Ihre alternde Gehirn: Ist es „use-it-or-lose-it“?

Ja, Ihr Gehirn ist wie ein Muskel: Wenn Sie nicht stärken und dehnen Sie Ihre Kapazitäten, es wird nicht liefern eine hohe performance.

Aber Ihr Gehirn ist nicht wie eine von diesen vergeben Muskeln, können Sie sich in einem Leben der Trägheit und dann Vergünstigungen bis gern, wenn Sie nehmen Sie Gewicht-training auf den Ruhestand. Nein, dein Gehirn ist mehr wie einer dieser Muskeln, dass wird Sie belohnen für Sie war es über die gesamte Länge Ihrer Lebensdauer.

Das ist nicht zu sagen, dass durch die lebenslange mentale gymnastik schützen Sie vor Verfall der kognitiven Fähigkeiten am Ende: Neue Forschung hat gefunden, dass es wohl nicht.

Aber während der late-life-Folien in die geistige Leistungsfähigkeit betreffen sowohl die geistig fit und gelöst, die Menschen, die sich kognitiv aktiv wird wahrscheinlich starten Sie Ihre altersbedingten psychischen Abstieg von einer höheren Barsch. Der abwärtskurs dieser beiden Gruppen kann nicht anders sein, aber Sie scheinen, um den Boden in verschiedenen Orten.

Wenn Sie ‚ ve verbrachte Ihr Leben in dem, was die Autoren der Studie nennen sich „geistig aufwändige Beschäftigungen,“ das soll eine gute Nachricht sein.

Willkommen auf der etwas weniger skurril Seite des jährlichen BMJ „Weihnachts-Ausgabe“ gegeben, über die jährlich einige Medizin ist albern, zügellos Fragen. Diese Studie, geleitet durch Forscher im Vereinigten Königreich, befasst sich mit dem „use it or lose it“ Hypothese—die weit verbreitete Annahme, dass eine person aufrechtzuerhalten oder zu verbessern seine oder Ihre kognitive Funktion, offset und altersbedingte Rückgänge in der geistigen Leistung, die durch den Eingriff in geistiges „Training.“

Fazit der Autoren: „Investitionen in die problem-Lösung, die das ganze Leben verbessern könnte kognitive Leistung, die ein Individuum mit einem höheren kognitiven Stelle aus zu sinken.“

Wenn ältere lieben öffnen Sie ein Weihnachtsgeschenk der Gehirn-Teaser, einem Schachbrett oder Sudoku-Rätsel, Sie kann fröhlich, der Sie daran erinnern, dass eine solche lebenslange mentale übung wird wahrscheinlich Verhaftung Ihren eventuellen psychischen Folie auf einem etwas höheren Punkt als es sonst vielleicht der Fall sein.

„Sicherlich, das ist so gut, ein Geschenk, wie jeder!“, schreiben die Autoren fröhlich.

Diese Ergebnisse wurden auf der Grundlage der Art von lang Laufenden Studie der kognitiven Gesundheit, die Sie gerade nicht finden, jeden Tag: An einem einzigen Junitag im Jahr 1947, jedes 11-jährige Kind, ging zur Schule in Schottland war, verabreichten die gleichen standardisierten Intelligenz-test. Wenn diese Schüler stellte sich 64 um das Jahr 2000, Forscher gefangen mit einer Gruppe von etwa 1.000 Schotten und Frauen, die getestet wurden, in Aberdeen, und wer könnte noch in dieser Stadt.

Mit einer standard-Maßnahme, die von kindheit intelligence in der hand, die Forscher rekrutierten nur schüchtern von 500 dieser Menschen, die für die weitere Untersuchung. Sie erfasst das Niveau der Bildung, die jeden erreicht hatte, und der geeichten jedem Rekruten Laufenden Ebene der geistigen Auseinandersetzung. Die Forscher dargelegt, um zu Folgen, diese Schotten für etwa die nächsten 15 Jahre, die Prüfung zwei Dimensionen der kognitiven Gesundheit—geistige Schnelligkeit und verbale Gedächtnisleistung—vier Zeiten, als Sie im Alter.

Am Ende der Studie können die Forscher vergleichen die kognitiven Bahnen der 98 Probanden im wesentlichen von der Grundschule bis zum Alter von 82 Jahren. Während die Studie die Rekruten unterschieden sich in Ihrer Ebenen des eintretenden Intelligenz, Schulbildung und lebenslange geistige engagement, konnten die Forscher Messen und berücksichtigen diese Faktoren zeigen auf, wie Sie beeinflusst kognitive Altern in Rekruten.

Nicht überraschend vielleicht, eine die Intelligenz des Kindes tendenziell zu fahren Bildungsniveau. Und diese beiden Faktoren wiederum tendenziell zu fahren lebenslanges intellektuelles engagement, die Studie gefunden. Aber auch nach Rechnungslegung für diese Faktoren, die Forscher fanden heraus, dass je größer das engagement bei der Problemlösung über die Lebensdauer, je höher eine person ist Ende-Leben kognitive Leistungsniveau, tendenziell. Und dann—ja—es war bergab von dort.

Die Autoren, geführt von den Forschern an der Universität von Aberdeen, zu betonen, dass seit der Studie ist die Beobachtung, es ist nicht möglich zu folgern, dass alle Einflussgrößen in Bezug auf kognitive Veränderung tatsächlich dazu führen, dass solche abzulehnen. Nicht gemessene Faktoren, wie Aspekte der individuellen Persönlichkeit, „kann Regeln, wie viel Mühe sich ältere Menschen in solche Aktivitäten, und warum,“ Sie beachten.

Die Ergebnisse sind im Allgemeinen konsistent mit dem Befund, dass Menschen, die besser ausgebildeten, und deren Karrierewege beteiligten sich mehr Intellektuelle Herausforderung, zum Aufbau einer „kognitiven reserve“, die Verzögerung der schlimmsten Plünderungen der Demenz. Im Vergleich zu Menschen mit weniger „kognitive reserve“, wie Menschen erscheinen zu navigieren täglichen Herausforderungen für längere trotz der physischen Kennzeichen einer fortgeschrittenen Demenz, in deren Gehirnen.

Einige Hirntumoren reagieren kann, um die Immuntherapie, neue Studie schlägt vor

Die Immuntherapie hat sich als wirksam erwiesen bei der Behandlung einer Reihe von Krebsarten, sondern Hirntumoren blieb hartnäckig beständig. Nun, eine neue Studie legt nahe, dass eine langsam wachsende Hirntumoren, die sich in betroffenen Patienten, die an Neurofibromatose Typ 1 (NF1) anfällig sein kann, ist die Immuntherapie, die das Immunsystem einen Schub im Kampf gegen den Krebs.

Die Ergebnisse, gemacht von einem internationalen Konsortium von Forschern an der Columbia University Vagelos College of Physicians and Surgeons, wurden online veröffentlicht heute in der Zeitschrift Nature Medicine.

Schätzungsweise 100.000 Personen in den Vereinigten Staaten haben NF1, eine erbliche Krankheit, kann dazu führen, dass die Entwicklung von Tumoren des gesamten Nervensystems, einschließlich eine Art von Gehirn-tumor genannt ein Gliom. Kinder haben in der Regel eine langsam wachsende Art von Gliom, in der Erwägung, dass Erwachsene oft ein aggressiver Typ.

Aber ob langsam wachsenden oder nicht, Gliome sind schwierig zu behandeln. Die meisten sind sehr resistent gegen Chemotherapie und Strahlentherapie können zu erschweren, anstatt Sie zu entlasten, Symptome, wie Kopfschmerzen und Krampfanfälle. Da die Tumoren in der Regel verschlingen empfindliche Regionen des Gehirns, eine Operation ist selten eine option.

Die Immuntherapie wurde erfolgreich für einige Patienten mit Melanom, Lymphom und ein paar andere Arten von Krebs. Aber klinische Studien haben gezeigt, dass, so weit, es ist unwirksam für Gehirn-Krebs im Allgemeinen.

Globale Studie untersuchte für Sicherheitslücken in NF1 Hirntumoren

Überraschend wenig war bekannt über die molekularen Veränderungen, die in NF1 Hirntumoren, die machte es schwierig, die Entwicklung von gezielten Therapien. In dieser Studie, die Forscher aus 25 Institutionen rund um die Welt-angeführt von Columbia Antonio Iavarone, MD, und Anna Lasorella, MD durchgeführt, eine detaillierte Analyse der tumor-Proben von 56 Patienten, die die erste umfassende Bestandsaufnahme der genetischen, epigenetischen, – und Immunsystem-Veränderungen im NF1 Gliomen.

„Dieses Lager wird uns eine viel bessere Vorstellung davon, wie zu entwerfen, individualisierte Behandlungen,“ Iavarone sagt, „aber zwei Erkenntnisse aus unserer Studie haben unmittelbare klinische Konsequenzen für die NF1-Patienten.“

Viele langsam wachsende NF1 Gliome scheinen anfällig für Immuntherapie

Die Immuntherapie ist unwirksam für die meisten Hirntumoren, weil der Tumor infiltriert mit einer großen Anzahl von Zellen, die sogenannten Makrophagen, vereiteln das Immunsystem angreifen.

Die neue Studie ergab, dass viele langsam wachsende NF1 Gliome enthalten nur wenige Makrophagen und Proteine zu produzieren, genannt neoantigens, dass auslösen kann ein Angriff des Immunsystems.

„Wir waren überrascht zu erfahren, dass rund 50 Prozent der langsam wachsenden NF1 Gliome enthielten große zahlen von T-Zellen, haben die Fähigkeit, Krebszellen zu vernichten“, sagt Lasorella. Diese „high-immun“ Tumoren sind gute Kandidaten für eine Behandlung mit der Immuntherapie, die auslösen könnten die T-Zellen, und klinische Studien sind nun geplant.

Diese Studie entdeckte auch, dass eine Untergruppe von Hirntumoren bei Patienten ohne NF1 teilen sich die gleichen molekularen Profil als die langsam wachsenden NF1 Gliomen. Zukünftige Studien müssen klären, ob diese „NF1-Gliom-wie“ Gehirn-Tumore weisen auch die gleiche Immunsystem-Funktionen und sind potenziell anfällig für die Immuntherapie.

Aggressive NF1 Gliomen könnte geschwächt werden, die mit DNA-schädigenden Medikamenten

Obwohl aggressive NF1-Tumoren waren vollgepackt mit Makrophagen und wahrscheinlich widerstehen Immuntherapie, die Forscher auch festgestellt, dass viele hatten einen genetischen defekt, möglicherweise lassen Sie empfindlicher auf DNA-schädigende Therapien.

Zellen in diesen aggressiven Tumoren reproduzieren können, aber die neuen Zellen enthalten viele DNA-Fehler. „Wenn wir behandeln die aggressive Tumoren mit DNA-schädigenden Agenzien, könnten wir einführen können, noch mehr DNA-Fehler, die schließlich verhindern, dass die Zellen replizieren und stall das Wachstum des Tumors“, sagt Iavarone.

Klassifizierung Gehirn mikroglia: Welche sind gut und welche sind schlecht? Neue Studie ist vielleicht die umfassendste Umfrage des Gehirns mikroglia jemals durchgeführten

Mikroglia sind bekannt, wichtig für Gehirn-Funktion. Die Immunzellen gefunden wurden, um zu schützen das Gehirn vor Verletzungen und Infektionen und sind entscheidend bei der Entwicklung des Gehirns zu helfen, schaltungen verdrahten richtig. Sie scheinen auch eine Rolle bei der Krankheit — zeigt sich, zum Beispiel, um Gehirn-plaques bei Menschen mit Alzheimer-Krankheit.

Es stellt sich heraus, mikroglia sind nicht monolithisch. Sie kommen in verschiedenen Geschmacksrichtungen, und im Gegensatz das Gehirn die Nervenzellen, Sie sind immer im Wandel. Tim Hammond, PhD, Neurowissenschaftler in der Stevens-Labor bei Boston Children ‚ s Hospital, zeigten, dass dies in einer ambitionierten Studie, vielleicht die umfassendste Umfrage der mikroglia, die jemals durchgeführt. In der vergangenen Woche veröffentlichten Immunität, die Ergebnisse eröffnen ein neues Kapitel im Gehirn exploration.

„Bis jetzt hatten wir nicht eine gute Möglichkeit der Klassifizierung von mikroglia,“ Hammond sagt. „Wir konnten nur sagen, wie verzweigt Sie sehen, wie dicht Sie schauen unter dem Mikroskop. Wir wollten eine Vorstellung davon bekommen, was mikroglia waren, Taten Sie, und ‚denken.'“

Lauschangriffe auf mikroglia im Laufe der Zeit

Angefangen mit Mäusen, Hammond und seine Kollegen sequenzierten RNA aus mehr als 76,000 einzelnen mikroglia zu sehen, welche Gene wurden ein-oder ausgeschaltet, mit einer Technik bekannt als Drop-seq, entwickelt in McCarroll ‚ s lab. Die Zellen wurden Stichprobe aus allen über das Gehirn und den ganzen Tieren Lebensdauer (beginnend vor der Geburt), als auch nach akuter Hirnschädigung.

Die genetische „Signaturen“ erlaubt Hammond zu klassifizieren, die mikroglia in mindestens neun verschiedene Gruppen, darunter auch einige Arten nie in der Vergangenheit erkannt. Einige Arten erschienen fast ausschließlich in der embryonalen oder Neugeborenen Stufen, andere nur nach Verletzungen.

„Die Unterschriften auch sagen, als etwas über das, was diese Zellen tun,“ stellt er fest. „Wenn wir sehen, mikroglia bei Krankheit, zum Beispiel, können wir beginnen Sie zu analysieren: Sind Sie ein Beitrag, um die Krankheit, oder sind Sie versucht, das Gehirn reparieren? Wir denken, dies wird Ihnen helfen entdecken Sie neue und interessante Rollen für mikroglia, die nicht bekannt vor.“

Zuordnung der mikroglia

Hammond ging dann einen Schritt weiter. Er überzog die Einstufungen auf einer Karte des Gehirns, um zu sehen, wie die verschiedenen Sorten von mikroglia wurden räumlich verteilt sind.

Dies ergab einige interessante Muster. Eine Gruppe der mikroglia, zum Beispiel (Gruppe 4 in der schematischen Darstellung oben), eher cluster in der Nähe des Gehirns der sich entwickelnden weißen Substanz. Dieses schlägt vor, dass Sie beteiligt sein könnten, die in myelination, in die Nerven-Fasern eine Schicht von Isolation um Ihnen zu helfen, Signale über längere Strecken.

„Wir sehen nicht die mikroglia zu jeder anderen Zeit Punkt oder Bereich des Gehirns“, sagt Hammond. „Wir denken, dass Sie wichtig sein könnten, wie die weiße Substanz entwickelt, und wie Axone eine Verbindung zu verschiedenen teilen des Gehirns.“

In Krankheit und In Gesundheit

Eine weitere kleine, aber wichtige microglial Bevölkerung (Gruppe 8 im Schaltplan) kam, um Licht in die Krankheit einstellen. Das team fand es zuerst in einem Maus-Modell imitiert die multiple Sklerose, die mit einem Verlust von myelination, und später in Hirngewebe von Patienten mit MS.

„Diese mikroglia sind sehr entzündliche verglichen mit normalen mikroglia“, sagt Hammond. „Es könnte eine pathologische Untergruppe, die wir normalerweise nicht sehen würde, sondern weil wir sequenzierten so viele mikroglia waren wir in der Lage, zu erkennen, diese kleine Bevölkerung.“

Insgesamt mikroglia wurden verschiedenste früh in der Entwicklung des Gehirns, das Gehirn im Alter und bei Krankheit. Die Forscher denken, dass diese einzelnen Gruppen können Aufschluss darüber, was die Zellen tun, und was lokale cues Sie reagieren.

Regie Therapie?

All diese Informationen sollten den Wissenschaftlern helfen, Sortieren die „guten“ von den „bösen“, wenn es um mikroglia, insbesondere in sogenannten aktivierten mikrogliazellen erscheinen des Gehirns nach Verletzungen und bei Erkrankungen wie Autismus und Alzheimer-Krankheit. Dies könnte helfen, leiten Sie die Entwicklung von Medikamenten zu fördern, die positiven mikroglia Teilmengen und blockieren die schädlichen diejenigen.

„Tim ist arbeiten, hat weitreichende Implikationen für die Entwicklung neuer mikroglia Biomarker und tools, die verwendet werden können, zu verfolgen, zu identifizieren und zu manipulieren, bestimmte Bevölkerungsgruppen, sowohl in Gesundheit und Krankheit“, sagt Beth Stevens, PhD, co-entsprechenden Autor auf dem Papier mit McCarroll und ein principal investigator im Boston Children ‚ s F. M. Kirby Neurobiology Center.

Stevens ist auch ein Howard Hughes Medical Institute investigator. Die Studie wurde unterstützt durch die Simons Foundation/SFARI (grant #346197), Rettsyndrome.org (#3214), Silvio O. Conte Center (NIH #P50MH112491), der Stanley-Mitte für Psychiatrische Forschung am Broad Institute of Harvard und des MIT, einen Helen-Heu-Whitney-Stipendium und der Lundbeck-Stiftung. Siehe das Papier für eine vollständige Liste der Autoren und Zugehörigkeit.

Chemo Gehirn Kann durch Wirkungen auf Helfer-Zellen. Der Befund Könnte dazu Führen, Mögliche Behandlungen.

"Chemo Gehirn," die Probleme mit denken und Gedächtnis gebunden Chemotherapie, kann eine frustrierende und sogar schwächenden Nebenwirkung der Krebsbehandlung. Doch, genau das, was verursacht die Erkrankung ist unklar.

Nun, einer neuen Tier-Studie, heute veröffentlicht (Dez. 6) in der Zeitschrift Cell, bietet einen Einblick in, wie bestimmte Chemotherapie-Medikamente beeinflussen die Gehirn-Zellen. Die Studie deutet darauf hin, dass eine Häufig verwendete Chemotherapie-Medikament namens Methotrexat, verursacht Probleme in der brain's "- Helfer-Zellen."

What's mehr, die Studie identifiziert eine mögliche medikamentöse Behandlung für chemo Gehirn. Wenn dieses Medikament wurde gegeben, um Mäuse empfangenden Methotrexat, es Umgekehrt einige Symptome der Erkrankung. [10 Dinge, Die Sie Didn't Wissen Über das Gehirn]

Da jedoch die Studie wurde in Mäusen, die viel mehr Forschung ist notwendig, um zu sehen, ob die Behandlung könnte dazu beitragen, Menschen, die Chemotherapie erhalten.

Noch, "it's ein spannender moment," Studie leitende Autor Michelle Monje, ein außerordentlicher professor von Neurologie und neurologische Wissenschaften an der Stanford University School of Medicine, sagte in einer Erklärung. "Wenn wir verstehen, die zellulären und molekularen Mechanismen, die dazu beitragen, um die kognitive Dysfunktion nach der Krebs-Therapie, die uns helfen werden, die Entwicklung von Strategien für eine effektive Behandlung."

Gehirn auf chemo

Chemo Gehirn umfasst Symptome wie Konzentrationsschwierigkeiten, ein Gefühl der "psychische fogginess," Speicher-Probleme, Schwierigkeiten mit multitasking und länger als üblich zu vervollständigen routine-Aufgaben, nach der Mayo Clinic. Symptome Verweilen können, für Monate oder sogar Jahre nach einer patient's final Behandlung von Krebs und möglicherweise verhindern, dass einige Krebs-überlebenden von der Rückkehr zur Arbeit.

"It's wunderbar, dass they'wieder am Leben, aber Ihre Lebensqualität ist wirklich leiden," der Erstautor der Studie, Erin Gibson, research scientist an der Stanford, sagte in der Erklärung. "Wenn wir irgendetwas tun können, um zu verbessern, gibt es eine riesige Bevölkerung, die profitieren könnten."

Wissenschaftler wissen, dass Chemotherapie-Medikamente Ziel der body's schnell teilenden Zellen, wie Haarfollikel, aber genau, wie die Medikamente beeinflussen die Gehirn-Zellen ist noch nicht vollständig verstanden. (Gehirn-Zellen don’t teilen an einer schnellen rate.)

Die neue Studie konzentrierte sich auf, wie eine Chemotherapie wirkt sich auf die brain's "- Helfer-Zellen," Gliazellen genannt, die Ihnen Unterstützung für die brain's-Neuronen. Die Neuronen sind verantwortlich für das senden Signale in das Gehirn. Insbesondere die Forscher untersuchten drei Typen von Gliazellen: oligodendrozyten, die produzieren eine schützende Hülle um Nervenfasern genannt myelin; Astrozyten, sternförmigen Zellen, die Verknüpfung von Neuronen, die Ihre Blutversorgung; und der mikroglia, die Immunzellen, die können fressen, beschädigte Nerven-Zellen oder schädliche Erreger an.

In den Experimenten der Forscher geleitet in Mäuse, die Behandlung mit Methotrexat gebunden war, um Probleme in allen drei Arten von Gliazellen. Die Experimente vorgeschlagen, dass die Chemotherapie wirkt auf die Zellen in der folgenden Weise: Methotrexat-Behandlung führt zu einer langfristigen Aktivierung von mikroglia, die in wiederum führt zu Entzündungen, die angezeigt wird, um Probleme zu verursachen, die für beide oligodendrozyten und Astrozyten. Zum Beispiel, Zellen, oligodendrozyten Schwierigkeiten haben, das erreichen einer Reifen Phase, die dazu führt, dünner myelin.

Behandlung für chemo Gehirn?

Gegeben, dass die Chemotherapie erschien zur Aktivierung der mikroglia, die Forscher verabreicht, ein Medikament bekannt, um zum Abbau der mikroglia. Die Droge, genannt PLX5622, ist eine experimentelle Substanz, die bereits in klinischen Studien für andere Verwendungen.

Die Mäuse erhielten Methotrexat allein hatte Mühe, die Unterscheidung zwischen neuen und bekannten Objekten, ein Zeichen der "chemo brain" bei den Tieren. Aber in den Mäusen, das waren auch behandelt mit PLX5622, dieses Verhalten ging Weg. PLX5622 auch Umgekehrt, viele der Anomalien, die zuvor in den oligodendrozyten und Astrozyten.

Monje erzählte Live-Wissenschaft war Sie "encouraged" durch diese Erkenntnis, vor allem, weil PLX5622 bereits getestet wird, in die Menschen, "also der Weg in die klinische [verwenden] ist machbar."

Allerdings "es gibt noch eine Menge Arbeit zu tun, und viele Fragen bleiben," Monje sagte. Zum Beispiel, wenn die Therapie müssen angegeben werden, und für wie lange, für beste Ergebnisse; und welche Nebenwirkungen würde die Behandlung verursachen for Krebs-Patienten?

Einige dieser Fragen würden beantwortet werden müssen, in Tier-Studien bevor eine Studie in der Menschen beginnen konnte, sagte Sie.

Darüber hinaus it's möglich, die Ergebnisse der Studie gelten für andere Krebs-Medikamente, dass die Arbeit in ähnlicher Weise wie Methotrexat, aber jede Krebs-Therapie sollte untersucht werden getrennt, um das zu beurteilen, Monje sagte.

"Wie wir verstehen, mehr über die “ Mechanismen, durch die eine Methotrexat und andere Krebs-Therapien verändern die Funktion von … Gehirnzellen, die wir möglicherweise in der Lage zu entwickeln effective" Behandlungen zu lindern oder gar zu verhindern, chemo-Gehirn, Monje sagte.

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Ursprünglich veröffentlicht auf Live-Wissenschaft.

Das hinzufügen neuer Kanäle zum Gehirn Fernbedienung

Durch die Aktivierung von super-schnell-Fernbedienung von spezifischen Zellen, Licht-aktivierte Proteine können die Forscher zur Untersuchung der Funktion der einzelnen Neuronen in einem großen Netzwerk—sogar ein ganzes Gehirn. Nun, einer der Pioniere der „optogenetik“ und Kollegen erstellt haben, sind zwei neue tools—protein-Poren, die, wenn beleuchtet ermöglichen Ca2 in Zellen oder K aus—für Schalt-Neuronen auf ein oder aus mit Hilfe von Licht. Publiziert in Frontiers in Neuroscience, Ihre Studie zeigt, dass diese synthetischen ‚Ionenkanäle‘ kann verwendet werden, um die Kontrolle bestimmter Nervenzellen, sogar mit lebenden Tieren.

Controlling Neuronen mit Licht

Georg Nagel Forschungsgruppe an der Universität Würzburg vereint die DNA aus dem ganzen reiche des Lebens—von aquatischen Wärme liebende Bakterien Kühe—zum erstellen von hybrid-Ionen-Kanäle, die sich öffnen, wenn animiert durch Licht. Ionenkanäle aktivieren erregbar Zellen wie Neuronen zu generieren und transportieren elektrische Signale, indem Sie geladene Ionen übergeben durch die Zellmembran.

„Durch die Konstruktion von spezifischen Neuronen, diese auszudrücken Kanäle, wir können einschalten und ausschalten mit Licht“, erklärt Nagel.

Die optogenetik wurde zuerst geboren, wenn Nagel und langjähriger Mitarbeiter Peter Hegemann isoliert von Grünalgen zwei Licht-aktivierte Kanäle genannt ‚channelrhodopsins‘. Diese ermöglichen den positiv geladenen Ionen, insbesondere Na – zu geben und erregen Nervenzellen.

Nach dem Erfolg von channelrhodopsins, eine andere Natürliche optogenetische Ionen-Kanal ‚halorhodopsin‘ wurde entwickelt für die Verwendung als ein neuron-Schalldämpfer. Wenn beleuchtet, halorhodopsin hemmt die neuronalen Signale mit Licht-induzierten einstroms von negativ geladenen Cl – Ionen.

Mit der riesigen Nachfrage nach noch mehr optogenetische Werkzeuge, Nagel-und andere Verwendung von gen-editing-Techniken zum erstellen von synthetischen Licht-aktivierte Kanäle mit neuen Eigenschaften.

„Channelrhodopsins niedrige Ca2 Permeabilität und Cl – – Kanälen wie halorhodopsin können tatsächlich begeistern Zellen, die eine hohe Cl – Gehalt. Trotz einer wachsenden Zahl von synthetischen alternativen, hoch-durchlässigen, Licht-empfindliche Kanäle, die selektiv Ca2 in Zellen—oder unterdrücken, indem man K aus—weiterhin ganz oben auf vielen Wunschlisten.“

Engineering-der neue control-Schalter

Der Bau von neuen Licht-aktivierten tools für Na /Ca2-und K-Bewegung in und aus Zellen, die Gruppe nahm zwei vorhandenen Ionenkanäle aktiviert durch einen universal-Zell-Botenstoff namens ‚cAMP‘ und fusioniert jeder mit einem bakteriellen Enzym, das produziert cAMP in Reaktion auf Licht.

„Wir haben versucht, die Fixierung der DNA-Segmente, die in verschiedene Möglichkeiten, die Konfiguration zu finden mit dem höchsten Licht-aktivierte Ionen-Durchlässigkeit“, sagt senior Autor der Studie und Nagel Schützling Dr. Shiqiang Gao.

Die Ergebnisse waren eine höchst Ca2 -permeable, und einer stark durchlässigen K -selektiven Kanal, die jeweils aktiviert durch blau-Licht.

Mit Mitarbeiter Dr. Dennis Pauls von der Universität Würzburg, Professor Robert Kittel und Dr. Nadine Ehmann von der Universität Leipzig, der Nagel-Gruppe, die über die Prüfung dieser neu geschaffenen Kanäle in Drosophila (Frucht-Fliegen) Neuronen und mit Dr. Christine Gee und Ph. D. student Oana Constantin von der ZMNH Hamburg in Ratten-Neuronen.

„Diese neuen Kanäle, wenn beleuchtet aktiviert oder gehemmt isolierten Ratten-Neuronen, bzw.“, berichtet Dr. Gee „und verursacht Körper Kontraktion oder Entspannung, als Ausdruck der motorischen Nervenzellen im gesamten Drosophila-Larven“, ergänzt Dr. Pauls.

Würdig Ergänzungen der optogenetische toolkit

Die Autoren betonen die potenziellen Nachteile der Verwendung von cAMP zu vermitteln Licht-Reaktionsfähigkeit in diese Kanäle.

„cAMP selbst ist ein wichtiger Gesandter in vielen zellprozessen, so steuert auszudrücken, nur die bakterielle cAMP-produzierenden Enzyms erforderlich sind, um zu unterscheiden zwischen den Auswirkungen der Licht-induzierten cAMP -, Ca2 und K .

„Darüber hinaus Lager, die von anderen Enzymen native zu der Zelle könnte direkt aktivieren die Kanäle. Das wahrscheinlich erklärt, warum die Fruchtfliege Larven entwickelt, um express die neuen Kanäle sind kleiner, bewegen sich etwas langsamer, und nicht, um zu Reifen in Erwachsenen Fliegen.

Gao und Nagel sind dennoch zuversichtlich, dass Ihre neuesten Beiträge sind eine wertvolle Ergänzung für die optogenetische toolkit, verdient eine weitere Charakterisierung und Entwicklung.

Wichtige Daten lassen set für Anfang 2019, da die Einstellung hüllt sich für den landesweit größten adolescent brain-Studie

Forschungsteams auf der ganzen Welt warten sehnsüchtig auf ein major-release von Daten aus der größten Studie, die jemals versucht, auf das Gehirn eines heranwachsenden.

FIU ist einer von 21 Standorten studieren fast 11,874 Teilnehmer gemeinsam, darunter 2.100 von Zwillinge oder Drillinge. Forscher Folgen die Kinder, derzeit im Alter zwischen 9 und 10, durch die Jungen Erwachsenenalter. Die Rekrutierung für die Teilnehmer wrapped up in diesem Herbst.

Die ABCD-Studie ist ein Nationales Wahrzeichen Studie auf die Entwicklung des Gehirns und die Gesundheit von Kindern erhöhen könnten, dass das Verständnis von Umwelt -, sozial-genetische und andere biologische Faktoren, die Einfluss auf Gehirn und die kognitive Entwicklung. Erkenntnisse könnten Faktoren aufzudecken, die zu verbessern oder zu stören, das Leben eines Jungen Menschen Flugbahn.

„Schon viele eindrucksvolle Veröffentlichungen mit Daten aus der ersten ABCD-Daten freigeben, einschließlich mehrere der FIU Ermittler“, sagte Raul Gonzalez principal investigator für ABCD an die FIU. „Diese neuen Daten Version viel erwartet und ermöglicht das testen von vielen wichtigen Hypothesen über die frühen teenager-Gesundheit, Hirnfunktion, sowie biologische und kontextuelle Faktoren.“

Gonzalez ist ein außerordentlicher professor von Psychologie, Psychiatrie und Immunologie, und Forscher an der FIU Zentrum für Kinder und Familien. Er ist führender der 14-köpfigen Forscherteam von der FIU ‚ s College of Arts, Sciences & Bildung und Robert Stempel College of Public Health & Sozialen Arbeit. Das Projekt schließt ein Kind die psychische Gesundheit und soziale Arbeit-Experten sowie Psychologen und Physiker, die über langjährige track records in Drogenmissbrauch-Forschung und der kognitiven Neurowissenschaft.

Erste Daten von der ersten mit 4.500 Kinder eingeschrieben in der Studie wurde veröffentlicht im Februar mit dem nächsten Datensatz kommen später in diesem Monat. Der vorläufige release-Daten wird mehrere wichtige updates für die wachsende ABCD-Daten, während die Studie im Gange ist. Dies bedeutet, dass beide ABCD Ermittler und nicht-ABCD-Forscher haben Zugriff auf die Datensätze zu verfolgen Ihre eigenen Forschungsinteressen. Daten aus der gesamten Kohorte wird ab Anfang 2019.

Mit diesen Daten können die Wissenschaftler betrachten Gehirn Merkmale im Zusammenhang mit Impulsivität und traumatischen Ereignissen. Sie können die Studie die Auswirkungen der Gesundheits Verhaltensweisen wie Schlaf und körperlicher Aktivität auf die kognitive und die Entwicklung des Gehirns. Sie können auch einen Blick auf Merkmale im Zusammenhang mit Medien-Nutzung, einschließlich Bildschirm verbrachten Zeit.

Forscher an der FIU untersuchen, ob zweisprachige Kinder haben einen Vorteil gegenüber den einsprachigen Kindern, wenn es um Problemlösungen oder die Kontrolle über das Verhalten. Sie sind auch der Suche, wie die Anzahl der Geschwister ein Kind hat, kann Auswirkungen auf seine oder Ihre Entwicklung des Gehirns.

Gehirnerschütterung: Unterschätztes Risiko



Sport oder kleine Unfälle führen schnell zu einer Gehirnerschütterung. Oft werden diese leichten Schädel-Hirn-Verletzungen unterschätzt. Erfahren Sie mehr über Symptome, Therapie und mögliche Spätfolgen

Wenn zwei Fußballspieler beim Kopfball zusammenstoßen, kommt es leicht zu einer Gehirnerschütterung

Den Abend des 26. Mai 2018 wird der Torwart Loris Karius wohl nie vergessen. Er endete mit bitteren Tränen, mit einer Entschuldigung bei den Fans, mit gegen ihn gerichteten Morddrohungen. Der deutsche Fußball-Profi hatte im Champions-League-Finale zwei schwere Fehler begangen – Patzer, wie sie sonst nur Kreisliga-Torhütern unterlaufen. Sie kosteten Karius’ Verein FC Liverpool den möglichen Sieg. Allein in Deutschland verfolgten fast zehn Millionen Fernsehzuschauer das Drama. Was war da los?

Das fragten sich auch die Verantwort­lichen des britischen Vereins. Sie schickten ihren Spieler zu einer Untersuchung in eine renommierte Klinik im US-amerikanischen Boston. Ergebnis: Karius litt an einer Einschränkung des räumlichen Sehens sowie weiteren Symp­tomen. Zwei Minuten vor seinem ersten Blackout hatte ihm der gegnerische Verteidiger Sergio Ramos einen Ellbogen-Stoß an die Schläfe verpasst. Dabei habe Karius eine Gehirnerschütterung erlitten, die seine Sehstörung erkläre, so die Ärzte.

Ursachen einer Gehirnerschütterung: Sport, Unfälle und Stürze

Dass Sportler trotz Verletzung weiterspielen, ist nicht ungewöhnlich. Und das nicht nur im Profibereich, sondern auch bei Amateuren und im Schulsport. Vor allem beim Sport, aber auch bei anderen Unfällen oder Stürzen erleiden viele Menschen eine Gehirnerschütterung. 230 000 lagen im Jahr 2016 damit in einem deutschen Krankenhaus, so die Diagnosedaten der Kliniken. Die Dunkelziffer sei viel höher, vermutet ­Dr. Axel Gänsslen, Oberarzt an der unfallchirurgischen Klinik des Klinikums Wolfsburg. Er ist einer der Mannschafts­ärzte des Eishockey-Bundesligisten Grizzlys Wolfsburg und hat deshalb viel Erfahrung mit Gehirnerschütterungen.

Eishockey ist einer Analyse der gesetzlichen Unfallversicherung zufolge in Deutschland jene Sportart, aufgrund derer am häufigsten Schädel-Hirn-Verletzungen diagnostiziert werden. Sein Nebenjob hat Gänsslen dazu bewogen, die Initiative "Schütz deinen Kopf" mitzugründen. Diese versucht, Ärzte, Sportler, Lehrer, Schüler und Eltern für das Thema zu sensibilisieren. Dazu zählt die Aufklärung über Warnzeichen – die offenbar selbst Mediziner häufig unterschätzen.

Die häufigsten Ursachen für eine Gehirnerschütterung


Sportunfälle

Abenteuer pur: Beim Actionsport (hier: Canyoning), vor allem aber bei Kontakt­sportarten wie etwa Fußball und Eishockey, kommt es besonders häufig zu Gehirn­erschütterungen.

Verkehrsunfälle

Bei Kollisionen im Straßenverkehr wird oft auch der Kopf verletzt – insbesondere bei Radfahrern, die keinen Helm tragen.

Stürze

Ob die Leiter umfällt oder der Teppich wegrutscht: Auch beim Heimwerken kann man sich den Kopf anschlagen.

Symptome einer Gehirnerschütterung: Vielfältig und unspezifisch

Noch immer dominiert in der Bevölkerung zum Beispiel die Vorstellung, dass eine Gehirnerschütterung stets mit Bewusstlosigkeit verbunden ist. Das trifft jedoch nur in rund jedem zehnten Fall zu. Manche Patienten haben lediglich Kopfschmerzen, andere müssen sich erbrechen. Betroffene können unter Schwindel oder Sehstörungen leiden, ebenso an Konzentrationsstörungen oder Schläfrigkeit. "Was ihre Symptome betrifft, ist die ­Gehirnerschütterung ein Chamäleon", erläutert Unfallchirurg Gänsslen.

Ähnliches gilt für die möglichen Konsequenzen. Die Reaktionszeit kann sich verlangsamen, die Aufmerksamkeit gestört, der Gleichgewichtssinn beeinträchtigt sein. Möglich sind zudem lang anhaltende Kopfschmerzen, Schlafprobleme und depressive Verstimmungen. Auch das Risiko für Erkrankungen wie Demenz oder Parkinson wird durch eine Kopfverletzung leicht erhöht. All das kann sich verschlimmern, wenn die Schädel­­decke trotz noch nicht ausgeheilter Gehirnerschütterung einen weiteren Stoß oder Schlag abbekommt. Das Risiko, dass die Symptome chronifizieren, also die Beschwerden dauerhaft auftreten, steigt dann ebenfalls.

Therapie: Überwachung im Krankenhaus und Ruhe

Deshalb ist es enorm wichtig, dass Sportler bei einer Kopfverletzung sofort untersucht werden und das Spielfeld verlassen, wenn sich der Verdacht auf eine Gehirnerschütterung bestätigt. Auch wer sich auf andere Weise den Kopf heftig stößt, sollte einen Arzt aufsuchen. Meist wird der Patient dann 24 Stunden lang im Krankenhaus überwacht. Denn auch schwe­rere Folgen wie beispielsweise eine Hirnblutung oder -schwellung sind möglich und machen sich häufig nicht sofort bemerkbar. 

Die weitere Therapie besteht in der Regel in ein bis zwei Tagen Ruhe für Körper und Geist. Anders als früher sollten Patienten jedoch nicht eine Woche lang im verdunkelten Zimmer das Bett hüten. "Auf jegliche Reize zu verzichten verzögert die Erholung eher", sagt Experte Gänsslen. Wer nicht licht- und lärm­­empfindlich ist und nicht an Schwindel leidet, kann schon am selben Tag einen Spaziergang machen. Und an den folgenden stufenweise aktiver werden. Verschlechtern sich dabei die Symptome wieder, muss der Patient allerdings bereit sein, die Belastung erneut zu reduzieren.

Dauer der Genesung: Zwischen einer und vier Wochen

Richtig behandelt heilen rund 85 Prozent aller Gehirnerschütterungen binnen einer Woche, 97 Prozent innerhalb von vier Wochen folgenlos aus. Ob etwa Sportler dann schon voll belastbar sind und Schüler wieder am Sportunterricht teilnehmen können, sollte ein Arzt im Einzelfall entscheiden. Allerdings wären dafür spezielle Nachuntersuchungen notwendig. Diese seien jedoch in Deutschland kaum etabliert – ein Manko, wie Eishockey-Teamarzt Gänsslen findet.

Nur ein kleiner Teil der Patienten leidet jahrelang an den Folgen einer Gehirnerschütterung. Verschiedene Faktoren erhöhen dieses Risiko, etwa eine frühere Kopfverletzung oder weitere Erkrankungen wie Migräne, eine Depression oder ein Aufmerksamkeitsdefizit-Syndrom. Allerdings: "Nicht alles, was sich nach Spätfolgen anhört, sind auch welche", sagt der Neurologe und Sportmediziner Professor Claus Reinsberger von der Universität Paderborn.

Spätfolgen: Ein weiterer Schlag auf den Kopf ist gefährlich

Ein Arzt sollte zum Beispiel abklären, ob Schwindel oder Schlafstörungen nicht eine andere Ursache haben, und dann bei Bedarf die Behandlung anpassen. Dazu sollten je nach Symptom verschiedene Fachärzte zusammenarbeiten, so Reinsberger. Zum Beispiel Neurologen, Psycho­logen, Hals-Nasen-Ohren-Ärzte und Psychiater. Denn die Symptome einer Gehirnerschütterung fallen stark unterschiedlich aus. Sie hängen nicht unmittelbar davon ab, wo ein Stoß den Schädel traf. Das Gehirn prallt nicht nur an dieser Stelle an die Schädeldecke, wie man lange dachte.

Es wirken Rotations- und Scherkräfte, die ein Übriges tun. Noch komplizierter stellen sich die molekularen Veränderungen dar. Vereinfacht gesagt, erleiden die Nervenzellen im Gehirn ein Energiedefizit, das erst einmal ausgeglichen werden muss. Schwierig wird das insbesondere, wenn vor Ende dieser Erholungs­phase ein zweiter Schlag auf den Kopf folgt. Dieser "second impact", wie Fachleute sagen, kann schwere Gehirnschäden nach sich ziehen – in seltenen Fällen sogar den Tod.

Mögliche Symptome bei einer Gehirnerschütterung





Wiederholte Hirnverletzungen können auch zu einer sogenannten Chronisch Traumatischen Enzephalopathie (CTE) führen – zu einer Gehirnkrankheit mit demenzähnlichen Ablagerungen in den Zellen. Bekannt wurden solche Fälle durch Untersuchungen an verstorbenen American-Football-Spielern. Bei ihnen veränderte sich häufig der Charakter, sie hatten Wutausbrüche, wurden depressiv, teils dement, manche nahmen sich das Leben.

Sportpause bei Verdacht auf eine Gehirnerschütterung

Ob CTE auch bei weniger risikoreichen Sportarten vorkommen kann, ist noch unklar. Fest steht jedoch, dass man mit einer Gehirnerschütterung nicht weiterspielen sollte. Immerhin tut sich inzwischen etwas, sagt Claus Reinsberger – im American Football, im Eishockey und auch im Fußball. Der europäische und der Weltfußballverband haben zum Beispiel die Drei-Minuten-Regel eingeführt. Bei Verdacht auf eine Gehirnerschütterung muss der Schiedsrichter ein Fußballspiel für bis zu drei Minuten unterbrechen, damit der Mannschaftsarzt den Spieler untersuchen kann.

Noch wird diese Regel aber nicht rigoros genug angewandt, urteilt Neurologe Reinsberger. Die Initiative "Schütz deinen Kopf" hat eine App entwickelt, die im Amateursport nützen könnte. Die kostenlose Smartphone-Anwendung "GET – Gehirn erschüttert?", zu erhalten in App Stores, soll ­dabei helfen, das Risiko einer Gehirnerschütterung besser einzuschätzen. Sie beinhaltet zum Beispiel einen ­Reaktionstest und misst die Zeit, die der Verletzte zum Ablesen einer Zahlenreihe benötigt. Die Antworten auf spezielle Fragen, etwa zum Spielort, können den Verdacht erhärten.

Bald neue Diagnosemöglichkeit durch Biomarker?

Auch die Medizin sucht nach Wegen zu einer schnellen und objektiven Diagnose. Experten wie Professor Peter Biberthaler, Direktor der Unfallchi­­rurgie am Münchner Klinikum rechts der Isar, arbeiten an Bluttests. Moleküle sollen dabei als Biomarker dienen. "Damit könnten wir zum Beispiel feststellen, ob ein Patient eine Computertomografie benötigt, weil der Verdacht auf eine Hirnblutung besteht", erklärt Biberthaler. 

In den USA wurde ein erster solcher Biotest bereits zugelassen, ist aber noch nicht anwendungsreif. Je nach Biomarker-Wert könnte in Zukunft ein Arzt entscheiden, ob ein Spieler wieder trainieren darf. Selbst bei objektiver, sicherer Dia­gnose bleibt jedoch entscheidend: ­Eine Gehirnerschütterung ist keine Bagatelle. Wer weiterspielt, riskiert längst nicht nur die Häme seiner Fans.

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