Durch die Untersuchung des Gehirns von männlichen und weiblichen Mäusen mittels funktioneller MRT hat ein Team des Zentrums für biologische und medizinische Magnetresonanz die Auswirkungen des Geschlechts, des Alters und der Beleuchtungsbedingungen auf die Ruheverbindungen zwischen verschiedenen Hirnregionen, die an Funktionen wie Gedächtniskonsolidierung und der Verarbeitung visueller oder auditiver Daten beteiligt sind, aufgezeigt. Diese Ergebnisse wurden in der Zeitschrift NeuroImage veröffentlicht.
Im Ruhezustand, das heißt in Abwesenheit externer Reize oder Aufgaben, die vom Individuum ausgeführt werden, zeigen bestimmte Gruppen von Neuronen eine synchrone Aktivität, die auf Verbindungen mit anderen Hirnregionen zurückzuführen ist. Die Kartierung dieser verschiedenen Verbindungen besteht aus funktionellen Netzwerken, sogenannten "Ruhe"-Netzwerken, und bildet das funktionelle Konnektom.
Diese Netzwerke, die an Funktionen wie der Gedächtniskonsolidierung oder der Verarbeitung visueller oder auditiver Daten beteiligt sind, entwickeln sich im Laufe des Lebens und können durch neurologische Erkrankungen beeinträchtigt werden. Deshalb sollten diese Faktoren berücksichtigt werden, um MRT-Bilder korrekt zu interpretieren, insbesondere wenn es darum geht, eine Behandlung für Patienten mit neurologischen Erkrankungen oder Schlaganfallopfern zu planen.
Ein Team des Zentrums für biologische und medizinische Magnetresonanz (CRMBM, CNRS/Aix-Marseille Universität) hat in Zusammenarbeit mit dem Institut für Systemneurowissenschaften (INS, Aix-Marseille Universität/Inserm) eine Pilotstudie durchgeführt, die die Auswirkungen von Geschlecht, Alter und Tag-Nacht-Wechsel auf die Gehirnkonnektivität von ruhenden Mäusen mittels funktioneller MRT aufzeigt.
Die funktionelle MRT, die empfindlich auf lokale Schwankungen des Blutflusses und der Sauerstoffversorgung ist, die durch die Aktivierung von Neuronen hervorgerufen werden, zeigt simultan aktivierte Neuronen-Netzwerke im Ruhezustand. Erwachsene männliche und weibliche Mäuse im Alter von 5 und 14 Monaten wurden zu vier Zeitpunkten des Tag-Nacht-Zyklus (10:00 Uhr, 16:00 Uhr, 21:00 Uhr, 04:00 Uhr) mittels funktioneller MRT im Ruhezustand untersucht.
(A-B) Untersuchung der Auswirkungen des Tag-Nacht-Zyklus, des Geschlechts und des Alters auf das Ruhe-Konnektom der Maus mittels funktioneller MRT. Die Mäuse wurden in zwei Altersstufen (5 und 14 Monate) und zu vier Zeitpunkten des Tag-Nacht-Zyklus (10:00 Uhr, 16:00 Uhr, 21:00 Uhr, 04:00 Uhr) auf einem MRT-Scanner untersucht.
(C) Das sensorimotorische Netzwerk, das an der sensorischen Wahrnehmung und der motorischen Aktivität beteiligt ist, ist eines der bekannten funktionellen Netzwerke, das in der Studie des CRMBM gefunden wurde.
(D) Beispiel, das die Auswirkungen des Geschlechts auf eines der neuen vom CRMBM identifizierten Netzwerke zeigt: Erhöhung der Gehirnaktivität in den mit dem Gedächtnis verbundenen Strukturen bei männlichen Mäusen im Vergleich zu weiblichen Mäusen im Alter von 5 Monaten, unabhängig von den Lichtbedingungen. CL = Lichtbedingung, CN = Nachtbedingung, Hippo = Hippocampus, Mes = Mittelhirn, Th = Thalamus, Vis = visueller Kortex, Cerv = Kleinhirn.
© Armelle Lokossou, CRMBM/INS.
Die Ergebnisse zeigten 16 funktionelle Netzwerke im Ruhezustand, darunter 5 neue, und belegen den Einfluss der untersuchten Variablen auf das funktionelle Konnektom der Mäuse. So zeigte die funktionelle MRT, dass die Aktivität eines mit dem Gedächtnisprozess verbundenen Netzwerks bei männlichen Mäusen stärker ausgeprägt war als bei weiblichen Mäusen (alle im Alter von 5 Monaten), unabhängig von den Lichtverhältnissen.
Darüber hinaus wurde bei weiblichen Mäusen im Alter von 14 Monaten (die Studie konnte nicht mit männlichen durchgeführt werden) eine signifikante Zunahme der Aktivität der Zirbeldrüse während der Dunkelphasen festgestellt. Die Zirbeldrüse steuert die Produktion des Hormons Melatonin, das eine zentrale Rolle bei der Regulierung der biologischen Rhythmen spielt.
Diese erste Studie zeigt die Notwendigkeit auf, bei der Interpretation von funktionellen MRT-Bildern im Ruhezustand Parameter wie Alter, Geschlecht und den Tag-Nacht-Wechsel der in der Forschung verwendeten Mäuse zu berücksichtigen, die als Modelle zur Untersuchung von Veränderungen des funktionellen Konnektoms bei Krankheiten wie Epilepsie oder Alzheimer verwendet werden.
Referenzen:
Impact of the day/night cycle on functional connectome in ageing male and female mice.
Houéfa Armelle Lokossou, Giovanni Rabuffo, Monique Bernard, Christophe Bernard, Angèle Viola, Teodora-Adriana Perles-Barbacaru.
NeuroImage, 15 April 2024, 120576.
https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2024.120576
Artikel verfügbar in der Open-Access-Datenbank HAL
Im Ruhezustand, das heißt in Abwesenheit externer Reize oder Aufgaben, die vom Individuum ausgeführt werden, zeigen bestimmte Gruppen von Neuronen eine synchrone Aktivität, die auf Verbindungen mit anderen Hirnregionen zurückzuführen ist. Die Kartierung dieser verschiedenen Verbindungen besteht aus funktionellen Netzwerken, sogenannten "Ruhe"-Netzwerken, und bildet das funktionelle Konnektom.
Diese Netzwerke, die an Funktionen wie der Gedächtniskonsolidierung oder der Verarbeitung visueller oder auditiver Daten beteiligt sind, entwickeln sich im Laufe des Lebens und können durch neurologische Erkrankungen beeinträchtigt werden. Deshalb sollten diese Faktoren berücksichtigt werden, um MRT-Bilder korrekt zu interpretieren, insbesondere wenn es darum geht, eine Behandlung für Patienten mit neurologischen Erkrankungen oder Schlaganfallopfern zu planen.
Ein Team des Zentrums für biologische und medizinische Magnetresonanz (CRMBM, CNRS/Aix-Marseille Universität) hat in Zusammenarbeit mit dem Institut für Systemneurowissenschaften (INS, Aix-Marseille Universität/Inserm) eine Pilotstudie durchgeführt, die die Auswirkungen von Geschlecht, Alter und Tag-Nacht-Wechsel auf die Gehirnkonnektivität von ruhenden Mäusen mittels funktioneller MRT aufzeigt.
Die funktionelle MRT, die empfindlich auf lokale Schwankungen des Blutflusses und der Sauerstoffversorgung ist, die durch die Aktivierung von Neuronen hervorgerufen werden, zeigt simultan aktivierte Neuronen-Netzwerke im Ruhezustand. Erwachsene männliche und weibliche Mäuse im Alter von 5 und 14 Monaten wurden zu vier Zeitpunkten des Tag-Nacht-Zyklus (10:00 Uhr, 16:00 Uhr, 21:00 Uhr, 04:00 Uhr) mittels funktioneller MRT im Ruhezustand untersucht.
(A-B) Untersuchung der Auswirkungen des Tag-Nacht-Zyklus, des Geschlechts und des Alters auf das Ruhe-Konnektom der Maus mittels funktioneller MRT. Die Mäuse wurden in zwei Altersstufen (5 und 14 Monate) und zu vier Zeitpunkten des Tag-Nacht-Zyklus (10:00 Uhr, 16:00 Uhr, 21:00 Uhr, 04:00 Uhr) auf einem MRT-Scanner untersucht.
(C) Das sensorimotorische Netzwerk, das an der sensorischen Wahrnehmung und der motorischen Aktivität beteiligt ist, ist eines der bekannten funktionellen Netzwerke, das in der Studie des CRMBM gefunden wurde.
(D) Beispiel, das die Auswirkungen des Geschlechts auf eines der neuen vom CRMBM identifizierten Netzwerke zeigt: Erhöhung der Gehirnaktivität in den mit dem Gedächtnis verbundenen Strukturen bei männlichen Mäusen im Vergleich zu weiblichen Mäusen im Alter von 5 Monaten, unabhängig von den Lichtbedingungen. CL = Lichtbedingung, CN = Nachtbedingung, Hippo = Hippocampus, Mes = Mittelhirn, Th = Thalamus, Vis = visueller Kortex, Cerv = Kleinhirn.
© Armelle Lokossou, CRMBM/INS.
Die Ergebnisse zeigten 16 funktionelle Netzwerke im Ruhezustand, darunter 5 neue, und belegen den Einfluss der untersuchten Variablen auf das funktionelle Konnektom der Mäuse. So zeigte die funktionelle MRT, dass die Aktivität eines mit dem Gedächtnisprozess verbundenen Netzwerks bei männlichen Mäusen stärker ausgeprägt war als bei weiblichen Mäusen (alle im Alter von 5 Monaten), unabhängig von den Lichtverhältnissen.
Darüber hinaus wurde bei weiblichen Mäusen im Alter von 14 Monaten (die Studie konnte nicht mit männlichen durchgeführt werden) eine signifikante Zunahme der Aktivität der Zirbeldrüse während der Dunkelphasen festgestellt. Die Zirbeldrüse steuert die Produktion des Hormons Melatonin, das eine zentrale Rolle bei der Regulierung der biologischen Rhythmen spielt.
Diese erste Studie zeigt die Notwendigkeit auf, bei der Interpretation von funktionellen MRT-Bildern im Ruhezustand Parameter wie Alter, Geschlecht und den Tag-Nacht-Wechsel der in der Forschung verwendeten Mäuse zu berücksichtigen, die als Modelle zur Untersuchung von Veränderungen des funktionellen Konnektoms bei Krankheiten wie Epilepsie oder Alzheimer verwendet werden.
Referenzen:
Impact of the day/night cycle on functional connectome in ageing male and female mice.
Houéfa Armelle Lokossou, Giovanni Rabuffo, Monique Bernard, Christophe Bernard, Angèle Viola, Teodora-Adriana Perles-Barbacaru.
NeuroImage, 15 April 2024, 120576.
https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2024.120576
Artikel verfügbar in der Open-Access-Datenbank HAL
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