Epigenetic rescue of age-related deficits in auditory processing of vocal communication signals

表观遗传学拯救声音通讯信号听觉处理中与年龄相关的缺陷

基本信息

  • 批准号:
    10730818
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 47.77万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-07-01 至 2026-06-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY A critical component of cognitive decline during aging is impairment in auditory processing and memory formation for speech and speaker identity. Because of its social nature, decline in this domain has been associated with increasing social avoidance, isolation, and other comorbidities that increase with age, such as depression and anxiety. Moreover, because of its nearly uniquely human nature, no animal model system has been established in which to study age-related decline in neural mechanisms underlying auditory processing of complex, learned vocal sounds. The model system best suited to address this need is the songbird, which learns its vocal signals in much the same manner as do humans. Here we propose to establish a songbird model system of aging and test a promising mechanism of targeted epigenetic manipulation in improving memories for auditory communication signals. We will also examine the effects of epigenetic manipulation on the age-related increased inflammation and decreased neurogenesis in the neural substrate underlying auditory processing of vocalizations. The songbird model has historically been central to our understanding of the dynamics of neurogenesis and new neuron incorporation into telencephalic circuits corresponding to varied and tractable behaviors and cognitive domains. Developmental models of songbirds have also been at the forefront of our understanding of critical periods in sensory, motor, and sensorimotor learning and memory. Surprisingly, songbirds have not been used much at the end of the lifespan to study behavioral and neural substrate changes, and interventions, during aging and senescence. In the few examples of such use, findings have led to new avenues of investigation adopted by researchers for studies in rodent aging. Thus, a songbird model of aging provides opportunities for discoveries relevant to understanding human aging that may not be available in rodent models. The use of epigenetic tools to regulate gene expression is at the forefront of research on brain aging and cognitive decline and is emerging as a promising treatment in a wide range of disease models of neurodegeneration. One means of epigenetic regulation targets histone deacetylases (HDACs), enzymes that suppress gene transcription by catalyzing the removal of histone acetyl groups, resulting in a closed chromatin structure. HDAC inhibitors (HDIs) block this process, promoting transcription. However, until recently, HDIs were limited in translational use because available HDIs targeted a broad range of HDACs, resulting in widespread side effects. A new generation of HDAC-specific HDIs is leading the way in establishing promising treatments with limited side effects. Here we will describe the effects of blocking HDAC3 specifically on gene expression profiles, neural inflammation, neurogenesis, and parameters of auditory memory for vocalizations in aging male and female zebra finches. The results of this work will advance our understanding of the role of epigenetics in modulating inflammation, neurogenesis, and memory with an aim toward establishing interventions for age-related memory loss.
项目概要 衰老过程中认知能力下降的一个关键因素是听觉处理和记忆力受损 语音和说话者身份的形成。由于其社会性质,该领域的衰落已经 与社交回避、孤立以及其他随着年龄增长而增加的合并症有关,例如 抑郁和焦虑。此外,由于其几乎独特的人性,没有任何动物模型系统具有 建立了研究与年龄相关的听觉处理神经机制衰退的方法 复杂的、习得的声音。最适合满足这一需求的模型系统是鸣禽,它 它学习声音信号的方式与人类非常相似。在这里我们建议建立一个鸣禽 衰老模型系统并测试靶向表观遗传操作在改善衰老方面的有前途的机制 听觉交流信号的记忆。我们还将研究表观遗传操作对 与年龄相关的炎症增加和神经基质中神经发生的减少 发声的听觉处理。鸣禽模型在历史上一直是我们理解的核心 神经发生的动力学和新神经元融入端脑回路对应于不同的 以及易于处理的行为和认知领域。鸣禽的发育模型也已在 我们对感觉、运动和感觉运动学习和记忆关键时期的理解最前沿。 令人惊讶的是,鸣禽在生命结束时并没有被太多地用来研究行为和神经 衰老和衰老过程中的底物变化和干预措施。在这种使用的几个例子中,发现 导致研究人员采用新的研究途径来研究啮齿动物的衰老。于是,一只鸣禽 衰老模型为与理解人类衰老相关的发现提供了机会,而这些发现可能并不存在 提供啮齿动物模型。使用表观遗传学工具来调节基因表达处于最前沿 关于大脑衰老和认知能力下降的研究,正在成为广泛领域的一种有前途的治疗方法 神经变性疾病模型。表观遗传调控的一种手段是针对组蛋白脱乙酰酶 (HDAC),通过催化去除组蛋白乙酰基来抑制基因转录的酶, 从而形成封闭的染色质结构。 HDAC 抑制剂 (HDI) 阻断这一过程,促进转录。 然而,直到最近,HDI 的转化应用还受到限制,因为可用的 HDIs 的目标范围很广。 HDAC,导致广泛的副作用。新一代 HDAC 专用 HDI 在以下方面处于领先地位 建立具有有限副作用的有前景的治疗方法。这里我们将描述阻断 HDAC3 的影响 特别是关于基因表达谱、神经炎症、神经发生和听觉参数 老年雄性和雌性斑胸草雀的发声记忆。这项工作的成果将推动我们 了解表观遗传学在调节炎症、神经发生和记忆中的作用 制定针对与年龄相关的记忆丧失的干预措施。

项目成果

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  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 47.77万
  • 项目类别:
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