"Verlorene" Erinnerungen bei Mäusen mit frühem Alzheimer

Englisch: bio-pro.de/en/region/stern/magazin/...3/index.html Eines Tages könnten Erinnerungen für Menschen mit früher Alzheimer - Krankheit wieder hergestellt werden, heißt es in einer neuen Studie, die in Natur, in denen Forscher zeigen, wie sie genau das bei Mäusen mit frühen Symptomen der Krankheit getan haben.
Hippocampuszellen, die mit ängstlichen Erinnerungen (grün) verbunden sind, wurden in Alzheimer-Mäusen mittels Optogenetik aktiviert, was zur Wiedergewinnung von verlorenen Erinnerungen führte.
Bildnachweis: Dheeraj Roy

Eines der frühesten Symptome der Alzheimer-Krankheit ist der Gedächtnisverlust, der sich mit fortschreitender Krankheit allmählich verschlimmert.

Aber Senior-Autor Susumu Tonegawa von der Abteilung für Gehirn- und Kognitionswissenschaften am Massachusetts Institute of Technology (MIT) und Kollegen sagen, dass Menschen mit früher Alzheimer noch die Fähigkeit haben, neue Erinnerungen zu bilden - sie haben nur Schwierigkeiten, sie zu finden.

Die Forscher dachten, dies könnte nach den Ergebnissen einer Studie aus dem vergangenen Jahr der Fall sein, in der Mäuse mit retrograder Amnesie - Gedächtnisverlust durch Stress oder Trauma - die Fähigkeit hatten, trotz gestörter Gedächtniserinnerung neue Erinnerungen zu bilden .

In dieser Studie fanden Tonegawa und Kollegen heraus, dass sie in der Lage waren, die "verlorenen" Erinnerungen dieser Mäuse mittels einer als Optogenetik bekannten Technik wiederzugewinnen, die die Verwendung von Licht zur Aktivierung und Kontrolle spezifischer Gehirnzellen oder Neuronen beinhaltet.

Das brachte die Forscher zum Nachdenken: Konnte die gleiche Technik verwendet werden, um Erinnerungen zu finden, die durch frühe Alzheimer-Krankheit verloren gegangen sind? Das ist es, was sie mit ihren neuesten Forschungen untersuchen wollten.

Abrufen verlorener Erinnerungen mit Optogenetik

Um ihre Ergebnisse zu erreichen, genetisch manipulierte das Team zwei Stämme von Mäusen, so dass sie Cluster von Beta-Amyloid-Protein - bekannt als Plaques - in ihrem Gehirn entwickeln würde, Auslösen von Gedächtnisverlust; Es wird angenommen, dass der gleiche Prozess Gedächtnisverlust bei Menschen mit Alzheimer verursacht.

Um ihren Gedächtnisverlust zu testen, legten die Forscher die Mäuse in eine Kammer neben normalen, gesunden Mäusen, wo sie alle einen elektrischen Schock am Fuß erhielten. Als sie einige Stunden später in die Kammer zurückgebracht wurden, zeigten alle Mäuse Angst.

• Rund 5,3 Millionen Menschen in den USA leben mit Alzheimer
• Davon sind rund zwei Drittel Frauen
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Als sie einige Tage später in die Kammer zurückgebracht wurden, zeigten die normalen Mäuse jedoch Angst - was darauf hindeutet, dass sie sich an den elektrischen Schock erinnerten -, während die Alzheimer-Mäuse anscheinend keine Erinnerung an den Fußschock hatten.

"Kurzzeitgedächtnis scheint normal zu sein, in der Größenordnung von Stunden. Aber für das Langzeitgedächtnis scheinen diese frühen Alzheimer-Mäuse beeinträchtigt zu sein", sagt Leitautor Dheeraj Roy, ebenfalls vom Department of Biology and Department of Brain und Kognitionswissenschaften am MIT.

Durch den Einsatz der Optogenetik zeigten die Forscher jedoch, dass diese Mäuse immer noch an den Fußschock erinnerten.

Das Team konstruierte die Alzheimer-Mäuse, um ein lichtempfindliches Protein namens Channelrhodopsin in Neuronen des Hippocampus - dem Schlüsselbereich des Gehirns für das Kurzzeitgedächtnis - herzustellen, die mit ängstlichen Erfahrungen in Verbindung stehen.

Die Forscher platzierten die Mäuse zurück in die Kammer und aktivierten die veränderten Neuronen, indem sie sie anzündeten. Sie fanden heraus, dass die Mäuse sofort Angst zeigten.

"Indem wir direkt die Zellen aktivieren, von denen wir glauben, dass sie den Speicher halten, werden sie dazu gebracht, sie wiederzugewinnen", sagt Roy. "Dies deutet darauf hin, dass es sich in der Tat um ein Zugangsproblem zu den Informationen handelt, nicht, dass sie dieses Gedächtnis nicht lernen oder speichern können."

Als die Alzheimer-Mäuse jedoch am nächsten Tag in die Kammer zurückgebracht wurden, zeigten sie keine Angst, was darauf hindeutet, dass ihre Erinnerungen an den Fußschock wieder verloren gegangen waren.

Längerfristige Speicherabfrage erreicht

Für den nächsten Teil der Studie wollten die Forscher herausfinden, ob sie die Optogenetik nutzen können, um verlorene Erinnerungen länger zu reaktivieren.

Während 3 Stunden leuchteten sie wiederholt auf Zellen im entorhinalen Kortex der Alzheimer-Mäuse - Zellen, die mit den Zellen im Hippocampus verbunden waren, die mit dem angstvollen Gedächtnis in Verbindung standen. Diese Gehirnverbindung ist wichtig für Langzeitspeicher.

Eine Woche später platzierten die Forscher die Mäuse zurück in die Kammer. Sie fanden heraus, dass die Mäuse erneut Angst zeigten, was darauf hindeutet, dass sie sich auch ohne Optogenetik an den Fußschock erinnerten.

Darüber hinaus fand das Team heraus, dass die Gehirnzellen, die mit dem ängstlichen Gedächtnis in Verbindung gebracht werden, längere dendritische Dornen haben, die Vorsprünge von Dendriten sind, die es Neuronen ermöglichen, mit anderen zu kommunizieren.

Dieser Anstieg der dendritischen Wirbelsäulenlänge legt nahe, dass die wiederholte optogenetische Stimulation Verbindungen zwischen dem Hippocampus und dem entorhinalen Kortex verstärkt hatte; Bei der Alzheimer-Krankheit werden diese Verbindungen normalerweise abgebaut.

Rudolph Tanzi, ein Professor für Neurologie an der Harvard Medical School in Boston, MA, der nicht in die Forschung involviert war, sagt zu den Ergebnissen:

"Dies ist eine bemerkenswerte Studie, die den ersten Beweis liefert, dass das früheste Gedächtnisdefizit bei Alzheimer das Wiederauffinden von konsolidierten Informationen beinhaltet. Infolgedessen sind die Implikationen für die Behandlung von Gedächtnisdefiziten Alzheimer-Krankheit, basierend auf verstärkenden Synapsen, äußerst aufregend."

Präzisere Speicher-Abruf-Technik, die für den menschlichen Gebrauch erforderlich ist

Das Team stellt jedoch fest, dass die optogenetische Stimulation versagte, wenn der Abschnitt der Zellen im entorhinalen Kortex, der behandelt wurde, zu groß war, was nahelegt, dass die Verwendung einer Gedächtnis-Abruftechnik beim Menschen sehr zielgerichtet sein müsste.

Die Forscher sagen, dass, während Optogenetik ist präzise, ??ist es zu invasiv für die Verwendung bei Menschen derzeit, und aktuelle Methoden für den menschlichen Gebrauch - wie tiefe Hirnstimulation - zielen zu viel des Gehirns.

Aber Tonegawa sagt, dass es eine Hoffnung für eine präzisere Methode gibt, Erinnerungen bei Patienten mit früher Alzheimer-Krankheit zu finden.

"Es ist möglich, dass in Zukunft eine Technologie entwickelt wird, mit der Zellen im Gehirn, wie der Hippocampus oder der entorhinale Cortex, mit größerer Präzision aktiviert oder inaktiviert werden", sagt er. "Grundlagenforschung, wie sie in dieser Studie durchgeführt wurde, liefert Informationen über Zielpopulationen, die für zukünftige Behandlungen und Technologien entscheidend sind."

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