Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова, 2022, T. 72, № 1, стр. 77-86

Ассоциации между полиморфизмом STin2VNTR гена транспортера серотонина и характеристиками внимания при старении зависят от интеллектуальной среды профессиональной деятельности

Н. В. Вольф 1*, Е. Ю. Приводнова 1

1 Научно-исследовательский институт нейронаук и медицины, Новосибирский государственный университет
Новосибирск, Россия

* E-mail: volf@physiol.ru

Поступила в редакцию 03.11.2020
После доработки 19.02.2021
Принята к публикации 02.03.2021

Аннотация

Известна широкая вариативность ментального старения, обусловленная усиливающимся с возрастом влиянием средовых и генетических факторов. Ранее нами установлено, что когнитивный тренинг, обусловленный высокой насыщенностью интеллектуальной среды профессиональной деятельности (ученые, НД, по сравнению с людьми, не связанными с профессиональной научной деятельностью, ННД), препятствует возрастному изменению ряда систем внимания при непатологическом старении. Что касается роли генетических факторов, то показано, что когнитивные способности и скорость их угасания в пожилом возрасте в значительной степени ассоциированы с полиморфизмами гена транспортера серотонина. Согласно гипотезе об усилении влияния генетических факторов на фоне снижения когнитивных резервов, целью настоящего исследования было сравнение эффектов полиморфизма STin2VNTR гена транспортера серотонина в отношении характеристик внимания у молодых (19–35 лет) и пожилых (старше 55) представителей групп НД (n = 157) и ННД (n = 158). Проанализированы показатели трех систем внимания (бдительности, ориентационного и исполнительного) в тесте ANT (Attentional network test) и полушарные характеристики моторного компонента ориентировочной реакции на новизну в зависимости от генотипов 10/10 (редкий аллель 9 был исключен из рассмотрения), 10/12 и 12/12 полиморфизма STin2VNTR. Обнаружено, что принадлежность к группе НД нивелирует возрастные и генетические различия. Генетические различия проявляются у пожилых испытуемых группы ННД и характеризуются бо́льшими значениями показателя бдительности, правополушарной ориентировочной реакции и снижением эффективности исполнительного внимания у лиц с генотипом 10/10 по сравнению с носителями аллеля 12. Полученные данные позволяют предположить, что пожилые испытуемые с генотипом 10/10 могут быть более чувствительны к действию внешних факторов, в частности, таких как ментальные тренировки.

Ключевые слова: старение, ментальный тренинг, бдительность, исполнительное и пространственное внимание, ориентировочная реакция, полиморфизм STin2VNTR гена транспортера серотонина

Список литературы

  1. Вольф Н.В., Базовкина Д.В., Куликов А. В. 5-HTTLPR полиморфизм гена транспортера серотонина и интеллектуальная среда профессиональной деятельности как факторы, ассоциированные с изменениями памяти при старении. Журн. высш. нервн. деят. им. И.П. Павлова. 2017. 67 (6): 744–754.

  2. Вольф Н.В., Приводнова Е.Ю., Белоусова Л.В. Значение интеллектуальной среды профессиональной деятельности для поддержания креативного потенциала при старении: особенности реорганизации связей с характеристиками внимания и интеллектом. Журн. высш. нервн. деят. им. И.П. Павлова. 2019. 69 (1): 51–64.

  3. Пучкова А.Н., Дорохов В.Б. Молекулярно-генетические исследования индивидуальных отличий и профессиональная деятельность Журн. высш. нервн. деят. им. И.П. Павлова. 2015. 65 (2): 188–202.

  4. Разумникова О.М. Закономерности старения мозга и способы активации его компенсаторных ресурсов. Успехи физиологических наук. 2015. 46 (2): 3–16.

  5. Borg J., Henningsson S., Saijo T., Makoto I., Bah J., Westberg L., Lundberg J., Jovanovic H., Andrée B., Nordstrom A.L., Halldin C., Eriksson E., Farde L. Serotonin Transporter Genotype is Associated with Cognitive Performance but not Regional 5-HT1A Receptor Binding in Humans. Int. J. Neuropsychopharmacol. 2009.12 (6): 783–792.

  6. Brummelte S., Mc Glanaghy E., Bonnin A., Oberlander T.F. Developmental changes in serotonin signaling: Implications for early brain function, behavior and adaptation. Neuroscience. 2017. 342: 212–231.

  7. de Fockert J., Rees G., Frith C., Lavie N. Neural Correlates of Attentional Capture in Visual Search. J. Cogn. Neurosci. 2004. 16 (5): 751–759.

  8. Enge S., Fleischhauer M., Lesch K., Reif A., Strobel A. Variation in Key Genes of Serotonin and Norepinephrine Function Predicts Gamma-band Activity During Goal-directed Attention. Cereb. Cortex. 2014. 24 (5):1195–1205.

  9. Fan J., McCandliss B., Sommer T., Raz A., Posner M. Testing the Efficiency and Independence of Attentional Networks. J. Cogn. Neurosci.2002. 14: 340–347.

  10. Fiskerstrand C., Lovejoy E., Quinn J. An Intronic Polymorphic Domain Often Associated with Susceptibility to Affective Disorders Has Allele Dependent Differential Enhancer Activity in Embryonic Stem Cells. FEBS Lett. 1999. 458 (2): 171–174.

  11. Gelernter J., Cubells J.F., Kidd J.R., Pakstis A.J., Kidd K.K. Population studies of polymorphisms of the serotonin transporter protein gene. Am. J. Med. Genet. 1999. 88 (1): 61–66.

  12. Homberg J., Molteni R., Calabrese F., Riva M. The Serotonin BDNF duo: Developmental Implications for the Vulnerability to Psychopathology. Neurosci. Biobehav. Rev. 2014. 43: 35–47.

  13. Imlach A.R., Ward D.D., Vickers J.C., Summers M.J., Felmingham K.L. Association between the Serotonin Transporter Gene Polymorphism and Verbal Learning in Older Adults is Moderated by Gender. Transl. Psychiatry. 2017. 7 (6): e1144.

  14. Isbell E., Stevens C., Hampton Wray A., Bell T., Neville H.J. 5-HTTLPR Polymorphism is Linked to Neural Mechanisms of Selective Attention in Preschoolers from Lower Socioeconomic Status Backgrounds. Dev Cogn Neurosci. 2016. 22: 36–47.

  15. Jennings J., Dagenbach D., Engle C., Funke L. Age-related Changes and the Attention Network Task: An Examination of Alerting, Orienting, and Executive Function. Neuropsychol. Dev. Cogn. B. Aging, Neuropsychol. Cogn. 2007.14: 353–369.

  16. Kaufman D.A., Sozda C.N., Dotson V.M., Perlstein W.M. An Event-Related Potential Investigation of the Effects of Age on Alerting, Orienting, and Executive Function. Front. Aging Neurosci. 2016. 8: 99.

  17. Lindenberger U., Nagel I., Chicherio Ch., Li Sh.-Ch., Heekeren H., Bäckman L. Age-related Decline in Brain Resources Modulates Genetic Effects on Cognitive Functioning. Front. Neurosci. 2008, 2 (2): 234–244.

  18. Little K.Y., McLaughlin D.P., Zhang L. Livermore C.S., Dalack G.W., McFinton P.R., DelProposto Z.S., Hill E., Cassin B.J., Watson S.J., Cook E.H. Cocaine, ethanol, and genotype effects on human midbrain serotonin transporter binding sites and mRNA levels. Am. J. Psychiatry. 1998. 155: 207–213.

  19. McDonough I.M., Wood M.M., Miller W.S. Jr. A Review on the Trajectory of Attentional Mechanisms in Aging and the Alzheimer’s Disease Continuum through the Attention Network Test. Yale J. Biol. Med. 2019. 92 (1):37–51.

  20. Neumeister A., Hu X.-Z., Luckenbaugh D.A., Schwarz M., Nugent A.C., Bonne O., Herscovitch P., Goldman D., Drevets W.C., Charney D.S. Differential effects of 5-HTTLPR genotypes on the behavioral and neural responses to tryptophan depletion in patients with major depression and controls. Arch. Gen. Psychiatry. 2006. 63 (9): 978–986.

  21. Özçetin A., Poyraz B.Ç., Poyraz C.A., Bozhüyük E., Bolat N., Balcioğlu İ., Özkiliç A.Ç., Genç Z.S., Cengiz M. T102C polymorphism of serotonin-2A receptor gene in Turkish schizophrenia patients: Association with cognitive impairment and soft neurological signs. Indian J Psychiatry. 2014 56 (4): 359–364.

  22. Papenberg G., Lindenberger U. Backman L. Aging-related magnification of genetic effects on cognitive and brain integrity. Neurosci. 2017. 342: 212–231.

  23. Payton A., Gibbons L., Davidson Y., Ollier W., Rabbitt P., Worthington J., Pickles A., Pendleton N., Horan M. Influence of Serotonin Transporter Gene Polymorphisms on Cognitive Decline and Cognitive Abilities in a Nondemented Elderly Population. Mol. Psychiatry. 2005. 10 (12): 1133–1139.

  24. Pérez L., Padilla C., Parmentier F., Andrés P. The Effects of Chronic Exercise on Attentional Networks. PLoS One. 2014. 9 (7): e101478.

  25. Posner M., Petersen S. The Attention System of the Human Brain. Annu. Rev. Neurosci. 1990. 13: 25–42.

  26. Rogge A.K., Röder B., Zech A., Hötting K. Exercise-induced neuroplasticity: Balance training increases cortical thickness in visual and vestibular cortical regions. Neuroimage. 2018. 179: 471–479.

  27. Sarosi A., Gonda X., Balogh G., Domotor E., Szekely A., Hejjas K., Sasvari-Szekely M., Faludi G. Association of the STin2 Polymorphism of the Serotonin Transporter Gene with a Neurocognitive Endophenotype in Major Depressive Disorder. Prog. Neuropsychopharmacol. Biol. Psychiatry. 2008. 32 (7): 1667–1672.

  28. Schneider D.W. Alertness and cognitive control: Is there a spatial attention constraint? Atten. Percept. Psychophys. 2019. 81 (1): 119–136.

  29. Sodhi M., Sanders-Bush E. Serotonin and brain development. Int. Rev. Neurobiol. 2004. 59: 111–174.

  30. van Dyck C.H., Malison R.T., Staley J.K., Jacobsen L.K., Seibyl J.P., Laruelle M., Baldwin R.M., Innis R.B., Gelernter J. Central serotonin transporter availability measured with [123I]beta-CIT SPECT in relation to serotonin transporter genotype. Am. J. Psychiatry. 2004. 161 (3): 525–531.

  31. Volf N., Privodnova E. Brain enhancement in aged people through the cognitive training associated with scientific activity. Int. J. Psychophysiol. 2018. 131: S173.

  32. Volf N.V., Sinyakova N.A., Osipova L.P., Kulikov A.V., Belousova L.V. Association between intelligence quotient and the 5HTTLPR polymorphism of human serotonin transporter coding gene. Ann. Neurosci. Psychol., 2015. 2: 6.

  33. Wang B., Guo W. Exercise mode and attentional networks in older adults: a cross-sectional study. Peer J. 2020. 8: e8364.

  34. Wang F., Pereira A. Neuromodulation, Emotional Feelings and Affective Disorders. Mens sana monographs, 2016. 14 (1): 5–29.

  35. Weinbach N., Henik A. The Relationship Between Alertness and Executive Control. J. Exp. Psychol. Hum. Percept. Perform. 2012. 38 (6): 1530–1540.

  36. Williams R., Biel A., Wegier P., Lapp L., Dyson B., Spaniol J. Age Differences in the Attention Network Test: Evidence from Behavior and Event-related Potentials. Brain Cogn. 2016. 102: 65–79.

  37. Zani A., Proverbio A.M. How voluntary orienting of attention and alerting modulate costs of conflict processing. Sci. Rep. 2017. 7: 46701.

  38. Zimmer H., Demmel R. Habituation and laterality of orienting processes as reflected by slow negative waves. Biol. Psychol. 2000. 53 (2–3): 161–176.

Дополнительные материалы отсутствуют.