Wissenschaftler finden Gehirnmechanismus, der für altersbedingten Gedächtnisverlust verantwortlich ist

Untersuchungen legen nahe, dass der Hippocampus, ein Bereich im Gehirn, der für das Gedächtnis verantwortlich ist, zwei komplementäre Prozesse durchführt: Mustertrennung und Mustervervollständigung. Mustervervollständigung könnte als die Fähigkeit beschrieben werden, sich an den Besuch eines Ortes zu erinnern, wenn man einen Monat später dorthin zurückkehrt, auch wenn sich einige Details geändert haben. Andererseits bedeutet die Mustertrennung, dass man sich daran erinnert, welche Gespräche bei jedem Besuch stattgefunden haben, und sie nicht miteinander verwechselt. Mit zunehmendem Alter nimmt bei Menschen und Nagetieren ihre Fähigkeit zur Mustertrennung ab. Studien haben gezeigt, dass dies möglicherweise mit einem überaktiven CA3-Netzwerk im Gyrus dentatus im Hippocampus zusammenhängt. Medikamente, die diese Hyperaktivität reduzieren, haben die Gedächtnisleistung bei alten Ratten gesteigert. Eine direkte Untersuchung der Wirkung des CA3-Netzwerks auf das Gedächtnis könnte Forschern dabei helfen, Behandlungen zur Verbesserung altersbedingter Gedächtnisprobleme zu entwickeln. Zuletzt untersuchten Forscher, wie dieses CA3-Netzwerk die Gedächtnisfähigkeiten junger und älterer Ratten beeinflusst. Die Forscher fanden heraus, dass einige ältere Ratten bei Gedächtnisaufgaben ähnliche Leistungen erbringen konnten wie junge Ratten, obwohl ihre Gehirne Defizite bei der Mustertrennung aufwiesen. Die Studie wurde in Current Biology veröffentlicht. Studien an Ratten Für die Studie erhielten die Forscher vier junge Ratten (im Alter zwischen 3 und 6 Monaten) und 14 ältere Ratten (im Alter zwischen 22 und 26 Monaten). Zunächst wurden die Ratten einem Verhaltenstest in einem Wasserlabyrinth unterzogen. Anschließend wurden sie einer Hyperdrive-Implantation unterzogen, damit die Forscher den seitlichen Rand ihrer CA3-Gehirnregion überwachen konnten. Anschließend wurden sie acht Tage lang darin geschult, eine untergetauchte Fluchtplattform in einem Wasserlabyrinthbecken zu lokalisieren. Jedes sechste Mal im Labyrinth galt als „Erkundungsversuch“ und beinhaltete in den ersten 30 Sekunden keine Fluchtplattform. Die Forscher verwendeten die durchschnittlichen Suchnähewerte der Ratten während dieser Sondenversuche, um einen Lernindex zu berechnen. Die Mäuse mit einem Wert über 240 wurden als „Altersgedächtnis beeinträchtigt“ eingestuft, während diejenigen mit einem Lernindex von weniger als 240 als „Altersgedächtnis nicht beeinträchtigt“ eingestuft wurden. Anschließend analysierten die Forscher die kognitiven Fähigkeiten der Ratten während der Nahrungssuche, beim Zirkeltraining und bei weiteren Tests im Wasserlabyrinth weiter. Wie erwartet stellten sie fest, dass ältere Ratten mit eingeschränktem Gedächtnis bei verschiedenen Aufgaben schlechtere Leistungen erbrachten als jüngere Ratten und dass dies mit einer Hyperaktivität in bestimmten Teilen des CA3-Bereichs des Hippocampus korrespondierte. Sie fanden jedoch auch heraus, dass einige der alten Ratten ohne Gedächtnisstörung ähnliche Leistungen erbrachten wie junge Ratten, obwohl sie Anzeichen derselben Veränderungen in ihren CA3-Regionen zeigten. Zugrundeliegende Mechanismen Um die Ergebnisse zu erklären, stellten die Forscher fest, dass es bei neurologischen Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson kaum zu Verhaltensdefiziten kommt, bis eine Schwelle überschritten wird. Sie sagten, dies könnte erklären, warum einige ältere Ratten ähnliche Leistungen erbrachten wie jüngere Ratten, da ihre Labyrinth-Scores auf einem Kontinuum zwischen den Scores der jüngeren Ratten und denen der am stärksten beeinträchtigten älteren Ratten lagen. Auf die Frage nach den zugrunde liegenden Mechanismen sagte Heekyung Lee vom Knierim Lab der John Hopkins University und Hauptautor der Studie gegenüber Medical News Today, dass hemmende Neuronen eine Rolle spielen könnten. „Die Anzahl hemmender Neuronen im Hippocampus nimmt mit zunehmendem Alter ab. Frühere Arbeiten […] haben gezeigt, dass hemmende Neuronen in mehreren Unterregionen des Hippocampus sowohl bei Ratten im Alter ohne Gedächtnisstörung (AU) als auch bei Ratten mit Gedächtnisstörung (AI) abnehmen, hemmende Neuronen.“ „Neuronen speziell im Hilus der Subregion des Gyrus dentatus nehmen bei AI-Ratten ab, nicht jedoch bei AU-Ratten“, erklärte Lee. „Es ist bemerkenswert, dass es komplexe Feedforward- und Feedback-Verbindungen zwischen dem Gyrus dentatus und dem proximalen CA3 gibt, zwei Unterregionen, die Mustertrennungsberechnungen unterstützen. Das Gleichgewicht von Erregung und Hemmung spielt eine wesentliche Rolle in der Netzwerkdynamik“, fügte sie hinzu.