布里斯托尔大学的神经科学家开展的一项研究揭示了大脑随年龄增长而变得迟钝的新机制，研究结果发表在Neurobiology of Aging上。
年龄相关的认知能力衰退与钠离子通道激活特性改变有关
对于大脑的认知功能—如记忆与语言—随年龄而衰退的原因还未得到全面的认识。不过，在今年公开发表的一项研究工作认为在50岁前的认知衰退是可测的。由布里斯托尔大学生理学与药物学学院的Andy Randall教授和Jon Brown主导的这项研究证实了一种新的分子机制，这种机制加强了可能导致在正常的健康性衰老期间出现的认知衰退的神经元活动变化。
大脑主要依靠电信号编码及传递信息。对这类电活动的修改可能加强年龄相关的认知能力的变化。
研究人员通过记录海马体中各个细胞中的电信号来检测大脑的电活动，海马体是认知功能相关的关键结构。通过这种方法，他们定性描述了“神经兴奋性”—用于描述产生简洁却庞大的、称为动作电位的电信号难易程度。这些电信号几乎在所有的神经细胞中产生，是神经系统的回路间的交流所必不可少的。
动作电位在神经元的细胞体旁触发，一旦产生后迅速穿过神经细胞的大规模分支结构，沿途激活神经细胞与其他无数神经细胞相连接而产生的突触。
布里斯托尔的研究团队证实，在年老的大脑中，海马体的神经元要产生动作电位变得更为困难。他们还进一步阐明，这种在产生动作电位上的相对的迟钝源自于称为钠离子通道（通过允许一股钠离子进入神经元而快速调高动作电位）的膜蛋白的激活特性的改变。
应用神经生理学教授Randall说：“我们的工作大部分是关于理解患病大脑中的电信号释放功能障碍的，尤其是阿兹海默病症。不过，我们开始思考，为什么即便是健康的大脑，一旦到了我这个年纪也会变得迟钝。以前有其他的研究描述了由动作电位所触发的过程中与年龄相关的变化，但是我们的研究结果意义深远，因为这些结果显示，在已衰老的脑细胞中的初始位置产生动作电位更为困难。”
“同时，通过确定钠粒子通道是在产生动作电位上的这种迟钝的最可能的原因，我们的工作甚至指出了一些方法，我们可以循此而对神经兴奋性的年龄相关变化作出修改，以及推断认知能力。”
该研究由辉瑞资助。
Age-related changes to Na+ channel gating contribute to modified intrinsic neuronal excitability
Andrew D. Randall, Clair Booth, Jon T. Brown
Cognitive decline occurs during normal aging and is likely to be reflected in the neurophysiological properties of neural circuits with key roles in cognition, for example those of the limbic system. To identify candidate neurophysiological changes we used patch clamp methods to compare the intrinsic excitability properties of hippocampal CA1 pyramidal neurons of mature adult (8–10 month) and aged (22–24 month) mice. Resting potential, input resistance, and the “sag” observed on injection of hyperpolarizing current were not age-dependent. In contrast, the patterns of spike firing observed with depolarizing current injections demonstrated the presence of an age-related hypoexcitability. Action potential waveform analysis revealed that spike thresholds were approximately 3 mV more depolarized in aged animals. In line with this, voltage clamp recordings of Na+ currents from nucleated macropatches exhibited an approximate 3 mV depolarizing shift in the voltage-dependence of activation gating. Inactivation curves, in contrast, were not different. These data indicate alterations in Na+ channel activation gating contribute to neuronal hypoexcitability in aging, and therefore may be a factor in age-related cognitive decline.
文献链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0197458011005756
