Wie können wir dem Verlust der kognitiven Fähigkeiten im Alter entgegenwirken? Eine Forschergruppe um Prof. Federico Calegari an der TU Dresden hat mit Unterstützung von Wissenschaftlern des Leibniz-Institutes für Neurobiologie Magdeburg, Dr. Dr. Kentaroh Takagaki, Dr. Michael Lippert und LIN-Special-Project-Doktorand Gonzalo Arias-Gil, sowie vom Deutschem Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen Dresden herausgefunden, wie der Alterungsprozess neuronaler Stammzellen im Gehirn verzögert werden kann.

Mit zunehmendem Alter fällt es uns schwerer neue Dinge zu erlernen. Die kognitiven Fähigkeiten zum Kontext-abhängigen Lernen, die räumliche Erinnerung sowie das episodisches Gedächtnis sind mit steigendem Lebensalter zunehmend eingeschränkt. Eine Ursache dafür könnte in der Abnahme der Zahl von Stammzellen im Gehirn im Laufe des Lebens liegen. Um den Zusammenhang zu überprüfen und Ansätze zu entwickeln, um diesen Prozessen zu begegnen, haben Neurophysiologen des LIN Magdeburg bei einem Projekt des Zentrums für Regenerative Therapien der Technischen Universität-Dresden mitgewirkt. Die Idee dahinter: kann eine Stimulation von Stammzellen im Gehirn dazu beitragen, die Lern- und Merkfähigkeit im Alter zu erhalten?

Für Ihre Untersuchung haben die Dresdner Wissenschaftler mittels Gentechnik die Neurogenese im Hippocampus von Mäusen gesteigert. Durch Überexpression eines Zellzyclus-Regulators in den neuralen Stamm- und Vorläuferzellen im Gehirn alter Mäuse wurde die Teilung der Stammzellen und deren Zellzyklusaktivität erhöht und der altersbedingte Rückgang der Neurogenese ausgeglichen.  Interessanterweise war die Verbesserung der kognitiven Leistung im Alter nicht nur akut nach Behandlung alter Mäuse zu messen, sondern konnte auch durch Behandlung junger Mäuse bis ins Alter nachgewiesen werden.

Ein Beispiel für die kognitiven Verluste im Alter ist die veränderte Fähigkeit zur räumlichen Orientierung. Während die Navigation in der Jugend mit der kognitiven Repräsentation einer Landkarte im Hippocampus entsteht, basiert die räumliche Orientierungsfähigkeit im Alter auf prozeduralen Prozessen im Striatum, die auf stereotypen, von räumlichen Hinweisen unabhängigen Reaktionen beruhen. Beide Strategien können gleichermaßen effektiv sein, wenn sich das Ziel nicht verändert. Variiert aber die Position des Ziels, ist nur die erste Strategie flexibel genug, um darauf bestmöglich zu reagieren.

Um den zugrundeliegenden Mechanismus zu ergründen, haben die Magdeburger Forscher die elektrischen Signale im Gehirn der Mäuse untersucht und festgestellt, dass die verstärkte Neubildung von Nervenzellen dazu beiträgt, dass die aus alten Tieren bekannte Übererregung in den neuronalen Netzwerken des Hippocampus korrigiert wurde. Dadurch konnten die alten Tiere wieder effektivere Kontext-orientierte Lernstrategien und allozentrische Navigation anwenden.

„Die alten Mäuse nutzten plötzlich wieder Lern- und Merkstrategien, die sonst vor allem bei den jüngeren Tieren zu beobachten sind. Aus unseren Experimenten kann man sehen, wie wichtig die Neubildung von Nervenzellen im Erwachsenenalter für strategiebedingtes Lernverhalten sein kann. Es zeigt auch Potential für mögliche Behandlungen“, erklärt Dr. Dr. Kentaroh Takagaki vom LIN Magdeburg.

Die Studie der Wissenschaftler zeigt, dass bestimmte kognitive Verluste im Alter tatsächlich umkehrbar sind oder bereits frühzeitig und über die gesamte Lebensspanne kompensiert werden können. Die Zusammenarbeit wird von der Volkswagen-Stiftung gefördert.

Diese Studie ist zu finden unter: https://www.nature.com/articles/s41467-019-14026-z

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