Enthüllung der Geheimnisse hinter altersbedingtem Gedächtnisverlust

Forscher der Universität von Texas in Dallas haben herausgefunden, dass der altersbedingte Gedächtnisabbau komplexe neuronale Veränderungen beinhaltet, die bestehende Theorien in Frage stellen und die Notwendigkeit einer differenzierten Forschung zur kognitiven Alterung unterstreichen.

Forscher vom Center for Vital Longevity (CVL) der Universität von Texas in Dallas haben entdeckt, dass die Gehirnkorrelate des altersbedingten Gedächtnisverlusts komplizierter sind als bisher angenommen, ein Ergebnis, das die Bemühungen zur Erhaltung der kognitiven Gesundheit bei älteren Menschen beeinflussen könnte.

Dr. Michael Rugg, Direktor des CVL und Professor für Psychologie in der School of Behavioral and Brain Sciences, ist der leitende Autor einer Studie, die online am 30. November und in der Druckausgabe vom 24. Januar im Journal of Neuroscience veröffentlicht wurde. Die Studie fand heraus, dass die altersbedingte neuronale Differenzierung, gekennzeichnet durch einen Rückgang der funktionellen Spezialisierung verschiedener Gehirnregionen, durch mehrere Mechanismen angetrieben wird.

Im Alter - selbst bei guter Gesundheit - wird das Gehirn weniger präzise in der Darstellung verschiedener Klassen visueller Informationen im visuellen Kortex. Diese Reduzierung der neuronalen Selektivität oder Differenzierung ist mit einer Verschlechterung der Gedächtnisleistung verbunden.

Mithilfe der funktionellen MRT (fMRT) untersuchten die Forscher die Gehirnaktivitätsmuster der Teilnehmer, während sie Bilder betrachteten, die zu breiten Kategorien von Panoramaszenen und Objekten gehörten. Einige der Bilder wurden wiederholt, was eine Messung der vom Gehirn hervorgerufenen Aktivitätsmuster durch Bildkategorien sowie durch einzelne Reizelemente ermöglichte. Die Teilnehmer umfassten Gruppen von gesunden jungen und älteren Erwachsenen - 24 Männer und Frauen im Durchschnittsalter von 22 Jahren und 24 im Durchschnittsalter von 69 Jahren.

Sabina Srokova PhD'22 und Dr. Michael Rugg, Direktor des Center for Vital Longevity, veröffentlichten eine Studie im Journal of Neuroscience, in der sie neuronale Differenzierung, Alter und Gedächtnisfähigkeiten untersuchten. Foto: Center for Vital Longevity / The University of Texas at Dallas

"Auf der Kategorieebene fanden wir, wie erwartet, dass die ältere Gruppe im Vergleich zur jüngeren Gruppe eine geringere Selektivität für Szenen aufwies, jedoch nicht für Objekte", sagte Rugg. "Wenn wir jedoch einzelne Elemente betrachteten, war die Selektivität für sowohl Szenen als auch Objekte in der älteren Gruppe reduziert. Dies bedeutet, dass die Mechanismen, die die Differenzierung auf der einzelnen Elementebene antreiben, nicht dieselben sind wie die auf der Kategorieebene. Wir hatten bis zu diesem Zeitpunkt angenommen, dass es sich um denselben Mechanismus handelt."

„Es gibt keine Einheitsgröße für die Theorie der altersbedingten neuronalen Differenzierung. Dies hat wichtige Implikationen für unser Verständnis und unsere Untersuchung altersbedingter Unterschiede in der neuronalen Selektivität."

- Dr. Michael Rugg, Leiter des Lehrstuhls für Verhaltens- und Gehirnmedizin

Rugg fügte hinzu, dass es für das Verständnis, wie selektiv das Gehirn eines Individuums für Kategorien ist, nicht voraussagen kann, wie selektiv das Gehirn für einzelne Elemente sein wird.

"Es gibt keine Einheitsgröße für die Theorie der altersbedingten neuronalen Differenzierung", sagte Rugg, der auch den Lehrstuhl für Verhaltens- und Gehirnwissenschaften innehat. "Dies hat wichtige Auswirkungen darauf, wie wir altersbedingte Unterschiede in der neuronalen Selektivität verstehen und untersuchen, von denen einige maßgeblich für die Gedächtnisleistung sind. In Zukunft müssen wir vorsichtiger sein, wie wir die Befunde auf Kategorieebene auf das, was im Gehirn passiert, während die Menschen älter werden, verallgemeinern."

Die korrespondierende Autorin Sabina Srokova PhD'22, eine ehemalige Studentin von Rugg, die jetzt Forschungsassistentin an der University of Arizona ist, sagte, die Ergebnisse deuteten auf mindestens zwei unabhängige Faktoren hin, die die Verringerung der Selektivität bei älteren Menschen antreiben.

"Wir wissen, dass die neuronalen Mechanismen, die der Kategorien-Selektivität zugrunde liegen, robust mit dem Gedächtniserfolg im gesamten Erwachsenenalter verbunden sind", sagte Srokova. "Die Faktoren, die zur Beziehung zwischen neuronaler Selektivität, Alter und Gedächtnisfähigkeiten beitragen, bleiben jedoch unbekannt.

"Da wir nun glauben, dass unterschiedliche neuronale Mechanismen in diesen beiden Kontexten wirken, ist es unerlässlich, dass wir sie weiterhin getrennt untersuchen."

Die Forscher werden als nächstes die Mechanismen untersuchen, die zu altersbedingten Rückgängen in der Kategorien-Selektivität beitragen, indem sie gleichzeitige Aufzeichnungen von Augenbewegungen während der fMRT-Scans durchführen.

Referenz: "Dissoziative Auswirkungen des Alters auf die neuronale Differenzierung auf Kategorie- und Elementebene" von Sabina Srokova, Ayse N. Z. Aktas, Joshua D. Koen und Michael D. Rugg, 23. Januar 2024, Journal of Neuroscience. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0959-23.2023

Weitere Autoren der Studie sind Dr. Joshua D. Koen, ehemaliger Postdoktorand im funktionalen Neuroimaging of Memory-Labor von Rugg, und die Laborforschungsassistentin Ayse Aktas.

The work was funded by the National Institute on Aging, a component of the National Institutes of Health (R56AG068149 and RF1AG039103), and by the nonprofit organization BvB Dallas.