Erstellung und Untersuchung einer Biomarker-basierten Alterskohorte

Z03

Unser episodisches Gedächtnis ermöglicht es uns persönliche Erlebnisse und Ereignisse langfristig zu erinnern. Wenn wir altern, nimmt unsere geistige Leistungsfähigkeit und unser Erinnerungsvermögen ab. Die Stärke dieses Abbaus variiert jedoch stark zwischen verschiedenen Personen. Dabei kann ein rapider Abfall des Erinnerungsvermögens auch ein frühes Anzeichen der Alzheimer Krankheit sein, bei der sich Proteine im Gehirn ablagern und dabei die Funktion der Nervenzellen einschränken. Das Ziel des Zentralprojektes Z03 ist es, gesundes kognitives Altern besser zu verstehen unter Nutzung verschiedener Bildgebungsverfahren.

Gruppenleitung

Prof. Dr. med. Emrah Düzel

Prof. Dr. med. Michael Kreißl

Dr. Anne Maass

Prof. Dr. med. Emrah Düzel

Als Neurologe beschäftigt sich Emrah Düzel mit der funktionellen Anatomie menschlicher episodischer Gedächtnisnetzwerke, neuromodulatorischen Schaltkreisen, ihren klinischen und mechanistischen Veränderungen bei Alterung und Neurodegeneration und ihren Möglichkeiten der Plastizität. Er leitet das Institut für Kognitive Neurologie und Demenzforschung sowie die Gedächtnisambulanz an der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg. Als Sprecher des Magdeburger Standortes des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE, Helmholtz-Gemeinschaft) unterstützt er die Durchführung und Auswertung von bildgebenden und kognitiven Maßnahmen zur frühen Alzheimer-Erkrankung. Außerdem ist er Teilzeitgruppenleiter am Institute of Cognitive Neuroscience am Universitäts-College London, Fellow der Max-Planck School of Cognition und Mitbegründer des Digital Health Start-ups neotiv. Innerhalb des neu gegründeten Deutschen Netzwerks der Gedächtnisambulanzen koordiniert er eine Arbeitsgruppe zu Digital Health und Telemedizin.

Institut:Otto-von Guericke-Universität Magdeburg, Medizinische Fakultät

:Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE), Magdeburg

Project Title:A04 Verbesserung der kognitiven Leistungsfähigkeit durch das Anti-Aging Hormon Klotho – Von molekularen Mechanismen zu Interventionen

Project Title:B02 Neurale Ressourcen der mnemonischen Diskrimination und ihre Interaktion mit verborgener Pathologie bei älteren Erwachsenen und SuperAgern

Project Title:Z03 Erstellung und Untersuchung einer Biomarker-basierten Alterskohorte

Prof. Dr. med. Michael Kreißl

coming soon

Institut:Otto-von Guericke-Universität Magdeburg, Medizinische Fakultät

Project Title:Z03 Erstellung und Untersuchung einer Biomarker-basierten Alterskohorte

Dr. Anne Maass

Dr. Anne Maass leitet eine Nachwuchsforschergruppe am DZNE (seit 2019). In ihrer Forschung nutzt sie multimodale Bildgebungsverfahren um besser zu verstehen, wie sich das Gehirn und dessen Funktion im Alter und in altersbedingten Erkrankungen wie der Alzheimer Krankheit verändert. In ihrer früheren Forschungsarbeit nutzte sie z.B. hochauflösendes funktionelles MRT um Gedächtnisnetzwerke im Medialen Temporallappen und dessen Plastizität im Alter zu untersuchen. Während ihrer Post Doktorandenzeit in UC Berkeley kombinierte sie funktionelles MRT und molekulare Bildgebung (PET), die es ermöglicht Alzheimer Proteine im Gehirn sichtbar zu machen. Dabei erforschte sie wie Tau und Amyloid-beta Proteine, die sich bei der Alzheimer Erkrankung im Gehirn ablagern, die Hirnfunktion und Gedächtnisnetzwerke beeinträchtigen. Am DZNE führt sie diese Forschung fort und versucht mit Hilfe multimodaler Bildgebungsverfahren (z.B. PET, fMRT) zu verstehen, was zur Ausbreitung von Alzheimer Pathologie führt und warum manche Menschen resistent dagegen sind (keine Ablagerungen entwickeln) oder andere trotz Pathologie kognitiv unbeeinträchtigt bleiben (resilient sind). Im SFB1436 leitet sie das  Z03 Projekt gemeinsam mit Prof. Düzel and Prof. Kreissl sowie das Projekt B04 gemeinsam mit  Esther Kühn und Stefanie Schreiber (Co-PI: Nadine Diersch).

Institut:Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e.V. (DZNE), Magdeburg

Project:B04 Einfluss hippokampaler Gefäßversorgungsmuster auf die neuronalen Ressourcen der neurokognitiven Verbindungen innerhalb des medialen Temporallappens

:Z03 Erstellung und Untersuchung einer Biomarker-basierten Alterskohorte

Gruppenmitglieder

Dr. Kathrin Baldauf

SFB 1436 Mitglied Larissa Fischer

Larissa Fischer

Anne Hochkeppler

Dr. Eóin Molloy

Dr. Peter Schulze

SFB 1436 Mitglied Beate Schumann-Werner

Beate Schumann-Werner

Svenja Schwarck

Larissa Fischer

Larissa Fischer ist wissenschaftliche Mitarbeiterin im Projekt Z03. Sie erhält Ende 2022 ihren Masterabschluss der Psychologie mit dem Schwerpunkt kognitive Neurowissenschaften. Sie studierte an der Otto-von-Guericke-Universität in Magdeburg mit einem Auslandsaufenthalt an der Universität Cambridge. Sie interessiert sich besonders für Lern-und Gedächtnisprozesse und wie sich diese im Alter verändern.

Dr. Eóin Molloy

Eóin ist Postdoktorand an der Universitätsklinik für Radiologie und Nuklearmedizin der OvGU und im Multimodal Neuroimaging (MuMoNi) Lab am DZNE, Magdeburg. Eóin hat seine Promotion am MPI für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig abgeschlossen. Seine Forschungsinteressen umfassen die Charakterisierung der molekularen und funktionellen Mechanismen des pathologischen Alterns und der Demenz mit einem Schwerpunkt auf der Behandlung und Prävention der Alzheimer-Krankheit. Zu Eóins Projekten innerhalb des SFB gehört das Z03-Projekt, das sich auf die Beschreibung der neuronalen Ressourcen von Superagern konzentriert, mit dem Ziel zu verstehen, wie diese älteren Menschen bis ins hohe Alter kognitiv gesund bleiben.

Beate Schumann-Werner

Beate Schumann-Werner studierte Logopädie in Nijmegen/ Niederlande und schloss ihr Masterstudium Lehr- und Forschungslogopädie an der RWTH Aachen ab. Nach einem Forschungsaufenthalt am Upper Airway Dysfunction Lab an der University of Florida/ Gainesville begann sie ihre Doktorarbeit an der RWTH Aachen zu neuronalen Korrelaten der Dysphagie bei der Huntington-Erkrankung. Sie war langjährige wissenschaftliche Mitarbeiterin und Koordinatorin der Neuropsychologischen Therapiestation an der Uniklinik Aachen. Seit Juli 2022 ist sie im SFB als wissenschaftliche Mitarbeiterin im Z03-Projekt tätig. Zu ihren wissenschaftlichen und klinischen Interessen gehört die Diagnostik und Behandlung von Störungen des Schluckens und der Kommunikation bei neurodegenerativen Erkrankungen.

Wie werden Super-Ager definiert?

Während eine leichte Abnahme des Erinnerungsvermögens mit zunehmendem Alter normal ist, gibt es auch Menschen, die noch im hohen Alter jenseits der 80 geistig fit sind und in Gedächtnistests Werte wie ein durchschnittlich 50-jähriger Mensch erreichen. Diese werden von Forschenden auch als “Super-Ager” bezeichnet. Dabei nutzen wir verschiedene neuropsychologische Tests um Super-Ager zu identifizieren.

Was passiert im Gehirn von Super-Agern?

Tau ist ein Protein, dass sich in den Nervenzellen unseres Gehirns befindet und in seinem physiologischen Zustand zu ihrer Stabilität und Funktion beiträgt. Bei der Alzheimer Krankheit aggregieren (“verklumpen”) Tau Proteine zu Tau Fibrillen, was die Funktion der Nervenzelle schädigt und schließlich zu ihrem Absterben führt. Obwohl vermehrte Tau Ablagerungen in kortikalen Hirnregionen charakteristisch für die Alzheimer Krankheit sind, können Tau Fibrillen im Medialen Temporallappen des Gehirns bei den meisten kognitiv normalen älteren Menschen gefunden werden. Der Mediale Temporallappen, eine Hirnregion in der sich auch der Hippocampus befindet, ist essentiell für das erfolgreiche Einspeichern neuer Erlebnisse in unser Langzeitgedächtnis. Tau Ablagerungen in dieser Region gehen mit Verminderungen im Langzeitgedächtnis einher. Ob sich die Menge oder regionale Ausbreitung von Tau Proteinen bei Super-Agern unterscheidet, ist bislang nicht klar. Es wäre möglich, dass Super-Ager weniger Tau Fibrillen im Gehirn ablagern, und dementsprechend “resistent” gegen diese altersbedingte Pathologie sind. Eine andere Möglichkeit ist, dass Super-Ager trotz des Vorhandenseins von Tau Ablagerungen kognitiv fit bleiben, weil sie Reservemechanismen nutzen oder ihr Gehirn die Tau Pathologie kompensieren kann. Hierbei deuten schon frühere Studien darauf hin, dass z.B. ein höherer Bildungsgrad oder ein gesunder Lifestyle mit „Reserve“mechanismen (wie z.B. einem größeren Hirnvolumen) und „Resilienz“ gegen Pathologie assoziiert sind. Im Z03 Projekt wollen wir diese Hypothesen testen.

Wie können wir die Gehirne von Super-Agern untersuchen?

Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ist ein etabliertes, risikoarmes Bildgebungsverfahren, um Proteine wie das Tau Protein im Gehirn sichtbar zu machen. Dabei wird eine schwach radioaktiv markierte Substanz (Radiopharmakon) in die Armvene injiziert, die im Gehirn an das Zielprotein (in unserem Fall Tau Fibrillen) bindet und diese durch die Ausstrahlung von Gammastrahlen sichtbar macht. Das zur Untersuchung verwendete  Radiopharmakon ist gut verträglich. Wir planen, einen Teil der Proband*innen in unserer Studie mit Tau PET zu untersuchen. Dafür kollaborieren wir mit der Nuklearmedizin des Universitätsklinikum Leipzig (geleitet von Prof. Osama Sabri).

Ziele des Projektes

In einer großen Kohorte von kognitiv gesunden älteren Proband*innen möchten wir die molekularen, funktionellen und strukturellen Eigenschaften des Gehirns im Alter untersuchen. Dazu rekrutieren wir über einen Zeitraum von 4 Jahren Proband*innen, die 60 Jahre und älter sind. Diese werden je nach kognitiver Leistungsfähigkeit und nach Alter verschiedenen Untergruppen zugeordnet. Dabei liegt ein Fokus unserer Studie auf der Gruppe der Super-Ager, die mindestens 80 Jahre alt sind und eine (für ihr Alter) überdurchschnittliche kognitive Leistungsfähigkeit aufweisen.

Alle Proband*innen durchlaufen eine 3 Tesla MRT Untersuchung, um die Hirnstruktur und Funktion zu untersuchen. Ein Teil der Proband*innen wird auch mittels PET weiter auf Tau Ablagerungen untersucht. Darüber hinaus werden verschiedene Proteine, inklusive Alzheimer-assoziierte Proteine, im Blut untersucht. Dies erfolgt unter anderem in Kollaboration mit dem DZNE Göttingen (Prof. Jens Wiltfang). Wir möchten besser verstehen, wie sich Super-Ager in ihrer Kognition, Genetik, Hirnfunktion/-struktur, Lifestyle, und Fitness unterscheiden. Auch in den anderen Proband*innen möchten wir herausfinden, wie diese Faktoren mit gesundem kognitiven Altern zusammenhängen. Weiterhin werden die Proband*innen in weiteren Teilprojekten des SFBs weiter untersucht, die z.B. kognitive Trainingsinterventionen beinhalten.

Ein Blick in die Zukunft

Weiterhin möchten wir auch Gedächtnis- und Gehirnveränderungen über die Zeit erforschen, wobei wir einen Teil der Proband*innen nach 2 Jahren ein weiteres Mal untersuchen. Wenn wir besser verstehen, welche Faktoren gesundes Altern und Plastizität des Gehirns beeinflussen, können wir langfristig z.B. kognitive oder physische Trainingsinterventionen entwickeln, um der altersbedingten Abnahme der Gedächtnisleistung entgegenwirken zu können.

Publikationen des Projektes Z03