ScienceDaily (20 april 2012) - forskare studera hur Alzheimers slår rot i hjärnan har identifierat viktiga nya likheter mellan en musmodell och mänsklig Alzheimers.

Forskare vid Washington University School of Medicine i St Louis har visat att hjärnan plack i möss är förknippade med störningar av förmågan hos hjärnan att bilda nätverk med varandra. Denna nedgång parallell tidigare resultat från humanstudier, vilket tyder på att vad forskarna lära sig mer om Alzheimers effekter på hjärnan nätverk i möss sannolikt kommer att kunna överföras till mänskliga sjukdomar forskning.

Studien, som publicerades i Journal of Neuroscience , är bland de första att exakt kvantifiera effekterna av Alzheimers sjukdom plack på hjärnan nätverk i en djurmodell. Fram till nu har forskare studerar Alzheimers hos djur i allmänhet begränsad till bedömningar av strukturella hjärnskador och analyser av aktivitet i hjärnan cell nivåer.

"Exakt mätning av förändringar i hjärnan nätverk är avgörande för att förstå Alzheimers och kommer sannolikt att vara viktigt i modeller av andra neurodegenerativa sjukdomar", säger ledande författare David M. Holtzman, MD, Andrew B. och Gretchen P. Jones professor och chef för Neurologiska kliniken. "Till exempel kan vi testa nu om att blockera Alzheimers plack byggs upp i musen hjärnan förhindrar störningar i hjärnans nätverk."

Hos människor, forskare bedöma integriteten av hjärnans nätverk genom att övervaka cerebralt blodflöde med funktionell magnetresonanstomografi skanningar resonanstomografi. När hjärnan är i viloläge, stiger blodflödet och faller i synk i hjärnan regioner som nätverk med varandra, kallas ett fenomen funktionell anslutning. Dessa länkar tros vara en viktig del av normal hjärnaktivitet. Hos människor, problem i funktionell anslutning verkar förebåda utveckling av demens.

Att tillämpa samma teknik för att möss kan vara mycket utmanande, enligt Holtzman. Istället använde forskarna en metod för att övervaka blodflödet till hjärnan hos möss som nyligen utvecklats av labbet av Joseph Culver, med dr, docent i radiologi vid Washington University. Tekniken innebär att montera en ring med lysdioder på huvudet av en lätt sövd mus. Sensorer i ringen bildskärmen ljus som reflekteras tillbaka från hemoglobin molekyler som flyter genom blodkärl i hjärnan. Dessa data kan användas för att snabbt bedöma blodflödet.

Forskare tillämpade metoden på en musmodell för Alzheimers sjukdom. De fann att delar av hjärnan med de starkaste nätverksanslutningar i unga möss utvecklat den mest plack som de äldre möss. Som plack ackumuleras i dessa regioner sjönk funktionell anslutning. Forskare har redan hittat liknande resultat hos människor med funktionell magnetisk resonanstomografi.

En koppling mellan starkare hjärnan nätverk i unga möss och ökade tecken på Alzheimers hos äldre möss kan tyckas motsägelsefullt, men det ekar tidigare studier i Holtzman laboratorium som länkade högre aktivitetsnivåer i enskilda hjärnceller till ökad plack deposition.

Holtzman och andra har spekulerat att de typer av information och funktioner kodas i verksamheten i hjärnceller och deras nätverk kan påverka deras effekt på Alzheimers risk. Epidemiologiska studier har visat att brain stimulation, såsom pussel, läsa eller lära, är förenad med minskad risk för Alzheimers. Lämnar hjärnan overksam under långa perioder kan öka risken.

Mössen studerade i forskning har en muterad form av ett humant protein, Alzheimers prekursorprotein, som gör dem att utveckla hjärnan plack. Andra musmodeller har muterade versioner av ett protein som kallas tau att leda till utveckling av neurofibrilltrassel, som är ett annat kännetecken för Alzheimers sjukdom. Holtzman, Culver och kollegor planerar att testa funktionell uppkoppling i musmodeller med muterade versioner av humant tau. Resultaten kan bidra till att avgöra effekterna av andra typer av protein aggregat i hjärnan, enligt Holtzman.

"Viktiga nya insikter i normala och dysfunktionella mänskliga hjärnan har gjorts via studier av funktionell anslutning", Holtzman säger. "Att kunna analysera hjärnans funktion från ett liknande perspektiv i djurmodeller, där vi har mycket större frihet att manipulera gener och proteiner, bör vara till stor hjälp i våra ansträngningar att förstå och behandla komplexa förhållanden som Alzheimers sjukdom."

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.