大脑衰老与神经元过度活动有关，而不是衰退。减少过度活跃（可能通过饮食）可能有助于保持大脑功能。
名古屋大学的研究人员发现，过度的神经元激活，而不是活动减少，导致了与年龄相关的认知能力下降。
日本名古屋大学的研究人员发现，与年龄相关的认知能力下降主要是由于某些神经元随着时间的推移过度激活，而不是神经元活动减少所致。他们的研究发表在《美国国家科学院院刊》上，表明旨在限制神经元过度活跃的干预措施（例如饮食调整）可能有助于减缓与衰老相关的认知能力下降。
健康的大脑功能依赖于一个连接良好、能有效沟通的神经元网络。传统上，与年龄相关的认知能力下降被归因于神经元活动的逐渐减少。然而，这项研究挑战了这一观点，强调过度活跃是神经衰老的一个关键因素。
秀丽隐杆线虫的头部与神经元的红色荧光重叠。图片来源：Kentaro Noma
但是，据报道，人类的某些类型的神经元会随着年龄增长而变得过度活跃。名古屋大学副教授 Kentaro Noma （野间健太郎）领导的研究小组对线虫进行了实验，以确定神经元过度活跃与大脑功能随年龄下降之间的因果关系。
利用线虫研究认知衰退“在这项研究中，我们使用了秀丽隐杆线虫，这种线虫只有一毫米长，寿命只有两周。这种线虫用它们的 302 个神经元表现出各种各样的行为，”Noma 说：“秀丽隐杆线虫与人类有许多共同的基因和机制。因此，我们认为秀丽隐杆线虫大脑功能随时间下降的原因可能也适用于人类。”
这项研究利用了秀丽隐杆线虫通过一种称为趋热性的行为进行联想学习的能力。在这种行为中，当被放置在温度梯度为 17 到 23 度的环境中时，如果被饲养在 23 摄氏度有食物的环境中，秀丽隐杆线虫就会向 23 摄氏度移动。然而，如果被饲养在没有食物的环境中，这些动物将选择不这样做。这表明秀丽隐杆线虫学会了将食物的存在与否与环境温度联系起来。
老年秀丽隐杆线虫头部示意图，其中过度活跃的神经元干扰了线虫向先前培养温度的正常迁移。图片来源：Kentaro Noma
“我们之前的研究发现，秀丽隐杆线虫的大脑联想学习功能会随着时间的推移而下降，我们认为这是由于神经元活动随着年龄增长而下降所致，”该研究的第一作者 Binta Maria Aleogho 说道：“然而，在我们最新的研究中，我们发现 AFD 感觉神经元和 AIY 中间神经元的活动几乎没有随着年龄的增长而改变，而这两者都被认为是联想学习所必需的。”
神经元过度活跃在衰老中的作用随后，研究人员研究了当线虫的大脑中移除被认为参与联想学习的六种神经元（感觉神经元 AWC 和 ASI，以及中间神经元 AIZ、AIB、RIA 和 AIA）时，线虫的行为。令人惊讶的是，在移除大脑中的 AWC 或 AIA 后，线虫可以移动到 23 度的位置。
研究人员还测量了老年线虫的神经元活动。他们发现，AWC 和 AIA 会随着年龄的增长而自发过度激活。“这一发现表明，这两种神经元随着年龄的增长而过度激活，破坏了正常的神经网络，使它们无法进行趋热行为，”Noma 指出：“此外，我们能够通过改变细菌作为食物来源的类型来抑制神经元的过度活跃并防止老年线虫的行为衰退。因此，我们人类可能能够通过改变饮食来防止大脑衰老。”
Noma 总结道：“到目前为止，我们倾向于关注随着年龄增长而出现的神经元活动下降。我们的发现可能会让人们关注神经元的过度活跃。我们将继续研究秀丽隐杆线虫，以确定如何减少神经元的过度活跃以改善大脑功能。我们相信这将有助于我们了解大脑功能衰老的基础。”
参考文献：“异常神经元过度激活导致秀丽隐杆线虫年龄依赖性行为下降”，作者：Binta Maria Aleogho、Mizuho Mohri、Moon Sun Jang、Sachio Tsukada、Yana Al-Hebri、Hironori J. Matsuyama、Yuki Tsukada、Ikue Mori 和 Kentaro Noma，2024 年 12 月 31 日，美国国家科学院院刊。DOI：10.1073/pnas.2412391122
来源：名古屋大学
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