Modulation der Physiologie des Gehirns und kognitiver Prozesse im höheren Lebensalter durch Nikotin

• Antragstellerin: Dr. Min-Fang Kuo, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 416397042

Das cholinerge System hat eine wesentliche Relevanz für die Regulation der Neuroplastizität und weitere physiologische Funktionen des zentralen Nervensystems sowie diverse kognitive und behaviorale Prozesse, wie Wahrnehmung, Aufmerksamkeit, Lernen und Gedächtnisbildung. Eine wesentliche Funktion des cholinergen Systems scheint hierbei die Verbesserung des Signal zu Rauschen Verhältnisses in neuronalen Netzwerken zu sein. Defiziente cholinerge Neurotransmission ist mit einer Verschlechterung kognitiver Leistungen assoziiert, wie sie bei Nikotinabhängigkeit, neurodegenerativen dementiellen Prozessen, aber auch im normalen Alterungsprozess beobachtet werden kann. Hinsichtlich der für kognitive Prozesse relevanten physiologischen Funktionen scheinen insbesondere nikotinische Rezeptoren relevant zu sein. Übereinstimmend konnte gezeigt werden, dass die Aktivierung nikotinischer Rezeptoren durch nikotinische Rezeptor-Deaktivierung – wie sie beispielsweise bei Rauchern unter Nikotindeprivation vorliegt - bedingte defiziente Neuroplastizität und kognitive Defizite restituiert. Darüber hinaus konnte ein positiver Effekt nikotinischer Rezeptoraktivierung auf kognitive Funktionen im höheren Lebensalter nachgewiesen werden. Wir werden deshalb den Einfluss nikotinischer Rezeptoraktivierung auf Neuroplastizität und kognitive Funktionen bei jungen und alten Probanden mit und ohne Nikotinabhängigkeit untersuchen. Dieses schließt die Untersuchung vermuteter „brain-state“-abhängiger Effekte (Alter und Nikotinabhängigkeit) und einen unter spezifischen Bedingungen vermuteten protektiven/restitutiven Einfluß des Nikotin ein. Da der Einfluß des Nikotin auf kognitive Leistungen und Neuroplastizität primär durch nikotinische Rezeptoren mit Kalziumkanal-Eigenschaften bedingt ist, werden wir den α4β2/α7-Agonisten Varenicline zur Exploration der Auswirkungen des Nikotin auf Plastizität und kognitive Prozesse einsetzen. Wir werden darüber hinaus die Assoziation zwischen physiologischen und kognitiven Prozessen nicht nur bezüglich der Neuroplastizität, sondern auch insbesondere hinsichtlich des Einflusses funktioneller Konnektivität untersuchen, von der vermutet wird, dass sie ein weiteres wesentliches physiologisches Korrelat der Dynamik von Lernen darstellt. Wir werden hierfür Aufgaben-abhängige oszillatorische Hirnaktivität und funktionelle Konnektivität während motorisches Lernens erheben. Korrelationen zwischen kortikaler Plastizität, Netzwerkkonnektivität und kognitiven Prozessen im Hinblick auf den Einfluß nikotinischer Rezeptoraktivierung werden unsere Kenntnisse über den altersabhängigen Einfluß nikotinischer Effekte auf Physiologie und Kognition hinsichtlich mechanistischer Aspekte wesentlich erweitern. Perspektivisch wird dieses Wissen dazu beitragen, effektive Strategien für die Verhinderung und Kompensation altersabhängiger Funktionsstörungen zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Michael A. Nitsche