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Jul 21, 2023

ドーパミン作動性およびノルアドレナリン作動性の脳領域の完全性は、最近のさまざまな側面に関連しています

Nature Aging (2023) この記事を引用 1 Altmetric Metrics の詳細 ドーパミン作動性神経調節の変化は、成人の記憶力低下に重要な役割を果たします。 最近の研究では、ノルアドレナリンが次のような症状にも関与していると考えられています。

Nature Aging (2023)この記事を引用

1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

ドーパミン作動性神経調節の変化は、成人の記憶力低下において重要な役割を果たします。 最近の研究では、ノルアドレナリンが晩年の記憶の形成に関与していることも示唆されています。 しかし、これら 2 つの神経調節因子が加齢に伴う認知変化において異なる役割を果たしているかどうかは不明です。 ここでは、若年者（n = 69）と高齢者（n = 251）のドーパミン作動性黒質腹側被蓋野（SN-VTA）とノルアドレナリン作動性青斑座（LC）の縦断MRIを組み合わせたところ、ドーパミン作動性とノルアドレナリン作動性の完全性がメモリのパフォーマンスとは異なる関係にあります。 LC の完全性はいくつかのタスクにわたるエピソード記憶の向上と関連していましたが、SN-VTA の完全性は作業記憶と関連していました。 縦断的に、我々は、年齢が高くなるほど、SN-VTA および LC の完全性におけるより悪い変化と関連していることを発見しました。 特に、LC 完全性の変化は将来のエピソード記憶を確実に予測しました。 ドーパミン作動性核およびノルアドレナリン作動性核と晩年の認知機能低下とのこれらの異なる関連性は、いくつかの加齢関連疾患におけるそれらの変性を考慮すると、潜在的な臨床的有用性を有する。

私たちの記憶は年齢とともに薄れていきます1。 平均して、高齢者は、作業記憶 2,3 と呼ばれる、短い時間スケールで情報を保持および操作する能力、およびエピソード記憶 1,4,5 と呼ばれる、時間的および空間的文脈を伴う過去の経験を思い出す能力の障害によって特徴付けられます。 神経レベルでは、老化による記憶力の低下はドーパミン作動性神経調節に関連しており 6,7、さらに最近ではノルアドレナリン作動性神経調節にも関連している 8,9,10。 カテコールアミン作動性（つまり、ドーパミン作動性およびノルアドレナリン作動性）系の変性は、アルツハイマー病やパーキンソン病などの加齢に伴う病状の中核的特徴でもあり、記憶障害を特徴とする9、11、12、13、14、15。 。 しかし、老化と病気における人間の記憶に対する 2 つの神経調節物質の寄与を解明した研究はほとんどありません。

神経調節物質は、境界皮質下核で合成される神経化学物質です。 これらの核から広く分岐した軸索投射は、これらの神経調節物質を脳全体に放出します18。 ドーパミン作動性ニューロンは主に中脳黒質腹側被蓋野 (SN-VTA) に拠点を置いています 19 のに対し、ノルアドレナリン作動性ニューロンは主に脳幹青斑核座 (LC) に見られます 20。

いくつかのメカニズムの説明は、ドーパミン作動性およびノルアドレナリン作動性の神経調節を記憶の老化に結び付けています。 計算モデルは、カテコールアミンがニューロンの入出力関係を調節し (つまり、ゲインの変化)、これにより神経処理における信号対雑音比が増加し 21、認知に影響を与えると仮定しています。 したがって、ドーパミン作動性核とノルアドレナリン作動性核の加齢に伴う神経変性により、神経情報処理のノイズが増加します (つまり、ゲインの低下)。 具体的には、加齢に伴うカテコールアミン作動性の低下は、皮質表現の特徴の低下と老化による記憶の低下につながると仮説が立てられています7,25。

ドーパミン作動性およびノルアドレナリン作動性の神経調節と老化記憶を結び付ける第 2 のメカニズムは、前頭前処理の調節です 26。 側方前頭前回路は、持続的に発火する遅延セルによって、感覚刺激がない場合でも、たとえ気が散るものに直面しても、外部刺激を表すことができます27。 カテコラミン作動性入力は、作業記憶などの高次の認知機能に不可欠な遅延細胞回路の再発性活動を調整します28。 具体的には、ドーパミン作動性 D1 受容体とノルアドレナリン作動性 α2a 受容体の刺激により、逆 U 字型の用量反応曲線で前頭前野遅延活動が促進されます 10。 加齢に伴う記憶障害は、細胞の発火遅延の減少と関連しており、カテコールアミン作動薬によって部分的に回復する可能性がある29、30、31。

最後に、ドーパミンとノルアドレナリンは、シナプス可塑性と記憶に重要な海馬の長期増強と長期抑制を調節します 32,33,34,35,36。 初期の報告では、神経調節入力が顕著な経験の統合を促進する腹側被蓋野 - 海馬回路が提案されていました 32,35。 興味深いことに、より最近の研究では、SN-VTA と LC は両方とも背側海馬に投射しますが、後者の方がより高密度の入力を送信することが示されています 37,38,39。 LC ニューロンは、ノルアドレナリンの生合成前駆体としてドーパミンも生成し、両方のカテコールアミンを同時放出して、海馬のシナプス可塑性と記憶を調節することができます 38,40。 高齢者は海馬の可塑性の低下を特徴とし 41,42、おそらく LC および SN-VTA からのカテコールアミン作動性神経支配の欠如によって悪化します 43。