Neuronale Netze bei Alzheimer
Die Verarbeitung und Speicherung von Informationen durch Gehirnnetzwerke erfordert einen hoch koordinierten Betrieb mehrerer neuronaler Gruppen. Insbesondere die rhythmische Aktivität neuronaler Populationen führt zu Schwingungen, die wiederum die Gedächtniskonsolidierung vermitteln. Schwingungen unterschiedlicher Frequenz (theta und gamma) treten in den gleichen Gehirnregionen auf und interagieren miteinander, ein Phänomen, das als Querfrequenzkopplung bezeichnet wird. Immer mehr Hinweise deuten darauf hin, dass das Ausmaß der Kopplung positiv mit kognitiven Prozessen beim Menschen in Verbindung steht. Ziel des EU-geförderten Projekts OSCILL_A (Non-amyloid-related hippocampal network dysfunction as an early biomarker of Alzheimer’s disease) war zu verstehen, wie die Querfrequenzkopplung bei Alzheimer verändert wird. Frühere Arbeiten an einem AD-Mausmodell zeigten eine inverse Korrelation zwischen hippocampaler Querfrequenzkopplung und β-CTF-Level, der unmittelbaren Vorstufe von Aβ-Peptiden. Das überspannende Ziel der OSCILL_A-Studie bestand darin zu zeigen, dass β-CTF den ersten gefährlichen Schritt bei der Amyloid-Kaskade darstellt. Anhand von jungen AD-Mäusen vor Ausbruch von Gehirnplaques beobachteten die Forscher frühe Verhaltensänderungen nur bei einer Untergruppe von Hippocampus-abhängigen Aufgaben. Diese spezifischen Gedächtnisstörungen standen wahrscheinlich im Zusammenhang mit Veränderungen an Hippocampus-inhibitorischen Netzwerken mit unterschiedlichem Amyloid-Vorläuferprotein (APP)-Metaboliten, die für spezifische kognitive Defizite verantwortlich waren. Bedenkt man, dass bei AD-Patienten Anzeichen von Gedächtnisstörungen bereits 10 Jahre vor der Diagnose der Krankheit auftreten können, könnten Veränderungen der Querfrequenzkopplung einen frühen Biomarker darstellen. Diese könne mithilfe einer nicht-invasiven Technik, wie beispielsweise High-Density EEG, ausgewertet werden. Zu diesem Zweck fuhren die Forscher damit fort, klinische EEG-Aufzeichnungen zu analysieren und die Existenz von Querfrequenzkopplung bei jungen Probanden und bei hochleistungsfähigen Senioren zu validieren. Jede Verschlechterung der Kopplung wurde direkt mit dem Altern und der kognitiven Leistung assoziiert. Da Prävention derzeit die beste Strategie gegen Demenz ist, kann die systematische Charakterisierung des Kopplungszustands bei Patienten mit einer leichten kognitiven Beeinträchtigung deren Zustand verbessern. Dies wird zu kombinatorischen Therapieansätzen basierend auf geistiger und körperlicher Aktivität zusammen mit AD-Therapeutika führen.
Schlüsselbegriffe
Neuronale Netze, Alzheimer-Krankheit, Amyloid-β-Peptide, Plaque, Schwingung, Querfrequenzkopplung, β-CTF, Amyloid-Vorläuferprotein
