Wissenschaftler finden Gehirn-Mechanismus hinter altersbedingtem Gedächtnisverlust
Von Lisa Jhung
1. Juli 2022 - Wissenschaftler der Johns Hopkins University haben einen Mechanismus im Gehirn identifiziert, der für den altersbedingten Gedächtnisverlust verantwortlich ist. Dies erweitert unser Wissen über das Innenleben des alternden Gehirns und öffnet möglicherweise die Tür zu neuen Alzheimer-Behandlungen.
Die Forscher untersuchten den Hippocampus, einen Teil des Gehirns, von dem man annimmt, dass er langfristige Erinnerungen speichert.
Die dortigen Neuronen sind für zwei Gedächtnisfunktionen verantwortlich - die sogenannte Mustertrennung und die Mustervervollständigung -, die in jungen, gesunden Gehirnen zusammenarbeiten. Mit zunehmendem Alter können diese Funktionen aus dem Gleichgewicht geraten, was sich auf das Gedächtnis auswirkt.
Das Johns-Hopkins-Team hat möglicherweise herausgefunden, was dieses Ungleichgewicht verursacht. Ihre Erkenntnisse, die in einem neuen Artikel in der Zeitschrift Current Biology veröffentlicht wurden, könnten nicht nur dazu beitragen, die Behandlung von Demenz zu verbessern, sondern sogar den Verlust der Denkfähigkeit von vornherein verhindern oder verzögern, so die Forscher.
Trennung von Mustern vs. Vervollständigung von Mustern
Um zu verstehen, wie sich der Hippocampus mit dem Alter verändert, untersuchten die Forscher die Gehirne von Ratten. Sowohl bei Ratten als auch bei Menschen gibt es eine Mustertrennung und eine Mustervervollständigung, die von Neuronen im Hippocampus gesteuert werden.
Wie der Name schon sagt, handelt es sich bei der Mustervervollständigung um einige Details oder Fragmente von Informationen - ein paar Musiknoten oder den Anfang eines berühmten Filmzitats - und das Gehirn ruft die gesamte Erinnerung ab. Bei der Mustertrennung hingegen werden ähnliche Beobachtungen oder Erfahrungen (z. B. zwei Besuche desselben Restaurants) unterschieden und als separate Erinnerungen gespeichert.
Diese Funktionen treten entlang eines Gradienten in einer winzigen Region namens CA3 auf. Dieser Gradient, so die Studie, verschwindet mit zunehmendem Alter, sagt der Hauptautor der Studie, Hey-Kyoung Lee, PhD, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter am Zanvyl Krieger Mind/Brain Institute der Universität. "Die wichtigste Konsequenz des Verlustes", so Lee, "ist, dass die Vervollständigung von Mustern bei Ratten mit zunehmendem Alter dominanter wird."
Was passiert im Gehirn?
Neuronen, die für die Vervollständigung von Mustern verantwortlich sind, befinden sich am "distalen" Ende von CA3, während diejenigen, die für die Trennung von Mustern zuständig sind, am "proximalen" Ende sitzen. Lee sagt, dass frühere Studien die proximalen und distalen Regionen nicht getrennt untersucht hatten, wie sie und ihr Team es in dieser Studie taten.
Überraschend war, so Lee, "dass die Hyperaktivität bei der Alterung in der proximalen CA3-Region beobachtet wurde und nicht in der erwarteten distalen Region". Entgegen ihren Erwartungen verbesserte diese Hyperaktivität die Funktion in diesem Bereich nicht, sondern dämpfte sie eher. Daraus folgt: "Es gibt eine verminderte Mustertrennung und eine verstärkte Mustervervollständigung", sagt Lee.
Während die Mustervervollständigung dominiert, verblasst die Mustertrennung, sagt Lee. Dies kann es älteren Erwachsenen erschweren, Erinnerungen zu trennen - sie erinnern sich vielleicht an ein bestimmtes Restaurant, in dem sie waren, können aber nicht mehr unterscheiden, was bei einem Besuch passiert ist und was bei einem anderen.
Warum bleiben manche ältere Erwachsene scharfsinnig?
Diese Gedächtnisschwäche tritt jedoch nicht bei allen Menschen auf, und auch nicht bei allen Ratten. Tatsächlich fanden die Forscher heraus, dass einige ältere Ratten räumliche Lernaufgaben genauso gut bewältigten wie junge Ratten - obwohl ihre Gehirne bereits begannen, die Vervollständigung von Mustern zu bevorzugen.
Wenn wir besser verstehen können, warum dies geschieht, könnten wir neue Therapien für altersbedingten Gedächtnisverlust finden, sagt Lee.
Das Team um Co-Autorin Michela Gallagher hat bereits gezeigt, dass das Antiepilepsie-Medikament Levetiracetam die Gedächtnisleistung verbessert, indem es die Hyperaktivität im Hippocampus reduziert.
Die zusätzlichen Details, die diese Studie liefert, könnten es Wissenschaftlern ermöglichen, solche Medikamente in Zukunft gezielter einzusetzen, spekuliert Lee. "Damit hätten wir eine bessere Kontrolle darüber, wo wir die Defizite, die wir sehen, möglicherweise ansetzen können."
