Altern und der Hippocampus: Veränderungen im Gedächtnis
Diese Studie untersucht, wie das Altern den Hippocampus und die Gedächtnisfunktion beeinflusst.
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Inhaltsverzeichnis
Der Hippocampus ist ein wichtiger Teil des Gehirns, der eine wichtige Rolle dabei spielt, wie wir uns an Dinge erinnern, besonders an bestimmte Ereignisse oder Erfahrungen. Mit dem Alter kann sich der Hippocampus verändern, sowohl in seinem Aussehen als auch in seiner Funktionsweise. Diese Veränderungen können sogar bei gesunden Menschen auftreten und sind oft ausgeprägter bei Leuten mit bestimmten gesundheitlichen Problemen.
Forscher haben vorgeschlagen, dass verschiedene Teile des Hippocampus unterschiedliche Funktionen haben. Der hintere Teil des Hippocampus scheint besser darin zu sein, feine Details von Ereignissen zu erinnern, während der vordere Teil dazu neigt, Informationen über einen grösseren Zeitraum und Raum zu integrieren. Das könnte daran liegen, dass der hintere Teil Signale auf eine andere Weise verarbeitet als der vordere Teil.
Eine Studie hat herausgefunden, dass die Signale im hinteren Teil des Hippocampus bei jungen Erwachsenen tendenziell weniger ähnlich sind als die im vorderen Teil. Das deutete darauf hin, dass der hintere Teil gut geeignet ist, um spezifische Details zu erinnern. Eine andere Studie kam jedoch zu einem anderen Ergebnis; die Signale waren tatsächlich im mittleren Teil des Hippocampus weniger ähnlich, während die hinteren und vorderen Teile mehr Konsistenz zeigten.
Diese Ergebnisse lassen einige Unsicherheiten darüber, wie die Signale im Hippocampus sich mit dem Alter verändern und wie diese Veränderungen unsere Fähigkeit, Ereignisse zu erinnern, beeinflussen. Eine andere Studie zeigte, dass ältere Erwachsene mehr Ähnlichkeit in den Signalen im hinteren Teil des Hippocampus aufwiesen, was mit schlechteren Gedächtnisfähigkeiten verbunden war. Das deutet darauf hin, dass unsere Fähigkeit, spezifische Details zu erinnern, im Alter abnehmen könnte.
Der Hippocampus und das Gehirn
Die Verbindungen zwischen dem Hippocampus und anderen Teilen des Gehirns können auch beeinflussen, wie der Hippocampus funktioniert. Frühere Forschungen haben gezeigt, dass bestimmte Bereiche des Gehirns, wie Teile des frontalen und parietalen Kortex, stärker mit dem hinteren Teil des Hippocampus verbunden sind als mit dem vorderen Teil. Umgekehrt zeigen andere Bereiche, wie der ventromediale präfrontale Kortex, stärkere Verbindungen mit dem vorderen Teil des Hippocampus.
Bei älteren Erwachsenen können sich diese Verbindungen ändern, was zu schwächeren Verbindungen zwischen dem Hippocampus und anderen Hirnregionen führt. Das deutet darauf hin, dass die Kommunikation des Hippocampus mit dem Rest des Gehirns im Alter weniger effizient werden könnte.
Um diese Ideen zu untersuchen, schauten die Forscher sich Daten von einer grossen Gruppe von Menschen im Alter von 18 bis 88 Jahren an. Diese Daten beinhalteten Gehirnscans, die gemacht wurden, während die Teilnehmer ruhten, sowie Tests zur Messung ihrer Gedächtnisfähigkeiten. Die Forscher konzentrierten sich darauf, wie die Signale in verschiedenen Teilen des Hippocampus mit der Gedächtnisleistung in verschiedenen Altersgruppen zusammenhingen.
Forschungsmethoden
Die Forscher verwendeten einen öffentlichen Datensatz, der Gehirnscans und kognitive Tests beinhaltete. Sie wählten Teilnehmer aus, die eine gute kognitive Gesundheit hatten und keine neurologischen Erkrankungen aufwiesen. Die Teilnehmer unterzogen sich Gehirnscans, während sie ruhten, wobei ihre Gehirnaktivität aufgezeichnet wurde. Die Scans wurden analysiert, um verschiedene Regionen des Hippocampus zu definieren, und die Verbindungen zwischen diesen Regionen und dem Rest des Gehirns wurden untersucht.
Datenanalyse
Die Forscher berechneten, wie ähnlich die Signale innerhalb jeder Unterregion des Hippocampus waren. Sie schauten sich auch an, wie diese Signale mit der Gedächtnisleistung korrelierten. Dazu verwendeten sie spezifische statistische Methoden, um die Beziehungen zwischen Alter, hippocampalen Signalen und Gedächtnispunkten zu analysieren, während sie Faktoren wie Geschlecht und Bewegung kontrollierten.
Ergebnisse zu Alter und hippocampaler Funktion
Die Analyse zeigte interessante Muster. Insgesamt zeigen jüngere Teilnehmer andere Signalmuster innerhalb des Hippocampus im Vergleich zu älteren Teilnehmern. Besonders der hintere Teil des Hippocampus zeigte mit dem Alter konsistentere Signale, während der mittlere und vordere Teil weniger Konsistenz zeigten. Das könnte darauf hinweisen, dass das Altern eine Verschiebung in der Funktionsweise des hinteren Teils des Hippocampus verursacht.
Allerdings fanden die Forscher trotz dieser Veränderungen in den Signalmustern keine zuverlässigen Verbindungen zwischen diesen Signalen und der Gedächtnisleistung. Das bedeutet, dass, obwohl es altersbedingte Veränderungen in der Signalähnlichkeit innerhalb des Hippocampus gab, sich diese Veränderungen nicht direkt auf die Leistung der Teilnehmer bei Gedächtnisaufgaben auswirkten.
Konnektivität zwischen dem Hippocampus und anderen Hirnarealen
Die Forscher schauten sich auch an, wie verschiedene Teile des Hippocampus mit anderen Hirnregionen verbunden sind. Sie fanden heraus, dass die Muster der Konnektivität entlang des Hippocampus variieren, wobei der hintere Teil stärker mit bestimmten Bereichen und der vordere Teil mit anderen verbunden ist. Das deutet darauf hin, dass der Hippocampus je nach untersucht Teil unterschiedlich funktioniert.
Bei älteren Erwachsenen neigten diese Konnektivitätsmuster dazu, schwächer zu werden, insbesondere für den mittleren Teil des Hippocampus. Das bedeutet, dass mit dem Alter die Kommunikation zwischen dem Hippocampus und anderen Bereichen des Gehirns abnehmen könnte, was die Gedächtnisleistung beeinträchtigen könnte.
Die Rolle der Gedächtnisleistung
Der letzte Aspekt der Forschung konzentrierte sich darauf, wie Unterschiede in der Konnektivität mit der Gedächtnisleistung zusammenhingen. Die Forscher fanden heraus, dass eine bessere Konnektivität zwischen dem vorderen Teil des Hippocampus und bestimmten Hirnarealen mit einer besseren Gedächtnisleistung bei älteren Erwachsenen verbunden war. Im Gegensatz dazu war diese Beziehung bei jüngeren Erwachsenen nicht vorhanden.
Das deutet darauf hin, dass ältere Erwachsene möglicherweise mehr auf den vorderen Teil des Hippocampus angewiesen sind, um gut bei Gedächtnisleistungen zu sein, da sie altersbedingte Rückgänge in der Gedächtnisleistung ausgleichen müssen.
Fazit
Die Forschung hebt die Bedeutung des Hippocampus für das Gedächtnis hervor und wie seine Funktion sich mit dem Alter verändert. Während der hintere Teil des Hippocampus Veränderungen zeigt, die die Gedächtnisleistung beeinträchtigen könnten, korrelieren diese Veränderungen nicht immer direkt mit Gedächtnisaufgaben. Ausserdem kann mit dem Alter die Art und Weise, wie der Hippocampus mit dem Rest des Gehirns verbunden ist, schwächer werden, insbesondere in den mittleren und hinteren Teilen. Einige Bereiche zeigen jedoch weiterhin starke Verbindungen, die möglicherweise dazu beitragen, die Gedächtnisfähigkeiten älterer Erwachsener zu unterstützen.
Zu verstehen, wie sich der Hippocampus und seine Verbindungen im Laufe der Zeit entwickeln, kann Einblicke in den Gedächtnisverlust geben und mögliche Bereiche für Interventionen oder Unterstützung in älteren Bevölkerungsgruppen aufzeigen. Weitere Forschungen sind nötig, um diese Muster und ihre Implikationen für die kognitive Gesundheit zu erkunden.
Titel: Adult lifespan effects on functional specialization along the hippocampal long axis
Zusammenfassung: There has been increasing attention to differences in function along the hippocampal long axis, with posterior regions proposed to have properties that are well suited to representing fine-grained details and coarser representations in anterior regions. Whether long axis functional specialization persists into older age is not well understood, despite well documented memory changes in older age. In this study, we used a large database of fMRI data (n =323 humans of both sexes included) from across the adult lifespan (ages 18-88) to determine the degree of functional differentiation across the hippocampal posterior-anterior axis. Our first approach was to measure the similarity among signals within each hippocampal subregion. We found that intra-region signals within the most posterior hippocampal subregion became more similar in older age, but did not relate to episodic memory performance. As a second approach, we measured functional connectivity between hippocampal subregions and the rest of the brain. The functional connectivity profiles of the posterior and anterior hippocampal subregions became more distinct from one another with increasing age, and age-related reductions in connectivity were strongest for the intermediate portion of the hippocampus. In contrast, anterior hippocampal functional connectivity remained relatively stable across the adult lifespan, and stronger anterior hippocampus connectivity with the anterior cingulate was associated with better episodic memory in older adults, suggesting that the anterior hippocampus may help some older adults compensate for age-related changes to more posterior hippocampal regions to preserve episodic memory. Significance StatementThere is an increasing understanding that differences across the hippocampal long axis help give rise to multifaceted episodic memories. Yet, whether hippocampal long axis differentiation persists into older age is not well understood. Here, we show that older age exaggerates the differentiation along the hippocampal long axis due largely to changes in posterior and intermediate portions of the hippocampus. Anterior hippocampal signals were more stable and were sometimes associated with better episodic memory performance in older age. These findings suggest that functional declines in posterior hippocampus may be a normal part of healthy aging, but that some older adults offset this decline by upregulating anterior hippocampal function, which in turn helps maintain episodic memory.
Autoren: Caitlin Bowman, C. Charles, S. Birr
Letzte Aktualisierung: 2024-10-12 00:00:00
Sprache: English
Quell-URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.04.616732
Quell-PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.04.616732.full.pdf
Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
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