Fortschreiten an Neuronen sichtbar machen

Diese Ergebnisse 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 Cortex des Gehirns dabei für die Verarbeitung von visuellen Informationen verantwortlich sind. Ein Team unter der Leitung von Professor Arthur Konnerth von TUM Institute for Advanced Study konnte diese mit der Alzheimer-Erkrankung einhergehenden Veränderungen im visuellen Cortex 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. Mithilfe 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.

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. „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.“

MEDICA.de; Quelle: Technische Universität München