Roland Brandt Programm: Erinnern und Vergessen am Beispiel der Alzheimer Erkrankung Teil 1: Erinnern und Vergessen am Beispiel der Alzheimer Erkrankung Teil 2: Diagnose und Forschung mittels bildgebender Verfahren Literatur & geprüfte Internetquellen: Campbell und Reece Biologie, Pearson (Kapitel 48-51). 2015 Alzheimer s Disease: Facts and Figures, Alzheimer s Association, 2015 www.dasgehirn.info (Hertie-Stiftung und Neurowissenschaftliche Gesellschaft) www.alzheimer-forschung.de (Alzheimer Forschungsinitiative e.v.)
Imaging Techniken 3D Imaging begann in den 70er und 80er Jahren des 20. Jahrhunderts mit der Computertomographie und der Magnetresonanztomographie Produzieren detailierte Bilder in lebenden Organismen, sind aber statisch Technik Computertomographie (CT-Scan) Kernspintomographie/ Magnetresonanztomographie (MRT) Eigenschaften Verwendet rotierende Röntgenquelle Statische Bilder, geringer Kontrast Verwendet verschiedene magnetische Eigenschaften von Gewebe Guter Kontrast auch in Weichgewebe (Auflösung: etwa 1mm)
Imaging Techniken: CT-Scan
Imaging Techniken: MRT Hippocampus Wikimedia Commons: Category: Magnetic resonance imaging of the brain
Imaging Techniken: MRT Corpus callosum Thalamus Pons (Brücke) Wikimedia Commons: Category: Magnetic resonance imaging of the brain
Imaging Techniken: MRT
Imaging Techniken Entwicklung von Methoden, die es erlauben Hirnaktivität und Unterschiede in der Aktivität festzustellen Technik Funktionelle Magnetresonanztomographie (fmrt) Positronen-Emissions- Tomography (PET-Scan) Eigenschaften Indirekte Bestimmung der Hirnaktivität, z.b. BOLD ( blood oxygen level detection ) Zeitliche Auflösung im Sekundenbereich Detektion von Spurenmengen radioaktiver Isotope, die interessierende Moleküle markieren (z.b. 18F-desoxyglucose) Verwendung kurzlebiger Isotope, die lokal produziert werden müssen BOLD: Bestimmung des Verhältnisses von Oxyhämoglobin zu Desoxyhämoglobin (paramagnetisch) erhöhter Blutzufluss in aktiven Hirnregionen
Imaging Techniken: fmrt (BOLD) Kartierung der Aktivität von Hirnregionen Aktivität des Gehirns bei einer motorischen Aufgabe: Aktivierung des primären Motorkortex (schwarzer Pfeil) und des prämotorischen Kortex (weißer Pfeil) (Becker Junior et al. (2009) Neurovascular coupling and functional neuroimaging in epilepsy. J. Epilepsy Clin. Neurophysiol. 15)
Imaging Techniken: PET-Scan Kartierung der Aktivität von Hirnregionen F-18-FDG-PET (Campbell, Biologie)
Imaging Techniken: PET-Scan Kartierung der Aktivität von Hirnregionen Beispiel: Sprache und Sprechen Broca-Areal: Sprechfähigkeit Wernicke-Areal: Sprachverständnis (Campbell, Biologie)
Kartierung der differentiellen Aktivität von Hirnregionen von Alzheimer Patienten gegenüber einer gesunden Kontrollgruppe F-18-FDG-PET Imaging Techniken: PET-Scan (Dr. Weckesser, Universität Münster)
Imaging Techniken: PET-Scan Florbetapir ( 18 F) PET Scan von Patienten mit Mild Cognitive Impairment (MCI) und Alzheimer Krankheit (Doraiswamy et al. (2012) Amyloid-β assessed by florbetapir F 18 PET and 18- month cognitive decline: a multicenter study. Neurology 79:1636-44)
Imaging Techniken: PET-Scan Akkumulation von Ab im Gehirn beginnt Jahrzehnte vor dem Auftreten kognitiver Symptome Fleisher et al. (2012) Florbetapir PET analysis of amyloid-β deposition in the presenilin 1 E280A autosomal dominant Alzheimer s disease kindred: a cross-sectional study Lancet Neurol. 11:70227-2.
Zelluläres Imaging in Tiermodellen Auflösung von MRT, CT-Scan, fmrt und PET-Scan etwa 1 mm 1mm In der menschlichen Großhirnrinde gibt es 1 Milliarde synaptischer Verbindungen pro Kubikmillimeter
Zelluläres Imaging in Tiermodellen Entwicklung von Tiermodellen APP SDL Mäuse Florian Brandt GFP-Mäuse Alzheimer-Mäuse
Zelluläres Imaging in Tiermodellen
Zelluläres Imaging in Tiermodellen Verlust und Veränderung synaptischer Verschaltungen
Zelluläres Imaging in Tiermodellen Molekularer Mechanismus der LTP erfahrungsabhängige Strukturplastizität dünne ( thin ) Dornen: Lerndornen pilzförmige ( mushroom ) Dornen: Gedächtnisdornen nach LTP
Zelluläres Imaging in Tiermodellen brainbow Maus (Josh Sanes, Harvard Medical School)