許多人隨着年齡的增長會出現阿爾茨海默症或其他形式的痴呆症。然而也有一些人即使他們的大腦顯示出潛在的神經變性跡象，但到了晚年仍然保持敏銳。在這些認知能力強的人中，研究人員已經發現教育水平和花在智力刺激活動上的時間是有助於預防痴呆症的因素。
麻省理工學院研究人員的一項新研究表明，這種豐富的活動似乎激活了一個名為MEF2的基因家族，該家族控制着大腦中的一個遺傳程序並促進了對認知能力下降的抵抗。
研究人員在人類和小鼠身上都觀察到了MEF2和認知能力之間的這種聯繫。這些發現表明，增強MEF2或其目標的活性可能會保護人們免受與年齡有關的痴呆症的影響。
MIT Picower學習和記憶研究所所長Li-Huei Tsai說道：“人們越來越明白，有一些復原力因素可以保護大腦的功能。當我們考慮治療性干預或預防認知衰退和神經變性相關的痴獃時了解這種彈性機制可能是有幫助的。”
Tsai是這項研究的資深作者，該研究於2021年11月3日發表在《cience Translational Medicine》上。其他作者還包括MIT最近的博士學位獲得者Scarlett Barker和MIT博士后研究員、波士頓兒童醫院醫生Ravikiran (Ravi) Raju。
保護性作用
大量的研究表明，環境刺激對神經變性的影響提供了一些保護。研究表明，教育水平、工作類型、使用的語言數量及花在閱讀和做填字遊戲等活動上的時間跟較高程度的認知復原力有關。
MIT的研究小組開始嘗試找出這些環境因素如何在神經元水平上影響大腦。他們同時研究了人類數據集和小鼠模型，這兩條線索都集中在MEF2上，認為它是一個關鍵角色。
MEF2是一個轉錄因子，最初被認為是對心肌發育很重要的一個因素，但後來發現它在神經元功能和神經發育中起作用。在兩個人類數據集中（總共包括略多於1000人），MIT的團隊發現，認知能力跟MEF2及其調節的許多基因的表達高度相關。
這些基因中有着許多編碼離子通道，它們控制着神經元的興奮性或說控制着神經元發射電脈衝的容易程度。研究人員還從人類腦細胞的單細胞RNA測序研究中發現，MEF2似乎在有復原力的人的前額皮層的興奮性神經元亞群中最為活躍。
為了研究小鼠的認知能力，研究人員比較了在沒有玩具的籠子里長大的小鼠及被放在一個更有刺激性的環境中的小鼠（該環境中有一個跑步輪和玩具，每隔幾天就會被換掉）。正如研究人員在人類研究中發現的那樣，MEF2在暴露於豐富環境中的小鼠的大腦中更加活躍。這些小鼠在學習和記憶任務中的表現也更好。
當研究人員敲除額葉皮層中的MEF2基因時，這阻止了小鼠從豐富環境中成長的能力，它們的神經元變得異常興奮。
Raju表示：“這特別令人興奮，因為它表明MEF2在決定對環境中的變量的整體認知潛力方面發揮着作用。”
研究人員隨後探討了MEF2是否能逆轉一種小鼠模型中的一些認知障礙癥狀，這種模型表達一種能在大腦中形成纏結並與痴呆症有關的tau蛋白。如果這些小鼠在年輕時被設計成過度表達MEF2，它們就不會顯示出生命後期由tau蛋白產生的通常認知障礙。在這些小鼠中，過量表達MEF2的神經元的興奮性較低。
Raju說道：“許多關於神經變性的人類研究和小鼠模型研究表明，神經元在疾病進展的早期階段變得過度興奮。當我們在神經變性的小鼠模型中過度表達MEF2時，我們看到它能防止這種過度興奮，這可能解釋了為什麼他們的認知表現比對照小鼠更好。”
增強復原力
研究人員稱，這些發現表明，增強MEF2的活性可能有助於防止痴呆症；然而由於MEF2還影響其他類型的細胞和細胞過程，因此需要進行更多的研究以確保激活它不會產生不利的副作用。
MIT的研究小組現在希望進一步研究MEF2如何通過暴露在一個豐富的環境中而被激活。除了在這項研究中探索的離子通道之外，他們還計劃檢查MEF2控制的其他基因的一些影響。此類研究可能有助於揭示藥物治療的其他目標。
Raju說道：“你有可能想象出一種更有針對性的療法，通過確定一個子集或一類效應器，對誘導復原力和神經保護至關重要。”