«Математичний мікроскоп» може рано діагностувати хворобу Альцгеймера

Інструмент може допомогти зрозуміти розлади пам’яті, такі як хвороба Альцгеймера та деменція, виявивши, що відбувається не так у мозку під час цих станів. Чи буває так, що ви хочете щось розповісти другові, але через кілька хвилин забуваєте, що це було? Експерти кажуть, що це може бути ознакою несправності робочої пам’яті, тобто здатності запам’ятовувати інформацію протягом короткого періоду часу, поки ви займаєтеся іншими справами.

Дефіцит робочої пам’яті часто спостерігається у пацієнтів з хворобою Альцгеймера та деменцією, а також при легкому когнітивному розладі (MCI). Зараз вчені докладають зусиль, щоб зрозуміти механізми, що стоять за цим.  Вчені виявили механізм, який створює спогади, одночасно знижуючи метаболічні витрати, навіть під час сну. Відповідно до заяви UCLA, цей механізм працює в енторинальній корі, частині мозку, яка має вирішальне значення для навчання та пам’яті, і де починається хвороба Альцгеймера.

Розуміння робочої пам’яті в мозку

Дослідники з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі прагнули зрозуміти завдання робочої пам’яті в крайньому шарі мозку – неокортексі – а також його метаболічні витрати. Вони особливо зосередилися на взаємодії між неокортексом і енторинальною корою під час анестезії сну. Хвороба Альцгеймера починає розвиватися в енторинальній корі.

Це розуміння могло б дати розуміння розладів пам’яті, таких як хвороба Альцгеймера, деменція та легкі когнітивні порушення.

«Тому дуже важливо зрозуміти, яка магія відбувається в кортико-енторинальній мережі, коли неокортекс спілкується з енторинальною корою, яка перетворює її на робочу пам’ять», – заявив автор-кореспондент Маянк Мехта, нейрофізик і керівник Центру нейрофізики В. М. Кека. і Центр фізики життя при UCLA.  

«Це може забезпечити ранню діагностику хвороби Альцгеймера та пов’язаної з нею деменції та легких когнітивних розладів». 

Тому для ранньої діагностики такого порушення пам’яті чи когнітивних здібностей вчені винайшли новий підхід під назвою «математичний мікроскоп». Кількісний підхід був застосований для інтерпретації мільярдів нейронів мозку та трильйонів зв’язків.

«Щоб вирішити це, здавалося б, неможливе завдання розробки простої теорії, яка все ще може пояснити експериментальні дані динаміки пам’яті in vivo з високою точністю, ми припустили, що кортико-енторинальний діалог і магія пам’яті відбуватимуться, навіть коли суб’єкти сплять, або під наркозом», – заявив доктор Крішна Чоудхарі, провідний автор дослідження. 

«Так само як автомобіль поводиться, коли він працює на холостому ходу або рухається зі швидкістю 70 миль на годину», – додав доктор Чоудхарі.

Кількісне рішення спрощує складні взаємодії

Дослідники також спростили складну взаємодію мільярдів нейронів у мозку під час сну або під дією анестезії. Вони припустили, що лише два нейрони можуть представляти динаміку всієї системи. Ці два нейрони були вибрані для відображення сили входу від неокортексу до енторинальної кори та сили повторюваних зв’язків у енторинальній корі. 

«Якщо ми перевіримо нашу теорію кількісно на даних in vivo, то це просто цікаві математичні ігри, а не чітке розуміння магії створення пам’яті», — сказав Мехта. 

Тим часом Хан заявив, що енторинальна кора є складним контуром. «Щоб справді перевірити теорію, нам потрібні були експериментальні методи, які можуть не тільки вимірювати нервову активність з високою точністю, але й визначати точну анатомічну приналежність нейрона».