Gehirnprozesse der kognitiven Reserve: eine fMRT Studie

Projektdetails:

Thematik:	Diagnostik
Förderstatus:	abgeschlossen
Art der Förderung:	Early Career
Institution:	Klinikum der Ludwig-Maximilians-Universität München, Institut für Schlaganfall- und Demenzforschung
Projektleitung:	Prof. Dr. med. Martin Dichgans
Laufzeit:	01. November 2012 - 31. Oktober 2014
Fördersumme:	39.750,00 Euro

Projektbeschreibung

Hintergrund

Veränderungen des Gehirns, wie die Ablagerung von Beta-Amyloid-Proteinen in und an Nervenzellen (auch β-Amyloid, Amyloid-beta, Aβ oder Abeta genannt), sind typisch bei Patienten mit der Alzheimer-Krankheit. In etwa 30% der Fälle werden abnorme Aß Ablagerungen im Gehirn jedoch auch bei älteren Personen gefunden, die normale geistige Fähigkeiten zeigen.

Ein bekanntes Beispiel dafür ist die so genannte Nonnenstudie. Dabei wurden hunderte von Ordensschwestern über einige Jahre von Wissenschaftlern begleitet. Bei etlichen Nonnen konnten in den Gehirnen Ablagerungen von Amyloid-Beta-Plaques nachgewiesen werden, die normalerweise einer schweren Demenz entsprächen. Dennoch zeigten Tests bei einem Teil dieser Frauen kaum Einbußen der geistigen Leistungen, während andere eine Demenz entwickelten. 

Forschungsansatz

Der Befund normaler kognitiver Funktion trotz hoher Beta-Amyloid-Ablagerungen deutet darauf hin, dass einige ältere Menschen offenbar eine erhöhte Toleranz gegen Alzheimer-typische Gehirnveränderungen aufweisen. Klinische Studien haben gezeigt, dass eine größere kognitive Reserve, z. B. erlangt durch den Ausbildungsgrad oder Intelligenzquotienten, mit einer erhöhten Resistenz gegen dementielle Symptome, assoziiert ist (selbst wenn sich Alzheimer-Plaques im Gehirn gebildet haben). Allerdings sind die Gehirnmechanismen der kognitiven Reserve noch weitgehend unbekannt.

Im Rahmen des AFI-geförderten Projekts soll der spannenden Frage nachgegangen werden, welche adaptiven Gehirnprozesse die Gedächtnisfunktionen trotz einer Vielzahl von Beta-Amyloid-Plaques im Gehirn aufrechterhalten. Mittels funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) werden Veränderungen der Gehirnaktivierung während einer Gedächtnisaufgabe (Lernen von Gesichter-Namen Paaren) bei älteren, kognitiv gesunden Probanden gemessen. Zusätzlich zur fMRT werden Beta-Amyloid-Ablagerungen im Gehirn durch moderne Positronen-Emissions-Tomographie (PET) erfasst.

Forschungsziel

Das Ziel der Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Martin Dichgans von der Universität München ist, die Gehirnprozesse der kognitiven Reserve mit kombinierten bildgebenden Verfahren zu erfassen. So soll die Frage beantwortet werden, ob eine höhere kognitive Reserve mit Veränderungen in der koordinierten Aktivierung in Netzwerken von bestimmten Gehirnbereichen verbunden ist. Das Projekt wird von der AFI 2012 bis 2014 mit insgesamt 39.750 Euro gefördert.

Abschlussbericht

In der vorliegenden Pilot-Studie sollte getestet werden, ob Personen mit erhöhter kognitiver Reserve eine bestimmte Gehirnregion im Schläfenlappen, den sogenannten Hippokampus, stärker aktivieren und somit eine bessere Gedächtnisleistung erzielen. Anhand von Untersuchungen mit funktioneller Magnetresonanztomorgraphie (fMRT) konnte in einem ersten Schritt demonstriert werden, dass das Lernen von Namen fremder Personen zu einer erhöhten Aktivierung des Hippocampus führt.

In einem zweiten Schritt wurde überprüft, ob ältere Personen mit einer erhöhten kognitiven Reserve (gemessen über Anzahl an schulischen Ausbildungsjahren) den Hippokampus stärker aktivieren und im Gedächtnistest besser abschneiden. Diese Hypothese konnte jedoch nicht bestätigt werden. Die kognitive Reserve stand nicht mit der Gehirnaktivierung in Zusammenhang. Überraschenderweise konnte jedoch gezeigt werden, dass Personen mit ersten Anzeichen mentaler Leistungseinbußen den Hippokampus und frontale Gehirnbereiche stärker aktivierten, um erfolgreiches Lernen zu erzielen.

Diese Ergebnisse legen nahe, dass das Gehirn leichte altersbedingte Störungen ausgleicht, um trotzdem lernfähig zu bleiben. Höhere schulische Ausbildung im frühen Lebensabschnitt kann dies offenbar zwar nicht begünstigen, aber die Ergebnisse von Prof. Dichgans bieten eine gute Basis nun zu erforschen, wie diese Gehirnprozesse im Alter zu trainieren sind, um erfolgreiche Lernfähigkeiten stabil zu halten.

Verwendung der Fördermittel

Personal: Eine halbe Doktorandenstelle, 39.000 Euro. Reisekosten: Besuch des "Institute for Stroke and Dementia Research" in Dublin, Irland, 750 Euro.