Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

An einzelnen Neuronen das Fortschreiten der Alzheimer-Erkrankung sichtbar machen

20.04.2012
Bei Studien an einem Mausmodell zur Alzheimer-Erkrankung entdeckten Neurowissenschaftler der Technischen Universität München einen Zusammenhang zwischen einem Anstieg von löslichem sowie von plaquebildendem Beta-Amyloid – einem an der Entstehung der Erkrankung beteiligten Markerprotein – und einer Fehlfunktionen in unterschiedlichen Bereichen: auf der Ebene einzelner kortikaler Neuronen, bei neuronalen Verschaltungen, in der Wahrnehmung und auch im Verhalten.
Diese Ergebnisse, die in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurden, zeigen, dass die unterschiedlichen Veränderungen gleichzeitig auftreten und spezifisch für die einzelnen Phasen der Alzheimer-Erkrankung sind.

Neben den bekannten verheerenden Auswirkungen auf Gedächtnis und Lernfähigkeit kann die Alzheimer-Erkrankung auch zu Störungen im Geruchssinn und im Sehvermögen führen. Diese Wahrnehmungsveränderungen treten typischerweise nur in fortgeschrittenen Stadien der Erkrankung auf. In einer aktuellen Studie wird nun detailliert beleuchtet, welche Prozesse im Verlauf der Krankheitsentstehung auftreten und welche Bereiche im Kortex des Gehirns dabei für die Verarbeitung von visuellen Informationen verantwortlich sind. Ein Team unter der Leitung von Prof. Arthur Konnerth, einem Carl von Linde Senior Fellow des TUM Institute for Advanced Study, konnte diese mit der Alzheimer-Erkrankung einhergehenden Veränderungen im visuellen Kortex auf der Ebene einzelner Zellen beobachten.

Mit einer speziellen Mikroskopiertechnik, der Zwei-Photonen-Fluoreszenzmikroskopie, konnten die Forscher sowohl die spontane als auch eine durch äußere Reize induzierte Signalaktivität einzelner Neuronen bei lebenden Mäusen messen. Die Versuchstiere waren transgene Mäuse mit Mutationen, die bei Menschen für die Entstehung der Alzheimer-Erkrankung verantwortlich sind, dazu eine Kontrollgruppe von nicht veränderten Wildtyp-Mäusen. Mit Hilfe eines Sehtests, bei dem ein einfaches Gittermuster aus einzelnen hellen und dunklen Balken vor den Augen der Mäuse bewegt wird, konnten die Forscher zeigen, wie einzelne Nervenverschaltungen in der Sehrinde je nach Orientierung und Richtung dieser Bewegungen aktiviert werden.

Prof. Konnerth erklärt diesen Mechanismus so: „Wie auch viele Alzheimer-Patienten haben diese erkrankten Mäuse Schwierigkeiten, einzelne Objekte in ihrem Blickfeld voneinander zu unterscheiden. Wir konnten einzelne Bewegungsneuronen in der Sehrinde identifizieren, deren Funktionalität stark eingeschränkt ist. Unsere Ergebnisse geben somit wichtige Einblicke in die möglichen Ursachen dieser Störung.“ Die Forscher fanden zwei Subgruppen von Bewegungsneuronen, deren Aktivität in ganz unterschiedlicher Art und Weise verändert war. Eine Subgruppe von Neuronen, die wohl am frühesten von degenerativen Prozessen betroffen ist, zeigte in diesem Sehtest keinerlei Aktivität, während die zweite Gruppe von Neuronen eine pathologisch erhöhte Aktivität zeigte, wodurch die Bewegungsneuronen die Objekte im Blickfeld der Mäuse nicht mehr korrekt wahrnehmen konnten. „Während etwa die Hälfte der Neuronen in der Sehrinde auf die eine oder andere Art verändert war, zeigte die andere Hälfte weiterhin eine normale Funktionalität“, erklärt Christine Grienberger, Doktorandin in der Arbeitsgruppe Konnerth und Erstautorin dieser Publikation. „Diese Beobachtungen könnten für die weitere Forschung im Bereich der Alzheimer-Erkrankung eine große Rolle spielen, da sie die Frage aufwerfen, ob wir uns für künftige Untersuchungen allein auf diese Population von Neuronen mit einer Funktionsstörung konzentrieren sollten.“
Die In-vivo-Experimente auf der Ebene einzelner Neuronen wurden mit Versuchstieren in drei verschiedenen Altersgruppen durchgeführt, die den einzelnen Stadien dieser fortschreitenden neurodegenerativen Erkrankung entsprechen. Die Ergebnisse wurden mit anderen Beobachtungen verglichen, etwa den gemessenen Werten an löslichem Beta-Amyloid und auch der Dichte von Amyloid-Plaques im Gehirn. Die Forscher zeigen hier zum ersten Mal, dass auf neuronaler Ebene im Kortex ein fortschreitender Verlust an Funktionalität beobachtet werden kann. Prof. Konnerth erläutert die Bedeutung dieser Ergebnisse: „Eine wichtige Erkenntnis dieser Studie ist, dass die im Zusammenhang mit der Alzheimer-Erkrankung beobachteten Veränderungen auf allen Ebenen gleichzeitig in einer klaren zeitlichen Abfolge auftreten – im Verhalten genauso wie in Form von neuronalen Funktionsstörungen oder sichtbar anhand der Dichte an Amyloid-Plaques im erkrankten Gehirn. In Zukunft könnte der Nachweis solcher Veränderungen in der Differentialdiagnostik helfen, um bei den betroffenen Patienten eine für dieses Krankheitsstadium passende Therapie einzusetzen und damit Nebenwirkungen der Behandlung zu verringern.“

Diese Forschungsarbeiten wurden unterstützt durch die Exzellenzinitiative des Bundes und der Länder (TUM-IAS, CIPISM), durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, IRTG 1373); ERAnet und durch die Friedrich-Schiedel-Stiftung.

Originalveröffentlichung:
Staged decline of neuronal function in vivo in an animal model of Alzheimer's disease
Christine Grienberger, Nathalie L. Rochefort, Helmuth Adelsberger, Horst A. Henning, Daniel N. Hill, Julia Reichwald, Matthias Staufenbiel und Arthur Konnerth

Nature Communications, 10. April 2012
DOI: 10.1038/ncomms1783

Kontakt:
Prof. Arthur Konnerth
Institut für Neurowissenschaften
Technische Universität München
Biedersteinerstr. 29, 80802 München
Tel.: +49 (0)89 4140 3351
E-Mail: arthur.konnerth@lrz.tum.de
Web: http://www.ifn.me.tum.de/new/konnerth.html

Die Technische Universität München (TUM) ist mit rund 460 Professorinnen und Professoren, 9.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern und 31.000 Studierenden eine der führenden technischen Universitäten Europas. Ihre Schwerpunktfelder sind die Ingenieurwissenschaften, Naturwissenschaften, Lebenswissenschaften, Medizin und Wirtschaftswissenschaften. Nach zahlreichen Auszeichnungen wurde sie 2006 vom Wissenschaftsrat und der Deutschen Forschungsgemeinschaft zur Exzellenzuniversität gewählt. Das weltweite Netzwerk der TUM umfasst auch eine Dependance mit einem Forschungscampus in Singapur. Die TUM ist dem Leitbild einer unternehmerischen Universität verpflichtet.

Dr. Ulrich Marsch | Technische Universität München
Weitere Informationen:
http://www.tum.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht 'Fix Me Another Marguerite!'
23.06.2017 | Universität Regensburg

nachricht Schimpansen belohnen Gefälligkeiten
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften (MPIMIS)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften