Unterschiede in der Gehirnkonnektivität bei gesunder Alterung und semantischer Demenz

MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Eine neue Studie beleuchtet die Unterschiede in der Gehirnnetzwerkorganisation bei gesunder Alterung und semantischer Demenz. Forscher fanden heraus, dass ältere Erwachsene Veränderungen im Gleichgewicht zwischen struktureller und funktionaler Gehirnkonnektivität erfahren, die mit der kognitiven Leistung verbunden sind.

Die jüngste Studie, veröffentlicht im Fachjournal Cortex, untersucht, wie sich die Organisation von Gehirnnetzwerken bei gesunder Alterung und semantischer Demenz unterscheidet. Forscher entdeckten, dass ältere Erwachsene Veränderungen im Gleichgewicht zwischen struktureller und funktionaler Gehirnkonnektivität erleben, die mit der kognitiven Leistung in Verbindung stehen. Diese Veränderungen sind bei gesunder Alterung weitreichender und diffuser, während semantische Demenz mit lokalisierten Veränderungen, insbesondere in den temporalen und parietalen Regionen, einhergeht.

Semantische Demenz ist eine fortschreitende neurodegenerative Erkrankung, die hauptsächlich die Fähigkeit beeinträchtigt, Bedeutungen von Wörtern, Objekten und Konzepten zu verstehen und abzurufen. Sie wird als Subtyp der frontotemporalen lobaren Degeneration klassifiziert und unterscheidet sich von anderen Demenzformen wie Alzheimer, da sie hauptsächlich die vorderen Temporallappen betrifft, anstatt weitreichenden Gedächtnisverlust zu verursachen.

Die Studie wurde durch das Bedürfnis motiviert, besser zu verstehen, wie Alterung und neurodegenerative Erkrankungen wie semantische Demenz die Gehirnkonnektivität verändern und wie sich diese Veränderungen auf die kognitive Funktion auswirken. Normale Alterung bringt weitreichende Veränderungen in sowohl strukturellen als auch funktionalen Netzwerken mit sich, wobei die frontalen Regionen des Gehirns besonders betroffen sind. Im Gegensatz dazu führt semantische Demenz zu lokalisierten Schäden, insbesondere in den temporalen und parietalen Bereichen.

Thomas Hinault, ein Forschungsassistent bei INSERM, betonte die Bedeutung der Unterscheidung zwischen den Spezifika der physiologischen Alterung und pathologischen Veränderungen, um frühe Marker der Neurodegeneration zu identifizieren. Das Gehirn funktioniert als ein weitreichendes Netzwerk miteinander verbundener Regionen, die miteinander kommunizieren, um Denken, Gedächtnis und Verhalten zu unterstützen.

Die Studie umfasste 14 jüngere Erwachsene (20-30 Jahre), 19 ältere Erwachsene (51-75 Jahre) und 12 Personen mit semantischer Demenz (56-80 Jahre). Alle Teilnehmer unterzogen sich einer Gehirnbildgebung mit zwei verschiedenen Techniken: Diffusionsgewichtete Bildgebung (DWI) zur Kartierung struktureller Gehirnverbindungen und funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) zur Messung der Gehirnaktivität. Die Teilnehmer absolvierten auch kognitive Tests zur Bewertung von Gedächtnis, exekutiven Funktionen und Sprachfähigkeiten.

Die Forscher verwendeten eine Technik namens Multiplex-Gehirnnetzwerkanalyse, die es ihnen ermöglichte, zu untersuchen, wie gut strukturelle und funktionale Netzwerke aufeinander abgestimmt sind. Zwei Schlüsselmaße wurden verwendet, um die Netzwerkorganisation zu bewerten: der Multiplex-Teilnahme-Koeffizient, der angibt, wie integriert eine Gehirnregion über strukturelle und funktionale Netzwerke hinweg ist, und der Multiplex-Clustering-Koeffizient, der widerspiegelt, wie isoliert oder segregiert bestimmte Gehirnregionen sind.

Die Studie zeigte unterschiedliche Muster von Veränderungen der Gehirnkonnektivität bei gesunder Alterung und semantischer Demenz. Bei gesunden älteren Erwachsenen beobachteten die Forscher eine Verringerung der Ähnlichkeit zwischen strukturellen und funktionalen Netzwerken, insbesondere in den frontalen Regionen. Dies deutet darauf hin, dass mit zunehmendem Alter die Gehirnaktivitätsmuster unabhängiger von strukturellen Pfaden werden. Interessanterweise war diese reduzierte Ähnlichkeit mit einer besseren kognitiven Leistung verbunden, was darauf hindeutet, dass das Gehirn durch die Reorganisation funktionaler Verbindungen strukturellen Rückgang kompensieren könnte.

Bei Personen mit semantischer Demenz fanden die Forscher eine erhöhte Ähnlichkeit zwischen strukturellen und funktionalen Netzwerken, insbesondere in den temporalen und parietalen Regionen. Im Gegensatz zur gesunden Alterung war diese erhöhte Ähnlichkeit mit einem kognitiven Rückgang verbunden, insbesondere in exekutiven Funktionen und Problemlösungsfähigkeiten. Diese Ergebnisse legen nahe, dass das Gehirn bei semantischer Demenz Schwierigkeiten hat, sich funktional an strukturelle Schäden anzupassen, was zu starreren und weniger flexiblen Konnektivitätsmustern führt.

Es gibt einige Einschränkungen zu beachten. Die Stichprobengröße war relativ klein, insbesondere für die Gruppe mit semantischer Demenz, was die Generalisierbarkeit der Ergebnisse einschränken könnte. Darüber hinaus war die Studie querschnittlich, was bedeutet, dass sie nur einen Schnappschuss der Gehirnkonnektivität zu einem bestimmten Zeitpunkt erfasste. Die Forscher führen derzeit Folgestudien durch, um zu untersuchen, ob die in dieser Studie beobachteten strukturellen und funktionalen Veränderungen zukünftigen kognitiven Rückgang vorhersagen können.

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