Das WIN-Kolleg

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Untersuchungsprotokolle, die sich in der zeitlichen Abfolge der TMS-Pulse unter-
scheiden, ist es möglich, kortikale Plastizitäts- und Informationsverarbeitungsprozesse
einschließlich der zugrunde liegenden neurophysiologischen Mechanismen zu
untersuchen. Auf diese Weise kann die funktionelle Bedeutung additiver Aktivie-
rungen im höheren Lebensalter untersucht werden.
Ausgehend von fMRT-Messungen lassen sich Netzwerkmodelle der betrach-
teten Gehirnbereiche erstellen. Seit der Entwicklung der Netzwerktheorie besteht
großes wissenschaftliches Interesse daran, die Struktur des neuronalen Netzwerkes
des Gehirns zu bestimmen und zu analysieren. Ein Problem hierbei ist die enorme
Größe und Komplexität des Systems. Bei der Übertragung der Messwerte in ein
Netzwerkmodell repräsentieren die Knoten des Graphen die einzelnen Voxel. Die
Festlegung, zwischen welchen Knoten eine Kante existiert, basiert auf der Annahme,
dass die Aktivität von Nervenzellen korreliert ist, wenn zwischen ihnen eine funk-
tionelle Verbindung besteht. Ist also die Aktivität zweier Voxel unkorreliert, fehlt im
Netzwerkmodell die Kante zwischen den entsprechenden Knoten. Liegt die Korre-
lation hingegen über einem Schwellenwert, ist eine Kante vorhanden. Die resultie-
rende Netzwerkstruktur ist damit vom gewählten Schwellenwert der Korrelation
abhängig.
Mit Hilfe der Magnetresonanz (MR)-Bildgebung konnte in der Vergangenheit
eine Veränderung des Hirnvolumens mit dem Altern beobachtet und untersucht
werden. Tatsächlich sind die zellulären und metabolischen Ursachen für die struktu-
rellen Änderungen noch weitgehend unerforscht. In diesem Zusammenhang stellt
die 1H-MRS (MRS: Magnetresonanz-Spektroskopie) eine hervorragend geeignete
Methode zur nicht-invasiven Untersuchung des Stoffwechsels des menschlichen
Gehirns in vivo dar.
MRS-Untersuchungen zeigen eine altersbedingte Verminderung von N-Ace-
tylaspartat (NAA) und einen Anstieg von myo-Inositol (ml) im Hippokampus sowie
einen signifikanten NAA-Rückgang in der präfrontralen grauen Substanz. NAA ist
ein neuronaler Marker, der nahezu ausschließlich in Neuronen vorkommt. Ein Abfall
kann daher direkt als em Hinweis auf eine neuronale Schädigung interpretiert wer-
den. Da NAA in keinem peripheren Gewebe vorkommt, ist es möglich, dessen glo-
bale Konzentration mit Hilfe einer unlokalisierten MRS-Messung zu bestimmen.
Myo-Inositol ist im Gegenzug hochkonzentriert in Gliazellen vorhanden und wird
demnach als glialer Marker angesehen. Eine Reduktion von NAA und ein Anstieg
von myo-Inositol über den normalen Alterungsprozess hinaus wurde auch bei der
Alzheimerkrankheit beobachtet. Zusätzlich liefert die 1H-MRS Informationen über
verschiedene weitere Metaboliten wie beispielsweise cholin-haltige Verbindungen
(Cho), Kreatin + Phosphokreatin (Cr) und Glutamat (Glu).
Das menschliche Gedächtnis gehört zu den stark genetisch determinierten
menschlichen Eigenschaften; Zwillings- und Adoptionsstudien belegen eine Herita-
bilität von ca. 50 %. Die molekularbiologische Hirnforschung der letzten Jahrzehnte
hat wegweisende Ergebnisse zum Verständnis der Mechanismen des menschlichen
Gedächtnisses hervorgebracht. Hierbei ist vor allem die Verstärkung der synaptischen
Übertragung durch synaptische Plastizität oder Potenzierung hervorzuheben. Lang-