Gehirnmechanismus im Zusammenhang mit altersbedingtem Gedächtnisverlust entdeckt

Zusammenfassung: Forscher haben einen Mechanismus identifiziert, der in der CA3-Region des Hippocampus auftritt und für eine häufige Art von altersbedingtem Gedächtnisverlust verantwortlich zu sein scheint.

Quelle: Johns Hopkins Universität

Bei der Arbeit mit Mäusen haben Neurowissenschaftler der Johns Hopkins University einen Mechanismus im Gehirn identifiziert, der für eine häufige Art von altersbedingtem Gedächtnisverlust verantwortlich ist.

Die Arbeit wurde heute in veröffentlicht aktuelle Biologiewirft Licht auf die Funktionsweise des alternden Gehirns und kann unser Verständnis der Alzheimer-Krankheit und ähnlicher Erkrankungen beim Menschen vertiefen.

„Wir versuchen, das normale Gedächtnis zu verstehen und warum ein Teil des Gehirns namens Hippocampus so wichtig für das normale Gedächtnis ist“, sagte Seniorautor James Knirim, Professor am Zanvyl Krieger Mind/Brain Institute der Universität. „Aber auch bei vielen Gedächtnisstörungen läuft in diesem Bereich etwas schief.“

Neurowissenschaftler wissen, dass Neuronen im Hippocampus, die sich tief im Temporallappen des Gehirns befinden, für ein komplementäres Paar von Gedächtnisfunktionen verantwortlich sind, die als Mustertrennung und Mustervervollständigung bezeichnet werden. Diese Funktionen treten in einem Gradienten über einer kleinen Region des Hippocampus namens CA3 auf.

Wenn diese Funktionen schwanken, wird das Gedächtnis beeinträchtigt, was zu Symptomen wie Vergesslichkeit oder Selbstwiederholung führt. Das Team von Johns Hopkins entdeckte, dass dieses Ungleichgewicht mit zunehmendem Alter des Gehirns möglicherweise auf das Verschwinden des CA3-Gradienten zurückzuführen ist; Die Mustertrennungsfunktion verschwindet und die Mustervervollständigungsfunktion übernimmt.

Mit zunehmendem Alter wird die neuronale Aktivität in der proximalen Region hyperaktiv und die Interaktion zwischen den beiden Regionen wird abnormal, was zu einer Dominanz bei der Mustervervollständigung führt, sagte Hauptautor Heekyung Lee, Forschungsassistent am Mind/Brain Institute.

In normalen Köpfen arbeiten Mustertrennung und Mustervervollständigung zusammen, um Wahrnehmungen und Erfahrungen zu sortieren und wahrzunehmen, von den grundlegendsten bis zu den komplexesten.

Wenn Sie mit Ihrer Familie ein Restaurant besuchen und einen Monat später dasselbe Restaurant mit Freunden besuchen, sollten Sie erkennen können, dass es dasselbe Restaurant war, obwohl einige Details geändert wurden – dies ist die Vervollständigung des Musters.

Aber Sie müssen sich auch merken, welches Gespräch wann stattgefunden hat, also verwechseln Sie die beiden Erfahrungen nicht – das ist ein Klassenmuster.

Wenn die Mustertrennung verschwindet, hat die Vervollständigung des Musters Vorrang vor dem Prozess. Wenn Sie sich auf die gemeinsame Erfahrung eines Restaurants konzentrieren und dabei die Details separater Besuche ausschließen, erinnern Sie sich vielleicht an ein Gespräch über eine Reise nach Italien während eines Besuchs, aber wer hat sich geirrt.

„Wir alle machen diese Fehler, aber sie werden mit dem Alter schlimmer“, sagte Knierim.

In den Experimenten verglichen die Forscher junge Mäuse mit gesundem Gedächtnis mit älteren Mäusen mit gesundem Gedächtnis und älteren Mäusen mit schwachem Gedächtnis.

Während ältere Mäuse mit intaktem Gedächtnis Wasserlabyrinth-Aufgaben ebenso erledigen wie junge Mäuse, begannen Neuronen in den CA3-Regionen des Hippocampus bereits, Mustervervollständigung der Mustertrennung vorzuziehen.

Die Forscher sagen, dass dieser Befund bei Menschen Anklang findet, die in ihren älteren Jahren überraschend geschickt geblieben sind. Das Bild ist gemeinfrei

Da dieser physiologische Befund nicht in ihrem Verhalten auftauchte, schlossen die Forscher, dass etwas es den Mäusen ermöglichte, den Mangel auszugleichen.

Die Forscher sagen, dass dieser Befund bei Menschen Anklang findet, die in ihren älteren Jahren überraschend geschickt geblieben sind. Die Identifizierung des Mechanismus des Gedächtnisverlusts könnte also die Grundlage dafür bilden, zu lernen, was bei manchen Menschen eine Beeinträchtigung des Gedächtnisses verhindert, und somit, wie der kognitive Rückgang bei älteren Menschen verhindert oder verzögert werden kann.

„Wenn wir besser verstehen, was diese Kompensationsmechanismen sind, können wir vielleicht dazu beitragen, den kognitiven Rückgang mit dem Alter zu verhindern“, sagte Knierim. „Oder, wenn wir es nicht stoppen können, können wir vielleicht andere Teile des Gehirns verbessern, um die Verluste auszugleichen, die stattfinden.“

Andere bemerkenswerte Autoren der Veröffentlichung sind Michaela Gallagher, Krieger-Eisenhower-Professorin für Psychologie und Neurowissenschaften an der Johns Hopkins University, und Scott Zeiger, Professor für Biostatistik an der Bloomberg School of Public Health der Johns Hopkins University. Das Labor von Gallagher zeigte zuvor, dass das Antiepileptikum Levetiracetam die Gedächtnisleistung verbessert, indem es die Hyperaktivität im Hippocampus verringert. Daher spekuliert Lee auch, dass diese neuen, spezifischeren Informationen darüber, wie Gedächtnisstörungen auftreten, es Wissenschaftlern ermöglichen könnten, solche Medikamente in Zukunft besser auf Behinderungen auszurichten.

“Es wird uns eine bessere Kontrolle darüber geben, wo wir die Defizite angehen können, die wir sehen”, sagte sie.

Über diese Forschung zu Altern und Gedächtnisnachrichten

Autor: Pressebüro
Quelle: Johns Hopkins Universität
Kontakt: Pressestelle – Johns Hopkins University
Bild: Das Bild ist gemeinfrei

ursprüngliche Suche: Zugang geschlossen.
“Verlust der funktionellen Homogenität entlang der CA3-Querachse im Alter” von Heekyung Lee et al. aktuelle Biologie


eine Zusammenfassung

siehe auch

Dies zeigt ein Diagramm einer Frau, eines Gehirns und einer Uhr

Verlust der funktionellen Homogenität entlang der CA3-Querachse im Alter

Höhepunkte

  • Junge Mäuse (Y) zeigen den Übergang von der Mustertrennung zur Mustervervollständigung in CA3
  • Ältere Mäuse mit beeinträchtigtem Gedächtnis (AI) zeigen Mustervervollständigung im proximalen und distalen CA3
  • KI-Mäuse können orthogonale Darstellungen in zwei unterschiedlichen räumlichen Umgebungen durchführen
  • Ältere Mäuse ohne Gedächtnisprobleme zeigen Zwischentrends zwischen Y-Mäusen und KI

Zusammenfassung

Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass altersbedingte Defizite bei der Mustertrennung die Leistung der Hippocampus-Gedächtnisverarbeitung in Richtung Mustervervollständigung beeinflussen, was zu einem Defizit beim genauen Abrufen von Erinnerungen führen könnte.

Obwohl die CA3-Region des Hippocampus oft als ein homogenes Netzwerk visualisiert wird, das an der Mustervervollständigung beteiligt ist, zeigen zunehmende Beweise eine funktionelle Abstufung in CA3 entlang der Querachse, wie z. abgeschlossen. Ausgänge (überwiegend im äußersten CA3).

Wir untersuchten neuronale Repräsentationen entlang der CA3-Querachse bei jungen (Y) Mäusen, älteren gedächtnisgestörten (AU) und gedächtnisgestörten (AI) Mäusen, wenn verschiedene Änderungen an der Umgebung vorgenommen wurden.

Funktionelle Heterogenität in CA3 wurde bei Y- und AU-Mäusen beobachtet, wenn die Umgebungsähnlichkeit hoch war (veränderte Signale oder veränderte Umgebungsformen im selben Raum), mit mehr orthogonalen Darstellungen im proximalen CA3 als im distalen CA3.

Im Gegensatz dazu zeigten AI-Mäuse eine reduzierte Orthogonalität im proximalen CA3, zeigten aber normale (d. h. verallgemeinerte) Darstellungen im distalen CA3 mit wenig Hinweis auf eine funktionelle Abstufung.

Unter experimentellen Bedingungen, als die Umgebungsähnlichkeit gering war (verschiedene Räume), wurden die Darstellungen in proximalem und distalem CA3 bei allen Mäusen zurückgesetzt, was zeigt, dass CA3 von AI-Ratten in der Lage ist, unterschiedliche Darstellungen von Eingaben mit größerer Variation zu codieren.

Diese Experimente stützen die Hypothesen, dass die altersbedingte Neigung zur Mustervervollständigung im Hippocampus darauf zurückzuführen ist, dass AI-Mäuse den normalen Übergang von der Mustertrennung zur Mustervervollständigung entlang der CA3-Querachse verlieren.

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