Naukowcy z USC odkryli, że tworzenie nowych komórek mózgowych u dorosłych, zwane neurogenezą, jest niezbędne do uczenia się werbalnego i zapamiętywania.
Badanie to, wykorzystujące tkanki mózgowe pacjentów z padaczką, pokazuje bezpośrednią korelację między zmniejszoną neurogenezą a pogorszeniem funkcji poznawczych, otwierając drzwi do terapii, które mogłyby poprawić funkcje poznawcze poprzez promowanie neurogenezy.
Neurogeneza dorosłych i funkcje poznawcze
Dlaczego u dorosłych powstają nowe komórki mózgowe? Przełomowe badanie opublikowane dzisiaj (5 grudnia) w Komórka Komórka Macierzysta dostarcza pierwszego bezpośredniego dowodu na to, że wytwarzanie nowych komórek mózgowych w wieku dorosłym wspomaga uczenie się werbalne i pamięć. Ta umiejętność pomaga ludziom angażować się w rozmowy i zapamiętywać to, co usłyszą. Odkrycia mogą utorować drogę innowacyjnym terapiom przywracającym funkcje poznawcze.
W badaniu przeprowadzonym przez naukowców z USC Stem Cell i USC Neurorestoration Center w Keck School of Medicine zbadano tkankę mózgową pacjentów z lekooporną padaczką środkowego płata skroniowego (MTLE). Stan ten charakteryzuje się drgawkami i przyspieszonym pogorszeniem funkcji poznawczych.
Badanie związku między neurogenezą a uczeniem się werbalnym
„Leczenie pacjentów chorych na padaczkę pozwala nam zbadać cel generowania nowych neuronów w naszych mózgach. Zauważamy, że jednym z powodów jest chęć uczenia się z rozmów, które prowadzimy” – powiedział współautor korespondencji Michael Bonaguidi, profesor nadzwyczajny biologii komórek macierzystych i medycyny regeneracyjnej, gerontologii, biochemii i medycyny molekularnej, inżynierii biomedycznej i chirurgii neurologicznej oraz asystent dyrektor Centrum Neurorekonstrukcji USC.
„Odkrycia te są niewątpliwie ważne dla wszystkich osób cierpiących na zaburzenia uczenia się i zaburzenia funkcji poznawczych, ale są one również szczególnie istotne w przypadku pacjentów z padaczką, którzy brali udział w badaniach” – dodał współautor korespondujący Charles Liu, profesor chirurgii neurologicznej, neurologii, i inżynierii biomedycznej, dyrektor Centrum Neurorestoracji USC i dyrektor konsorcjum USC Epilepsy Care Consortium.
Metodologia badań i wnioski dotyczące pacjentów z padaczką
W badaniu pierwsi autorzy Aswathy Ammothumkandy i Luis Corona z USC oraz ich współpracownicy sprawdzali, w jaki sposób proces tworzenia nowych komórek mózgowych – zwany neurogenezą – wpływa na różne typy pogorszenia funkcji poznawczych podczas progresji MTLE.
Naukowcy odkryli, że pacjenci z MTLE doświadczają pogorszenia funkcji poznawczych w wielu obszarach, w tym w uczeniu się werbalnym i pamięci, inteligencji i umiejętnościach wzrokowo-przestrzennych. Jeśli chodzi o uczenie się werbalne i pamięć, a także inteligencję, u pacjentów następuje dramatyczny spadek w ciągu pierwszych 20 lat napadów. W ciągu tych samych dwudziestu lat neurogeneza spowalnia do tego stopnia, że niedojrzałe komórki mózgowe stały się prawie niewykrywalne.
Implikacje neurogenezy dla zdrowia poznawczego
Na podstawie tych obserwacji naukowcy szukali powiązań między liczbą niedojrzałych komórek mózgowych a głównymi obszarami pogorszenia funkcji poznawczych związanych z MTLE. Odkryli, że najsilniejszy związek występuje pomiędzy zmniejszającą się liczbą niedojrzałych komórek mózgowych a uczeniem się i pamięcią werbalną.
To zaskakujące odkrycie, ponieważ poziom neurogenezy u gryzoni i innych zwierząt laboratoryjnych przyczynia się do innego rodzaju uczenia się i zapamiętywania z wykorzystaniem umiejętności wzrokowo-przestrzennych. Rola neurogenezy w uczeniu się werbalnym i pamięci podkreśla wartość badania ludzkiej tkanki mózgowej. Te bardzo cenne próbki chirurgiczne zostały hojnie przekazane przez pacjentów Centrum Padaczki Rancho Los Amigos – wyjątkowego zasobu w publicznym systemie bezpieczeństwa zdrowotnego, poprawiającego opiekę zdrowotną i równość badawczą dla niedoubezpieczonej populacji w regionie. Podczas skomplikowanych operacji neurochirurdzy ostrożnie usunęli dotknięty hipokamp w jednym kawałku, wyleczając większość pacjentów z napadów.
„Nasze badanie dostarcza pierwszych komórkowych dowodów na to, jak neurogeneza wpływa na ludzkie funkcje poznawcze – w tym przypadku na uczenie się werbalne i pamięć” – powiedział Bonaguidi. „Ta praca otwiera bramę do przyszłych badań mających na celu poprawę uczenia się werbalnego i pamięci poprzez pobudzenie neurogenezy, prawdopodobnie poprzez ćwiczenia lub leki terapeutyczne. Podejścia te mogą pomóc nie tylko pacjentom z MTLE, Alzheimera choroby i demencja, ale także my wszyscy ze starzejącymi się mózgami”.
Odniesienie: „Utrata neurogenezy u dorosłego człowieka odpowiada pogorszeniu funkcji poznawczych podczas progresji padaczki” 5 grudnia 2024 r., Komórka Komórka Macierzysta.
DOI: 10.1016/j.stem.2024.11.002
Neuropsycholog Jason Smith z Uniwersytetu Medycznego Karoliny Południowej jest także współautorem do korespondencji. Dodatkowymi autorami są: Kristine Ravina, Victoria Wolseley, Jeremy Nelson, Nadiya Atai, Aidin Abedi, Lina D’Orazio, Alisha Cayce, Carol McClearly, George Nune, Laura Kalayjian, Darrin Lee, Brian Lee, Christianne Heck, Robert Chow i Jonathan Russin z USC; Nora Jimenez z General Medical Center w Los Angeles; Michelle Armacost z USC i Narodowego Centrum Rehabilitacji Rancho Los Amigos; i Virginia Zuverza-Chavarria z Narodowego Centrum Rehabilitacji Rancho Los Amigos.
Trzydzieści procent tej pracy zostało wsparte funduszami federalnymi z Narodowe Instytuty Zdrowia (dotacje R56AG064077, R01AG076956 i U01MH098937). Dodatkowe wsparcie pochodziło od Fundacji Donalda E. i Delii B.Baxterów, Fundacji LK Whittiera, Fundacji Simona-Straussa, Funduszu Cure Alzheimer’s Fund, Fundacji Eli i Edythe Broad, Centrum Neurorestoracji USC, Instytutu Badawczego Rudiego Schulte, Amerykańskiego Towarzystwa Epilepsji i Instytutu Kalifornijskiego dla Medycyny Regeneracyjnej.
