Învățare legată de vârstă și tulburări ale memoriei de lucru în Marmoset comun, partea 3

Pentru a determina dacă există o relație între vârstă și cantitatea de experiență necesară pentru a dobândi regulile DRST, am calculat numărul de încercări finalizate de fiecare marmoset înainte ca performanța lor să se abate semnificativ de la întâmplare (adică, durata fazei de novice).

De exemplu, dacă stăpânim doar câteva puncte de cunoștințe de bază atunci când studiem un anumit curs, atunci memoria noastră despre acest punct de cunoaștere este încă relativ superficială. Dar dacă ne adâncim în aceste puncte de cunoaștere prin practică, explorare și gândire în timpul procesului de învățare și le aplicăm continuu în practică, atunci experiența noastră va continua să se acumuleze, iar aceste informații vor fi mai profund integrate. în memoria noastră.

Pe lângă domeniul de studiu, îmbunătățirea memoriei prin experiență se poate reflecta și pe deplin în viață. De exemplu, atunci când ne confruntăm cu o anumită problemă, dacă am experimentat probleme similare sau scenarii similare, atunci ne putem gândi la o soluție mai rapid. Acest lucru se datorează faptului că experiența noastră ne ajută să descriem problema mai clar în mintea noastră. , veniți cu soluții mai repede.

Creșterea experienței nu numai că ne îmbunătățește memoria, dar ne face și mai încrezători. Așa cum spune dictonul „Experiența este cel mai bun profesor”, doar acumulând experiență prin practică continuă și rezumând lecțiile din ea putem fi mai capabili să gestionăm lucruri similare și să devenim mai încrezători.

Pe scurt, relația dintre experiență și memorie este inseparabilă. Doar cu eforturi pozitive și acumulare continuă de experiență prin practică și gândire, memoria noastră poate fi pe deplin antrenată și îmbunătățită, făcându-ne mai deștepți, mai încrezători și mai maturi. Se poate observa că trebuie să îmbunătățim memoria, iar Cistanche deserticola poate îmbunătăți semnificativ memoria deoarece Cistanche deserticola este un material medicinal tradițional chinezesc care are multe efecte unice, dintre care unul este îmbunătățirea memoriei. Eficacitatea cărnii tocate vine din diferitele ingrediente active pe care le conține, inclusiv acid, polizaharide, flavonoide etc. Aceste ingrediente pot promova sănătatea creierului în diferite moduri.

Faceți clic pe cunoașteți suplimentele pentru a îmbunătăți memoria

Folosind vârsta marmoset-ului la sfârșitul fazei de începător, o corelație de rang-ordin a lui Spearman a dezvăluit o asociere puternică, pozitivă, care a fost semnificativă din punct de vedere statistic, ceea ce indică faptul că marmoset-ul în vârstă necesita mai multă experiență pentru a dobândi inițial regulile DRST (Fig. 3D; rs(13) { {3}}.65, p=0.009).

Un marmoset mascul de nouă ani („FL” în Fig. 1) nu a reușit să performeze peste niveluri de șansă, în ciuda faptului că a finalizat 7000 de studii DRST, și astfel acest animal a fost exclus din analizele statistice efectuate pe fazele de învățare și de expert, descrise mai jos.

În faza de învățare, marmosets au demonstrat o îmbunătățire rapidă a performanței. Pentru a determina dacă au existat diferențe asociate îmbătrânirii în rata de îmbunătățire în faza de învățare, am evaluat rata maximă de învățare pentru fiecare maimuță.

Rata maximă de învățare a fost calculată prin găsirea celei mai mari derivate a curbei FSL medii, calculată pe 100-fereastră de încercare amplă. Corelația lui Spearman a evidențiat o corelație negativă semnificativă între vârsta medie a marmosetului în 100-fereastra de încercare și rata maximă de învățare, demonstrând că odată cu creșterea în vârstă, ratele de învățare au scăzut (Fig. 3E; rs(13)=0 .61, p=0.015).

În faza de expert, marmosets au atins niveluri maxime de performanță și au fost, de obicei, în platou. Am determinat nivelul maxim de performanță al fiecărui marmoset prin calcularea mediei FSL atinse în timpul fazei de expert.

A fost folosită o corelație de rang-ordine a lui Spearman pentru a evalua relația dintre vârsta medie a fiecărui marmoset în timpul fazei de expert și FSL maxim. Ea a relevat o corelație negativă semnificativă între aceste variabile, indicând faptul că îmbătrânirea marmosetului este asociată cu o capacitate scăzută a memoriei de lucru (Fig. 3F; rs(13)=0.54, p=0.037).

Informații suplimentare despre performanța cognitivă și modul în care marmosets au abordat sarcina pot fi identificate prin evaluarea tiparelor de erori făcute în timpul efectuării DRST.

Cazurile în care marmosets încheie o încercare cu un FSL de doi (adică, faceți o eroare pe TDL3 când există trei obiecte pe ecran), sunt deosebit de informative, deoarece erorile pot fi făcute doar selectând primul obiect al încercării (eroarea de primație) sau cel mai mare. recent obiect corect al procesului (eroarea perseverantă). Studiile anterioare de învățare au descoperit că animalele au o tendință naturală de a continua să efectueze comportamente pentru care au fost recompensate recent, un model comportamental care poate produce erori perseverante.

Astfel, am emis ipoteza că, înainte de a dobândi regulile DRST (adică, în faza de novice), marmosets ar face erori mai perseverente în raport cu erorile de primat și că, odată ce regulile DRST au fost dobândite cu succes (adică, fazele de învățare și de expert) , marmosets ar face mai multe erori de primat în raport cu erorile perseverante.

Pentru a examina acest lucru, am calculat proporția de erori de primație și perseverare făcute de marmosets la studiile TDL3 în timpul fiecăreia dintre cele trei faze (Fig. 4A) și am constatat că a existat o interacțiune semnificativă între tipul de eroare (perseverant, primat) și fază (novice, student, expert; Scheirer). Testul Ray Hare: H(2)=58.24, p=2.0 1013).

De-a lungul fazelor, a existat o scădere semnificativă a fracției de erori perseverative și o creștere corespunzătoare a fracției de erori care au avut prioritate (testul lui Friedman; x2(2)=22.93, p=1.05 105 ). În mod specific, aceasta a atins o semnificație statistică între fazele de începător și cursant și între fazele de începător și expert, dar nu și între fazele de învățare și de expert (teste Nemenyi post-hoc în pereche; novice vs student: p=0.01;novice vs expert : p=6.55 106; Student vs Expert: p=0.16).

În conformitate cu ipoteza noastră, tipul de eroare predominant s-a schimbat odată cu învățarea sarcinii, astfel încât în ​​timpul fazei de începător, erorile au fost predominant perseverante, în timp ce erorile de primație au fost cele mai răspândite în fazele de învățare și expert (teste Wilcoxon cu rang semnat pentru eșantioane pereche; Novice: Z=3.38, p=6.10 105; Student: Z=2.641, p=0.0054; Expert: Z {= 2.527, p=0.0084).

Pentru a determina dacă ratele de învățare încetinite ale marmoseturilor în vârstă ar putea fi explicate printr-un curs prelungit în timp al schimbării tipului de eroare predominant ("încrucișare"), am cuantificat numărul de teste TDL3 înainte de încrucișare pentru fiecare animal (Fig. 4B, C).

O corelație a ordinului lui Spearman a dezvăluit o corelație pozitivă semnificativă între vârsta la momentul evenimentului încrucișat și numărul de încercări până la încrucișare, demonstrând că, în studiile TDL3, marmoseții în vârstă trec la erori predominant de primație după mai multă experiență în sarcină decât marmosele mai tinere (Fig. 4C; rs(13)=0,72, p=0,002).

Deoarece analizele de eroare TDL3 au evidențiat o diferență legată de vârstă în rata de trecere a tipului de eroare de la perseverant la primație, am continuat să examinăm dacă a existat și o schimbare legată de vârstă în amploarea perseverării. Studiile anterioare au descoperit că maimuțele macac în vârstă fac erori mai perseverente la DRST decât macacii tineri (Moss și colab., 1997).

Prin urmare, am emis ipoteza că niveluri mai ridicate de perseverență ar putea sta la baza ratei de învățare încetinite a marmoseturilor în vârstă (Fig. 3E) și ar putea explica, de asemenea, afectarea generală a memoriei de lucru legate de vârstă (Fig. 3F).

Pentru a testa această ipoteză, am calculat proporția erorilor perseverente în TDL-uri în timpul fiecăreia dintre cele trei faze. Am descoperit că îmbătrânirea a fost asociată cu erori mai perseverente, dar numai în faza de învățare (Fig. 4D–F; corelațiile lui Spearman cu ordinea de rang folosind vârsta medie pe parcursul unei faze; Începător: rs(14)=0.035, p { {5}},90; Student:rs(13)=0,65, p=0,009; Expert: rs(13)=0,411, p=0 .13).

Aceste rezultate arată că nivelurile mai ridicate de perseverență stau la baza ratei de învățare încetinite a marmosetilor în vârstă și că erorile perseverente nu țin cont de afectarea memoriei de lucru legate de vârstă.

Încercările de dificultate crescută au fost efectuate în mod fiabil în timpul fazei de expert. Modelul de erori pe care le-au făcut marmoseții în aceste încercări oferă o oportunitate de a examina dacă marmoseții cedează la interferența memoriei de lucru. Pentru a face acest lucru, am cuantificat distribuția erorilor în funcție de distanța în trecut în care a fost prezentat stimulul ales incorect (adică „înapoi”).

De exemplu, dacă un marmoset a făcut o eroare când au existat patru obiecte pe ecran (TDL4), ar câștiga un FSL de trei în acea încercare. În acest caz, ei pot face o eroare selectând primul obiect prezentat în proces (n-back 3; primatul), al doilea obiect prezentat în proces (n-back 2) sau al treilea obiect prezentat în proces (n-back 1). ; perseverent).

Distribuția erorilor n-back făcute în faza Expert a fost cuantificată pentru fiecare TDLland în comparație cu performanța șansă folosind x2 Teste de bunătate a potrivirii (Fig. 4H). Aceste teste au arătat că, pentru toate TDL-urile, distribuțiile observate cu n-erori inverse au fost semnificativ diferite de cele așteptate întâmplător (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: x{2 =38.49, p {= 9.01 107; TDL9 : x2=14.74, p =0.04).

În plus, pe fiecare TDL, marmosets fac semnificativ mai multe erori de primație decât erori perseverative (teste Wilcoxon cu rang semnat pentru probe perechi; 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). Aceste rezultate arată că marmosets au experimentat interferențe retroactive, în care informațiile nou dobândite perturbă stocarea temporară a memoriei, ducând la erori făcute prin identificarea stimulilor prezentați la distanță ca noi.

Un avantaj al utilizării ecranelor tactile cu infraroșu pentru a evalua performanța cognitivă este capacitatea de a măsura latențele de alegere în mod precis și fiabil. Această măsură este considerată în general o citire robustă a vitezei de procesare și este corelată cu sarcina cognitivă și dificultatea sarcinii (Bopp și Verhaeghen, 2018; Gray și colab., 2018; De Boeckand Jeon, 2019).

Pentru a determina dacă acest model s-a menținut cu marmosets care efectuează DRST, am evaluat latențele de alegere corecte și incorecte pentru fiecare marmoset în fiecare fază a DRST și pentru fiecare TDL în faza expert. Un test Scheirer RayHare a evidențiat efecte principale semnificative ale tipului de latență (alegerea corectă, alegerea incorectă) și faza DRST (începător, cursant, expert), precum și o interacțiune semnificativă între acești factori (Fig. 5A; tip de latență: H(1)=12,58, p=0,0004; fază: H(2)=15,13, p=0,0005; interacțiune: H(2) {{12} }.69, p=0.01). Latențe de alegere corectă, dar nu latențe de alegere incorectă, au scăzut semnificativ în fazele DRST (teste Friedman; corect: x2(2)=22.93 , p=1,05 105; incorect: x2(2) =0,12, p=0,94).

Latențele de alegere corectă au fost mai scurte în fazele de învățare și de expert decât în ​​faza de începător, fără nicio diferență între fazele de învățare și de expert (teste post hocNemenyi în pereche; începător vs învățat: p=0.01; începător vs expert: p { {2}}.55 105; Student vs Expert: p=0.16). Aceste rezultate arată că, odată cu îmbunătățirea sarcinii, marmosets au fost mai rapid capabili să identifice stimulul nou. În continuare, pentru a determina dacă alegerile incorecte ar putea fi din cauza impulsivității, am comparat latența de alegere corectă cu cea incorectă în fiecare dintre faze.

În timpul fazei de novice, latențele de alegere corecte și incorecte au fost similare; cu toate acestea, în timpul fazelor de învățare și de expert, latențele de alegere incorectă au fost semnificativ mai lungi decât latența de alegere corectă (Fig. 5A; teste Wilcoxon cu rang semnat pentru probe perechi; Începător: Z=0.71, p=0.49 ; Student și expert: Z=3.38,p=6.10 105). Acest lucru demonstrează că, atunci când marmosets au făcut o eroare, probabil că nu a fost din cauza impulsivității, deoarece au luat mult mai mult timp să răspundă în acele cazuri.

Pentru a investiga mai amănunțit modelele de latență de alegere, am cuantificat datele de latență a fazei de experti prin TDL. Deoarece nu a existat o relație semnificativă între vârsta medie în timpul fazei de experți și latențe de alegere (corelațiile lui Spearman cu ordinea de rang; corect: rs(13)=0.40, p=0.14; incorect: rs(13)=0.30,p=0.27), analize suplimentare s-au concentrat pe evaluarea dacă datele de latență au dezvăluit informații despre sarcina cognitivă și dificultatea sarcinii. În primul rând, am examinat dacă sarcina cognitivă crescută cerută de TDL-uri mai dificile s-a reflectat în datele de latență ale alegerii.

Corelațiile puternice și pozitive ale ordinului de rang ale lui Spearman între ambele tipuri de latență la alegere și nivelul de dificultate a încercării reflectă timpul de procesare mai lung necesar pentru încercări mai dificile (Fig. 5B; corect: rs(7)=0.93, p=0 .0002; incorect: rs(6)=0,95,p=0,0003). În cele din urmă, am evaluat dacă modelul general de latențe de alegere incorecte mai lungi decât corecte găsite în faza de expert a fost consecvent pentru fiecare dintre TDL-uri separat. Un test Scheirer Ray Hare a evidențiat principalele efecte semnificative ale tipului de latență (alegere corectă, alegere incorectă; H(1)=27.97, p=1}.2 107) și nivelul de dificultate a încercării (TDL1–TDL9; H (7)=94.12, p=1.8 1017), dar nicio interacțiune semnificativă (H(7)=0.97, p=1.00).

Testele cu rang semnat Wilcoxon pentru probele pereche au dezvăluit latențe de alegere incorectă mai mari decât latența de alegere corectă la toate TDL-urile, demonstrând că marmosetsi au avut mai mult timp să aleagă dacă au făcut o eroare, chiar și în cele mai dificile încercări și, prin urmare, nu au ales impulsiv atunci când sunt incorecte (Fig. 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).

Pentru a evalua implicarea marmosets-ului în DRST, am cuantificat proporția de teste inițiate care au fost finalizate față de cele trimise (niciun răspuns în fereastra de răspuns 12-). Nu a existat nicio diferență semnificativă în rata de finalizare a testului în fazele Începător, Învățat și Expert (Fig. 6A; testul Friedman; x2(2)=1.73, p=0}.42), ceea ce indică faptul că marmosets au fost angajat în mod echivalent cu sarcina în toate fazele. În plus, nu a existat o relație semnificativă între vârstă și proporția încercărilor finalizate pentru oricare dintre faze (începător: rs(14)=0.044, p=0}.08; Student: rs(14) {{14 }}.10, p=0.73; Expert: rs(14)=0.30,p=0.27).

În cele din urmă, pentru a evalua dacă marmosets s-au implicat în mod egal în porțiuni ale încercărilor care au fost mai dificile (adică, TDL-uri mai mari), am cuantificat ratele de finalizare pentru fiecare dintre TDL în mod independent. În timpul fazei de expert, marmosets s-au finalizat. 90% din fiecare dintre TDL-urile pe care le-au întâlnit, demonstrând angajamentul continuu chiar și atunci când încercările au devenit dificile, în ciuda faptului că nu aveau restricții de apă, testarea în cușcă de acasă într-o cameră care adăpostește multe alte animale și fiind liber să părăsească camera de testare în orice moment (Fig. 6B).

Sarcină de timp de reacție (RTT)

Pentru a evalua potențialele confuzii noncognitive pentru interpretarea rezultatelor DRST, am măsurat viteza motorului utilizând o sarcină ReactionTime. În această sarcină, marmosets au inițiat o încercare și apoi au fost recompensați pentru atingerea unui singur stimul țintă plasat pseudo-aleatoriu pe ecran (Fig. 7A). O corelație de rang-ordine a lui Spearman, folosită pentru a determina relația dintre vârstă și timpul de reacție, a relevat o corelație puternică, pozitivă între aceste variabile, care a atins semnificație statistică (Fig. 7C; rs(10)=0.87, p {{7} }}.0002).

Pentru a determina dacă s-au observat timpi de reacție crescuti legat de vârstă în fiecare dintre cele nouă locații sau dacă, pentru unele locații, nu a existat o asociere legată de vârstă, am corelat vârsta cu timpul de reacție pentru fiecare dintre cele nouă locații posibile de stimul separat. Am găsit asocieri puternice între înaintarea în vârstă și timpii de reacție mai lungi atunci când stimulul țintă a apărut în locațiile cele mai greu de atins de pe ecran: toate cele trei locații din rândul de sus și cele două poziții exterioare din rândul din mijloc (stoprow, locația 1: rs(10)=0,72, p=0,008; locația 2: rs(10)=0,68, p=0,015; locația 3: rs(10) {{ 16}}.70, p=0.012; rândul din mijloc, locația 4: rs(10)=0.80, p=0.002; locația 5: rs(10) { {28}}.54, p=0.07;locația 6: rs(10)=0.60, p=0.04; rândul de jos, locația 7:rs(10)=0.57, p=0.054; locația 8: rs(10)=0.44, p=0.15;locația 9: rs(10) {{ 52}}.31, p=0.32). Aceste rezultate demonstrează că, odată cu îmbătrânirea, marmosets-urile au încetinit viteza motorului.

Pentru a evalua dacă deficitele de viteză motorie legate de vârstă au fost asociate cu performanța DRST, am corelat timpii de reacție pe RTT cu mai multe variabile dependente primare din DRST. Nu au existat corelații semnificative ale lui Spearman între timpul de reacție pe RTT și oricare dintre măsurile DRST evaluate, inclusiv rata maximă de învățare (rs(10) =0.46, p=0.14), performanța maximă măsurată prin FSL (rs(10)=0.46, p=0.13) și rata de finalizare a studiului în faza expert (rs(10)=0.44, p=0.15) . Aceste rezultate arată că, deși marmosets-urile au încetinit viteza motorului odată cu vârsta, acest lucru nu a afectat negativ performanța DRST.

Sarcină cu raportul progresiv

Pentru a evalua un alt potențial de confuzie noncognitivă pentru interpretarea rezultatelor noastre DRST, am măsurat motivația utilizând o sarcină Progressive Ratio. În această sarcină, marmoseților li s-a cerut să depună efort din ce în ce mai mare (atingerea ecranului) pentru a câștiga o recompensă de aceeași dimensiune (Fig. 7B). O corelație de rang-ordine a lui Spearman a fost utilizată pentru a determina relația dintre vârstă și numărul de recompense câștigate în timpul PRT (Fig. 7D). A existat o corelație puternică, negativă între aceste variabile, care a fost semnificativă din punct de vedere statistic, ceea ce indică faptul că, odată cu înaintarea în vârstă, marmosets sunt mai puțin motivați să cheltuiască energie în schimbul primei (rs(10)=0.82, p=0 .001). A existat o corelație negativă, la fel de puternică, între vârstă și punctul de pauză, arătând că cerința de răspuns final completată în sesiunea de 1-h a fost mai mică cu vârsta (rs(10)=0,80, p {{13} }.002).

Pentru a evalua relația dintre scăderea motivației cu vârsta pe PRT și performanța cognitivă pe DRST, corelațiile lui Spearman în ordinea rangului au fost efectuate între recompensele câștigate pe PRT și variabilele dependente primare din DRST. Nu au existat corelații semnificative între recompensele câștigate pe PRT și oricare dintre măsurile DRST evaluate, inclusiv rata maximă de învățare (rs(10)=0.21, p= 0.52), ExpertPhase FSL (rs(10) )=0.31, p= 0.33) și Rata de finalizare a Fasetriale Expert (rs(10)=0.45, p=0.14).

Discuţie

Această lucrare stabilește ferm marmoset ca un model cheie al deficiențelor cognitive legate de vârstă, cu mai multe avantaje. Acest lucru este important deoarece, ca aNHP, marmoset oferă o relevanță translațională pentru oameni dincolo de cea găsită la rozătoare. În comparație cu macacul cu viață lungă, durata scurtă de viață a marmosets permite studii longitudinale de îmbătrânire într-un interval de timp rezonabil de scurt.

În acest studiu, am efectuat caracterizarea comportamentală cuprinzătoare a unei cohorte mari de marmosets. Acești marmosets au efectuat mii de încercări pentru a evalua în mod continuu capacitatea memoriei de învățare și de lucru timp de până la patru ani. Această durată de evaluare continuă reprezintă până la 50% din durata de viață a marmosetului adult.

În plus, marmosets au început să se antreneze la vârste care au acoperit împreună durata de viață, permițând evaluarea diferențelor legate de vârstă în achiziția sarcinii de memorie de lucru. Din cunoștințele noastre, aceste maimuțe au fost supuse celui mai amănunțit profil cognitiv al oricărui studiu de îmbătrânire a marmosetului efectuat până în prezent, permițându-ne să identificăm ce aspecte specifice ale performanței sarcinilor sunt afectate cu vârsta.

Comparație cu studiile anterioare ale modificărilor cognitive legate de vârstă la macac și marmoset

Studiile DRST anterioare au concluzionat că maimuțele macac în vârstă au o memorie de lucru mai slabă decât macacii tineri (Herndon și colab., 1997; Moss și colab., 1997). Rezultatele prezente arată că marmosetagingul este asociat atât cu deficiențe de învățare, cât și cu deficiențe ale memoriei de lucru. În mod specific, am descoperit că îmbătrânirea este asociată cu debutul întârziat al învățării, rata de învățare încetinită după debut și scăderea performanței asimptotice a memoriei de lucru. Aceste deficiențe sunt evidente în studiul nostru și ar fi putut fi nedetectate la macac din cauza diferențelor cheie în implementarea sarcinilor.

În studiile pe macaci, maimuțele au fost antrenate la un nivel înalt de competență pe o sarcină întârziată fără potrivire cu eșantion (DNMS) înainte de administrarea unui număr relativ mic de studii DRST (o sută). Acest design experimental presupune că macacii pot transfera regula învățată prin antrenamentul DNMS către DRST, fără antrenament suplimentar, și că efectuează imediat DRST la maxim. Nu este clar că pot, având în vedere complexitatea mai mare a sarcinii DRST. În schimb, maimuțele utilizate în studiul de față s-au antrenat pe DRST pentru mii de încercări pe o perioadă extinsă. Acest lucru ne-a permis să analizăm separat atât învățarea, cât și performanța maximă, folosind aceeași sarcină. Este o întrebare deschisă dacă performanța afectată a macacilor în vârstă reflectă o afectare a memoriei, un început întârziat al învățării, o rată mai lentă a învățării sau o combinație a acestor factori.

Până în prezent, există un studiu anterior al îmbătrânirii cognitive la marmoseți în care datele au fost colectate pe parcursul mai multor ani (Rothwellet al., 2022). Acest studiu anterior a evaluat discriminarea vizuală și flexibilitatea cognitivă pe o parte substanțială a duratei de viață a marmosetului adult. Cu toate acestea, există mai multe diferențe cheie de design experimental între acest studiu anterior și munca raportată aici, care merită discuții. În primul rând, Rothwell și colegii au implementat analize longitudinale și au testat marmosets o dată pe an, în timp ce am folosit analize transversale și am măsurat performanța cognitivă în mod continuu. Prezenta abordare a caracterizat dens traiectorii individuale de îmbătrânire cognitivă, facilitând analiza multiplelor aspecte ale performanței sarcinilor. În timp ce am identificat deficiențe legate de vârstă în toate fazele de testare, Rothwell și colegii au raportat deteriorări doar la ultimul test anual.

În al doilea rând, marmoseții înscriși în studiul Rothwell și colegii săi au început testarea la aproximativ aceeași vârstă (patru până la șase ani), iar afectarea a fost identificată atunci când toate animalele aveau între 8 și 10 ani. În schimb, marmoseții din studiul nostru au început testarea la vârste. variind de la un adult tânăr la cel geriatric și am constatat că afectarea cognitivă are loc pe toată durata vieții marmosetului adulți, în conformitate cu ceea ce a fost observat la om (Wu et al., 2021). Studiul lui Rothwell și al colegilor a arătat că afectarea cognitivă este simultană neașteptată.

O posibilă explicație este că variația dependentă de stimul în dificultatea sarcinii a contribuit la acest model. De exemplu, unele perechi de stimuli utilizate în primii trei ani de studiu au fost discriminabile după formă și culoare, în timp ce toți stimulii utilizați în anul patru diferă doar prin formă. Prin urmare, marmoseții ar putea să fi găsit stimulii utilizați în anul terminal mai provocatori, ținând cont de scăderea performanței. În plus, colegii lui Rothwelland au raportat că afectarea sarcinii de discriminare vizuală a fost mai gravă decât a sarcinii de flexibilitate cognitivă. Acesta este opusul a ceea ce ar fi de așteptat din lucrările publicate care demonstrează că flexibilitatea cognitivă scade adesea odată cu îmbătrânirea, în timp ce discriminarea vizuală de obicei nu (Bartus și colab., 1979; Lai și colab., 1995). Rezultatele noastre se aliniază cu decenii de muncă la macaci și oameni, demonstrând relevanța translațională a marmoset ca model de îmbătrânire.

Tiparele de erori dezvăluie abordarea Marmosets

Deoarece o analiză detaliată a tipurilor de erori făcute la evaluările neurocognitive poate, la oameni, să prezică apariția viitoarelor deteriorări cognitive (Bondi și colab., 1999; Thomas și colab., 2018), am investigat modelele de erori făcute de marmosets pe DRST. pe măsură ce au învățat sarcina și când au avut performanțe maxime. Lucrările anterioare la macaci au arătat că îmbătrânirea este asociată cu erori persistente crescute ale DRST (Moss și colab., 1997). Interesant, rezultatele noastre au recapitulat această constatare doar în timpul fazei de învățare și nu în timpul fazelor de începători sau de experți, susținând ideea că deficiența DRST de macaci în vârstă reflectă mai degrabă deficiențe de învățare decât de memorie de lucru. În plus, marmosets mai în vârstă au avut nevoie de mai multă experiență înainte de a trece de la erorile preponderent perseverante la cele mai mari erori de primat. Emitem ipoteza că ambele constatări sunt asociate cu deficiența de învățare pe care am identificat-o la marmoseți și susțin învățarea mai degrabă decât afectarea memoriei de lucru la macacii în vârstă.

În cele din urmă, am folosit tiparul de alegeri de eroare pentru a determina dacă performanța marmosetului a fost afectată mai semnificativ de interferența proactivă (de exemplu, memoria de lucru completă interzice adăugarea de obiecte noi) sau interferența retroactivă (adică, informațiile nou întâlnite ascund mai multe amintiri la distanță). Am descoperit că, odată ce marmosetele au avut performanțe maxime, au făcut mai frecvent o eroare prin selectarea stimulilor care au apărut mai devreme în studiu. Acest lucru susține ideea că marmosets au avut mai multe dificultăți în a-și aminti stimuli mai îndepărtați și că performanța a fost afectată cel mai semnificativ de interferența retroactivă (Amit et al., 2003). Împreună, aceste constatări evidențiază importanța analizei scorurilor proceselor în plus față de scorurile de performanță pentru a înțelege mai bine comportamentul (Kaplan, 1988).

Deficiențe ale vitezei motorii legate de vârstă

Deficitele vitezei motorii legate de vârstă, măsurate prin timpi de reacție crescuti, sunt bine documentate la rozătoare, NHP și oameni (Bachevalier și colab., 1991; Woods și colab., 2015). Pentru a înțelege impactul vârstei asupra timpului de reacție la marmosetele noastre și pentru a ajuta la controlul acestei confuzii necognitive atunci când interpretăm rezultatele DRST, am folosit RTT într-un subset de marmosets care au efectuat DRST. Am găsit o asociere puternică între timpii de reacție crescuti și vârsta crescută. În mod critic, nu am găsit asocieri între timpul de reacție pe RTT și oricare dintre scorurile de performanță DRST, demonstrând că deteriorările vitezei motorii legate de vârstă nu țin cont de deficiențe ale DRST.

Spre deosebire de constatările noastre din RTT, nu am găsit nicio asociere între îmbătrânire și latențe de alegere pe DRST. Cu toate acestea, am constatat că latențele de alegere au fost mai lungi pentru TDL-uri mai dificile, la toate animalele. Acest lucru se datorează probabil faptului că latențele de alegere ale sarcinilor cognitive sunt aproximări ale dificultății sarcinii și ale sarcinii cognitive (Bopp și Verhaeghen, 2018; Gray și colab., 2018; DeBoeck și Jeon, 2019), iar acest lucru înlocuiește efectele deficitelor motorii legate de vârstă. În plus, pentru toate TDL, marmosets au răspuns mai lent dacă răspunsul lor a fost incorect decât corect, demonstrând că, chiar și atunci când încercările au devenit mai dificile, marmosets nu au răspuns impulsiv.

Deficiențe motivaționale legate de vârstă

Este bine cunoscut faptul că rozătoarele mai în vârstă, NHP-urile și oamenii au o motivație scăzută de a câștiga recompense (Lanctôt și colab., 2017; Lizarraga și colab., 2020; Jackson și colab., 2021). Pentru a evalua impactul potențial al modificărilor legate de vârstă în motivație asupra performanței DRST, am folosit PRT-ul bine stabilit pentru a cuantifica motivația la marmosetele noastre (Spinelli și colab., 2004). Am găsit o asociere puternică între creșterea vârstei și scăderea motivației de a câștiga recompense. Cu toate acestea, nu am identificat nicio relație între motivația pe PRT și niciunul dintre scorurile de performanță DRST, demonstrând că scăderile legate de vârstă ale motivației nu au luat în considerare deficiențe ale DRST.

Pentru a evalua în mod direct motivația de a efectua DRST, am cuantificat proporția de teste pe care maimuțele le-au finalizat față de cele omise. Nu am găsit nicio relație semnificativă între vârstă și proporția de studii omise, spre deosebire de ceea ce am fi prezis din performanța marmoset-ului pe PRT. În plus, marmosets au fost la fel de probabil să finalizeze testele fiecărui TDL, demonstrând implicarea în DRST chiar și atunci când încercările au fost dificile. Emitem ipoteza că, atunci când marmoseții nu au reușit să finalizeze un proces, probabil a fost din cauza neatenției sau distragerii atenției, mai degrabă decât a motivației scăzute.

În rezumat, aici am stabilit marmoset ca un model cheie al deficiențelor cognitive legate de vârstă. Abordarea noastră a caracterizat dens traiectorii de îmbătrânire cognitivă într-o cohortă mare de marmosets care efectuează o sarcină de memorie de lucru relevantă din punct de vedere translațional. Prin evaluarea riguroasă a scorurilor proceselor, arătăm că afectarea cognitivă poate fi detectată cu mult înainte de a putea fi măsurată prin scorurile de performanță globale. Acest cadru va conduce la o mai bună înțelegere a procesului de îmbătrânire în sine și poate dezvălui de ce este cel mai mare factor de risc pentru bolile neurodegenerative, cum ar fi Boala Alzheimer.

Referințe

Abbott DH, Barnett DK, Colman RJ, Yamamoto ME, Schultz-Darken NJ (2003) Aspecte ale biologiei de bază ale marmosetului comun și ale istoriei vieții importante pentru cercetarea biomedicală. Comp Med 53:339–350.

Amit DJ, Bernacchia A, Yakovlev V (2003) Memoria de lucru cu mai multe obiecte – un model pentru performanța comportamentală. Cereb Cortex 13:435–443.

Bachevalier J, Landis LS, Walker LC, Brickson M, Mishkin M, Price DL, Cork LC (1991) Maimuțele în vârstă prezintă deficite comportamentale care indică o disfuncție cerebrală larg răspândită. Neurobiol Aging 12:99–111.

Bartus RT, Dean RL, Fleming DL (1979) Îmbătrânirea la maimuța rhesus: efect asupra învățării prin discriminare vizuală și învățarea inversă. J Gerontol34:209–219.

Beason-Held LL, Rosene DL, Killiany RJ, Moss MB (1999) Leziunile de formare a hipocampului produc tulburări de memorie la maimuța rhesus.Hippocampus 9:562–574.

Belham FS, Satler C, Garcia A, Tomaz C, Gasbarri A, Rego A, Tavares MCH (2013) Diferențele legate de vârstă în activitatea corticală în timpul unei sarcini de memorie de lucru vizual-spațială cu stimuli faciali. PLoS One 8:e75778.

Belleville S, Rouleau N, Caza N (1998) Efectul îmbătrânirii normale asupra manipulării informației în memoria de lucru. Mem Cognit 26:572–583.

Bondi MW, Salmon DP, Galasko D, Thomas RG, Thal LJ (1999) Funcția neuropsihologică și genotipul apolipoproteinei E în detectarea preclinică a bolii Alzheimer. Îmbătrânirea psihologică 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) Implicarea lobului frontal în intervalul spațial: studii convergente ale funcției normale și afectate. Neuropsychologia 44:229–237.

Cappell KA, Gmeindl L, Reuter-Lorenz PA (2010) Diferențele de vârstă în recrutarea prefrontală în timpul menținerii memoriei de lucru verbale depind de încărcarea memoriei. Cortex 46:462–473.

Comrie AE, Gray DT, Smith AC, Barnes CA (2018) Diferite modele de macac de îmbătrânire cognitivă prezintă disparități comportamentale dependente de sarcină.Behav Brain Res 344:110–119.

De Boeck P, Jeon M (2019) O prezentare generală a modelelor pentru timpii de răspuns și procesele în testele cognitive. Front Psychol 10:102.

De Castro V, Girard P (2021) Locația și memoria temporală a obiectelor declin la marmosets în vârstă (Callithrix jacchus). Sci Rep 11:9138.

Gazzaley A, Cooney JW, Rissman J, D'Esposito M (2005) Deficitul de supresie de sus în jos stă la baza deficienței memoriei de lucru în îmbătrânirea normală. NatNeurosci 8:1298–1300.

For more information:1950477648nn@gmail.com