Brain & Mind Teil 2 PDF

UNIVERSITÄRE PSYCHIATRISCHE DIENSTE BERN (UPD) AG Strukturelle und funktionelle Veränderungen im alternden Gehirn Prof. Dr. Jessica Peter U n iv e r sitätskl in ik fü r Al ter spsy c h ia tr ie u n d P sy c h o th er a pie Über mich: Diplom-Psychologin 2014 Promotion über Früherkennung von Demenzen...

UNIVERSITÄRE PSYCHIATRISCHE DIENSTE BERN (UPD) AG Strukturelle und funktionelle Veränderungen im alternden Gehirn Prof. Dr. Jessica Peter U n iv e r sitätskl in ik fü r Al ter spsy c h ia tr ie u n d P sy c h o th er a pie Über mich: Diplom-Psychologin 2014 Promotion über Früherkennung von Demenzen 2019 Habilitation in experimenteller Psychiatrie Forschungsschwerpunkt: Kognitive Funktionen im Alter, Interventionen gegen Funktionsverlust https://tinyurl.com/Peter-Group 2 Struktur Funktion Verhalten 3 Struktur und Funktion sind nicht das gleiche Massive strukturelle Veränderungen, wenig Klinik Massive Funktionsveränderung (z.B. Psychose), keine strukturellen Veränderungen Mann, 44 Jahre tätig als Beamter klagt über Schwäche im Bein IQ = 75 5 Relevanz? Welche Veränderungen in Struktur, Funktion und Verhalten sind „normal“? Ab wann kann man von einer Abweichung der Norm sprechen? 6 Sperling et al., Alzheimer & Dementia (2011) 7 Relevanz? Welche Veränderungen in Struktur, Funktion und Verhalten sind „normal“? Ab wann kann man von einer Abweichung der Norm sprechen? Neuropsychologische Testung (plus Bildgebung und anderem) 8 Neuropsychologische Testung 9 Warum braucht es eine neuropsychologische Testung? Selektivität der kognitiven Defizite Subjektivität / Objektivität 10 Wie läuft eine solche Testung ab? Anamnese Fremdanamnese Verhaltensbeobachtung Testpsychologische Untersuchung 11 Was wird untersucht? Aufmerksamkeit Gedächtnis Exekutive Funktionen Sprache Visuo-Konstruktion 12 Webseite: http://vote.unibe.ch Code: Q84H 13 Frage: Welche kognitiven Funktionen nehmen im Alter ab? 14 Aufmerksamkeit 15 16 Intensität Selektivität Alertness Geteilte Aufmerksamkeit Daueraufmerksamkeit Selektive Aufmerksamkeit Vigilanz 17 Intensität Selektivität Alertness Geteilte Aufmerksamkeit Daueraufmerksamkeit Selektive Aufmerksamkeit Vigilanz 18 Alertness (intrinsisch) 19 Alertness (phasisch) 20 Daueraufmerksamkeit 21 Vigilanz 22 Intensität Selektivität Alertness Geteilte Aufmerksamkeit Daueraufmerksamkeit Selektive Aufmerksamkeit Vigilanz 23 Geteilte Aufmerksamkeit 24 Selektive Aufmerksamkeit 25 Verarbeitungsgeschwindigkeit 26 Veränderungen im Alter: Verarbeitungsgeschwindigkeit wird langsamer mit zunehmendem Alter 27 Nettelbeck et al., Personality and Individual Differences (2010) 28 Krause et al., Nature Human Behaviour (2022) 29 Nettelbeck et al., Personality and Individual Differences (2010) 30 Veränderungen im Alter: Verarbeitungsgeschwindigkeit wird langsamer mit zunehmendem Alter Vor allem selektive und geteilte Aufmerksamkeit verschlechtern sich 31 3 Reaktionszeit (in s) False alarms (Anzahl) 15 10 5 0 2 1 0 0 55 60 65 Alter 70 75 80 0 55 60 65 Alter 70 75 80 Korrelationen (n = 106): Reaktionszeit: r = 0.32*** False Alarms: r = 0.21* 32 Gedächtnis 33 34 Kurzzeitgedächtnis - Kurzfristige Speicherung von Informationen - Beispiel: Telefonnummer merken - Wichtig: Rehearsal Tests: Zahlenspanne Blockspanne Arbeitsgedächtnis (zentrale Exekutive) Arbeitsgedächtnis - Kurzfristige Speicherung und zusätzliche Manipulation von Informationen - Beispiel: Kopfrechnen 35 Verbal episodisches Gedächtnis -> Verbaler Lern- und Merkfähigkeitstest Speicherstörung: - 1-5 bzw. 5 gering, geringer Zuwachs über Lerndurchgänge - Wiedererkennen verbessert Abruf nicht - (Enkodierung / Lernfähigkeit gestört) Abrufstörung: - „normale“ Lernkurve - verzögerter Abruf (d.h. Spätabruf) beeinträchtigt - Wiedererkennen verbessert Abruf 36 Frage: Welche Lernstrategie ist am erfolgreichsten? Frage: Kann man mit Strom das Gedächtnis verbessern? 37 Anzahl Worte (0-40) 40 30 ~50% Verbesserung 20 bei willentlichem Lernen 10 0 Aussehen Inhalt Emotion Willentlich N = 121 (57% weiblich) 38.022.008 Stimulation 40 Anzahl Worte (0-40) Keine Stimulation 30 ~10% Verbesserung 20 mit Stimulation 10 0 Beiläufig Willentlich N = 244 (53% weiblich) 39 Nonverbal episodisches Gedächtnis -> komplexe Figur von Rey 40 Veränderungen im Alter: Schlechtere Lernleistung Verringerter freier Abruf Wiedererkennen bleibt eher gleich 41 Erinnerte Worte 30 Lernleistung schlechter als bei jüngeren Lernkurve jedoch ähnlich 20 10 0 Abruf 1 Abruf 2 Abruf 3 Spätabruf Hintergrund? Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit Verringerte Aufmerksamkeit Eigenschaften des zu lernenden Materials Art des Materials Strategieverwendung Jüngere Probanden (n = 24) Ältere Probanden (n = 26) 42 Prospektives Gedächtnis Ereignisbasiert Zeitbasiert 43  Kontext (online, vor Ort)  Finanzielle Belohnung 44 Online Anzahl erinnerte Intentionen (0-10).007 Kontrollgruppe Belohnungsgruppe 10 5 0 Ereignisbasiert Zeitbasiert N = 110 (52% weiblich) 45 Vor Ort Anzahl erinnerte Intentionen (0-10).009 Kontrollgruppe Belohnungsgruppe 10 5 0 Ereignisbasiert Zeitbasiert N = 60 (50% weiblich) 46 Exekutive Funktionen 47 48 Suchy, Annals of Behavioural Medicine (2009) 49 Inhibition (Stroop) 50 Planungsfähigkeit 5 Züge 51 Überwachen 52 Veränderungen im Alter: Flexibilität verschlechtert sich (vor allem ab ca. 70 Jahren) Response inhibition wird schlechter (aber Mehrsprachigkeit!) 53 Sprache 54 55 Sprache: Sprachverständnis Nachsprechen, Schriftsprache, Sprichwörter Benennen Wortflüssigkeit 56 Veränderungen im Alter: Vokabular bleibt gleich oder nimmt zu im Alter Sonstige Sprachfunktionen bleiben eher gleich Ausnahmen: Wortflüssigkeit, Benennen 57 Visuokonstruktion 58 59 Figuren Abzeichnen 60 Uhrentest Bitte zeichnen Sie eine Uhr mit allen Zahlen und Zeigern die nötig sind. Bitte tragen Sie danach mit dem Minutenund Stundenzeiger die Uhrzeit „10 nach 11“ ein. 61 Veränderungen im Alter: Abzeichnen bleibt eher gleich (Ausnahme: sehr komplexe Figuren) Wenn Uhrentest auffällig -> Hinweis auf mögliche dementielle Erkrankung 62 Typischer Ablauf Gedächtnisambulanz (>65 Jahre, normale Bildung) CERAD Batterie Uhrentest Screening Exekutive Funktionen / Sprache Sprache / Wortfindungsstörung Gedächtnis Visuokonstruktion Verarbeitungsgeschwindigkeit 63 Eher normales Altern Eher nicht mehr normal 64 65 Motorische Schwierigkeiten reizgebundene Reaktion konzeptuelle Fehler räumliche- oder Planungsfehler Perseveration Auffälligkeiten bei Alzheimer Demenz: eingeschränkte semantische Flüssigkeit Gedächtnisstörung (meist verbal stärker als nicht-verbal) Patienten profitieren eher nicht vom Wiedererkennen Wortfindungsstörungen Closing-in Phänomen 67 Strukturelle Veränderungen 68 T1 Guter Kontrast zwischen grauer und weißer T2 Nicht oder wenig bewegte Flüssigkeiten (z. B. Liquor) und Substanz: Die Anatomie pathologische Veränderungen des Gehirns kann gut werden gut dargestellt. dargestellt werden. 69 Ledig et al., Scientific Reports (2018) 70 Blinkouskaya et al., Mechanisms of Ageing and Development (2021) 71 -> Frage: Wie viel Hirnvolumen verlieren wir im Alter pro Jahr Abnahme des Volumens um ca. 0.2% pro Jahr ab 35 Jahren und ca. 0.4-0.5% pro Jahr ab 60 Jahren Deutlichere Atrophie bei Alzheimer Demenz (vor allem temporal), ca. 1.0-1.9% pro Jahr (je nach Schweregrad der Erkrankung) 72 73 nicht dement dement Alter Fotenos et al., Neurology (2005) 74 Buckner, Neuron (2004) 75 Funktionelle Veränderungen 76 77 Ablauf funktionelle Untersuchung Localizer T1 Bild (Anatomie) EPI Sequenz -> z.B. Vergleich zweier Gruppen oder zwei Bedingungen 78 Anzahl Worte (0-40) 40 30 ~50% Verbesserung 20 bei willentlichem Lernen 10 0 Aussehen Inhalt Emotion Willentlich N = 121 (57% weiblich) 79 Beiläufiges Lernen Willentliches Lernen (N = 33, 60% weiblich) 80.022.008 Stimulation 40 Anzahl Worte (0-40) Keine Stimulation 30 ~10% Verbesserung 20 mit Stimulation 10 0 Beiläufig Willentlich N = 244 (53% weiblich) 81 Mit Stimulation (N = 69, 65% weiblich) 82 Ältere Studienteilnehmer (ab 65 Jahren) Prospektive Gedächtnisaufgabe (entweder mit Belohnung oder ohne) N = 60 (50% weiblich) 83 Anzahl erinnerte Intentionen (0-10).009 Kontrollgruppe Belohnungsgruppe 10 5 0 Ereignisbasiert Zeitbasiert N = 60 (50% weiblich) 84 Stärker aktiv -> Cuneus, Precuneus (gedächtnisrelevante Regionen) N = 60 (50% weiblich) 85 Zusammenhang zwischen Struktur und Verhalten 86 Gorbach et al., Neurobiology of Aging (2017) 87 Petten et al., Neuropsychologia (2004) 88 Petten et al., Neuropsychologia (2004) 89 Zusammenhang zwischen Funktion und Verhalten 90 Frage: Glauben Sie, dass mehr Hirnaktivität mit besserer Leistung einhergeht? 91 Typisches Muster bei leichter Gedächtnisstörung: Gesund MCI Alt Neu Ähnlich Aktivität im Hippocampus Bakker et al., Neuron (2012); Bakker et al., Neuroimage Clinical (2015) 92 Typisches Muster bei leichter Gedächtnisstörung: Gesund MCI Alt Neu Ähnlich Alt Bakker et al., Neuron (2012); Bakker et al., Neuroimage Clinical (2015) Ähnlich Neu 93 Aktivität im Hippocampus Ohne Mit Alt Bakker et al., Neuron (2012); Bakker et al., Neuroimage Clinical (2015) Ähnlich Neu 94 95 Können wir Überaktivierung im Hippocampus mit Neurofeedback reduzieren und dadurch das Gedächtnis verbessern? Personen OHNE leichte Gedächtnisprobleme Personen MIT leichten Gedächtnisproblemen N = 78 96 Klink et al., BMC: Psychiatry (2021) 97 Neu Ähnlich ✱✱ ✱ 20 Pattern separation Alt Hippocampal activity 4 3 2 1 15 10 5 0 0 Healthy MCI Healthy MCI 99 Healthy MCI Index ähnliche erkannt 0.5 0.4 +30% 0.3 0.2 x3 0.1 0.0 Vorher Nachher Vorher Nachher 100 7.27% 14.55% 40.00% 30.91% 7.27% Training 1 4.55% 31.82% 31.82% 31.82% Training 2 101  Vorstellung («Spaziergang im Wald», «Aare»)  Entspannung/ Atmung («Atmung reduzieren», «Autogenes Training»)  Aktives Denken («Alphabet aufsagen», «Objekte benennen»)  Visuelle Wahrnehmung («Auf einen bestimmten Punkt konzentrieren»)  Körper («Auf Füsse konzentrieren, auf bestimmte Körperteile konzentrieren») 102 103 Zusammenfassung: Leistungen in einigen kognitiven Bereichen nimmt ab im Alter Mehr Volumen oder mehr Hirnaktivierung muss nicht zwingend mit einer besseren kognitiven Leistung zusammenhängen 104 Struktur Funktion Verhalten 105 Die Neurowissenschaft des Säuglingsschlafs und die Darm-Hirn Achse 17. April 2024 Universität Bern, Ringvorlesung Brain and Mind [email protected] ‘That we come to this earth to live is untrue. We come but to sleep, to dream.’ – Aztec poem Warum schlafen wir? 31.03.2024 Was steuert, wie viel Schlaf wir brauchen? Wie und wo wird Schlafbedarf sichtbar? Welche Faktoren beeinflussen Schlaf? Welche Rolle spielt der Darm? Das sich-entwickelnde-Gehirn als Modell zum Verständnis 17.04.24 S. Kurth, Ringvorlesung Brain & Mind 2 Vermittler des Immunsystems Was ist Schlaf? Regulator des täglich Gelernten Gehirnzustand Topographische Karte Verhalten Spiegel der Neuroanatomie Antreiber der Hirnentwicklung Spiegel der Gesundheit Akteur in der Darm-Hirn-Achse Verknüpft mit Essen, Appetit, und Ernährung Rhythmus-Element der 24-h Gesellschaft 17.04.24 Transgenerational 3 Agenda Neuro und Schlaf 01 Schlaf Basics 02 Schlaf und Hirnentwicklung 03 Zu wenig Schlaf 04 Funktionen des Schlafs (05 Schlaf-Neurochemie) 17.04.24 Darmgeschichten 06 Das Mikrobiom 07 Darm-Hirn-Achse 08 Klinische Relevanz 09 Schlaf-Darm-Hirn 10 Rolle der Ernährung 11 Rhythmen S. Kurth, Ringvorlesung Brain & Mind 4 01 Schlaf Basics Methoden zur Schlafmessung Aktimetrie/ Tracker Beschleunigung in 3 Richtungen Output: Bewegungsintensität Tagebuch Paper-pencil Output: Bettzeiten, Aufwachen (bewusst) Elektroencephalogram (EEG) Hirnaktivität Output: Schlaftiefe, Aufwachen (auch unbewusst) Einfach, kontinuierlich, (kosteneffizient) Einfach, kosteneffizient, subjektiv, flexibel anpassbar Schlafstadien, genau, objektiv, diagnostisch Bewegung, weniger genau, ohne 17.04.24 Schlafstadien Unbequem, ohne Schlafstadien, subjektiv Teuer, unbequem,5 technisches Wissen Hochauflösendes Schlaf-EEG Quantifizierung von Schlafstadien, neurophysiologischen Biomarkern, Tiefschlaf, etc 17.04.24 S. Kurth, Ringvorlesung Brain & Mind 6 Video Gesamte Sendung: https://www.rts.ch/play/tv/-/video/-?urn=urn:rts:video:14326514 17.04.24 S. Kurth, Ringvorlesung Brain & Mind 7 Schlaf EEG verändert sich mit Wachstum 17.04.24 S. Kurth, Ringvorlesung Brain & Mind 8 Kurth et al, J Nsci, 2010 SWA: zentrale Oszillation des Schlafs, die sich während der Entwicklungsphase stark verändert Amplitude (micro volt) Tiefschlaf: viel Slow wave activity (SWA) Alter (Jahre) 17.04.24 S. Kurth, Ringvorlesung Brain & Mind 9 Feinberg, J Psychiatr Res, 1982 Wie kommt das Schlaf-EEG zustande? Vyazovskiy et al, Neuron, 2009 Wach NREM REM EEG EMG MUA Spikes 17.04.24 10 Über Ebenen: Von der Zellaktivität zum Verhalten Neuronen Slow oscillations (