线粒体电源故障可能导致与年龄相关的认知障碍

大脑就像拼图，需要许多嵌套和相互依赖的部分才能很好地运作。大脑被划分为多个区域，每个区域包含数百万个神经元，这些神经元通过数千个突触连接。这些使神经元之间能够进行通信的突触依赖于更小的结构：信息发送bouton(神经元分支状尖端的肿胀灯泡)，信息接收树突(用于接收bouton信息的互补分支状结构)和发电线粒体。为了创造一个有凝聚力的大脑，所有这些部分都必须被考虑在内。

然而，在衰老的大脑中，这些碎片可能会丢失或改变，不再适合更大的大脑拼图。一个研究小组现在在衰老神经科学前沿发表了一项关于这一主题的研究。

“百分之五十的人随着年龄的增长而失去工作记忆，这意味着他们在短期内持有和操纵信息的能力下降，”共同第一作者Courtney Glavis-Bloom说，他是索尔克研究所教授John Reynolds实验室的高级科学家。“我们开始了解为什么有些人随着年龄的增长保持健康的工作记忆，而另一些人则没有。在这个过程中，我们发现了认知障碍突触基础的新机制。

先前的研究发现，大脑会随着年龄的增长而失去突触，研究人员在他们的非人类灵长类动物模型中也看到了这种模式。但是当他们观察剩下的突触时，他们发现了boutons的大小和它们所包含的线粒体之间协调性破裂的证据。

一个基本的神经科学原理，超微结构尺寸原理，解释说，每当突触复合体的一部分大小发生变化时，所有其他部分也必须发生变化。突触、线粒体、体——所有这些部分都必须根据彼此的比例进行缩放。在索尔克团队的研究之前，没有人问过年龄或疾病是否会违反这一原则。

“为了研究这一点，我们转向电子显微镜，”共同第一作者，雷诺兹实验室的前研究助理Casey Vanderlip说。“这使我们能够在许多突触中可视化这些组件。我们发现突触丧失发生在健康和受损的衰老中，但不同的是体型子大小与其线粒体之间相关性的分解。

“这是一种连锁反应，深不可测的小突触结构改变了神经元网络，大脑功能和行为，”Glavis-Bloom说。“研究这些微观功能障碍是未知的领域，可能会彻底改变我们对衰老及其对认知影响的理解。

研究小组发现，坚持超微结构尺寸原则对于避免随着年龄的增长而出现工作记忆障碍至关重要。通过将违反超微结构尺寸原理和线粒体相关衰竭视为年龄相关认知障碍的关键，该研究开创了衰老研究的新时代。

“我们捕获的突触图像是一个动态过程的快照，”神经科学Fiona和Sanjay Jha的持有人Reynolds说。“有了这些快照，我们可以首先开始思考协调突触复合体各个部分扩张和收缩的机制，然后询问这些机制的破坏如何解释与年龄相关的认知能力下降。这为认知能力下降开辟了一种全新的思维方式，这可能导致未来治疗的新目标。

其他作者包括索尔克研究所的萨米·韦泽·诺瓦克和乌里·庄园;以及德克萨斯大学奥斯汀分校的Masaaki Kuwajima，Lyndsey Kirk和Kristen M. Harris。

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