Messung der Unterschiede im Gehirn Chemikalien, die bei Menschen, die leichte Probleme mit dem Speicher

Mit starken und gezielten, aber nicht-invasive Magnete an bestimmten stellen in den Gehirnen von Menschen mit und ohne milde “ lernen und Gedächtnis Probleme, die Johns Hopkins Forscher berichten, waren Sie in der Lage zu erkennen, Unterschiede in den Konzentrationen der Chemikalien im Gehirn, die die übertragung von Nachrichten zwischen den Neuronen. Die Stärke dieser Magnetfelder können die Forscher Messen winzigen Mengen und vergleichen Sie mehrere Gehirn Metaboliten Ebenen gleichzeitig. Diese Studien können letztlich helfen, zu offenbaren, was initiiert Speicher ab und kann vielleicht sogar Vorhersagen Demenz-Risiko.

Die Forscher glauben, dass die Messung dieser Daten im Laufe der Zeit wird es Ihnen ermöglichen, genauer zu erkennen und zu beschreiben, Veränderungen im Stoffwechsel im Gehirn, wie eine person schreitet aus gesunden, milden kognitiven Beeinträchtigung und der Demenz.

Die Ergebnisse wurden veröffentlicht in der Januar-Ausgabe von Neurobiology of Aging.

„Wir hoffen, eines Tages zur Verwendung dieser Technologie zu verstehen, die frühesten änderungen in die Chemie des Gehirns, die im Zusammenhang mit kognitiven und verhaltensbezogenen Symptome darstellen könnte neue Ansatzpunkte für Therapien“, sagt Gwenn S. Smith, Ph. D., der Richman Familie Professor für Alzheimer und Verwandte Krankheiten, Abteilung für Psychiatrie und Verhaltenswissenschaften an der Johns Hopkins University School of Medicine und Direktor der Abteilung für Gerontopsychiatrie und Neuropsychiatrie. „Recht jetzt, wir wissen nicht, die biologischen Mechanismus im Gehirn initiiert Beeinträchtigung des Gedächtnisses, und wir glauben, dass mit dieser Technik können wir schließlich in der Lage sein, zu verstehen, die Chemische Veränderungen im Gehirn auslösen, dass dieser Schaden, und vielleicht eines Tages eingreifen, um es zu verhindern.“

Die Forscher sagen, Sie hat erkannt, dass eine Abnahme in zwei bestimmte Chemische Botenstoffe GABA und Glutamat, in der Menschen mit milde kognitive Beeinträchtigung, verglichen mit denen, die es nicht haben.

Frühere Untersuchungen der Forscher zeigten, dass andere Arten der Bildgebung des Gehirns, insbesondere PET-scans, eindeutig erkennbar ist, die Neurotransmitter im Gehirn Chemische Botenstoffe—serotonin und Dopamin. Beide dieser Chemikalien beteiligt sind, in der Stimmung, Gedächtnis und kognitiven Fähigkeiten. Aber, jeder Chemikalie gemessen, die dieser Weg erfordert, dass sein eigener PET-scan.

Die Technologie der neuen Studie, die Magnet-Resonanz-Spektroskopie (MRS), ist sehr ähnlich wie die Magnetresonanztomographie (MRT), die verwendet starke Magnetfelder und Radiowellen zu erzeugen und projizieren Bilder von Geweben und Organen. In der Erwägung, dass die MRT in Erster Linie Maßnahmen, die das Gehirn Wasser, die FRAU wurde lange verwendet, um zu identifizieren, die chemischen Abbauprodukte oder Metaboliten, die in einer unbekannten Substanz basiert auf einem einzigartigen, oder „Unterschrift“ Gipfel der Substanzen, die in Reaktion auf bestimmte Schwingungen. FRAU verwendet eine Kombination aus einem starken Magneten und Radiowellen stimulieren Moleküle in das Gehirn führen verschiedene, kleine taumelnde Bewegungen. Computer-Analyse identifiziert dann die chemischen Metaboliten je nachdem, wo die Stacheln erscheinen auf einer Skala, die Reihen der Chemikalien, wie schnell die Signale erscheinen aus dieser taumelnde Bewegungen. Wie hoch und breit die spikes sind auf der Skala bestimmt, wie viel von der Chemikalie in der gezielten Gehirn-Bereich.

Bei der Verwendung von gemeinsamen, klinischen MRI-Geräten, jedoch sagen die Forscher, die Spitzen zu Bluten Ineinander, und Stoffe mit ähnlichen Strukturen nicht unterscheiden von einem anderen. Die Forscher begannen mit einem Gerät mit einem stärkeren Magneten, bekannt als 7-Tesla. Die magnetische Feld Stärke dieser Maschine mehr als 100 000 mal der Stärke des magnetischen Feldes der Erde.

„Wir suchen bei extrem kleinen Konzentrationen von Chemikalien in das Gehirn, mit Konzentrationen von etwa 50.000-mal kleiner als Wasser—im wesentlichen die sprichwörtlichen Nadeln im Heuhaufen“, sagt Georg Oeltzschner, Ph. D., postdoctoral fellow im Russell H. Morgan Department der Radiologie und der Radiologischen Wissenschaft an der Johns Hopkins University School of Medicine. „Die sehr niedrigen Signale und empfindliche Technologie ist der Grund, warum diese Technik nicht verwendet wurden zur Messung der Signale von den Chemikalien, die wir interessiert sind. Mit dem starken Magneten, wir sind in der Lage, um das signal zu verstärken und die Auflösung entscheidend.“

„Diese verschiedenen Chemikalien gemessen werden kann in einer einzelnen überprüfung und Ergänzung der Chemikalien im Gehirn, die wir Messen können mit der PET-scan,“ sagt Smith.

Erwarten zu sehen, Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung des Gehirns bei Menschen mit leichten kognitiven Beeinträchtigung im Vergleich mit gesunden Menschen, die Forscher rekrutierten 13 Menschen mit leichten kognitiven Beeinträchtigung, und 13 gesunden Kontrollen. Sieben der 26 Teilnehmer waren Frauen und die Teilnehmer waren durchschnittlich im Alter von 67.

Um zu bestätigen, dass die Teilnehmer hatten eine leichte kognitive Beeinträchtigung, mussten Sie erzielen mindestens ein-und-ein-Hälfte-standard-Abweichungen unter dem normalen Bereich auf dem California Verbal Learning Test oder der Brief Visuospatial Memory Test -, standard-tests von Speicher. Mit einem PET-scan zur Messung der amyloid-protein-plaques, die angezeigt werden frühzeitig in den Gehirnen von Menschen mit der Krankheit, in der Sie bestätigten, dass jeder Teilnehmer mit milde kognitive Beeinträchtigung hatten Hinweise, dass diese protein-plaques.

Die Forscher wollten Messen, Gehirn Neurotransmitter und Metaboliten finden sich in den teilen des Gehirns bekannt, um Veränderungen bei Menschen mit Alzheimer-Krankheit: dem anterioren Cingulum und dem posterioren Cingulum. Beide Orte fallen in den Teil des Gehirns, die für das denken und die Stimmung in der Mitte der Mittellinie teilt, dass das Gehirn in der rechten und linken Hemisphären, mit einem Standort in der Nähe der Vorderseite des Kopfes und die andere in der Nähe der Rückseite. Jedes MRS-scan für eine bestimmte Hirnregion, mit der 7-Tesla-magnet dauerte etwa 5-10 Minuten, um eine hinreichende Auflösung und signal-Stärke der chemischen Komponenten in jedem der Gehirn-Standorten.

Die Forscher identifizierten und verglichen Ebenen der Neurotransmitter GABA und Glutamat, der Metabolit N-acetylaspartylglutamate, das Antioxidans Glutathion, und die Marker der neuronalen Gesundheit N N N-acetylaspartate und myo-inositol, die auf den höheren Ebenen zeigt an Gehirn-Entzündung.

Der auffälligste Befund, sagt Smith, war ein 16-Prozent-Abnahme von GABA in den Gehirnen von Menschen, die leichten kognitiven Beeinträchtigung im Vergleich mit gesunden Menschen, unter Verwendung der chemischen Kreatin als Referenz zur Standardisierung von Metaboliten Ebenen von person zu person. Zum Beispiel, in der region in Richtung der Vorderseite des Gehirns, das Verhältnis von GABA, Kreatin war 0.42, bei gesunden Menschen im Vergleich 0.34 bei Menschen mit mild cognitive impairment. Sie fanden auch Senkungen von rund 6 Prozent im Glutamat im Gehirn von Menschen mit mild cognitive impairment.

„Diese Pilotstudie zeigt, dass wir mit FRAU zur Messung einzelner Stoffwechselprodukte im Gehirn, und wir können erkennen, Veränderungen im Gehirn Chemikalien, die zwischen gesunden Leute und Menschen mit einem Risiko für die Alzheimer-Krankheit,“ sagt Smith. „Jetzt können wir mit gear-up zu tun, eine größere Studie mit mehr Menschen, um aussagekräftigere Ergebnisse zu erhalten.“