衰老导致记忆和认知减慢的原因尚不清楚，而分子驱动因素则更加未知。现在，一项针对小鼠的研究表明，随着时间的推移，最明显的变化发生在白质——神经元，它是在大脑中传输信号所不可或缺的。该研究还研究了两种抗衰老治疗——热量限制和注射幼鼠血浆——如何影响大脑的不同区域。哪一种最能减缓与年龄相关的衰退?年轻的血浆。

衰老小鼠大脑图谱揭示了白质随时间的变化最多

研究结果让我们深入了解正常衰老导致的认知能力下降，以及衰老如何导致阿尔茨海默病、帕金森病和多发性硬化症等神经退行性疾病。

这项研究发表在《细胞》杂志上，论文《衰老小鼠大脑图谱揭示白质是脆弱的焦点》。”

“我认为这项研究可以解释这种有点神秘的区域脆弱性，”斯坦福大学医学院神经病学和神经科学教授、斯坦福大学菲尔和潘尼·奈特大脑弹性计划主任托尼·怀斯-科雷博士说。蔡神经科学研究所。

研究人员对59只雌性和雄性小鼠大脑两个半球15个区域的1,076个样本进行了分析，这些小鼠的年龄分别为7个年龄(3至27个月)。他们识别并排列了大脑每个区域中发现的细胞表达的最重要基因。他们鉴定出82个基因，这些基因经常出现，并且在10个或更多区域中浓度有所不同。

研究结果表明，大脑深处的白质含有受白色髓磷脂保护的神经纤维，在12个月和18个月大的小鼠中，其基因表达出现了最早、最明显的变化。

更具体地说，作者写道，他们发现了“神经胶质细胞中衰老的全脑基因特征，它表现出空间上定义的幅度变化。”通过整合空间和单核转录组学，他们发现“与皮质区域相比，白质中的胶质细胞衰老尤其加速，而特殊的神经元群体则表现出区域特异性的表达变化。”

“我们不能明确地说白质中的基因表达变化如何影响记忆和认知。这将需要更多的基因操作和神经生物学工作，”怀斯-科雷说。“但我们知道白质是将不同大脑区域连接在一起的线路。”

过去的研究表明，衰老会破坏大脑中原本稳定的基因表达模式，开启调节炎症和免疫反应的基因，并关闭负责蛋白质和胶原蛋白合成的基因。炎症和免疫反应会影响髓鞘的完整性，髓鞘是神经周围的绝缘层，负责在大脑中传输信号。

“白质在衰老研究中一直是一个相当被忽视的领域，通常集中在神经元密集的区域，如皮层或海马体，”奥利弗·哈恩博士说，他曾是Wyss-Coray实验室的博士后研究员，现在是一名首席研究员在Calico生命科学公司。“我们的数据中出现的白质作为一个特别容易衰老的区域这一事实开启了新的、有趣的假设。”

在研究过程中，研究小组探索了两种干预措施——热量限制和注射幼鼠血浆——以评估它们是否能防止基因表达的区域特异性变化。每次干预在小鼠19个月大时开始，持续4周。

研究人员发现，热量限制会导致与昼夜节律相关的基因开启，而血浆干预则会开启参与干细胞分化和神经元成熟的基因，从而导致与年龄相关的基因表达选择性逆转。

哈恩说：“这些干预措施似乎作用于大脑中非常不同的区域，并[引起]截然不同的效果。”“这表明大脑中有多个区域和通路有可能提高老年时的认知能力。”

研究小组还检查了与三种神经退行性疾病(阿尔茨海默病、帕金森病和多发性硬化症)相关的基因与年龄相关的变化，这些疾病通常影响大脑的特定区域。每个基因的表达分布在老年动物中都发生了变化，并且发生在通常与特定神经退行性疾病无关的大脑区域。这一发现可以帮助我们了解大量患有神经退行性疾病但没有牢固的遗传联系的患者。

“在小鼠身上观察到的个体基因变化可能不会直接转化为人类，”怀斯-科雷说。“但我们相信白质对衰老的脆弱性可能确实如此。”

该研究还可以通过利用基因表达数据将易受衰老影响的细胞群归零，为探索治疗和干预措施提供新的机会。未来的研究可以探索基因表达如何导致神经元活动和结构的功能变化。