线粒体供电故障导致与认知提前衰老

　　大脑就像拼图，需要许多嵌套和相互依赖的部分才能正常工作。大脑被划分为多个区域，每个区域包含数百万个神经元，它们通过数千个突触连接在一起。这些使神经元之间能够交流的突触依赖于更小的结构:发送信息的钮扣(神经元分枝状尖端的肿胀球茎)，接收信息的树突(用于接收钮扣信息的互补分枝状结构)，以及产生能量的线粒体。为了创造一个有凝聚力的大脑，所有这些部分都必须考虑在内。

　　

索尔克大学的科学家发现，功能失调的突触中的线粒体无法满足能量需求，提供的能量过多或过少，可能会导致与年龄相关的认知障碍

大脑就像拼图一样，需要许多嵌套和相互依赖的部分才能正常工作。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。这些突触能够实现神经元之间的通信，依赖于更小的结构：信息发送突（神经元树枝状尖端的肿胀灯泡）、信息接收树突（用于接收突信息的互补树枝状结构）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考虑在内。然而，在衰老的大脑中，这些片段可能会丢失或改变，不再适合更大的大脑谜题。

先前的研究发现，随着年龄的增长，大脑会失去突触，研究人员在他们的动物模型中也看到了这种模式。但当他们观察剩下的突触时，他们发现了突触大小与其所含线粒体之间协调性崩溃的证据。一个基本的神经科学原理，即超微结构大小原理，解释了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、突起——所有这些部分都必须相互协调。在索尔克团队于2023年4月12日发表在《Frontiers in Aging Neuroscience》上的研究之前，没有人问过这一原则是否会因年龄或疾病而被违反。

正常情况下，突触复合体的不同部分会一起生长和收缩。研究人员发现有证据表明，这一过程在衰老过程中会出错，这可能会导致认知障碍。

索尔克研究所教授John Reynolds实验室的高级科学家第一作者之一Courtney Glavis Bloom说：“50%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掌握和操纵信息的能力下降。我们开始了解为什么有些人随着年龄的增长而保持健康的工作记忆，而另一些人则不然。在这个过程中，我们发现了认知障碍突触基础的新机制。”

Reynolds实验室的前研究助理、第一作者之一Casey Vanderlip说：“为了研究这一点，我们转向了电子显微镜。这使我们能够观察到许多突触中的这些成分。我们发现，突触丢失发生在健康和受损的衰老中，但不同的是突触大小与其线粒体之间的相关性破裂。”

Glavis Bloom说：“这是一种连锁反应，不可思议的小突触结构改变了神经元网络、大脑功能和行为。研究这些微观功能障碍是一个未知的领域，可能会彻底改变我们对衰老及其对认知的影响的理解。”

研究小组发现，遵守超微结构大小原则对于避免工作记忆随年龄的增长而受损至关重要。通过将违反超微结构尺寸原理和线粒体相关故障视为年龄相关认知障碍的关键，这项研究开创了衰老研究的新时代。