作業記憶の障害に関連していることがわかりました。
材料と方法
科目
16 頭 (雄 8 頭、雌 8 頭) のコモンマーモセット (C. jacchus) が、ホーム ケージに設置されたタッチスクリーン コンピューターを使用するように訓練されました。
マーモセットは訓練開始時の年齢が 1.7 ～ 14.6 歳で、研究後の年齢は 3.2 ～ 15.6 歳でした (図 1)。 これら 16 頭のマーモセットはそれぞれ作業記憶課題でテストされ、12 頭のサブセットも運動機能と動機を測定する課題でテストされました。 すべてのマーモセットは、週に 3 ～ 5 日、1 ～ 3 時間同時にテストされました。 食事や水分の制限はありませんでした。
マーモセットは、ハンモックやマンザニータの枝などのさまざまな栄養アイテムが入ったケージ内の他のマーモセットに視覚的および聴覚的にアクセスできるケージに単独またはペアで飼育されました。 つがいのマーモセットは認知テスト中に分離され、ストレスを最小限に抑えるためにテストの開始前に分離に慣れさせました。
すべての実験は、ソーク生物学研究所の動物管理使用委員会に従って実施され、NIH ガイドラインに準拠しました。
装置
ケージ
マーモセットのホームケージは、ケージの上部隅の 1 つに小さな出入り口からアクセスできる試験室を含むように改造されました (図 2C、D)。 認知機能検査中、出入り口は開いており、マーモセットは自由に部屋に出入りできました。 それ以外の時間は出入り口が閉められ、マーモセットが部屋に入ることができなくなりました。
タッチスクリーンステーション
タッチスクリーン ステーション (図 2A、B; Lafayette Instrument Company) はマーモセット ホーム ケージ (図 2C) の前面に取り付けられ、ケージに組み込まれた試験チャンバーからアクセスできました (図 2D)。
各システムには、液体報酬を画面下の「シンク」に分配するための統合された蠕動ポンプを備えた 10.4- インチの赤外線タッチスクリーンが含まれていました (図 2D、E)。 赤外線技術により、マーモセットの接触を高信頼性かつ高感度で検出できるようになりました。
9 つの等しいサイズで間隔をあけた穴 (直径=1.5 インチ) を 3 つずつ 3 列に配置したプラスチックのスクリーン カバー (「マスク」と呼ばれる) をスクリーンの前に配置しました (図 2E)。は、認知テスト中に刺激が現れる可能性のある潜在的な場所を描写しました。
For more information:1950477648nn@gmail.com
