老化改变嗅球网络振荡和连通性:相关性体内神经退化的研究

文摘

衰老过程最终causea分解关键突触可塑性和连接导致记忆功能的赤字。嗅球(OB)和海马体,大脑的这两个地区被认为是关键的气味和空间记忆的处理,通常受到老化的影响。使用一个野生型C57B岁/ 6小鼠模型,我们试图定义老化的影响海马可塑性和皮质回路的完整性。具体来说,我们测量了高频刺激的长期电位化(HFS-LTP) Shaffer-CollateralCA1锥体突触。接下来,局部场潜力(LFP)光谱,相位振幅theta-gamma耦合(PAC),通过相干性和连通性评估在嗅球,额叶和内嗅皮层,CA1,杏仁体电路。岁的OB老鼠的数量显著增加组蛋白H2AX-positive神经元,DNA损伤的标志。而衡量基础突触活动的输入-输出关系被发现之间的年轻和老年小鼠不同,明显下降的斜率场兴奋性突触后电位(fEPSP)和人口峰值振幅(PSA)是老年小鼠中发现的。此外,老化是伴随着赤字伽马网络振荡,转向缓慢振荡,减少一致性和theta-gamma PAC OB电路。因此,虽然基础突触活动是一成不变的老老鼠,损害海马突触传递只针对HFS中观察到。然而,年龄相关性改变神经网络出现自发的OB电路,表明突触的神经生理学基础底层嗅觉处理赤字。 Taken together, the results highlight the sensitivity and therefore potential use of LFP quantitative network oscillations and connectivity at the OB level as objective electrophysiological markers that will help reveal specific dysfunctional circuits in aging-related neurodegeneration studies.

1。介绍

衰老是最主要的风险因素,促进大量类大脑神经退行性疾病,尤其担心如阿尔茨海默病(AD)和帕金森病(PD) (1- - - - - -3]。随着大脑年龄、功能性和结构性变化导致认知过程的自然缓慢下降。老化的影响功能方面的所有器官和生物途径导致蛋白质聚合,早期突触损伤,和选择性神经网络功能障碍。这些变化使得大脑更容易增加amyloidogenic代谢程序,促进的毒性β寡聚物,提高hyperphosphorylationτ,加速神经原纤维缠结的形成或synucleopathy [4- - - - - -6]。其他变化与损失有关的脑容量包括白质的萎缩、累积损伤的核和线粒体DNA,表观遗传改变,线粒体功能障碍,失去proteostasis,干细胞疲惫,和改变细胞内沟通和神经炎症(5]。

老化的过程可能会对神经活动产生不利影响,导致破裂临界突触可塑性和连接。突触可塑性,即突触的能力加强(长期势差LTP)和削弱(长期抑郁有限公司)随着时间的增加和减少他们的活动,过程中起着重要作用的持久的长期变化与学习,记忆和认知功能。LTP和公司流程之间的错综复杂的平衡中起着重要作用的编码和存储新传入的信息(7]。衰老的自然过程损伤和破坏的突触连接,导致正常的下降突触可塑性机制和提供一个可能的神经基础与年龄相关的记忆和认知下降(8]。

海马体,记忆功能的中心和一个高度塑料结构,是第一个简并在正常老化和广告/ PD的大脑,导致三突触电路故障,在CA1区是一个关键的部分。萎缩这些领域将导致突触传递会大幅衰退,而在三突触可塑性电路和有害的声明性和空间记忆功能,依赖于突触可塑性巩固和编码新传入的信息(9]。这个过程是提高广告/ PD患者,症状损失占在内存中。与年龄相关的记忆障碍过程与调制依赖性活动形式的突触可塑性(谢弗抵押/连合纤维突触)在海马的CA1区。这LTP通常是简短的列车引起的高频刺激突触(HFS),这取决于NMDA受体激活突触特异性。几项研究已经描述了赤字依赖性活动形式的海马CA1区突触可塑性的年龄的动物,这被认为是潜在的生理机制可能代表一种生理依据年龄相关性赤字在内存中。大多数研究使用感应协议在海马切片检查是否改变了LTP年龄动物(10- - - - - -13]。

然而,越来越多的观点认为对无处不在的神经元衰老期间损失和脑萎缩(14,15]。因此,微妙的区域异常的神经结构和突触连接观察感觉皮层和海马,这可能是潜在的认知能力下降与衰老有关。感觉嗅觉气味识别等处理气味记忆形成,歧视是敏感的老化(16- - - - - -19]。超微结构观察表明,嗅球的细胞组织衰老期间保持稳定;然而,离散区域和分层的神经元丧失了在肾小球层导致混乱嗅觉功能(20.]。

清醒眼电图(EEG)在老年小鼠的特点是θ频率的节奏放缓,这是一个普遍的活动在探索汽车活动事件(21]。高频率的左倾趋势减缓脑电图振荡已经确认在硬膜外皮层的录音在老年小鼠被动觉醒22]。更高的θ和γ频率活动相关的认知功能,一直学习和记忆过程(23- - - - - -25),而低θ和伽马振荡网络是两个特征与老龄化带来的认知缺陷(26- - - - - -28]。

本研究使用年轻人和野生型小鼠C57Bl / 6岁来描述的电路级机制与年龄相关的赤字更高的认知功能。嗅球和海马体被选择,因为他们的广泛的连通性和角色在空间学习和记忆和气味感觉处理,妥协的老化。

2。材料和方法

2.1。动物

所有实验都是在严格遵守执行协会的指导方针评估和认证实验动物保健国际(AALAC)和欧洲共同体委员会22日的指令^nd2010年9月(2010/63 /问题),并经当地伦理委员会批准。雄性C57BL / 6小鼠(Bl6) 3月22 - 23日个月( 总计: 年轻, 年龄动物)从Janvier获得集团和他们的垃圾配偶安置在单独通风笼子的相对湿度 和 温度。他们保持在12 h / 12 h光/暗周期和标准食物和水可以随意。

2.2。体内局部场电位(联赛)程序

2.2.1。手术

手术进行了动物之间的权衡20 g和28 g时电极植入。动物和异氟烷麻醉注射piritramide(0.25毫克/公斤)。他们被安装在一个立体框架(大卫·科夫乐器),下门牙栏约5毫米中心的耳朵酒吧。这是调整以确保颅骨表面的高度等于前囱λ,根据立体定位鼠标脑图谱Paxinos和富兰克林的29日]。加热垫是由动物维持体温在38°C。动物被stereotaxically配备8不锈钢电极记录的嗅觉灯泡(OB)(美联社:+ 4.3毫米前囱、ML:±1.2毫米,DV: 2毫米),额叶皮质(美联社:+ 2毫米前囱、ML:±1.5毫米),内嗅皮层外侧(EC)(记者:-2.9毫米前囱、ML: 4毫米,DV: -4.5毫米),和腹侧海马CA1(美联社:-1.7毫米前囱、ML: -1.5毫米,DV: -1.7毫米),背海马CA1(美联社:-1.94毫米前囱、ML: + 1毫米,DV: -1.25毫米),和外侧杏仁核(美联社:-2.06毫米前囱、ML: + 3.25毫米,DV: + 3.2毫米)。所有被引用的一个地脚螺钉电极,电极放置在小脑中线。电极与小插入连接销(未来电子产品:0672-2-15-15-30-27-10-0)(跟踪针;Dataflex: trp - 1558 - 0000),并插入到10孔连接器,并仔细地固定在头骨牙科水泥。

2.2.2。实验设计、记录和分析

一周后恢复期和适应记录条件,脑电图记录20个小时在黑暗阶段的生理周期,在vigilance-controlled之后,所述其他地方(30.,31日]。录音是在动物的笼子放在sound-attenuated法拉第笼。汽车活动被一双被动红外测量(PIR)探测器每记录笼子上方。运动水平分析了信封的活动从PIR探测器。连续脑电图记录获得了Biosemi ActiveTwo系统(Biosemi,阿姆斯特丹,荷兰)。类似的信号带通滤波介于1和256赫兹在采样率为512 Hz的±500 mV。

2.2.3。脑电图光谱

脑电图记录来自八个警惕清醒状态下的大脑区域在黑暗的生理阶段。Artifact-free醒世高温和的身体活动被认为是在分析。时代与高压慢皮质波在缺乏运动活动被丢弃。电力线推理被使用一个过滤器所描述的补充材料(32]。分析使用一个定制的脚本在MATLAB工具箱前面所描述的30.,31日]。短暂,光谱功率密度计算2第二滑动窗口使用韦尔奇与汉宁窗的方法,和功率谱为每个频率表示为相对力量/(1 - 256赫兹。平均在每个频率本记录时间相对力量每个位置的平均在动物为年轻和老年小鼠分别想象大平均相对光谱。一个年轻的老鼠是丢弃的分析由于EEG信号的文物。为了清晰的光谱数据,图表只显示1和7赫兹之间的频率范围从30到80赫兹,和箱形图只显示结果为δ(1 - 4赫兹)和γ(30 - 80赫兹)。

2.2.4。一致性

纵向影响老化的皮质神经通路的完整性和功能不同的皮质结构在不同频率之间的耦合振荡估计根据前面描述的过程30.,31日]。相干函数,使信息的稳定时间序列之间的相似性在每个频率本在不同的电极,是量化在不同时间点的归一化互谱的平方根autospectra的产品: ,在年代_ABA和B之间的互谱信号,年代_AA是信号的autospectrum,年代_BB是描述信号的autospectrum B A和B之间的交互信号的强度,使用了平方连贯性。它是量化 和报告作为归一化值在0和1之间:较低的值表示没有两个信号之间的相似性,而值接近1显示两个时间序列之间的相似性高信号接近常数相移。众所周知,相干估计深受体积电导效应(33]。减少体积电导效应,使用一个虚构的部分相干(34]。

2.2.5。相位振幅Cross-Frequency耦合

估计是否高频率的脑电波振幅调制低频相位变化为同一电极站点信号,计算相位振幅耦合(PAC)使用该算法基于调制指数(MI) [35,36]。MI估计意思是(很长一段时间 )信号的绝对值 , 利用瞬时相位在低频率 ,和瞬时振幅包络线在高频率 。为了提取时变频率band-specific振幅和相位 ,生nonfiltered脑电图信号复杂复杂Morlet小波。PAC估计,不一的间隔2赫兹的步骤2赫兹,和所有从间隔10 - 200 Hz的步骤5赫兹被认为是。

2.3。在活的有机体内长期势差(LTP)程序

2.3.1。麻醉

老鼠用戊巴比妥钠麻醉(37- - - - - -39]。老鼠收到第丸腹腔麻醉管理,在60毫克/公斤制定H₂O和氯化钠溶剂10分钟后,第二丸10毫克/公斤。在整个实验过程中,老鼠放在加热垫,麻醉状态的深度由踏板反射检查,保持了每小时的麻醉管理(10毫克/公斤,0.1毫升10 g体重)。

2.3.2。手术

足够的麻醉深度的观察后,老鼠被放置在一个立体框架。核心体温维持使用一个恒温控制的加热垫。沿着中线了一个口子,前囱定义。此外,它是检查在任何斧,头骨不是倾斜的。双极刺激电极的钨丝0.5米Ω迫切和1 - 2μ齿顶圆直径(世界精密仪器)插入到谢弗抵押品和单极记录电极能经受考验的钨丝75μm外径(世界精密仪器)插入到层的锥体层CA1。谢弗抵押品的坐标是美联社:2 0;ML: 2 0;和DV: ~ 1.2和地层锥体层美联社:1,7;ML: 1、5;从硬脑膜和DV: ~ 1.1。两个洞都钻插入引用和地面螺丝。

2.3.3。基底突触活动

单(200平方脉冲μ年代,3000 mV)交付,而下行记录和刺激电极(0.2毫米/分钟),确认其位置在大脑中。虚拟仪器自制的示波器软件被用来可视化诱发场兴奋性突触后电位(fEPSPs)。电极的dorsal-ventral位置测量的硬脑膜穿刺前用小针。

fEPSPs的录音是由地层pyramidale右侧海马的CA1区半球在回应刺激侧谢弗collateral-commissural通路。轴突兴奋性进行了测试,通过生成一个输入/输出曲线,测量曲线的振幅比的斜率fEPSP一系列刺激电压的反应。

2.4。包含和排除标准

fEPSPs记录在虚拟仪器示波器软件需要符合纳入和排除标准之前,从事一个输入/输出(I / O)曲线:负峰值挠度的延迟fEPSPs 6 - 10毫秒内,最大振幅在1500年μV - 2500μV及其最大坡度必须隔400μV /女士和900年μV /女士在200年μ年代刺激持续时间。一旦响应符合预设的标准,一个功能的输入/输出(I / O)曲线生成使用神经科学测量专门设计的软件。刺激强度从1000到10000 mV在步骤1000 mV在0.033赫兹的频率和200μ年代期间交付,3反应记录在每个强度。使用的均值曲线绘制3在每个时间点反应。的刺激诱发的fEPSP坡50%的最大响应被选为测试刺激LTP感应过程。所有I / O曲线曲线分布,并计算测试刺激之间的适合所有实验3300 mV和4700 mV。

2.4.1。LTP感应

的计算过程包括诱发响应的大小的变化在恒定试验刺激前后高频刺激。设置投入刺激神经科学测量专门设计的软件和发送到刺激电极通过数据采集板与恒流隔离器单元(多通道系统MC SRG4002)。脑电图和fEPSPs记录使用Biosemi活跃的两个放大器(差分放大器、荷兰)3 kHz的采样率。每个时间点测量实验期间,五个记录诱发反应的频率0.033赫兹和200年μ年代持续时间平均。实验的持续时间30 - 60分钟基线90 - 120分钟的posttetanisation紧随其后。最后30分钟的平均基线记录(6个时间点),用作LTP感应控制。定制的分析收费软件规范化数据点和表达他们的最后30分钟的比例基线。

高频刺激(HFS)协议用于诱导LTP响应,包括200年50脉冲的两列火车μ脉冲持续时间的intertrain间隔30年代和100赫兹的频率40- - - - - -42]。

2.5。组织学DNA损伤的标志

安乐死之后,嗅觉灯泡(OB)收集四年轻四岁的老鼠的大脑立即和固定在10%中性缓冲福尔马林。固定组织处理与抗体常规石蜡包埋技术和免疫组织化学染色(Anti-gamma H2A.X。猫没有。ab26350 Abcam,剑桥,英国)H2AX(组蛋白2家庭X),这是一个标准化的DNA损伤的标志(43)和双链断裂的稀释(2 1/500μg / ml)。

2.6。数据分析

结果脑电图描述指标和团体提出了老年和年轻Bl6老鼠的平均值95%可信区间(CI)。组间均数差评估使用两个示例 - - - - - -测试和意义,它是由星号表示在箱形图(值< 0.05,值< 0.01)。为了应对多重比较和占估计的强关系在邻近频段,为光谱和相干数据,threshold-free集群增强(TFCE, , , )也使用(44),基于t统计量,并提供threshold-independent发展集群排列测试(45]。

LTP数据都表示为从基线,被当作百分比的变化 。fEPSP的斜率计算从最小二乘法线性执行80%人工制品之间的间隔和负峰。fEPSP斜坡得到每2.5分钟,平均5反应在0.033赫兹,然后被表示为平均百分比变化 。方差分析(方差分析),后跟一个事后测试(测试Dunnett)被用来修正多重比较。组间均数差被认为是显著的,如果值低于0.05。

3所示。结果

3.1。组织学

老老鼠的嗅觉灯泡表现出轻度增加H2ax-positive神经元的数量相比,年轻的老鼠的OB如图所示的数字1(一)和1 (b)。一些积极的OB H2AX-neourns年轻老鼠现在主要在颗粒细胞层(图1上面板);然而,在老年小鼠的OB,他们主要出现在僧帽细胞层和在较小程度上颗粒细胞层(图1底部面板)。

3.1.1。衰减后的LFP在老年小鼠伽马振荡

后LFP记录OB的年轻和年老动物显示峰值伽马振荡频率;然而,老老鼠显示显著减少在集群记者这个峰值相对权力,由48至73赫兹频率(threshold-free集群增强[TFCE]分析)(图2(一个),底部中间曲线绘制),也可以看到使用更传统的两个示例 - - - - - -测试总相对γ在30 - 80 Hz的间隔( ,图2(一个)情节,右下角酒吧)。使用TFCE分析在电子商务网络,随着年龄的增长而减少的相对力量被发现在集群,由频率49-54赫兹之间,60 - 67赫兹,68 - 72赫兹,75 - 76赫兹,和78 - 80赫兹(图2 (b)情节,底部中间曲线),也可以在减少总相对γ在30 - 80 Hz的间隔两个示例 - - - - - -测试( ,图2 (b)情节,右下角酒吧)。

没有发现重大变更的伽马振荡模式在CA1和BLA地区(数字2 (c)和2 (d)下中间曲线和右栏的情节,分别)。

3.1.2。θ的衰减振荡和转向缓慢节律振荡岁老鼠

网络振荡出现的年龄相关性变化的相对力量的转变成缓慢振荡节律(TFCE分析差异由振荡低于3.5赫兹)的OB网络(图2(一个)顶部中间曲线绘制),也可以由两个示例 - - - - - -测试在三角洲乐队( ,图2(一个)情节,右上方的酒吧)。增加总三角洲相对实力的乐队也在欧盟区( ,两个示例 - - - - - -测试;和记者TCFE分析)(图2 (b),对酒吧的情节)。锂离子信号的频谱分析显示θ频率范围的活动,唤起的关联,不同群体之间在CA1区(图2 (c),中间曲线的情节),这表明衰老也会降低警惕活跃时期。没有观察到的改变在缓慢的频率振荡模式BLA网络(图2 (d)顶部中间曲线右边栏的情节)。

3.1.3。衰减的Theta-Gamma相位振幅耦合老化小鼠

时间之间的交互的功能相关性叠加网络振荡,估计cross-frequency相之间的耦合强度的缓慢和快速振荡的振幅(PAC),大脑中与信息处理有关。我们检查是否老化改变γ振幅之间的关系和θ的阶段。估计是PAC值在不同的记录网站OB和CA1区定性所示的形式comodulation热图年轻和老年老鼠。

如图3左面板,上面,年轻的老鼠动物展览OB地区高相位振幅耦合。这种高耦合的山峰围绕一个阶段7赫兹的频率和振幅的频率约57.5赫兹,theta-gamma范围。老老鼠证明减少了PAC OB地区,而PAC comodulation热图的CA1区老年老鼠似乎不受影响(图3底部面板)。量化以柱状图的形式显示显著( ,两个示例 - - - - - -测试)减少意味着theta-gamma PAC OB地区老年人组相比年轻老鼠(图3分别,右上方面板)。theta-gamma耦合的强度弱于CA1区和年龄没有差异和年轻的老鼠(图3底部面板)。

3.1.4。衰减岁OB连贯的活动区域的老鼠

我们解决老龄化是否会影响网络连接通过测量成对连贯性和一致性在不同网络的虚部在清醒状态(数据4(一)和4 (b))。使用集群threshold-free增强(TFCE),我们发现显著的组间差异的一致性在嗅觉网络的一部分,由25到38赫兹频率(右上方面板),这也是在箱形图可视化频率间隔25 - 35赫兹( ,两个示例 - - - - - -测试)(图4(一))。没有发现显著差异在OBL-CA1L(图4 (b)),CA1L-BLA(图4 (c)),ECL-CA1L(图4 (d)),和ECL-BLA(图4 (e))。

3.1.5。LTP减损应对HFS岁Bl6老鼠

检查是否老化影响可塑性机制,我们研究了塑性响应的HFS Shaffer collateral-CA1层锥体突触(图5计划),在老年和年轻的C57BL / 6小鼠(图5(一个))。所揭示的I / O fEPSP响应曲线,观察略有减少老年小鼠的基底突触活动;然而,没有研究小组(图之间的显著差异5 (b)前面板)。同样,没有区别在集体I / O PSA的曲线,表明无总体差异的基础学习小组(图之间的突触活动5 (b)底部面板)。然而,老老鼠表现出下降fEPSPs和PSA值,表明损伤在HFS中刺激突触强度(图5 (c)顶部和底部面板)。一个边缘显著差异在fEPSPs和late-LTP阶段(早期的-33%和-18%, )。PSA响应值显示显著差异在早期阶段(-38%; )和后期阶段的LTP (-20.5%; )(图5 (c)。

4所示。讨论

本实验的数据确认过赤字可塑性机制。我们证明在C57BL / 6小鼠表现出显著增加DNA损伤神经退化的标志,赤字HFS-induced突触强度的变化比年轻岁的老鼠。进一步扩展先前的研究结果显示网络振荡和与年龄相关的异常在OB电路连接模式尤为明显。

4.1。展览的年长老鼠赤字海马LTP HFS中,虽然没有改变基底突触活动的观察

老化过程中扮演着重要的角色在与年龄相关的认知障碍46),突触是特别脆弱的网站的攻击。大多数机械的记忆存储的研究都集中在海马体,由于其关键作用在学习和记忆47]。之间有一个高度重叠的萎缩和退化的大脑结构在正常老化和广告中看到的大脑5]。海马体是早期目标神经退化和萎缩,这可能是海马多动症和overactivation, CA1分区是退化的主要目标之一。

LTP被用作实验模型学习记忆和大脑可塑性的机制。有人建议,与年龄相关的学习和记忆障碍可能是由于衰老引起的LTP glutamatergic突触传递。年龄相关性影响突触功能区域异构(46]。在老老鼠,在齿状回突触密度下降,但不是在CA1,使用最少的刺激和电生理学的研究表明基底突触效能的下降CA1齿状回的但不是年龄动物(48]。在年轻的动物,NMDA receptor-dependent海马CA1区LTP的地层radiatum被认为是记忆形成的基础(49- - - - - -51]。几岁的可塑性研究动物改变依赖性活动形式的报道在海马CA1区突触可塑性,这可能是学习和记忆过程中年龄相关性赤字(10- - - - - -12]。老化导致赤字LTP感应,可以克服强烈的电刺激(46,52]。在大多数情况下,海马切片从年龄动物被用来显示LTP异常反应(10- - - - - -12,53]。然而,它已成为越来越重要的电生理学研究进展在体外大脑切片在活的有机体内研究完整的大脑。因为它可能更生理过程发生在人类大脑的代表,占输入不同的大脑区域可能影响突触的反应。在目前的研究中,我们发现,减少了响应的年长老鼠,在录音期间的持续。减少LTP与衰老并不是伴随着显著改变基底突触的兴奋性的I / O曲线在年轻和老年小鼠没有不同。

超微结构和分子分析被用来研究海马记忆基础突触改变底层LTP年轻和老年小鼠在上下文恐惧记忆形成(54]。与年轻的老鼠,老鼠岁没有显示蘑菇刺和复杂的PSD的增加,结构特征的LTP (55,56]。尽管我们发现下降功能LTP岁老鼠表明突触形态的变化,还有应对HFS表明老鼠岁仍然可以使用NMDA receptor-dependent在海马CA1区LTP。然而,NMDA receptor-independent LTP的组件已被证明更主要发生在老年动物的海马,涉及高活化的l型电压门控钙通道(VGCC) [5,8),可能由于密度的增加功能VGCC在CA1海马神经元衰老(57- - - - - -59]。此外,老化是伴随着Ca^{2 +}LTP失调和损失的输入特征,这可能有助于减少NMDA-dependent LTP的组件60- - - - - -62年]。

4.2。岁的老鼠表现出赤字在OB网络振荡电路

嗅觉系统,具有高度的组织和连接,是一个有吸引力的大脑区域的神经生物学研究衰老的感觉和认知功能(16,63年]。气味信息编码的嗅感觉神经元的上皮细胞,然后传送到嗅球(OB)处理之前通过外侧嗅嗅皮质束分布。OB地区,首先是处理嗅觉信息在大脑中,gaba ergic抑制性神经元大大超过本金僧帽细胞(64年),这表明嗅球的强烈气味表示由当地的抑制。光伏电池的密集的连接与僧帽细胞(65年,66年),二尖瓣和Fast-spiking细胞之间的互惠dendro-dendritic信号,表明光伏+中间神经元中扮演重要角色的处理感觉信息在嗅球67年]。

有节奏的神经活动提出了发挥根本性作用的认知、健康和病态老化的特点是frequency-specific振荡活动的变化。神经活动在伽马振荡节律结果从当地的抑制性神经元兴奋性神经元的相互作用[68年,69年),以及它们的相互作用与当地兴奋性神经元(70年- - - - - -73年]。

发射fast-spiking光伏+中间神经元起着关键作用的一代伽马振荡(30 - 100 Hz),视为一个基本机制感觉处理的信息,行为控制,和记忆形成。嗅觉功能障碍也被报道在老化的啮齿动物17,18,69年,74年- - - - - -76年]。观察老年性变性PV-immunoreactive神经元的OB的中年和老年狗(77年)和大鼠(78年),可能与提高脑氧代谢率和减少钙PV中间神经元的活动(79年]。因此,光伏函数中间神经元的改变可能是一个神经生物学基础的潜在障碍高速网络振荡,从而更高的旧成年小鼠嗅觉功能。

4.3。岁的老鼠表现出左倾趋势在OB网络振荡电路

大脑衰老的明显特点是振荡节律的变化频率从高到低,可以捕捉到高光谱数据和缓慢的δ/θ和更高的频率。所谓的静息状态的脑电图慢节奏中观察到人类在生理和病理衰老也被观察到在老年小鼠30.]。其他一些研究报道没有影响衰老过程的海马θ振荡振幅在观察频率降低(80年,81年]。海马θ振荡起着关键作用在学习和记忆和证据这一理论θ活动相关记忆任务绩效(23,82年),海马θ的节奏放缓和衰退或下降可能表明学习和记忆过程。在目前的研究中,没有发现重大变更在θ节律LFP源自EC和额叶皮质;然而,在左侧的权力转向缓慢三角洲振荡被发现OB和海马CA1区建议年龄动物的气味记忆处理的下降。

杏仁核和海马之间的动态交互是情绪记忆的关键。解剖研究表明大杏仁核之间的联系与前额叶皮质和海马体(83年- - - - - -86年]。振荡活动的模式研究与恐惧行为诱发条件和冷漠的感官刺激和背景。θ之间同步这些结构发生在恐惧记忆检索和可能会有助于改善情绪和认知过程87年,88年]。θ杏仁核和海马CA1原子核之间的同步增加恐惧记忆检索中啮齿动物(86年],θ波同步的程度预测恐惧条件反射后内存性能(89年]。双向分子在学习和记忆基础突触可塑性变化可以通过老化受损(90年,91年]。在目前的工作,没有重大改变θ或其他振荡节律在杏仁核,和没有夹带amydala核θ输入所显示的弱一致性与海马和额叶皮质。这将是兼容录音表现在正常情况下,动物没有面对条件性恐惧刺激,因此未来的上下文恐惧后的年长老鼠实验可能提供重要的机械的见解关于振荡连接性海马和杏仁核。

4.4。岁的老鼠表现出赤字在网络连接

在人类和啮齿动物,衰老与突触损伤和异常的功能电路导致海马依赖的学习障碍。老老鼠低相干在背CA1 pyramidaleθ和伽马振荡频率和radiatum层(92年]。的连贯性与明显减少弱强度theta-gamma PAC耦合在老年小鼠动物表明伽马可能是缓慢变化的结果的反应gaba ergic神经元glutamatergic信号。高频振荡的赤字的神经生物学机制可能与年龄有关减少轴突髓鞘形成,这可能传导速度慢也观察到在事件相关电位(93年,94年]。

4.5。体内神经退化的影响当前工作的模型

结构和病理生理学的研究显示公共赤字的嗅觉处理在人类和啮齿动物衰老期间,建议具体易感性的大脑电路老化过程(95年]。此外,OB系统似乎特别容易受到与年龄相关的神经退行性疾病(96年- - - - - -98年),因此提供了一个强有力的预测效用的嗅觉测试进展从正常老化MCI和广告99年]。轻度认知功能障碍的患者中显示巨大的赤字在嗅觉识别测试相比,健康老年人(98年- - - - - -One hundred.]。在功能层面上,嗅觉与事件相关的潜在的后期组件显示延迟随着年龄的增加,表明下降的气味处理(101年]。同样,功能性磁共振成像在嗅觉识别和歧视测试证明异常blood-oxygen-level-dependent(粗体)反应梨状皮质和额叶和颞叶的老学科(102年,103年]。

嗅觉功能障碍也被观察到在老化的啮齿动物17,74年- - - - - -76年,104年),可能与嗅觉感受器神经元的密度下降(105年,106年]。老老鼠显示赤字学习two-odor歧视问题正面强化,未能显示改善跨多个歧视问题相比,年轻的老鼠(18]。从眼窝前额皮质神经元记录显示异常反应的气味在逆转任务在年长的老鼠76年),和赤字在嗅觉特定学习在2岁的啮齿动物(已报告74年,105年),以及气味长期记忆,这可能是cortical-dependent [105年]。实验研究表明伽马振荡和气味歧视之间的联系(107年- - - - - -109年]。因此,伽马振荡在蜜蜂的封锁导致表现不佳之间的歧视任务相似的气味(110年]。然而,增加伽马振荡观察老鼠的OB执行在歧视任务(111年]。在目前的研究中,年龄在小鼠表现出损伤在高频网络振荡,转向缓慢振荡和赤字在OB电路连接,这可能代表了神经生物学基础气味赤字嗅觉记忆缺失。使用定量睡眠脑电图分析建立了作为一个有前途的生物标志物老化人们认知能力下降的风险112年]。嗅觉下降与正常人类衰老似乎本地化嗅上皮和更高的皮质脑电图记录,因此变化倾向的轻度认知障碍的早期发病。从翻译的角度来看,嗅球和海马体被选择,因为他们在空间学习广泛的连接和角色,内存,和气味感觉处理由衰老和年龄相关的神经退行性变的妥协。当基底突触活动没有改变,海马突触传递的衰落只是HFS中观察到反应。然而,年龄相关性改变网络伽马振荡和连接在自然条件下似乎是特定于OB电路,表明突触的神经生理学基础底层气味感觉处理赤字。发现强调的潜在使用LFP量化网络振荡和连通性的OB神经网络作为一个敏感的电生理指标,将有助于揭示特定功能失调的神经退化研究电路与衰老有关。

数据可用性

论文中的所有相关数据是完全可用的。

的利益冲突

作者都没有任何的利益冲突披露对目前的工作。

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