Locus coeruleus, norepinefriini ja kognitiivinen ikääntyminen

Valitettavasti suurin osa ihmisistä tuntee henkilökohtaisesti neurodegeneratiivisten häiriöiden, kuten Alzheimerin taudin (AD) ja Parkinsonin taudin (PD) tuhoisat seuraukset. Neurodegeneratiivista sairautta sairastavien vanhempien aikuisten lukumäärän odotetaan nousevan baby boomer -tuotannon ikääntyessä, ja 28 miljoonaa vauvan ikäluokkien kehitystä on AD. Tämän puolestaan ​​odotetaan maksavan 328 miljardia dollaria tai 24% Medicare -menoista. Huolimatta vuosikymmenien ajan AD: n syistä, on vain 5 FDA: n hyväksymää hoitoa, jotka kaikki ovat tukevia, häiriöitä muuttavia lääkkeitä. AD: lle testattuista hoidoista 99,6% on epäonnistunut. Vastaavasti tarvitaan uusia lähestymistapoja neurodegeneratiiviseen sairauteen - heidän syistään ja paremmista kohteista parempaa käsitystä hoidossa - tarvitaan epätoivoisesti.

Locus coeruleus (LC) on äskettäin tunnistettu yhdeksi AD: n ja PD: n varhaisimmista vauriokohdista, ja patologiset vauriot ilmestyvät jo 20-luvun puolivälissä. Aivoalalla, joka sijaitsee 40 000–60 000 neuronissa, LC on neurokemiallisen norepinefriinin lähde (NE, joka tunnetaan myös nimellä noradrenaliini). LC: llä on laajalle levinnyt projektiot koko hermostossa, ja sillä on tärkeä rooli kiihtymisessä, huomiossa, muistissa, emotionaalisten ja stressivasteiden sovittelussa ja joissakin motorisen hallinnan näkökohdissa. LC: n vaurioita ja siitä johtuvaa suojaavan NE -signaloinnin vähenemistä koko aivoissa ehdotetaan olevan tärkeä mekanismi neurodegeneraation etenemisessä. Jotkut ovat jopa ehdottaneet LC: tä kognitiivisen varannon ensisijaisena välittäjänä, mikä ennustaa kognitiivisen suorituskyvyn suhteellisen säilyttämisen neuropatologisesta loukkauksesta huolimatta. Huolimatta mahdollisuudesta, että LC: n vähentynyt NE -signalointi voi toimia dementian varhaisimpana varoituslipuna, harvat tutkimukset yhdistävät LC -toiminnan ja kognitiivisen suorituskyvyn. Huomattavana on, että LC -funktion ja LC -hermosolujen menetyksen välistä suhdetta ei ole tutkittu. Lupaava uusi tekniikka, neuromelaniiniherkkä magneettikuvaus (MRI), antaa meille mahdollisuuden arvioida neuromelaniinia sisältävän kudoksen määrän LC: ssä. Neuromelaniinin MRI: n on osoitettu olevan kvantitatiivinen, korreloi voimakkaasti LC-neuronien lukumäärän kanssa ja toistettavissa, ja niiden luotettavuus on korkea. Tutkijat ovat käyttäneet tätä innovatiivista tekniikkaa korrelaation määrittämiseen LC-neuromelaniinin tiheyden ja huomion välillä koko elinkaaren välillä, mikä voi tarjota neurodegeneraatioriskin ei-invasiivisen, toiminnallisen mittauksen, joka voi olla pätevä hyvissä ajoin ennen kliinisten oireiden alkamista. Lisäksi käyttämällä nykyaikaisia ​​MRI -analyysitekniikoita on nyt mahdollista mitata LC: n toiminto funktionaalisella MRI: llä.

Vielä vähemmän invasiivisena LC-funktion mittana tutkijat ehdottavat, että arvioidaan tehtävän aiheuttamia pupillaarisia vastauksia kuulo- ja visuaalisten valppaustehtävien aikana. Kevyet pupillaiset vastaukset - oppilaan koon muutosten valaistuksen muutosten vuoksi - tiedetään olevan epänormaalit AD: ssä, mutta tehtävän aiheuttamat pupillit -vastaukset voivat olla varhainen merkki tulevasta kognitiivisesta laskusta. Oppilaan halkaisija, vakioissa valaistusolosuhteissa, on vakiintunut neuronaalisen aktiivisuuden korrelaatti LC-neuroneissa. Oppilaan mittaaminen muuttuu ei-invasiivisella silmäpakkauksella on ihanteellinen määritys tähän tarkoitukseen.

LC -eheyden, LC -toiminnan ja kognitiivisen toiminnan välisen suhteen karakterisoimiseksi tutkijat antavat laajan neuropsykologisen akun kognitiivisen suorituskyvyn mittaamiseksi. Laboratorio käyttää erilaisia ​​klassisia neuropsykologisia testejä, kuten Montrealin kognitiivisen arvioinnin ja polunvalmistustestin, NIH-työkalupakkikognitioiden ja tunteiden paristojen, verenpaineen ja muiden sydän- ja verisuoniterveysmittausten lisäksi, retrospektiivisen raportin traumaattisista lapsuuden kokemuksista sekä monista räätälöityistä huomiota koskevista huomiota varten MRI-skannerin ja Eyetracking-komponenttien kanssa.

On kiehtovaa neurogeneettistä näyttöä siitä, että yksilölliset erot NE -signaloinnissa voivat suojautua AD: ltä. Yleinen polymorfismi (pieni geneettinen muutos) adrenergisessä reseptorialfa 2b -geenissä (aivoissa oleva molekyyli, joka sitoutuu norepinefriiniin, "ADRA2B -deleetiovariantti") johtaa todennäköisesti lisääntyneeseen NE -signalointiin LC: stä. Laboratorio on aiemmin osoittanut, että tämä polymorfismi sairastavat henkilöt osallistuvat ja muistetaan myöhemmin emotionaalisia tapahtumia paremmin kuin henkilöillä, joilla ei ole, ja kokevat suuremman havainnollisen elävyyden. Tärkeää - toiset ovat osoittaneet, että tällä polymorfismilla olevilla henkilöillä on vähemmän todennäköisesti AD- tai lievä kognitiivinen heikkeneminen. Nämä ilmiöt liittyvät todennäköisesti kaikki LC: n rooliin, joka on kiihottumassa ja yhdessä tukevat terveellistä kognitiivista ikääntymistä.

Lopuksi tutkijat yrittävät myös moduloida LC-aktiivisuutta käyttämällä ei-invasiivista transkutaanista aurikulaarista emättimen hermostimulaatiota hyvin lyhyinä ajanjaksoina (~ 15-45 minuuttia) selvittääkseen, onko mahdollista muuttaa, ja mahdollisesti parantaa LC-toimintomuuttujia. Aikaisemmin tämän tekniikan on osoitettu aktivoivan LC suoraan vagushermon läpi.