ScienceDaily (20 april 2012) - studera en mus-modell för Alzheimers sjukdom har neuroforskare vid Technische Universität Munchen observerades korrelationer mellan ökningar i både löslig och plack-bildande beta-amyloid - ett protein inblandat i sjukdomsprocessen - och dysfunktionella utvecklingen på flera nivåer: enskilda kortikala neuroner, neuronala kretsar, sensorisk kognition och beteende. Deras resultat, som publicerades i Nature Communications, visa att dessa förändringar framsteg parallellt och att tillsammans de visar olika stadier vid Alzheimers sjukdom med en viss ordning i tid

Utöver sina välkända, förödande effekter på minne och inlärning kan Alzheimers sjukdom försämrar också en persons känsla av lukt eller vision. Typiskt för dessa förändringar av sensorisk kognition visar bara själva beteendemässigt när sjukdomen är mer avancerad. En ny studie kastar ljus över vad som händer i hjärnan under hela sjukdomsförloppet, särskilt med avseende på den del av hjärnbarken som ansvarar för att integrera visuell information. En grupp ledd av professor Arthur Konnerth, en Carl von Linde Senior Fellow vid TUM Institute for Advanced Study, har observerat Alzheimer's-relaterade förändringar i den visuella cortex vid encelliga nivå.

Med hjälp av en teknik som kallas två-photon kalcium avbildning noterade forskarna både spontan och stimulerad signalering aktivitet i kortikala neuroner levande möss: transgena möss som bär på mutationer som orsakar Alzheimers sjukdom hos människor, och vildtyp möss som kontrollgrupp. Genom att observera hur neuronala signalering svarat på en speciell typ av vision-test - där ett enkelt gitter mönster av ljusa och mörka staplar rör sig framför musens öga - forskarna skulle kunna karakterisera de visuella kretsen som mer eller mindre "trimmad" till specifika riktlinjer och anvisningar av rörelse.

Konnerth förklarar: "Liksom många patienter med Alzheimers sjukdom, de sjuka mössen har funktionsnedsättningar i deras förmåga att diskriminera visuella objekt. Våra resultat ger viktiga nya insikter om orsaken som kan ligga bakom den försämrade beteende, genom att identifiera i den visuella cortex en bråkdel av nervceller med en starkt störd funktion. " Och inom denna grupp, de upptäckte forskarna finns det två undergrupper av nervceller, både dysfunktionell, men i helt olika sätt. En delmängd, som tros vara de första nervceller att degenererade, visade ingen aktivitet alls, den andra visade en patologiskt hög aktivitet, vilket gör dessa nervceller som är oförmögna att korrekt avkänning objekt i musens miljö. "Samtidigt som cirka hälften av nervceller i visuella cortex stördes på ett eller annat sätt, svarade ungefär hälften normalt", konstaterar Christine Grienberger, doktorand i Konnerth institut och första författare av denna uppsats. "Det kan ha betydande konsekvenser för framtida forskning inom området Alzheimers sjukdom, som våra resultat väcker frågan om det framtida arbetet behöver bara rikta denna population av nervceller som är störda i sin funktion."

In vivo enda neuron experiment utfördes för tre åldersgrupper, motsvarande olika stadier av denna progressiva, degenerativ sjukdom. Resultaten korrelerade med andra mätningar, inklusive lösliga beta-amyloid-nivåer och den densitet av beta-amyloid plack i hjärnvävnaden. Forskarnas resultat visar för första gången en progressiv minskning av funktion i kortikala kretsar. "En viktig slutsats från denna studie", Konnerth säger, "är att Alzheimers sjukdom-relaterade förändringar på alla nivåer - inklusive beteende, kortikal kretsen dysfunktion, och tätheten av amyloid plack i sjuka hjärnor - framsteg parallellt i en särskild temporal ordning. I framtiden kan identifieringen av sådana stadier hos patienter hjälpa forskarna lokalisera scenen-specifika och effektiva behandlingar, med minskade nivåer av biverkningar. "

Denna forskning stöddes av den tyska Excellence Initiative (TUM-IAS, CIPSM), den tyska Research Foundation (DFG, IRTG 1373), ERANet, och Friedrich Schiedel Foundation.