S starostjo povezana motnja učenja in delovnega spomina pri navadni marmozetki, 3. del

Da bi ugotovili, ali obstaja povezava med starostjo in količino izkušenj, potrebnih za pridobitev pravil DRST, smo izračunali število poskusov, ki jih je vsaka marmozetka opravila, preden je njihova uspešnost znatno odstopala od naključja (tj. dolžine začetniške faze).

Na primer, če ob študiju določenega predmeta obvladamo le nekatera osnovna znanja, potem je naš spomin na to znanje še vedno relativno plitek. Toda če se skozi prakso, raziskovanje in razmišljanje med učnim procesom poglobimo v te točke znanja in jih nenehno uporabljamo v praksi, se bodo naše izkušnje še naprej kopičile in te informacije bodo globlje integrirane. v našem spominu.

Poleg študijskega področja se lahko izboljšanje spomina skozi izkušnje v celoti odraža tudi v življenju. Na primer, ko se ukvarjamo z določeno težavo, če smo že imeli podobne težave ali podobne scenarije, potem lahko hitreje pomislimo na rešitev. To je zato, ker nam naše izkušnje pomagajo jasneje opisati problem v naših mislih. , hitreje pridejo do rešitev.

Povečanje izkušenj ne le izboljša naš spomin, ampak nas naredi tudi bolj samozavestne. Kot pravi rek »Izkušnje so najboljši učitelj«, lahko le z nabiranjem izkušenj skozi nenehno prakso in povzemanjem naukov iz njih bolje obvladamo podobne stvari in postanemo bolj samozavestni.

Skratka, odnos med izkušnjo in spominom je neločljiv. Samo s pozitivnimi napori in nenehnim nabiranjem izkušenj skozi prakso in razmišljanje lahko naš spomin v celoti izurimo in izboljšamo, zaradi česar smo pametnejši, samozavestnejši in zrelejši. Vidimo, da moramo izboljšati spomin, in Cistanche deserticola lahko bistveno izboljša spomin, saj je Cistanche deserticola tradicionalno kitajsko zdravilno sredstvo, ki ima številne edinstvene učinke, eden od njih je izboljšanje spomina. Učinkovitost mletega mesa izhaja iz različnih učinkovin, ki jih vsebuje, vključno s kislino, polisaharidi, flavonoidi itd. Te sestavine lahko na različne načine spodbujajo zdravje možganov.

Kliknite poznajte dodatke za izboljšanje spomina

Z uporabo starosti marmozet na koncu faze začetnika je Spearmanova korelacija glede na vrstni red pokazala močno, pozitivno povezavo, ki je bila statistično pomembna, kar kaže, da so starajoče se marmozetke zahtevale več izkušenj za prvotno pridobitev pravil DRST (slika 3D; rs(13) { {3}}.65, str=0.009).

Enemu devetletnemu moškemu marmozetu (»FL« na sliki 1) ni uspelo doseči več kot verjetnosti, kljub temu, da je opravil 7000 poskusov DRST, zato je bila ta žival izključena iz statističnih analiz, izvedenih v fazah učenca in strokovnjaka, opisanih spodaj.

V fazi učenja so marmozetke pokazale hitro izboljšanje uspešnosti. Da bi ugotovili, ali obstajajo s staranjem povezane razlike v stopnji izboljšanja v učni fazi, smo ocenili najvišjo stopnjo učenja za vsako opico.

Največja stopnja učenja je bila izračunana z iskanjem največjega odvoda povprečne krivulje FSL, izračunane v tekočem 100-poskusnem oknu. Spearmanova korelacija po vrstnem redu je razkrila pomembno negativno korelacijo med povprečno starostjo marmozet v 100-poskusnem oknu in največjo stopnjo učenja, kar dokazuje, da se z naraščajočo starostjo stopnje učenja upočasnjujejo (slika 3E; rs(13)=0 .61, str=0.015).

V strokovni fazi so marmozetke dosegle najvišjo raven zmogljivosti in so bile tipično na platoju. Določili smo največjo raven zmogljivosti vsake marmozetke z izračunom srednjega FSL, doseženega med fazo strokovnjakov.

Za oceno razmerja med povprečno starostjo vsake marmozetke v strokovni fazi in največjo FSL je bila uporabljena Spearmanova korelacija po rangu. Razkrila je pomembno negativno korelacijo med temi spremenljivkami, kar kaže, da je staranje marmozet povezano z zmanjšano zmogljivostjo delovnega spomina (slika 3F; rs(13)=0.54,p=0.037).

Dodatne informacije o kognitivni uspešnosti in o tem, kako so marmozetke pristopile k nalogi, je mogoče razbrati z ocenjevanjem vzorcev napak med izvajanjem DRST.

Primeri, ko marmozetke končajo poskus s FSL dva (tj. naredijo napako na TDL3, ko so na zaslonu trije objekti), so še posebej informativni, saj je napake mogoče narediti samo z izbiro prvega predmeta poskusa (napaka primarnosti) ali vseh nedavno pravilen predmet poskusa (perseverativna napaka). Predhodne študije učenja so odkrile, da imajo živali naravno nagnjenost k nadaljevanju vedenja, za katerega so bile pred kratkim nagrajene, vedenjski vzorec, ki lahko povzroči vztrajne napake.

Tako smo domnevali, da bodo marmozetke pred pridobitvijo pravil DRST (tj. v fazi začetnika) delale več vztrajnih napak glede na napake primarnosti in da ko bodo pravila DRST uspešno osvojena (tj. faza učenca in strokovnjaka) , bi marmozetke naredile več primarnih napak glede na perseverativne napake.

Da bi to preučili, smo izračunali delež primarnih in perseverativnih napak, ki so jih marmozetke naredile na preskušanjih TDL3 med vsako od treh faz (slika 4A) in ugotovili, da obstaja pomembna interakcija med vrsto napake (perseverativna, primarna) in fazo (novinec, učenec, strokovnjak; Scheirer Preizkus Ray Hare: H(2)=58.24, str=2.0 1013).

Med fazami je prišlo do pomembnega zmanjšanja deleža perseverativnih napak in ustreznega povečanja deleža napak, ki so bile glavne (Friedmanov test; x2(2)=22.93, p=1.05 105 ).Natančneje, to je doseglo statistično pomembnost med fazama začetnika in učenca ter med fazama začetnika in strokovnjaka, vendar ne med fazama učenca in strokovnjaka (posamezni testi Nemenyi v parih; začetnik proti učencu: p=0.01; novinec proti strokovnjaku : p=6.55 106; Učenec proti strokovnjaku: p=0.16).

V skladu z našo hipotezo se je prevladujoča vrsta napake spremenila z učenjem naloge, tako da so bile med fazo začetnika napake pretežno perseverativne, medtem ko so bile primarne napake najbolj razširjene v fazi učenca in strokovnjaka (Wilcoxonovi testi predznačenega ranga za seznanjene vzorce; novinec: Z=3.38, str=6.10 105; Učenec: Z=2.641, str=0.0054; Strokovnjak: Z=2.527, str=0.0084).

Da bi ugotovili, ali je mogoče upočasnjene stopnje učenja starajočih se marmozet razložiti z dolgotrajnim časovnim potekom prevladujoče spremembe tipa napake ("križanje"), smo kvantificirali število poskusov TDL3 pred križanjem za vsako žival (sl. 4B, C).

Spearmanova korelacija glede na vrstni red je razkrila pomembno pozitivno korelacijo med starostjo v času križanja in številom poskusov križanja, kar dokazuje, da pri preskušanjih TDL3 starajoče se marmozetke preidejo na pretežno primatne napake po več izkušnjah z opravili kot mlajše marmozetke (sl. 4C; rs(13)=0.72, p=0.002).

Ker so analize napak TDL3 razkrile s starostjo povezano razliko v stopnji preklopa tipa napake iz perseverativne na primarno, smo preučili, ali je prišlo tudi do starostne spremembe v obsegu vztrajnosti. Prejšnje študije so pokazale, da ostarele opice makaki naredijo več vztrajnih napak pri DRST kot mladi makaki (Moss et al., 1997).

Zato smo domnevali, da bi višje ravni vztrajnosti lahko bile podlaga za upočasnjeno stopnjo učenja starajočih se marmozetk (slika 3E) in lahko tudi pojasnijo splošno s starostjo povezano okvaro delovnega spomina (slika 3F).

Da bi preizkusili to hipotezo, smo izračunali delež perseverativnih napak med TDL-ji med vsako od treh faz. Ugotovili smo, da je bilo staranje povezano z več perseverativnimi napakami, vendar samo v fazi učenja (sl. 4D–F; Spearmanove korelacije vrstnega reda z uporabo povprečne starosti med fazo; novinec: rs(14)=0.035, p { {5}}.90; Učenec: rs(13)=0.65, p=0.009; Strokovnjak: rs(13)=0.411, p=0 .13).

Ti rezultati kažejo, da so višje stopnje vztrajnosti osnova za upočasnjeno stopnjo učenja starajočih se marmozetk in da vztrajne napake ne pojasnjujejo s starostjo povezane okvare delovnega spomina.

Preizkusi z večjo težavnostjo so bili zanesljivo izvedeni med ekspertno fazo. Vzorec napak, narejenih na teh poskusih, ponuja priložnost, da preverimo, ali marmozetke podležejo motnjam delovnega spomina. Da bi to naredili, smo kvantificirali porazdelitev napak glede na razdaljo v preteklosti, ko je bil predstavljen nepravilno izbran dražljaj (tj. "nazaj").

Na primer, če je marmozetka naredila napako, ko so bili na zaslonu štirje predmeti (TDL4), bi pri tem poskusu zaslužila FSL tri. V tem primeru bi lahko naredili napako tako, da bi izbrali prvi predmet, predstavljen v poskusu (n-back 3; primarnost), drugi predmet, predstavljen v poskusu (n-back 2), ali tretji predmet, predstavljen v poskusu (n-back 1). ; vztrajno).

Porazdelitev n-back napak, narejenih v strokovni fazi, je bila kvantificirana za vsako TDLand v primerjavi z naključno uspešnostjo z uporabo x2 testov dobrega prileganja (slika 4H). Ti testi so razkrili, da so bile za vse TDL opazovane porazdelitve n-povratnih napak bistveno drugačne od naključno pričakovanih (TDL3: x2 =154.17, p=2.13 1035; TDL4: x{{11} }.98,p=7.94 1025; TDL5: x2=116.52, p=4.34 1025; TDL6: x2=74.06, p {{25 }}.15 1015; TDL7:x2=50.44, p=1.13 10 109; TDL8: x2 =38.49, p=9.01 107; TDL9 : x2=14.74, p =0.04).

Poleg tega so na vsakem TDL marmozetke naredile bistveno več primarnih napak kot perseverativnih napak (Wilcoxonovi testi predznačenega ranga za seznanjene vzorce; TDL3: Z=3.38, p=6.1 105; TDL4:Z {{8 }}.05, str=0.001; TDL5: Z=3.24, str=0.0002;TDL6: Z=3.27, p=0.0001; TDL7: Z=3.15,p=0.00,024; TDL8: Z=2.52, p=0.0081; TDL9 :Z=2.10, p=0.034). Ti rezultati kažejo, da so marmozetke doživele retroaktivne motnje, pri čemer na novo pridobljene informacije zmotijo ​​začasno shranjevanje spomina, kar vodi do napak zaradi identifikacije bolj oddaljenih dražljajev kot novih.

Ena od prednosti uporabe infrardečega zaslona na dotik za ocenjevanje kognitivne zmogljivosti je zmožnost natančnega in zanesljivega merjenja zakasnitev izbire. Ta ukrep na splošno velja za robusten odčitek hitrosti obdelave in je povezan s kognitivno obremenitvijo in težavnostjo nalog (Bopp in Verhaeghen, 2018; Gray et al., 2018; De Boeckand Jeon, 2019).

Da bi ugotovili, ali ta vzorec drži pri marmozetkah, ki izvajajo DRST, smo ocenili pravilne in nepravilne latence izbire za vsako marmozetko v vsaki fazi DRST in za vsak TDL v strokovni fazi. Preizkus Scheirer RayHare je razkril pomembne glavne učinke vrste zakasnitve (pravilna izbira, nepravilna izbira) in faze DRST (novinec, učenec, strokovnjak) ter tudi pomembno interakcijo med temi dejavniki (slika 5A; vrsta zakasnitve: H(1)=12.58, p=0.0004; Faza: H(2)=15.13, p=0.0005; interakcija: H(2) {{12} }.69, str=0.01). Zakasnitve pravilne izbire, vendar ne zakasnitve nepravilne izbire, so se znatno zmanjšale med fazami DRST (Friedmanovi testi; pravilno: x2(2)=22.93 , p=1.05 105; nepravilno: x2(2) =0.12, p=0.94).

Zakasnitve pravilne izbire so bile krajše v fazi učenca in strokovnjaka kot v fazi začetnika, brez razlike med fazo učenca in strokovnjaka (test po paru po hocNemenyi; novinec proti učencu: p=0.01; novinec proti strokovnjaku:p { {2}}.55 105; Učenec proti strokovnjaku: str=0.16). Ti rezultati kažejo, da so bile marmozetke z izboljšanjem naloge hitreje prepoznale nov dražljaj. Da bi nato ugotovili, ali so nepravilne izbire lahko posledica impulzivnosti, smo primerjali zakasnitve pravilne in nepravilne izbire znotraj vsake od faz.

Med začetniško fazo so bile zakasnitve pravilne in nepravilne izbire podobne; vendar so bile med fazo učenca in strokovnjaka zakasnitve nepravilne izbire bistveno daljše od zakasnitev pravilne izbire (slika 5A; Wilcoxonovi testi predznačenega ranga za seznanjene vzorce; novinec: Z=0.71, p=0).49 ; Učenec in strokovnjak: Z=3.38,p=6.10 105). To dokazuje, da ko so marmozetke naredile napako, to verjetno ni bilo zaradi impulzivnosti, saj so v teh primerih potrebovale precej več časa, da so se odzvale.

Da bi podrobneje raziskali vzorce zakasnitve izbire, smo podatke o zakasnitvi Expert Phase kvantificirali s TDL. Ker ni bilo pomembnega razmerja med povprečno starostjo med fazo strokovnjakov in zakasnitvami izbire (Spearmanove korelacije vrstnega reda; pravilno: rs(13)=0.40, p=0.14; nepravilno: rs(13)=0.30,p=0.27), so se nadaljnje analize osredotočile na ocenjevanje, ali podatki o zakasnitvi razkrivajo informacije o kognitivni obremenitvi in ​​težavnosti nalog. Najprej smo preučili, ali se povečana kognitivna obremenitev, ki jo zahtevajo težji TDL, odraža v podatkih o zakasnitvi izbire.

Močne, pozitivne Spearmanove korelacije glede na vrstni red med obema vrstama zakasnitve izbire in stopnjo težavnosti poskusa odražajo daljši čas obdelave, potreben za težje poskuse (slika 5B; pravilno: rs(7)=0.93, p=0 .0002; nepravilno: rs(6)=0.95,p=0.0003). Nazadnje smo ocenili, ali je bil splošni vzorec daljših napačnih kot pravilnih zakasnitev izbire, ugotovljen v strokovni fazi, skladen za vsakega od TDL-jev posebej. Test Scheirer Ray Hare je razkril pomembne glavne učinke vrste zakasnitve (pravilna izbira, nepravilna izbira; H(1)=27.97, p=1.2 107) in ravni težavnosti poskusa (TDL1–TDL9; H (7)=94.12, p=1.8 1017), vendar brez pomembne interakcije (H(7)=0.97, p=1.00).

Wilcoxonovi testi podpisanega ranga za seznanjene vzorce so pokazali, da so bile zakasnitve napačne izbire daljše od zakasnitev pravilne izbire pri vseh TDL, kar dokazuje, da so marmozetke potrebovale več časa za izbiro, če so naredile napako, tudi pri najtežjih poskusih, in zato niso izbirale impulzivno, ko so bile napačne (sl. 5C; TDL2:Z=3.26, p=0.0001; TDL3: Z=3.21, str=0.0002; TDL4: Z=3 .26, str=0.0001; TDL5: Z=3.26, str=0.0001; TDL6: Z=3.20, str =0. 0002; TDL7: Z=3.26, str=0.0001; TDL8: Z=3.14, str=0.0004;TDL9: Z=3 .26, str=0.0001).

Da bi ocenili vključenost marmozet v DRST, smo količinsko opredelili delež začetih poskusov, ki so bili dokončani v primerjavi z opravljenimi (brez odgovora v odzivnem oknu 12-). Med fazami začetnika, učenca in strokovnjaka ni bilo bistvenih razlik v stopnji dokončanja preskušanja (slika 6A; Friedmanov test; x2(2)=1.73, p=0.42), kar kaže, da so bile marmozetke enakovredno ukvarjajo z nalogo v vseh fazah. Poleg tega ni bilo pomembne povezave med starostjo in deležem opravljenih poskusov za katero koli od faz (Začetnik: rs(14)=0.044,p=0.08; Učenec: rs(14) {{14 }}.10, p=0.73; Strokovnjak: rs(14)=0.30,p=0.27).

Nazadnje, da bi ocenili, ali so bile marmozetke enako vključene v dele poskusov, ki so bili težji (tj. višji TDL), smo količinsko opredelili stopnje dokončanja za vsakega od TDL neodvisno. Med fazo strokovnjaka so marmozetke opravile 90 % vsakega TDL-ja, s katerim so se srečale, in pokazale stalno angažiranost, tudi ko so poskusi postali zahtevni, kljub temu, da jim voda ni bila omejena, da so testirali v domači kletki v sobi, v kateri je bilo veliko drugih živali, in da so lahko prosto zapustili preskusno komoro kadar koli (slika 6B).

Naloga odzivnega časa (RTT)

Da bi ocenili morebitne nekognitivne zmede za razlago naših rezultatov DRST, smo izmerili motorično hitrost z nalogo ReactionTime. Pri tej nalogi so marmozetke sprožile poskus in bile nato nagrajene za dotik posameznega ciljnega dražljaja, ki je bil psevdonaključno postavljen na zaslon (slika 7A). Spearmanova korelacija po rangu, uporabljena za določanje razmerja med starostjo in reakcijskim časom, je pokazala močno, pozitivno korelacijo med tema spremenljivkama, ki je dosegla statistično značilnost (slika 7C; rs(10)=0).87, p {{7 }}.0002).

Da bi ugotovili, ali so bili na vsaki od devetih lokacij opaženi povečani reakcijski časi, povezani s starostjo, ali pa je za nekatere lokacije obstajala povezava, povezana s starostjo, smo starost povezali z reakcijskim časom za vsako od devetih možnih lokacij dražljaja posebej. Ugotovili smo močne povezave med napredovanjem starosti in daljšimi reakcijskimi časi, ko se je ciljni dražljaj pojavil na najtežje dosegljivih mestih na zaslonu: vse tri lokacije v zgornji vrstici in dve zunanji poziciji v srednji vrsti (zgornja vrsta, lokacija 1: rs(10)=0.72, p=0.008; lokacija 2: rs(10)=0.68,p=0.015; lokacija 3: rs(10) {{ 16}}.70, p=0.012; srednja vrstica, lokacija 4: rs(10)=0.80, p=0.002; lokacija 5: rs(10) { {28}}.54, str=0.07; lokacija 6: rs(10)=0.60, str=0.04; spodnja vrstica, lokacija 7:rs(10)=0.57, str=0.054; lokacija 8: rs(10)=0.44, str=0.15; lokacija 9: rs(10) {{ 52}}.31, str=0.32). Ti rezultati kažejo, da so marmozetke s staranjem upočasnile motorično hitrost.

Da bi ocenili, ali so bili s starostjo povezani primanjkljaji motorične hitrosti povezani z zmogljivostjo DRST, smo korelirali reakcijske čase na RTT z več primarnimi odvisnimi spremenljivkami iz DRST. Med reakcijskim časom na RTT in nobenim ocenjenim ukrepom DRST ni bilo pomembnih Spearmanovih korelacij, vključno z največjo stopnjo učenja (rs(10) =0.46, p=0.14), največjo zmogljivostjo, izmerjeno s FSL (rs(10)=0.46, p=0.13) in stopnja dokončanja preskušanja strokovne faze (rs(10)=0.44, p=0.15) . Ti rezultati kažejo, da čeprav so marmozetke s starostjo upočasnile motorično hitrost, to ni negativno vplivalo na delovanje DRST.

Naloga progresivnega razmerja

Da bi ocenili še eno potencialno nekognitivno zmedo za razlago naših rezultatov DRST, smo izmerili motivacijo z nalogo Progressive Ratio. Pri tej nalogi so morale marmozetke vložiti vedno več truda (dotiki zaslona), da so si prislužile enako veliko nagrado (slika 7B). Za določitev razmerja med starostjo in številom nagrad, pridobljenih med PRT, je bila uporabljena Spearmanova korelacija glede na vrstni red (slika 7D). Med temi spremenljivkami je obstajala močna, negativna korelacija, ki je bila statistično značilna, kar kaže, da so marmozetke z napredovanjem starosti manj motivirane za porabo energije v zameno za areward (rs(10)=0.82, p=0 0,001). Obstajala je podobno močna, negativna korelacija med starostjo in prelomno točko, kar kaže, da je bila končna zahteva za odgovor, dokončana v 1-h seji, nižja s starostjo (rs(10)=0.80, p {{13} }.002).

Da bi ocenili razmerje med zmanjšano motivacijo s starostjo na PRT in kognitivnim delovanjem na DRST, so bile izvedene Spearmanove korelacije vrstnega reda med nagradami, zasluženimi na PRT, in primarnimi odvisnimi spremenljivkami iz DRST. Med nagradami, pridobljenimi na PRT, in nobenim ocenjenim ukrepom DRST ni bilo pomembnih povezav, vključno z največjo stopnjo učenja (rs(10)=0.21, p= 0.52), ExpertPhase FSL (rs(10) )=0.31, p= 0.33) in stopnjo zaključka Expert Phasetrial (rs(10)=0.45, p=0.14).

Diskusija

To delo trdno uveljavlja marmozetko kot ključni model s starostjo povezane kognitivne okvare z več prednostmi. To je pomembno, ker marmozetka kot aNHP ljudem ponuja prevodno relevantnost, ki presega tisto, ki jo najdemo pri glodavcih. V primerjavi z dolgoživim makakom kratka življenjska doba marmozetk omogoča študije vzdolžnega staranja v razumno kratkem času.

V tej študiji smo izvedli celovito karakterizacijo vedenja velike skupine marmozetk. Te marmozetke so izvedle na tisoče poskusov, da bi ocenile sposobnost učenja in delovnega spomina neprekinjeno do štiri leta. To trajanje neprekinjenega ocenjevanja predstavlja do 50 % življenjske dobe odrasle marmozetke.

Nadalje so marmozetke začele trenirati pri starosti, ki je skupaj zajemala življenjsko dobo, kar je omogočilo oceno s starostjo povezanih razlik pri pridobivanju naloge delovnega spomina. Kolikor nam je znano, so bile te opice podvržene najtemeljitejšemu kognitivnemu profiliranju med vsemi dosedanjimi študijami o staranju marmozet, kar nam je omogočilo ugotoviti, kateri specifični vidiki opravljanja nalog so oslabljeni s starostjo.

Primerjava s predhodnimi študijami kognitivnih sprememb, povezanih s starostjo, pri makaku in marmozetki

Prejšnje študije DRST so pokazale, da imajo ostarele opice makaki slabši delovni spomin kot mladi makaki (Herndon et al., 1997; Moss et al., 1997). Sedanji rezultati kažejo, da je staranje marmoze povezano z motnjami učenja in delovnega spomina. Natančneje, ugotovili smo, da je staranje povezano z zakasnjenim začetkom učenja, upočasnjeno stopnjo učenja po začetku in zmanjšano zmogljivostjo asimptotičnega delovnega spomina. Te okvare so očitne v naši študiji in morda niso bile odkrite pri makakih zaradi ključnih razlik v izvajanju nalog.

V študijah z makaki so bile opice usposobljene za visoko stopnjo strokovnosti na nalogi z odloženim neujemanjem z vzorcem (DNMS) pred izvajanjem relativno majhnega števila poskusov DRST (sto). Ta eksperimentalni načrt predvideva, da lahko makaki prenesejo pravilo, naučeno z usposabljanjem DNMS, na DRST brez dodatnega usposabljanja in da takoj izvedejo maksimalno DRST. Ni jasno, ali lahko, glede na večjo kompleksnost naloge DRST. Nasprotno pa so opice, uporabljene v tej študiji, trenirale na DRST na tisoče poskusov v daljšem obdobju. To nam je omogočilo ločeno analizo učenja in maksimalne uspešnosti z uporabo iste naloge. Odprto je vprašanje, ali oslabljena zmogljivost starih makakov odraža motnjo spomina, zapoznel začetek učenja, počasnejšo hitrost učenja ali kombinacijo teh dejavnikov.

Do danes obstaja ena predhodna študija kognitivnega staranja pri marmozetkah, kjer so bili podatki zbrani več let (Rothwellet sod., 2022). Ta predhodna študija je ocenjevala vidno razlikovanje in kognitivno prožnost v znatnem delu življenjske dobe odraslih marmozet. Vendar pa obstaja več ključnih razlik med eksperimentalno zasnovo med to predhodno študijo in tukaj navedenim delom, ki si zaslužijo razpravo. Prvič, Rothwell in sodelavci so izvajali longitudinalne analize in testirali marmozetke enkrat na leto, medtem ko smo uporabljali presečne analize in nenehno merili kognitivno zmogljivost. Sedanji pristop je natančno karakteriziral posamezne kognitivne poti staranja, kar je olajšalo analizo več vidikov izvajanja nalog. Medtem ko smo v vseh fazah testiranja identificirali s starostjo povezano okvaro, so Rothwell in sodelavci poročali o okvari le pri zadnjem letnem testu.

Drugič, marmozetke, vključene v študijo Rothwella in sodelavcev, so začele testirati pri približno enaki starosti (stare štiri do šest let), okvara pa je bila ugotovljena, ko so bile vse živali stare med 8 in 10 let. Nasprotno pa so marmozetke v naši študiji začele testirati pri starosti razlikujejo od mladih odraslih do geriatričnih in ugotovili smo, da se kognitivne motnje pojavljajo skozi celotno življenjsko dobo odrasle marmozetke, kar je v skladu s tem, kar so opazili pri ljudeh (Wu et al., 2021). Ker je staranje samo po sebi heterogen proces, je dejstvo, da vse marmozetke v Študija Rothwella in sodelavcev je pokazala, da je kognitivna okvara hkrati nepričakovana.

Ena od možnih razlag je, da je k temu vzorcu prispevala variacija težavnosti naloge, odvisna od dražljaja. Na primer, nekatere pare dražljajev, uporabljene v prvih treh letih študije, je bilo mogoče razlikovati po obliki in barvi, medtem ko so se vsi dražljaji, uporabljeni v četrtem letu, razlikovali le po obliki. Zato so se marmozetkam dražljaji, uporabljeni v zadnjem letu, morda zdeli bolj zahtevni, kar je povzročilo upad uspešnosti. Nadalje so Rothwellandovi kolegi poročali, da je bila okvara pri nalogi vizualne diskriminacije hujša kot pri nalogi kognitivne prožnosti. To je nasprotno od tistega, kar bi pričakovali od objavljenega dela, ki dokazuje, da kognitivna prožnost s staranjem pogosto upada, medtem ko vidna diskriminacija običajno ne (Bartus et al., 1979; Lai et al., 1995). Naši rezultati se ujemajo z desetletji dela pri makakih in ljudeh ter dokazujejo prevodno pomembnost marmozetke kot modela staranja.

Vzorci napak razkrivajo Marmozetov pristop

Ker lahko podrobna analiza vrst napak pri nevrokognitivnih ocenah pri ljudeh napove pojav kognitivnih motenj v prihodnosti (Bondi et al., 1999; Thomas et al., 2018), smo raziskali vzorce napak, ki so jih naredile marmozetke pri DRST. ko so se naučili naloge in ko so bili maksimalno uspešni. Prejšnja dela pri makakih so pokazala, da je staranje povezano s povečanimi perseverativnimi napakami na DRST (Moss et al., 1997). Zanimivo je, da so naši rezultati to ugotovitev povzeli le med učno fazo in ne med fazo začetnika ali strokovnjaka, kar podpira idejo, da okvara DRST pri starem makaku odraža primanjkljaj učenja in ne delovnega spomina. Poleg tega so starejše svizce potrebovale več izkušenj, preden so prešle z večinoma vztrajnih na večinoma primatne napake. Domnevamo, da sta obe ugotovitvi povezani z učnimi motnjami, ki smo jih odkrili pri marmozetkah, in podpirata učenje in ne okvaro delovnega spomina pri starih makakih.

Nazadnje smo uporabili vzorec izbire napak, da bi ugotovili, ali je na delovanje marmozet bolj vplivala proaktivna interferenca (tj. poln delovni pomnilnik prepoveduje dodajanje novih objektov) ali retroaktivna interferenca (tj. na novo odkrite informacije zakrijejo bolj oddaljene spomine). Ugotovili smo, da ko so marmozetke delovale maksimalno, so pogosteje naredile napako pri izbiri dražljajev, ki so se pojavili prej v poskusu. To podpira zamisel, da so imele marmozetke težje zapomniti bolj oddaljene dražljaje in da je na delovanje najbolj vplivala retroaktivna interferenca (Amit et al., 2003). Skupaj te ugotovitve poudarjajo pomen analize procesnih rezultatov poleg rezultatov uspešnosti za boljše razumevanje vedenja (Kaplan, 1988).

S starostjo povezani primanjkljaji motorične hitrosti

S starostjo povezani primanjkljaji motorične hitrosti, merjeni s podaljšanimi reakcijskimi časi, so dobro dokumentirani pri glodavcih, NHP in ljudeh (Bachevalier et al., 1991; Woods et al., 2015). Da bi razumeli vpliv starosti na reakcijski čas pri naših marmozetkah in da bi nam pomagali pri nadzoru nad to nekognitivno zmedo pri razlagi naših rezultatov DRST, smo uporabili RTT v podskupini marmozetk, ki so izvajale DRST. Ugotovili smo močno povezavo med daljšimi reakcijskimi časi in višjo starostjo. Najpomembneje je, da nismo našli nobenih povezav med reakcijskim časom na RTT in nobenim od rezultatov uspešnosti DRST, kar dokazuje, da motnje motorične hitrosti, povezane s starostjo, ne upoštevajo okvar na DRST.

Za razliko od naših ugotovitev iz RTT, na DRST nismo našli povezav med zakasnitvami staranja in izbire. Vendar smo ugotovili, da so bile latence izbire daljše za težje TDL pri vseh živalih. To je verjetno zato, ker so zakasnitve izbire pri kognitivnih nalogah približki težavnosti naloge in kognitivne obremenitve (Bopp in Verhaeghen, 2018; Gray et al., 2018; DeBoeck in Jeon, 2019), in to nadomesti učinke motoričnih pomanjkljivosti, povezanih s starostjo. Poleg tega so se za vse TDL marmozetke odzvale počasneje, če je bil njihov odgovor napačen kot pravilen, kar dokazuje, da se marmozetke niso odzvale impulzivno, tudi ko so poskusi postali težji.

S starostjo povezani primanjkljaji motivacije

Dobro je znano, da imajo starejši glodavci, NHP in ljudje zmanjšano motivacijo za pridobivanje nagrad (Lanctôt et al., 2017; Lizarraga et al., 2020; Jackson et al., 2021). Da bi ovrednotili potencialni vpliv s starostjo povezanih sprememb v motivaciji na uspešnost DRST, smo uporabili dobro uveljavljeno PRT za kvantificiranje motivacije pri naših marmozetkah (Spinelli et al., 2004). Ugotovili smo močno povezavo med naraščajočo starostjo in manjšo motivacijo za pridobivanje nagrad. Nismo pa odkrili nobene povezave med motivacijo na PRT in nobenim rezultatom uspešnosti DRST, kar dokazuje, da s starostjo povezano zmanjšanje motivacije ni povzročilo okvar na DRST.

Da bi neposredno ocenili motivacijo za izvedbo DRST, smo količinsko opredelili delež poskusov, ki so jih opice opravile, v primerjavi z izpuščenimi. Nismo našli pomembne povezave med starostjo in deležem izpuščenih poskusov, za razliko od tistega, kar bi predvidevali glede na uspešnost marmozet na PRT. Poleg tega je bilo enako verjetno, da bodo marmozetke dokončale preskuse vsakega TDL, kar je pokazalo sodelovanje pri DRST, tudi če so bili poskusi težki. Domnevamo, da ko marmozetkam ni uspelo dokončati poskusa, je bilo to verjetno zaradi nepazljivosti ali motenj in ne zaradi nizke motivacije.

Če povzamemo, tukaj smo določili marmozetko kot ključni model starostne kognitivne okvare. Naš pristop je natančno okarakteriziral kognitivne poteke staranja v veliki kohorti marmozetk, ki opravljajo prevodno pomembno nalogo delovnega spomina. S strogim vrednotenjem procesnih rezultatov pokažemo, da je kognitivno okvaro mogoče zaznati veliko prej, preden jo je mogoče izmeriti s splošnimi rezultati uspešnosti. Ta okvir bo vodil k boljšemu razumevanju samega procesa staranja in lahko razkrije, zakaj je največji dejavnik tveganja za nevrodegenerativne bolezni, kot je npr. Alzheimerjeva bolezen.

Reference

Abbott DH, Barnett DK, Colman RJ, Yamamoto ME, Schultz-Darken NJ (2003) Vidiki osnovne biologije navadne marmozetke in zgodovine življenja, pomembni za biomedicinske raziskave. Comp Med 53: 339–350.

Amit DJ, Bernacchia A, Yakovlev V (2003) Delovni spomin z več predmeti – model za vedenjsko uspešnost. Cereb Cortex 13: 435–443.

Bachevalier J, Landis LS, Walker LC, Brickson M, Mishkin M, Price DL, Cork LC (1991) Stare opice kažejo vedenjske pomanjkljivosti, ki kažejo na razširjeno cerebralno disfunkcijo. Nevrobiolno staranje 12: 99–111.

Bartus RT, Dean RL, Fleming DL (1979) Staranje pri opicah rhesus: učinki na učenje vizualne diskriminacije in povratno učenje. J Gerontol 34: 209–219.

Beason-Held LL, Rosene DL, Killiany RJ, Moss MB (1999) Hipokampalne tvorbene lezije povzročijo motnje spomina pri opici rezus. Hippocampus 9:562–574.

Belham FS, Satler C, Garcia A, Tomaz C, Gasbarri A, Rego A, Tavares MCH (2013) S starostjo povezane razlike v kortikalni aktivnosti med nalogo vidno-prostorskega delovnega spomina z obraznimi dražljaji. PLoS One 8:e75778.

Belleville S, Rouleau N, Caza N (1998) Vpliv normalnega staranja na manipulacijo informacij v delovnem spominu. Mem Cognit 26: 572–583.

Bondi MW, Salmon DP, Galasko D, Thomas RG, Thal LJ (1999)Nevropsihološka funkcija in genotip apolipoproteina E pri predkliničnem odkrivanju Alzheimerjeve bolezni. Psihološko staranje 14: 295–303.

Bopp KL, Verhaeghen P (2018) Staranje in uspešnost n-back: meta-analiza. J Gerontol B Psychol Sci Soc Sci 75: 229–240.

Bor D, Duncan J, Lee ACH, Parr A, Owen AM (2006) Vpletenost čelnega režnja v prostorski razpon: konvergentne študije normalne in oslabljene funkcije. Neuropsychologia 44: 229–237.

Cappell KA, Gmeindl L, Reuter-Lorenz PA (2010) Starostne razlike v prefrontalnem rekrutiranju med vzdrževanjem verbalnega delovnega spomina so odvisne od obremenitve spomina. Cortex 46: 462–473.

Comrie AE, Gray DT, Smith AC, Barnes CA (2018) Različni modeli makakov kognitivnega staranja kažejo vedenjske razlike, odvisne od nalog. Behav Brain Res 344:110–119.

De Boeck P, Jeon M (2019) Pregled modelov za odzivne čase in procese v kognitivnih testih. Front Psychol 10:102.

De Castro V, Girard P (2021) Pri starih marmozetkah (Callithrix jacchus) se slabša lokacija in časovni spomin predmetov. Sci Rep 11:9138.

Gazzaley A, Cooney JW, Rissman J, D'Esposito M (2005) Primanjkljaj zatiranja od zgoraj navzdol je podlaga za okvaro delovnega spomina pri normalnem staranju. NatNeurosci 8: 1298–1300.

For more information:1950477648nn@gmail.com