Human PhysiologyHuman PhysiologyФизиология человека0131-16463034-6150The Russian Academy of Sciences66405710.31857/S0131164624050026AOQDILArticlesСтатьиResearch ArticleVal66Met Polymorphism of the BDNF Gene and Work Intellectual Complexity: Associations with Speed Characteristics of Cognitive Activity in AgingVal66met полиморфизм гена BDNF и интеллектуальная насыщенность среды профессиональной деятельности: ассоциации со скоростными характеристиками когнитивной деятельности при старенииVolfN. V.ВольфН. В.
Russian Federation
volfnv@neuronm.ruPrivodnovaE. Yu.ПриводноваЕ. Ю.
Russian Federation
privodnovaeu@neuronm.ruResearch Institute of Neurosciences and MedicineНаучно-исследовательский институт нейронаук и медициныNovosibirsk State UniversityНовосибирский государственный университет20112024505132025022025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0131-1646/article/view/664057

The high heterogeneity of cognitive aging is explained by the influence of both genetic and environmental factors. It has been shown that increasing cognitive reserve prevents the development of aging-related cognitive impairment. Education and level of professional activity are considered external factors in the formation of cognitive reserve. BDNF (brain-derived neurotrophic factor) is a neurotrophic factor involved in the processes of plasticity of the mature brain. A polymorphism (Val66Met) of the BDNF gene is associated with differential expression of BDNF, suggesting its potential role in the on cognitive training outcomes. The associations between Val66Met polymorphism and the effectiveness of mental training caused by and work intellectual complexity throughout adult life (in our study, a comparison of scientists - SA and people not associated with professional scientific activities — NSA remain unstudied. The objective of the study was to assess the modulating effect of these factors in relation to aging-related changes in the processes of attention and figurative creativity in models that allow us to consider both the efficiency and speed aspects of activity. The study involved 257 healthy young and 162 elderly Caucasians belonging to the groups of SA and NSA. It has been shown that the Val66Met polymorphism of the BDNF gene is associated with the influence of the level of professional activity on the efficiency of cognitive functions only in elderly subjects. At a higher intensity of intellectual activity (SA), Val/Val, but not Val/Met carriers, showed a reduction in the average reaction time in the Attention network test and an increase in fluency when testing figurative creativity compared to similar indicators of elderly subjects in the NSA group. The results obtained indicate greater plasticity of cognitive functions in carriers of the Val/Val genotype and may be used for prediction and development of methods for differentiated correction of age-related cognitive decline.

Высокая гетерогенность когнитивного старения объясняется влиянием как генетических, так и средовых факторов. Показано, что повышение когнитивного резерва препятствует развитию обусловленных старением когнитивных нарушений. Внешними факторами формирования когнитивного резерва считаются уровень образования и профессиональной деятельности. BDNF (brain-derived neurotrophic factor) – нейротропный фактор, вовлеченный в процессы пластичности зрелого мозга. Полиморфизм (Val66Met) гена BDNF связан с различной экспрессией BDNF, что предполагает его потенциальную роль в отношении результативности когнитивного тренинга. Ассоциации между Val66Met полиморфизмом и эффективностью ментального тренинга, обусловленного интеллектуальной насыщенностью среды профессиональной деятельности на протяжении всей взрослой жизни (в данном исследовании сравнение ученых – НД, и людей, не связанных с профессиональной научной деятельностью, – ННД) остаются неизученными. Задачей исследования было оценить модулирующее влияние этих факторов в отношении обусловленных старением изменений процессов внимания и образной креативности в моделях, позволяющих рассмотреть как эффективность, так и скоростные аспекты деятельности. В исследовании приняли участие 257 здоровых европеоидов молодого и 162 пожилого возраста, относящихся к группам НД и ННД. Показано, что Val66Met полиморфизм гена BDNF ассоциирован с влиянием уровня профессиональной деятельности на эффективность когнитивных функций только у пожилых испытуемых. При более высокой интеллектуальной активности (НД) у Val/Val, но не у Val/Met носителей наблюдаются меньшие значения среднего времени реакции в ANT (Аttention network test) и более высокие значения беглости при тестировании образной креативности по сравнению с аналогичными показателями пожилых испытуемых в группе ННД. Полученные результаты свидетельствуют о большей пластичности когнитивных функций у носителей Val/Val генотипа и могут быть использованы для прогноза и разработки методов дифференцированной коррекции возрастного когнитивного снижения.

BDNFVal66Met polymorphismcognitive trainingАttention network testfigurative creativityagingBDNFVal66Met полиморфизмкогнитивный тренингАttention network testобразная креативностьстарениеПравительство Российской ФедерацииGovernment of the Russian Federation122042700001-9Nyber L., Boraxbek C.J., Sörman D.E. et al. Biological and environmental predictors of heterogeneity in neurocognitive ageing: Evidence from Betula and other longitudinal studies // Ageing Res. Rev. 2020. V. 64. P. 101184.Li S., Nguyen T.L., Wong E.M. et al. Genetic and environmental causes of variation in epigenetic aging across the lifespan // Clin. Epigenetics. 2020. V. 12. № 1. P. 158.Brown D.T., Vickers J.C., Stuart K.E. et al. The BDNF Val66Met polymorphism modulates resilience of neurological functioning to brain ageing and dementia: A narrative review // Brain Sci. 2020. V. 10. № 4. P. 195.Basu R. Education and dementia risk: Results from the aging demographics and memory Study // Res. Aging. 2013. V. 35. № 1. P. 7.Karp A., Andel R., Parker M.G. et al. Mentally stimulating activities at work during midlife and dementia risk after age 75: follow-up study from the Kungsholmen Project // Am. J. Geriatr. Psychiatry. 2009. V. 17. № 3. P. 227.Ward D.D., Summers M.J., Saunders N.L. et al. The BDNF Val66Met polymorphism moderates the relationship between cognitive reserve and executive function // Transl. Psychiatry. 2015. V. 5. № 6. P. e590.Nicastri C.M., McFeeley B.M., Simon S.S. et al. BDNF mediates improvement in cognitive performance after computerized cognitive training in healthy older adults // Alzheimers Dement. 2022. V. 8. № 1. P. e12337.Volf N.V., Privodnova E.Yu., Bazovkina D.V. The STin2VNTR polymorphism of the serotonin transporter protein: association with the efficiency of short-term memory in young and elderly subjects // Neurosci. Behav. Physiol. 2020. V. 50. № 6. P. 695.Вольф Н.В., Приводнова Е.Ю., Базовкина Д.В. Полиморфизм STin2VNTR гена транспортера серотонина: ассоциации с эффективностью кратковременной памяти у молодых и пожилых испытуемых // Журн. высш. нервн. деят. им. И.П. Павлова. 2019. T. 69. № 5. C. 570.Volf N.V., Privodnova E.Yu. Background EEG activity mediates the association between the BDNF VAL66MET polymorphism and memory during aging // Neurosci. Behav. Physiol. 2023. V. 53. № 8. P. 1464.Вольф Н.В., Приводнова Е.Ю. Фоновая ЭЭГ-активность опосредует ассоциации между BDNF-VAL66MET-полиморфизмом и памятью при старении // Журн. высш. нервн. деят. им. И.П. Павлова. 2023. Т. 73. № 3. С. 398.Fan J., McCandliss B.D., Sommer T. et al. Testing the efficiency and independence of attentional networks // J. Cogn. Neurosci. 2002. V. 14. № 3. P. 340.Sheikh H.I., Hayden E.P., Kryski K.R. et al. Genotyping the BDNF rs6265 (Val66Met) polymorphism by one-step amplified refractory mutation system PCR // Psychiatr. Genet. 2010. V. 20. № 3. P. 109.Privodnova E.Y., Volf N.V. Association of the Brain-Derived Neurotrophic Factor Gene (BDNF) Val66Met Polymorphism with Individual Alpha Peak Frequency and Alpha Power in Adults // Human Physiology. 2023. V. 49. № 4. P. 357.Приводнова Е.Ю., Вольф Н.В. Ассоциация полиморфизма Val66Met гена нейротрофического фактора головного мозга (BDNF) с индивидуальной пиковой частотой и мощностью альфа-ритма ЭЭГ у взрослых испытуемых // Физиология человека. 2023. Т. 49. № 4. С. 41.Damirchi A., Hosseini F., Babaei P. Mental training enhances cognitive function and BDNF more than either physical or combined training in elderly women with MCI: a small-scale study // Am. J. Alzheimers Dis. Other Demen. 2018. V. 33. № 1. P. 20.Thibeau S., McFall G.P., Wiebe S.A. et al. Genetic factors moderate everyday physical activity effects on executive functions in aging: Evidence from the Victoria Longitudinal Study. Neuropsychology. 2016. V. 30. № 1. P. 6.McGregor C.E., Irwin A.M., English A.W. The Val66Met BDNF polymorphism and peripheral nerve injury: enhanced regeneration in mouse met-carriers is not further improved with activity-dependent treatment // Neurorehabil. Neural. Repair. 2019. V. 33. № 6. P. 407.Ward D.D., Summers M.J., Valenzuela M.J. et al. Associations of later-life education, the BDNF Val66Met polymorphism and cognitive change in older adults // J. Prev. Alzheimers Dis. 2020. V. 7. № 1. P. 37.Cade S., Zhou X.F., Bobrovskaya L. An imbalance in the pro/mature bdnf ratio occurs in multiple brain regions during normal ageing in wild-type mice // J. Mol. Neurosci. 2023. V. 73. № 6. P. 469.Kailainathan S., Piers T.M., Yi J.H. et al. Activation of a synapse weakening pathway by human Val66 but not Met66 pro-brain-derived neurotrophic factor (proBDNF) // Pharmacol. Res. 2016. V. 104. P. 97.Nilsson J., Ekblom M., Moberg M., Lövdén M. The role of acute changes in mBDNF, cortisol and pro-BDNF in predicting cognitive performance in old age // Sci. Rep. 2023. V. 13. № 1. P. 9418.