Het ontsluiten van de geheimen achter geheugenverlies gerelateerd aan leeftijd

Onderzoekers aan de Universiteit van Texas in Dallas hebben ontdekt dat geheugenverlies dat verband houdt met leeftijd, complexe neurale veranderingen met zich meebrengt, waarmee bestaande theorieën worden betwist en de behoefte aan genuanceerd onderzoek naar cognitieve veroudering wordt onderstreept.

Onderzoekers van The University of Texas at Dallas Center for Vital Longevity (CVL) hebben ontdekt dat de hersencorrelaten van geheugenverlies op leeftijd ingewikkelder zijn dan eerder werd gedacht, een bevinding die invloed kan hebben op inspanningen om de cognitieve gezondheid bij oudere mensen te behouden.

Dr. Michael Rugg, CVL-directeur en hoogleraar psychologie aan de School of Behavioral and Brain Sciences, is de senior auteur van een studie, online gepubliceerd op 30 november en in de gedrukte editie van 24 januari van The Journal of Neuroscience, die ontdekte dat leeftijdsgerelateerde neurale dedifferentiatie, gekenmerkt door een afname van de functionele specialisatie van verschillende hersengebieden, wordt aangedreven door meerdere mechanismen.

Naarmate mensen ouder worden - zelfs in goede gezondheid - wordt de hersenen minder precies in hoe verschillende klassen van visuele informatie worden vertegenwoordigd in de visuele cortex. Deze afname in neurale selectiviteit, of dedifferentiatie, is gekoppeld aan een verslechterende geheugenprestatie.

Met behulp van functionele MRI (fMRI) onderzochten de onderzoekers de hersenactiviteitspatronen van deelnemers terwijl ze afbeeldingen bekeken die behoorden tot brede categorieën van panoramische scènes en objecten. Sommige van de afbeeldingen werden herhaald, waardoor de hersenactiviteitspatronen die werden gegenereerd door beeldcategorieën, evenals door individuele stimulusitems, konden worden gemeten. De deelnemers omvatten groepen gezonde jonge en oudere volwassenen - 24 mannen en vrouwen met een gemiddelde leeftijd van 22 jaar, en 24 met een gemiddelde leeftijd van 69 jaar.

Sabina Srokova PhD'22 en Dr. Michael Rugg, directeur van het Center for Vital Longevity, publiceerden een studie in The Journal of Neuroscience waarin neurale dedifferentiatie, leeftijd en geheugenvaardigheden werden onderzocht. Credit: Center for Vital Longevity / The University of Texas at Dallas

"Op categorie-niveau vonden we, zoals we verwacht hadden, dat de oudere groep minder selectief was voor scènes in vergelijking met de jongere groep, maar niet voor objecten," zei Rugg. "Maar toen we naar individuele items keken, werd de selectiviteit voor zowel scènes als objecten verminderd bij de oudere groep. Dit impliceert dat de mechanismen die dedifferentiatie op het niveau van het enkele item stimuleren niet hetzelfde zijn als die op het categorie niveau. We hadden tot op dit punt aangenomen dat dit hetzelfde mechanisme was."

"Er is geen one-size-fits-all-theorie van leeftijdsgerelateerde neurale dedifferentiatie. Dit heeft belangrijke implicaties voor hoe we verschillen in neurale selectiviteit op leeftijd begrijpen en onderzoeken."

— Dr. Michael Rugg, de Distinguished Chair in Behavioral en Brain Sciences

De implicatie, zei Rugg, is dat weten hoe selectief iemands hersenen zijn voor categorieën niet voorspelt hoe selectief de hersenen zullen zijn voor individuele items.

"Er is geen one-size-fits-all-theorie van leeftijdsgerelateerde neurale dedifferentiatie," zei Rugg, die tevens de Distinguished Chair in Behavioral en Brain Sciences is. "Dit heeft belangrijke implicaties voor hoe we verschillen in neurale selectiviteit op leeftijd begrijpen en onderzoeken, waarvan sommige voorspellend zijn voor de geheugenprestatie. In het vervolg zullen we voorzichtiger moeten zijn in hoe we de bevindingen op categorie niveau generaliseren naar wat er meer algemeen in de hersenen gebeurt naarmate mensen ouder worden."

Corresponderend auteur Sabina Srokova PhD'22, een voormalige student van Rugg die nu research associate is aan de Universiteit van Arizona, zei dat de bevindingen suggereren dat er minstens twee onafhankelijke factoren zijn die de afname in selectiviteit bij oudere volwassenen stimuleren.

"We weten dat de neurale mechanismen die ten grondslag liggen aan selectiviteit op categorie-niveau robuust gerelateerd zijn aan geheugensucces gedurende de volwassen levensduur," zei Srokova. "Echter, de factoren die bijdragen aan de relatie tussen neurale selectiviteit, leeftijd en geheugenvaardigheden blijven onbekend.

"Nu we geloven dat verschillende neurale mechanismen aan het werk zijn in deze twee contexten, is het van cruciaal belang dat we ze afzonderlijk blijven bestuderen."

Onderzoekers gaan vervolgens de mechanismen onderzoeken die bijdragen aan leeftijdsgerelateerde afnames in selectiviteit op categorie-niveau met behulp van gelijktijdige opname van oogbewegingen tijdens fMRI-scanning.

Referentie: “Dissociative Effects of Age on Neural Differentiation at the Category and Item Levels” door Sabina Srokova, Ayse N. Z. Aktas, Joshua D. Koen en Michael D. Rugg, 23 januari 2024, Journal of Neuroscience. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0959-23.2023

Aanvullende auteurs van de studie zijn onder meer Dr. Joshua D. Koen, een voormalig postdoctoraal fellow in het functionele Neuroimaging of Memory-laboratorium van Rugg, en labonderzoeksassistent 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.