Ein neues Bild des Gehirns könnte den Schlüssel zu Alzheimer enthüllen

Ein neues Bild des Gehirns könnte den Schlüssel zu Alzheimer enthüllen
Ein neues Bild des Gehirns könnte den Schlüssel zu Alzheimer enthüllen
Anonim

Physiker der Boston University korrelieren das Verschwinden vertikaler Strukturen mit dem Verlust der Gehirnfunktion

(Boston, Mass.) - Vertikale Strukturen, sogenannte Mikrosäulen, die in der Großhirnrinde normaler Gehirne zu finden sind, werden im Gehirn von Menschen, die von der Alzheimer-Krankheit betroffen sind, gestört, berichten Wissenschaftler der Boston University in der Titelgeschichte vom Mai 9. Ausgabe der Proceedings of the National Academy of Science.

"Diese Strukturen, die normalerweise in der Großhirnrinde zu finden sind – dem sechsschichtigen Teil des menschlichen Gehirns, der höhere Funktionen wie rationales Denken und Sprechen steuert – könnten den Schlüssel zum Verständnis und vielleicht zur Umkehrung der Verwüstungen von diese verheerende Krankheit", sagt H.Eugene Stanley, Co-Seniorautor und Direktor des Center for Polymer Studies der Boston University.

Das Team von Physikern, das an Gewebeproben arbeitete, die von Bradley Hyman, Direktor der Alzheimer-Forschungseinheit am Massachusetts General Hospital, zur Verfügung gestellt wurden, entwickelte eine neuartige Bildgebungstechnologie, die auf statistischer Physik basiert, um Gehirngewebe zu visualisieren und zu analysieren. Sie verglichen die Gehirne von Personen, die an der Alzheimer-Krankheit (AD) und einer verwandten Erkrankung namens Lewy-Körper-Demenz (LBD) litten, mit denen von Kontrollpersonen.

Die neue Bildgebungstechnik enthüllte Mikrosäulen - Ketten von etwa 11 Neuronen, die wie die Segmente einer Schlange miteinander verbunden sind -, die bei normalen Probanden senkrecht durch die Ebenen oder Laminae der Großhirnrinde verlaufen. „Bei LBD sahen wir praktisch keine solchen Mikrosäulen“, sagt Hauptautor Sergey Buldyrev, „und bei AD waren die Säulen viel kleiner und weniger ausgeprägt als bei den Kontrollen.“

Es wird seit einiger Zeit angenommen, dass Mikrosäulen eine Rolle bei der Gehirnfunktion spielen, aber dies ist das erste Mal, dass sie in normalen und kranken Gehirnen quantifiziert und verglichen wurden.Darüber hinaus ergab die Studie, dass das Fehlen von Mikrosäulen in direktem Verhältnis zur Anzahl der fibrillären Knäuel im Gehirn steht, jedoch nicht mit der Anzahl der senilen neuritischen Plaques. Tangles und Plaques sind die beiden primären Veränderungen im Gehirngewebe, von denen angenommen wird, dass sie in ursächlichem Zusammenhang mit dem Tod von Gehirnzellen stehen, die für Alzheimer charakteristisch sind.

"Wir fanden heraus, dass bei AD- und LBD-Erkrankungen die Organisation der Mikrosäulen gestört ist - und diese Störung kann mit kognitiven Beeinträchtigungen korrelieren", sagt Buldyrev. „Dieser Befund steht im Einklang mit der Tatsache, dass bei AD etwa die Hälfte der Neuronen durch die Krankheit verloren geht, was es sehr wahrscheinlich macht, dass auch jede Organisation im Gehirn verloren geht. Bei LBD sind es jedoch nur 10 Prozent oder weniger der Neuronen gehen verloren - und doch scheint es immer noch ein dramatisches Fehlen von Mikrosäulen zu geben.Diese Störung der mikrosäulenförmigen Organisation ist überraschend und lässt vermuten, dass der Verlust der vertikalen Organisation mit dem kognitiven Verlust bei diesen Krankheiten zusammenhängt."

Die bildgebende Technik stützt sich auf Methoden, die auf dem Gebiet der statistischen Physik zur Untersuchung von Flüssigkeiten und Kristallen entwickelt wurden. Dabei wird eine zentrierte Dichtematrix für den Bereich um jedes Neuron in einem Gewebebild entwickelt und die Ergebnisse für viele Neuronen gemittelt, um eine statistisch durchschnittliche Umgebung für ein typisches Neuron zu berechnen. Auf diese Weise können die Wissenschaftler winzige Merkmale der neuronalen Architektur wie Mikrosäulen vergrößern. Die Technik könnte eines Tages auch angewendet werden, um Gewebeveränderungen bei anderen neurologischen Erkrankungen wie Schizophrenie zu untersuchen.

Der vollständige Textartikel ist vor der Veröffentlichung unter der Überschrift vom 18. April 2000 verfügbar unter:

Bilder finden Sie unter:

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