Életkorral összefüggő tanulási és munkamemória-romlás a közönséges selyemmajorban 3. rész

Annak megállapítására, hogy van-e összefüggés az életkor és a DRST szabályainak elsajátításához szükséges tapasztalatok mennyisége között, kiszámítottuk, hogy az egyes selyemmajmok hány kísérletet végeztek, mielőtt a teljesítményük jelentősen eltért volna a véletlentől (azaz a kezdő fázis hosszától).

Például, ha csak néhány alapismereti pontot sajátítunk el egy bizonyos kurzus tanulása során, akkor erről a tudáspontról még viszonylag sekély a memóriánk. De ha a tanulási folyamat során gyakorlással, feltárással, gondolkodással elmélyülünk ezekben a tudáspontokban, és folyamatosan alkalmazzuk a gyakorlatban, akkor tapasztalataink tovább gyűlnek, és ezek az információk mélyebben beépülnek. emlékezetünkben.

Az emlékezet élményen keresztüli fejlesztése a tanulmányi terület mellett az életben is teljes mértékben tükröződhet. Például amikor egy bizonyos problémával foglalkozunk, ha hasonló problémákat vagy hasonló forgatókönyveket tapasztaltunk, akkor gyorsabban tudunk megoldást találni. Ez azért van így, mert tapasztalataink segítenek abban, hogy elménkben világosabban leírjuk a problémát. , gyorsabban találjon megoldásokat.

A tapasztalatok növekedése nemcsak a memóriánkat javítja, hanem magabiztosabbá is tesz bennünket. Ahogy a mondás tartja: „A tapasztalat a legjobb tanár”, csak a folyamatos gyakorlás során szerzett tapasztalatok gyűjtésével és az abból származó tanulságok összegzésével tudunk jobban kezelni hasonló dolgokat, magabiztosabbak lenni.

Röviden, a tapasztalat és az emlékezet kapcsolata elválaszthatatlan. Csak pozitív erőfeszítésekkel és a gyakorláson és gondolkodáson keresztüli tapasztalatok folyamatos felhalmozásával lehet emlékezetünket teljesen edzeni és javítani, ezáltal okosabbak, magabiztosabbak és érettebbek leszünk. Látható, hogy javítanunk kell a memórián, a Cistanche deserticola pedig jelentősen javíthatja a memóriát, mert a Cistanche deserticola egy hagyományos kínai gyógyászati ​​anyag, amelynek számos egyedi hatása van, amelyek közül az egyik a memória javítása. A darált hús hatékonyságát a benne található különféle hatóanyagok jelentik, beleértve a savakat, poliszacharidokat, flavonoidokat stb. Ezek az összetevők különféle módon elősegíthetik az agy egészségét.

Kattintson a Tudnivaló kiegészítőkre a memória javítása érdekében

A selyemmajmok életkorát a kezdő fázis végén felhasználva a Spearman-féle rangsor-korreláció erős, pozitív összefüggést mutatott ki, amely statisztikailag szignifikáns volt, ami azt jelzi, hogy az öregedő selyemmajmok kezdetben több tapasztalatot igényelnek a DRST-szabályok kezdeti elsajátításához (3D. ábra; rs(13) { {3}}.65, p=0.009).

Az egyik kilenc éves hím selyemmajka (az 1. ábrán "FL") nem teljesített a véletlennél magasabb szinten, annak ellenére, hogy 7000 DRST-kísérletet befejezett, ezért ezt az állatot kizárták a Learneand Expert Phasesben végzett statisztikai elemzésekből, amelyeket alább ismertetünk.

A tanuló fázisban a selyemmajmok gyors teljesítményjavulást mutattak. Annak megállapítására, hogy vannak-e öregedéssel összefüggő különbségek a tanulói fázis javulási ütemében, minden majom esetében felmértük a maximális tanulási arányt.

A maximális tanulási sebességet úgy számítottuk ki, hogy megtaláltuk az átlagos FSL-görbe legnagyobb deriváltját, amelyet a gördülő 100-próbaablak alapján számítottunk ki. A Spearman-féle rangsor-korreláció szignifikáns negatív korrelációt tárt fel a marmoszöldek átlagos életkora a 100-próbaidőszakban és a maximális tanulási arány között, ami azt mutatja, hogy az életkor növekedésével a tanulási arány lelassul (3E. ábra; rs(13)=0 .61, p=0.015).

Az Expert fázisban a selyemmajmok maximális teljesítményt értek el, és jellemzően fennsíkon voltak. Az Expert fázis során elért átlagos FSL kiszámításával határoztuk meg az egyes selyemmajmok maximális teljesítményszintjét.

Spearman-féle rangsor-korrelációt használtunk az egyes selyemmajmok Expert fázisban mért átlaga és a maximumFSL közötti kapcsolat felmérésére. Szignifikáns negatív korrelációt tárt fel e változók között, ami azt jelzi, hogy a selyemmajmok öregedése a munkamemória kapacitásának csökkenésével jár (3F. ábra; rs(13)=0.54,p=0.037).

További információk a kognitív teljesítményről és arról, hogy a selyemmajmok hogyan közelítették meg a feladatot, a DRST végrehajtása során elkövetett hibák mintáinak értékelésével állapíthatók meg.

Azok az esetek, amikor a selyemmajmok kettős FSL-lel fejezik be a kísérletet (azaz hibát követnek el a TDL3-on, ha három objektum van a képernyőn), különösen informatívak, mivel a hiba csak a próba első objektumának kiválasztásával (elsőbbségi hiba) vagy a legnagyobb a közelmúltban helyesbítette a kísérlet tárgyát (kitartó hiba). A tanulással kapcsolatos korábbi tanulmányok azt találták, hogy az állatok természetes hajlamuk van arra, hogy továbbra is olyan viselkedéseket hajtsanak végre, amelyekért a közelmúltban jutalmazták őket, ez a viselkedési minta kitartó hibákat eredményezhet.

Így feltételeztük, hogy a DRST szabályainak elsajátítása előtt (azaz a kezdő fázisban) a selyemmajmok több perverzív hibát követnek el az elsőbbségi hibákhoz képest, és miután a DRST szabályait sikeresen elsajátították (azaz tanulói és szakértői fázisok) , a selyemmajmok több elsőbbségi hibát követnének el, mint az állandó hibák.

Ennek vizsgálatához kiszámítottuk a selyemmajmok elsőbbségi és perveratív hibáinak arányát a TDL3-próbák során mindhárom fázis során (4A. ábra), és megállapítottuk, hogy jelentős kölcsönhatás van a hibatípus (perseveratív, elsődleges) és a fázis (újonc, tanuló, szakértő; Scheirer) között. Ray Hare teszt: H(2)=58.24, p=2.0 1013).

A fázisok között szignifikánsan csökkent a perveratív hibák aránya, és ennek megfelelően nőtt az elsőbbséget élvező hibák aránya (Friedman teszt; x2(2)=22.93, p=1.05 105 ). Pontosabban, ez elérte a statisztikai szignifikanciát a kezdő és tanuló fázis között, valamint a kezdő és a szakértő fázis között, de nem a tanuló és a szakértő fázis között (páronkénti post hoc Neményi tesztek; Kezdő vs tanuló: p=0.01; Kezdő vs szakértő : p=6.55 106; Tanuló vs szakértő: p=0.16).

Hipotézisünkkel összhangban a túlnyomó hibatípus a feladat megtanulásával megváltozott úgy, hogy a NovicePhase során a hibák túlnyomórészt perveratívak voltak, míg az elsőbbségi hibák a Learner és ExpertPhases-ban voltak a legelterjedtebbek (Wilcoxon aláírt rangú tesztek páros mintákhoz; Újonc: Z=3.38, p=6.10 105; Tanuló: Z=2.641, p=0.0054; Szakértő: Z=2.527, p=0.0084).

Annak megállapítására, hogy az öregedő selyemmajmok lelassult tanulási sebessége magyarázható-e a domináns hibatípus-változás ("keresztezés") elhúzódó időbeli lefolyásával, minden egyes állat esetében számszerűsítettük a keresztezés előtti TDL3-próbák számát (4B, C ábra).

A Spearman-féle rangsorbeli korreláció szignifikáns pozitív korrelációt tárt fel a crossoverevent idejének életkora és a keresztezéssel végzett kísérletek száma között, ami azt mutatja, hogy a TDL3-próbák során az öregedő selyemmajomák túlnyomórészt elsőbbségi hibákra váltanak át, miután több feladatot megtapasztaltak, mint a fiatalabb selyemmajmok. 4C; rs(13)=0.72, p=0.002).

Mivel a TDL3 hibaelemzések korfüggő különbséget tártak fel a perveratív elsőbbségről való hibatípus-váltás arányában, így tovább vizsgáltuk, hogy van-e életkorral összefüggő változás a kitartás mértékében is. Korábbi tanulmányok azt találták, hogy az idős makákók több kitartó hibát követnek el a DRST-ben, mint a fiatal makákók (Moss et al., 1997).

Ezért azt feltételeztük, hogy a magasabb szintű kitartás állhat az öregedő selyemmajmok lelassult tanulási sebességének hátterében (3E. ábra), és magyarázatot adhat az általános életkorral összefüggő munkamemória-romlásra (3F. ábra).

Ennek a hipotézisnek a teszteléséhez kiszámítottuk a perveratív hibák arányát a TDL-ek között mindhárom fázis során. Azt találtuk, hogy az öregedés több kitartó hibával járt, de csak a tanulói fázisban (4D–F. ábra; Spearman rangsorbeli korrelációi egy fázis átlagos öregedésével; Újonc: rs(14)=0.035, p { {5}}.90; Tanuló:rs(13)=0.65, p=0.009; Szakértő: rs(13)=0.411, p=0 .13).

Ezek az eredmények azt mutatják, hogy az öregedő selyemmajmok lelassult tanulási ütemének hátterében a magasabb szintű kitartás áll, és hogy a kitartó hibák nem magyarázzák az életkorral összefüggő munkamemória-romlást.

A megnövekedett nehézségű próbákat megbízhatóan végrehajtották a Szakértői fázisban. A selyemmajmok e kísérletek során elkövetett hibamintázata lehetőséget ad annak megvizsgálására, hogy a selyemmajmok engedik-e a munkamemória-interferenciát. Ehhez számszerűsítettük a hibák eloszlását aszerint, hogy a múltban milyen távolságban mutatták be a helytelenül kiválasztott ingert (azaz „vissza”).

Például, ha egy selyemmajka hibát követett el, amikor négy objektum volt a képernyőn (TDL4), akkor három FSL-t kap a próba során. Ebben az esetben hibát követhetnek el, ha kiválasztják a próba során bemutatott első objektumot (n-back 3; elsőbbség), a második, a próba során bemutatott objektumot (n-back 2), vagy a harmadik, a próba során bemutatott objektumot (n-back 1) ; kitartó).

A szakértői fázisban elkövetett n-vissza hibák eloszlását minden egyes TDLand esetében számszerűsítettük, összehasonlítva a véletlen teljesítménnyel x2 Goodness of Fit Test (4H. ábra) segítségével. Ezek a tesztek feltárták, hogy az összes TDL esetében a megfigyelt n-backerror eloszlások jelentősen eltértek a véletlenül várttól (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).

Ezenkívül minden TDL-n a selyemmajmok lényegesen több elsődleges hibát követtek el, mint perveratív hibát (Wilcoxon előjeles rangú tesztek páros mintákhoz; TDL3: Z=3.38, p=6.1 105; TDL4:Z {{8 }}.05, p=0.001; TDL5: Z=3.24, p=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). Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a selyemmajmok visszamenőleges interferenciát tapasztaltak, ahol az újonnan megszerzett információk megzavarják az ideiglenes memóriatárolást, ami a távolabbi ingerek újszerűként való azonosítása által okozott hibákhoz vezet.

A kognitív teljesítmény értékelésére szolgáló infravörös érintőképernyő használatának egyik előnye, hogy pontosan és megbízhatóan mérheti a választási késleltetést. Ezt a mértéket széles körben a feldolgozási sebesség robusztus leolvasásának tekintik, és összefüggésben van a kognitív terheléssel és a feladat nehézségeivel (Bopp és Verhaeghen, 2018; Gray et al., 2018; De Boeckand Jeon, 2019).

Annak megállapítására, hogy ez a minta fennáll-e a DRST-t végrehajtó selyemmajmok esetében, felmértük a helyes és helytelen választási késleltetést minden egyes selyemmajánál a DRST minden fázisában, és minden egyes TDL esetében a szakértői fázisban. A Scheirer RayHare teszt a látencia típusának (helyes választás, helytelen választás) és a DRST fázisának (újonc, tanuló, szakértő) jelentős főbb hatásait, valamint e tényezők közötti jelentős kölcsönhatást tárta fel (5A. ábra; látencia típusa: H(1)=12.58, p=0.0004; Fázis: H(2)=15.13, p=0.0005; interakció: H(2) {{12} }.69, p=0.01). A helyes választási késleltetések, de nem a helytelen választási késések, szignifikánsan csökkentek a DRST fázisaiban (Friedman-tesztek; helyes: x2(2)=22.93) , p=1.05 105; helytelen: x2(2) =0.12, p=0.94).

A helyes választási várakozási idő rövidebb volt a tanuló és a szakértő fázisban, mint a kezdő fázisban, és nem volt különbség a tanuló és a szakértő fázis között (páronkénti post hocNeményi tesztek; Kezdő vs tanuló: p=0.01; Kezdő vs szakértő:p { {2}}.55 105; Tanuló vs szakértő: p=0.16). Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a feladat javításával a selyemmajmok gyorsabban azonosították az új ingert. Ezt követően annak megállapítására, hogy a helytelen választások okai lehetnek-e az impulzivitás, összehasonlítottuk a helyes és a helytelen választási késleltetést az egyes fázisokon belül.

A kezdő fázisban a helyes és helytelen választási késleltetések hasonlóak voltak; azonban a tanuló és a szakértő fázisban a helytelen választás késleltetési ideje jelentősen hosszabb volt, mint a helyes választás késleltetése (5A. ábra; Wilcoxon előjeles rangú tesztek páros mintákhoz; Újonc: Z=0.71, p=0.49 Tanuló és szakértő: Z=3.38,p=6.10 105). Ez azt mutatja, hogy amikor a selyemmajmok hibáztak, az valószínűleg nem az impulzivitás miatt volt, mivel ezekben az esetekben lényegesen tovább tartott a válaszadás.

A választási késleltetési minták alaposabb vizsgálata érdekében az Expert Phase késleltetési adatait TDL segítségével számszerűsítettük. Mivel nem volt szignifikáns kapcsolat a Szakértői fázisban elért átlagéletkor és a választási késleltetések között (Spearman rangsorbeli korrelációi; helyes: rs(13)=0.40, p=0.14; helytelen: rs(13)=0.30,p=0.27), a további elemzések annak felmérésére összpontosítottak, hogy a látenciaadatok feltártak-e információkat a kognitív terhelésről és a feladat nehézségeiről. Először is megvizsgáltuk, hogy a nehezebb TDL-ek által igényelt megnövekedett kognitív terhelés tükröződik-e a választási késleltetési adatokban.

Az erős, pozitív Spearman-féle rangsorbeli korrelációk a választási késleltetés és a próba nehézségi szintje között a nehezebb próbákhoz szükséges hosszabb feldolgozási időt tükrözik (5B. ábra; helyes: rs(7)=0.93, p=0 .0002; helytelen: rs(6)=0.95,p=0.0003). Végül felmértük, hogy a Szakértői fázisban talált, hosszabb helytelen, mint helyes választási késleltetés általános mintázata konzisztens-e az egyes TDL-ek esetében külön-külön. A Scheirer Ray Hare teszt a látencia típusának (helyes választás, helytelen választás; H(1)=27.97, p=1.2 107) és a próba nehézségi szintjének (TDL1–TDL9; H) jelentős főhatásait tárta fel. (7)=94.12, p=1.8 1017), de nincs jelentős kölcsönhatás (H(7)=0.97, p=1.00).

A Wilcoxon előjeles rangú tesztek párosított mintákra azt mutatták, hogy a helytelen választási késleltetések hosszabbak voltak, mint a helyes választási késések az összes TDL-nél, ami azt mutatja, hogy a selyemmajmok több időbe telt kiválasztani, ha hibáztak, még a legnehezebb kísérleteknél is, és ezért nem választottak impulzívan, ha helytelenül. 5C; TDL2:Z=3.26, p=0.0001; TDL3: Z=3.21, p=0.0002; TDL4: Z=3 .26,p=0.0001; TDL5: Z=3.26, p=0.0001; TDL6: Z=3.20, p =0. 0002; TDL7: Z=3.26, p=0.0001; TDL8: Z=3.14, p=0.0004;TDL9: Z=3 .26, p=0.0001).

A selyemmajmok DRST-ben való elköteleződésének felméréséhez számszerűsítettük a megkezdett kísérletek arányát, amelyek befejeződtek a kihagyással szemben (nincs válasz a 12-s válaszablakon belül). Nem volt szignifikáns különbség a próba befejezésének arányában a kezdő, tanuló és szakértő fázis között (6A. ábra; Friedman teszt; x2(2)=1.73, p=0.42), ami arra utal, hogy a selyemmajmok minden fázisban egyformán részt vesz a feladatban. Továbbá nem volt szignifikáns kapcsolat az életkor és az egyik fázisban befejezett kísérletek aránya között (Új: rs(14)=0.044,p=0.08; Tanuló: rs(14) {{14 }}.10, p=0.73; Szakértő: rs(14)=0.30,p=0.27).

Végül, hogy felmérjük, hogy a selyemmajmok egyformán részt vettek-e a kísérletek nehezebb részein (azaz magasabb TDL-ek esetén), számszerűsítettük az egyes TDL-ek teljesítési arányát. A Szakértői fázis során a selyemmajmok befejezték az általuk talált TDL-ek 90%-át, ami folyamatos elkötelezettséget mutatott még akkor is, amikor a kísérletek kihívást jelentenek, annak ellenére, hogy nem korlátozták a vizet, az otthoni ketrecben, sok más állatot befogadó helyiségben tesztelték, és szabadon elhagyhatták a tesztkamrában bármikor (6B. ábra).

Reakcióidős feladat (RTT)

A DRST eredményeink értelmezésének lehetséges nem kognitív zavarainak felmérésére a motor sebességét ReactionTime Task segítségével mértük. Ebben a feladatban a selyemmajmok próbát kezdeményeztek, majd jutalmat kaptak egyetlen célinger megérintéséért, amelyet ál-véletlenszerűen helyeztek el a képernyőn (7A. ábra). Az életkor és a reakcióidő közötti összefüggés meghatározására használt Spearman-féle rangsor-korreláció erős, pozitív korrelációt mutatott ki e változók között, amely statisztikai szignifikanciát ért el (7C. ábra; rs(10)=0.87, p {{7). }}.0002).

Annak megállapítására, hogy az életkorral összefüggő megnövekedett reakcióidőt figyeltek-e meg mind a kilenc helyen, vagy egyes helyeken van-e összefüggés az életkorral, korreláltuk az életkort a reakcióidővel mind a kilenc lehetséges ingerhely esetében. Erős összefüggést találtunk az életkor előrehaladása és a hosszabb reakcióidő között, amikor a célinger a legnehezebben elérhető helyeken jelent meg a képernyőn: mindhárom helyen a felső sorban, és a két külső pozícióban a középső sorban (felső sor, 1. hely: rs(10)=0.72, p=0.008; 2. hely: rs(10)=0.68,p=0.015; 3. hely: rs(10) {{ 16}}.70, p=0.012; középső sor, 4. hely: rs(10)=0.80, p=0.002; 5. hely: rs(10) { {28}}.54, p=0.07;6. hely: rs(10)=0.60, p=0.04; alsó sor, hely 7:rs(10)=0.57, p=0.054; 8. hely: rs(10)=0.44, p=0.15;9. hely: rs(10) {{ 52}}.31, p=0.32). Ezek az eredmények azt mutatják, hogy az öregedéssel a selyemmajmok lelassítják a motor sebességét.

Annak felmérésére, hogy az életkorral összefüggő motorsebesség-hiányok összefüggésben állnak-e a DRST teljesítménnyel, az RTT-n mért reakcióidőket korreláltuk a DRST több elsődleges függő változójával. Nem volt szignifikáns Spearman-féle korreláció az RTT-n mért reakcióidő és a vizsgált DRST-mérések között, beleértve a maximális tanulási sebességet (rs(10) =0.46, p=0.14), az FSL által mért maximális teljesítményt (rs(10)=0.46, p=0.13), és az Expert Phase próbaverzió befejezése (rs(10)=0.44, p=0.15) . Ezek az eredmények azt mutatják, hogy bár a selyemmajmok a kor előrehaladtával lelassították a motor sebességét, ez nem befolyásolta negatívan a DRST teljesítményét.

Progresszív arányos feladat

A DRST eredményeink értelmezésének egy másik lehetséges nem kognitív zavarának felmérésére a motivációt a Progressive Ratio Task segítségével mértük. Ebben a feladatban a selyemmajmok egyre nagyobb erőfeszítéseket kellett fordítaniuk (a képernyő érintései), hogy ugyanannyi jutalmat kapjanak (7B. ábra). Spearman-féle rangsor-korrelációt használtunk az életkor és a PRT során szerzett jutalmak száma közötti kapcsolat meghatározására (7D. ábra). Erős, negatív korreláció volt e változók között, ami statisztikailag szignifikáns volt, ami azt jelzi, hogy az életkor előrehaladtával a selyemmajmok kevésbé motiváltak arra, hogy energiát költsenek a jutalomért cserébe (rs(10)=0.82, p=0 .001). Hasonlóan erős, negatív korreláció volt az életkor és a töréspont között, ami azt mutatja, hogy az 1-h munkameneten belül teljesített végső válaszigény alacsonyabb volt az életkorral (rs(10)=0.80, p {{13} }.002).

A PRT-n az életkorral csökkent motiváció és a DRST kognitív teljesítménye közötti kapcsolat felmérésére Spearman-féle rangsorbeli korrelációkat futtattunk a PRT-n szerzett jutalmak és a DRST-ből származó elsődleges függő változók között. Nem volt szignifikáns összefüggés a PRT-n szerzett jutalmak és a vizsgált DRST mérőszámok között, beleértve a maximális tanulási arányt (rs(10)=0.21, p= 0.52), az ExpertPhase FSL-t (rs(10) )=0.31, p= 0.33), és az Expert Phasetrial befejezési aránya (rs(10)=0.45, p=0.14).

Vita

Ez a munka szilárdan megalapozza a selyemmajmot, mint az életkorral összefüggő kognitív károsodás kulcsmodelljét, számos előnnyel. Ez azért fontos, mert aNHP-ként a selyemmajd a rágcsálókban tapasztaltakon túlmutató transzlációs jelentőséggel bír az ember számára. A hosszú életű makákóhoz képest a selyemmajmok rövid élettartama lehetővé teszi a longitudinális öregedési vizsgálatok elvégzését ésszerűen rövid időn belül.

Ebben a tanulmányban a selyemmajmok nagy csoportjának átfogó viselkedési jellemzését végeztük el. Ezek a selyemmajmok több ezer kísérletet hajtottak végre a tanulási és a munkamemória kapacitásának folyamatos felmérésére, akár négy éven keresztül. A folyamatos értékelésnek ez az időtartama a kifejlett selyemmajmok élettartamának akár 50%-át teszi ki.

Továbbá a selyemmajmok olyan életkorban kezdték meg a képzést, amely együttesen lefedte az élettartamot, lehetővé téve az életkorral összefüggő különbségek felmérését a munkamemória-feladat elsajátításában. Tudomásunk szerint ezek a majmok a legalaposabb kognitív profilalkotáson estek át az eddig végzett selyemmajmok öregedési vizsgálatai közül, lehetővé téve számunkra, hogy azonosítsuk, a feladatvégzés mely konkrét aspektusai gyengülnek az életkorral.

Összehasonlítás a makákók és selyemmajmok korral összefüggő kognitív változások korábbi tanulmányaival

Korábbi DRST-vizsgálatok arra a következtetésre jutottak, hogy az idős makákók munkamemóriája gyengébb, mint a fiatal makákók (Herndon és mtsai, 1997; Moss és mtsai, 1997). A jelenlegi eredmények azt mutatják, hogy a marmosetaging mind a tanulási, mind a munkamemória károsodással jár. Pontosabban azt találtuk, hogy az öregedés összefüggésbe hozható a tanulás késleltetett kezdetével, a lassult tanulási sebességgel és a csökkent aszimptotikus munkamemória-teljesítménnyel. Ezek a károsodások nyilvánvalóak a vizsgálatunkban, és előfordulhat, hogy a makákóban nem észlelték őket a feladatok végrehajtásának kulcsfontosságú különbségei miatt.

A makákó vizsgálatok során a majmokat magas szintű jártasságra képezték ki egy késleltetett nem egyező minta (DNMS) feladatban, mielőtt viszonylag kis számú (100) DRST-vizsgálatot végeztek volna. Ez a kísérleti terv azt feltételezi, hogy a makákók a DNMS-tanítás során megtanult szabályt további képzés nélkül átvihetik a DRST-be, és azonnal maximálisan végrehajtják a DRST-t. Nem világos, hogy megtehetik-e, tekintettel a DRST-feladat nagyobb összetettségére. Ezzel szemben a jelen vizsgálatban használt majmok a DRST-n edzettek több ezer kísérleten keresztül, hosszabb ideig. Ez lehetővé tette, hogy külön-külön elemezzük a tanulást és a maximális teljesítményt, ugyanazt a feladatot használva. Nyitott kérdés, hogy az idős makákók leromlott teljesítménye memóriazavart, késleltetett tanulási kezdetet, lassabb tanulási sebességet vagy e tényezők valamilyen kombinációját tükrözi-e.

A mai napig egy korábbi tanulmány készült selyemmajmok kognitív öregedésével kapcsolatban, ahol több éven keresztül gyűjtötték az adatokat (Rothwellet al., 2022). Ez a korábbi tanulmány a vizuális megkülönböztetést és a kognitív rugalmasságot értékelte a kifejlett selyemmajmok élettartamának jelentős részében. Azonban számos kulcsfontosságú kísérleti tervezési különbség van e korábbi tanulmány és az itt közölt munka között, amelyeket érdemes megvitatni. Először Rothwell és munkatársai longitudinális elemzéseket hajtottak végre, és évente egyszer tesztelték a selyemmajmákat, míg mi keresztmetszeti elemzéseket alkalmaztunk, és folyamatosan mértük a kognitív teljesítményt. A jelen megközelítés sűrűn jellemezte az egyéni kognitív öregedési pályákat, megkönnyítve a feladatellátás több aspektusának elemzését. Míg az életkorral összefüggő károsodást a tesztelés minden fázisában azonosítottuk, Rothwell és munkatársai csak az utolsó éves teszten jelentettek károsodást.

Másodszor, a Rothwell és munkatársai vizsgálatába bevont selyemmajmok körülbelül ugyanabban a korban (4-6 évesek) kezdték el a tesztelést, és a károsodást akkor állapították meg, amikor az összes állat 8 és 10 év közötti volt. Ezzel szemben a mi vizsgálatunkban szereplő selyemmajmok már éves korukban kezdték el a tesztelést. fiatal felnőttek és idősek között változik, és azt találtuk, hogy a kognitív károsodás a felnőtt selyemmajmok teljes élettartama alatt előfordul, összhangban az embereknél megfigyeltekkel (Wu et al., 2021). Mivel az öregedés eredendően heterogén folyamat, az a tény, hogy a Rothwell és munkatársai tanulmánya kimutatta, hogy a kognitív károsodás egyidejűleg váratlan.

Az egyik lehetséges magyarázat az, hogy a feladat nehézségeinek ingerfüggő variációja hozzájárult ehhez a mintázathoz. Például néhány, a vizsgálat első három évében használt ingerpár megkülönböztethető volt alak és szín alapján, míg a negyedik évben használt összes inger csak alakja szerint különbözött. Emiatt a selyemmajmok nagyobb kihívást jelenthetnek a végső évben használt ingereknek, ami a teljesítmény csökkenését magyarázza. Továbbá Rothwellland munkatársai arról számoltak be, hogy a vizuális diszkriminációs feladat károsodása súlyosabb volt, mint a kognitív rugalmassági feladaté. Ez az ellenkezője annak, amit egy publikált munkától várnánk, amely bemutatja, hogy a kognitív rugalmasság gyakran csökken az öregedéssel, míg a vizuális megkülönböztetés jellemzően nem (Bartus és mtsai, 1979; Lai et al., 1995). Eredményeink összhangban vannak a makákókon és az embereken végzett több évtizedes munkával, bizonyítva a selyemmajka, mint az öregedés modelljének transzlációs jelentőségét.

A hibaminták Marmosets megközelítését mutatják

Mivel a neurokognitív értékelések során elkövetett hibák típusainak részletes elemzése előre jelezheti a jövőbeli kognitív károsodás kialakulását (Bondi és mtsai, 1999; Thomas és mtsai, 2018), megvizsgáltuk a selyemmajmok által a DRST-n elkövetett hibák mintáit. mivel megtanulták a feladatot és azt, hogy mikor teljesítenek maximálisan. A makákókon végzett korábbi munkák azt mutatták, hogy az öregedés a DRST megnövekedett perveratív hibáihoz kapcsolódik (Moss és mtsai, 1997). Érdekes módon eredményeink csak a tanulói fázisban foglalták össze ezt a megállapítást, és nem a kezdő vagy a szakértői fázisban, támogatva azt az elképzelést, hogy az idős makákó DRST károsodása inkább a tanulási, mintsem a munkamemória hiányát tükrözi. Ezen túlmenően a régebbi marmoseteknek több tapasztalatra volt szükségük, mielőtt a többnyire kitartó hibáról a többnyire elsődleges hibákra váltottak. Feltételezzük, hogy mindkét lelet a selyemmajmok esetében azonosított tanulási zavarokhoz kapcsolódik, és inkább a tanulást, mintsem a munkamemória károsodását támogatja az idős makákóknál.

Végül a hibaválasztási mintát használtuk annak meghatározására, hogy a selyemmajmok teljesítményét nagyobb mértékben befolyásolta-e a proaktív interferencia (azaz a teljes munkamemória nem teszi lehetővé új objektumok hozzáadását), vagy a visszamenőleges interferencia (azaz az újonnan talált információk eltakarják a távoli memóriákat). Azt találtuk, hogy miután a selyemmajmok maximálisan teljesítettek, gyakrabban követtek el hibát a kísérlet során korábban megjelent ingerek kiválasztásával. Ez alátámasztja azt az elképzelést, hogy a selyemmajmok nehezebben emlékeztek távolabbi ingerekre, és a teljesítményt leginkább a visszamenőleges interferencia befolyásolta (Amit et al., 2003). Ezek az eredmények együttesen rávilágítanak a folyamatpontszámok elemzésének fontosságára a teljesítménypontszámok mellett a viselkedés alaposabb megértése érdekében (Kaplan, 1988).

Az életkorral összefüggő motorsebesség-hiányok

A megnövekedett reakcióidővel mért életkorral összefüggő motorsebesség-hiányok jól dokumentáltak rágcsálókban, NHP-kben és emberekben (Bachevalier és mtsai, 1991; Woods és mtsai, 2015). Annak érdekében, hogy megértsük az életkor hatását a selyemmajmok reakcióidejére, és segítsük ennek a nem kognitív zavarnak a kezelését a DRST-eredmények értelmezésekor, az RTT-t alkalmaztuk a DRST-t végrehajtó selyemmajmok egy részében. Erős összefüggést találtunk a megnövekedett reakcióidő és a megnövekedett életkor között. Kritikusan nem találtunk összefüggést az RTT-n mért reakcióidő és a DRST teljesítménypontszámai között, ami azt bizonyítja, hogy az életkorral összefüggő motorsebesség-károsodások nem veszik figyelembe a DRST károsodását.

Az RTT eredményeinkkel ellentétben nem találtunk összefüggést az öregedés és a választási késleltetés között a DRST-n. Azt tapasztaltuk azonban, hogy a választási késleltetések hosszabbak voltak a nehezebb TDL-eknél minden állatnál. Ennek valószínűleg az az oka, hogy a kognitív feladatokra vonatkozó választási késleltetések a feladat nehézségeinek és a kognitív terhelésnek a közelítését jelentik (Bopp és Verhaeghen, 2018; Gray és mtsai, 2018; DeBoeck és Jeon, 2019), és ez felülírja az életkorral összefüggő motoros deficitek hatásait. Ezenkívül az összes TDL esetében a selyemmajmok lassabban válaszoltak, ha a válaszuk helytelen volt, mint a helyes, ami azt mutatja, hogy a selyemmajmok még akkor sem reagáltak impulzívan, ha a kísérletek nehezebbé váltak.

Az életkorral összefüggő motivációs deficitek

Köztudott, hogy az idősebb rágcsálók, NHP-k és az emberek csökkentették a jutalomszerzési motivációt (Lanctôt et al., 2017; Lizarraga et al., 2020; Jackson és mtsai, 2021). A motiváció életkorral összefüggő változásainak a DRST-teljesítményre gyakorolt ​​​​potenciális hatásának értékelésére a jól bevált PRT-t alkalmaztuk selyemmajmok motivációjának számszerűsítésére (Spinelli et al., 2004). Erős összefüggést találtunk az életkor növekedése és a jutalomszerzés iránti motiváció csökkenése között. Nem találtunk azonban összefüggést a PRT motivációja és a DRST-teljesítmény pontszámai között, ami azt bizonyítja, hogy az életkorral összefüggő motiváció csökkenés nem magyarázza a DRST károsodását.

A DRST végrehajtására irányuló motiváció közvetlen felmérése érdekében számszerűsítettük a majmokkal végzett kísérletek arányát a kihagyott vizsgálatokhoz képest. Nem találtunk szignifikáns összefüggést az életkor és a kihagyott kísérletek aránya között, ellentétben azzal, amit a selyemmajmok PRT-beli teljesítménye alapján előre jeleztünk volna. Ezen túlmenően a selyemmajmok ugyanolyan nagy valószínűséggel teljesítették az egyes TDL-ek próbáját, bizonyítva ezzel a DRST-vel való elkötelezettséget még akkor is, ha a kísérletek nehézkesek voltak. Feltételezzük, hogy amikor a selyemmajmok nem fejezték be a próbát, annak valószínűleg inkább a figyelmetlenség vagy a figyelemelterelés, semmint az alacsony motiváció volt az oka.

Összefoglalva, itt megállapítottuk, hogy a selyemmajd az életkorral összefüggő kognitív károsodás kulcsfontosságú modellje. Megközelítésünkben sűrűn jellemeztük a kognitív öregedési pályákat a selyemmajmok nagy csoportjában, amelyek transzlációs szempontból releváns munkamemória-feladatot látnak el. A folyamatpontszámok szigorú értékelésével megmutatjuk, hogy a kognitív károsodás jóval azelőtt kimutatható, hogy az általános teljesítménypontszámokkal mérhető lenne. Ez a keretrendszer magának az öregedési folyamatnak a jobb megértéséhez vezet, és feltárhatja, hogy miért ez a legnagyobb kockázati tényező a neurodegeneratív betegségekben, mint pl. Alzheimer kór.

Hivatkozások

Abbott DH, Barnett DK, Colman RJ, Yamamoto ME, Schultz-Darken NJ(2003) A közönséges selyemmajmok alapvető biológiájának és élettörténetének szempontjai, amelyek az orvosbiológiai kutatások szempontjából fontosak. Comp Med 53:339–350.

Amit DJ, Bernacchia A, Yakovlev V (2003) Több objektum munkamemória – a viselkedési teljesítmény modellje. Cereb Cortex 13:435–443.

Bachevalier J, Landis LS, Walker LC, Brickson M, Mishkin M, Price DL, Cork LC (1991) Az idős majmok viselkedési hiányosságait mutatják, amelyek széles körben elterjedt agyi diszfunkcióra utalnak. Neurobiol Aging 12:99–111.

Bartus RT, Dean RL, Fleming DL (1979): Öregedés a rhesus majomban: hatások a vizuális megkülönböztetés tanulására és a fordított tanulásra. J Gerontol34:209–219.

Beason-Held LL, Rosene DL, Killiany RJ, Moss MB (1999) A hippocampális képződési léziók memóriazavart okoznak a rhesus majomban. Hippocampus 9:562–574.

Belham FS, Satler C, Garcia A, Tomaz C, Gasbarri A, Rego A, Tavares MCH (2013) Age-related differents in cortical activity during a visuospatialworking memory task with facial stimulus. PLoS One 8:e75778.

Belleville S, Rouleau N, Caza N (1998) A normál öregedés hatása a munkamemóriában lévő információk manipulálására. Mem Cognit 26:572–583.

Bondi MW, Salmon DP, Galasko D, Thomas RG, Thal LJ (1999) Neuropszichológiai funkció és apolipoprotein E genotípus az Alzheimer-kór preklinikai kimutatásában. Psychol Aging 14:295–303.

Bopp KL, Verhaeghen P (2018) Aging and n-back performance: a meta-analysis. J Gerontol B Psychol Sci Soc Sci 75:229–240.

Bor D, Duncan J, Lee ACH, Parr A, Owen AM (2006) Frontális lebeny érintettsége a térbeli spanban: a normál és károsodott funkciók konvergáló tanulmányai. Neuropsychologia 44:229–237.

Cappell KA, Gmeindl L, Reuter-Lorenz PA (2010) A verbális munkamemória karbantartása során a prefrontális toborzás korkülönbségei a memória terhelésétől függenek. Cortex 46:462–473.

Comrie AE, Gray DT, Smith AC, Barnes CA (2018) A kognitív öregedés különböző makákómodelljei feladatfüggő viselkedésbeli különbségeket mutatnak.Behav Brain Res 344:110–119.

De Boeck P, Jeon M (2019) A kognitív tesztek válaszidőire és folyamataira vonatkozó modellek áttekintése. Front Psychol 10:102.

De Castro V, Girard P (2021) A tárgyak helyének és időbeli memóriájának hanyatlása idős selyemmajmok (Callithrix jacchus) esetében. Sci Rep 11:9138.

Gazzaley A, Cooney JW, Rissman J, D'Esposito M (2005) A felülről lefelé irányuló elnyomás hiánya áll a munkamemória károsodásának hátterében normál öregedés esetén. NatNeurosci 8:1298-1300.

For more information:1950477648nn@gmail.com