当阿尔茨海默氏症降解跨半球的细胞时 视觉记忆受到影响

研究表明，跨越大脑半球的细胞可以协调视觉处理中心的活动，表明阿尔茨海默氏症会降低其结构和功能。

麻省理工学院的一项新研究发现，阿尔茨海默病通过降解连接每个大脑半球视觉处理中心的新发现的电路来破坏至少一种形式的视觉记忆。

这项研究的结果由皮考尔学习与记忆研究所的一个研究小组发表在《神经元》杂志上，来自小鼠的实验，但为人类患者的先前观察提供了生理和机制基础：每个半球对应区域之间的脑节律同步性降低程度与痴呆的临床严重程度相关。

“我们证明了有一个功能电路可以解释这种现象，”主要作者Chinnakkaruppan Adaikkan说，他是前Picower研究所博士后，现在是班加罗尔印度科学研究所(IISc)脑研究中心的助理教授。“在某种程度上，我们发现了一种以前不为人知的基础生物学。

具体来说，Adaikkan的工作确定了连接每个半球初级视觉皮层(V1)的神经元，并表明当细胞被破坏时，无论是通过模拟阿尔茨海默病的遗传改变还是通过直接的实验室扰动，大脑节律同步性降低，小鼠在围栏的墙壁上出现新图案时变得明显不那么能够注意到。这种对新奇事物的识别，需要对前一天的视觉记忆，是阿尔茨海默氏症中经常被破坏的能力。

“这项研究证明了伽马节律同步通过跨半球连接在大脑半球的传播，”该研究资深作者Li-Huei Tsai说，他是Picower教授兼Picower研究所和麻省理工学院衰老大脑计划的主任。“它还表明，AD小鼠模型中这种回路的破坏与特定的行为缺陷有关。

在这项研究中，Adaikkan，Tsai，Thomas McHugh和合著者发现并追踪了V1神经元，这些神经元将其轴突一直延伸到连接大脑半球的胼胝体到大脑另一侧V1中的细胞。在那里，他们发现，跨半球(CH)神经元与靶细胞建立连接或突触，为它们提供“兴奋性”刺激以驱动其活动。Adaikkan还发现，CH神经元比一般的V1神经元或其他严重参与记忆的区域(如海马体或前额叶皮层)的神经元更有可能被新奇的区分任务激活。

出于对阿尔茨海默病中这种差异的好奇，研究小组研究了两种不同阿尔茨海默病小鼠模型中细胞的活性。研究发现，CH细胞活性在疾病期间显着降低。不出所料，阿尔茨海默氏症小鼠在新奇辨别任务中表现得更差。

研究小组仔细检查了CH细胞，发现它们从V1内的各种其他细胞和半球中处理视觉信息的其他区域收集输入。当他们比较健康CH神经元的传入连接与患有阿尔茨海默氏症的CH细胞中的传入连接时，他们发现处于疾病状态的细胞用于托管传入连接的基础设施显着减少(以突触宿主棘突出从细胞体外蔓延的藤状树突中伸出)。

鉴于观察结果与阿尔茨海默氏症的大脑节律同步降低和记忆表现相关，研究小组想知道这是否也发生在小鼠身上。为了找到答案，他们定制设计的电极可以同时测量每个半球V1的所有皮层中的节律活动。他们观察到，当小鼠进行新颖性区分时，V1之间的跨半球同步性显着增加，但在高“γ”和较低“θ”频率节律下，阿尔茨海默氏症小鼠的同步性明显低于健康小鼠。

Adaikkan当时的证据是强有力的，但仍然只是暗示性的，CH神经元提供了大脑两侧的V1区域可以协调以实现新颖性识别的手段，并且这种能力被阿尔茨海默氏症破坏了CH细胞的连接性。为了更直接地确定CH电路是否发挥了这样的因果关系，该团队直接干预以破坏它们，测试目标扰动的影响。

他们发现化学抑制CH细胞破坏了V1之间的节律同步，反映了阿尔茨海默氏症模型小鼠的措施。此外，扰乱CH活动会削弱新颖性辨别能力。为了进一步测试细胞的跨半球性质是否特别重要，他们设计了CH细胞，使其可以通过闪光(一种称为“光遗传学”的技术)进行控制。当他们照亮连接时，他们在另一个半球锻造以抑制这些连接，他们发现这样做再次损害了视觉辨别能力。

总之，研究结果表明，V1中的CH细胞与对面半球对应区域的神经元连接，以同步正确识别新颖性所需的神经活动，但阿尔茨海默病会损害它们完成这项工作的能力。

Adaikkan说，他现在很想知道其他潜在的跨半球联系，以及它们在阿尔茨海默病中可能受到的影响。他说他还想研究在其他节奏频率下同步会发生什么。