AG Neuronale Mechanismen des kognitiven Alterns
Mit zunehmendem Lebensalter stellen sich typische Veränderungen der geistigen Funktion und mentaler Prozesse ein, die sich in allen Lebensbereichen auswirken und sogar in einer Demenz enden können. Aufgrund des fortschreitenden demographischen Wandels und der stetig steigenden Lebenserwartung gewinnen diese altersabhängigen Entwicklungen zunehmend an Bedeutung.
Innovationen im Bereich der Bildgebung und der molekularen Diagnostik haben gezeigt, dass diesen Veränderungen meist neurodegenerative Prozesse zugrunde liegen. Neben der Alzheimer-Erkrankung spielen dabei oft auch weniger bekannte degenerative Erkrankungen des limbischen Systems eine zentrale Rolle. Darüber hinaus zeichnet sich ab, dass im Alter sehr häufig Kombinationen sich gegenseitig verstärkender neurodegenerativer Prozesse auftreten.
Die Arbeitsgruppe Neuronale Mechanismen des kognitiven Alterns untersucht, inwieweit sich die verschiedenen degenerativen Veränderungen nicht-invasiv darstellen lassen, um die individuelle Prognose und Therapieansprechen, auch auf in Hinblick auf die neuen Anti-Amyloid-Behandlungen, genauer vorhersagen zu können.
Darüber hinaus werden charakteristische Schädigungsmuster verschiedener degenerativer Prozesse als Läsionsmodell genutzt, um grundlagenwissenschaftliche Erkenntnisse über die Hirnfunktion zu gewinnen.
Hierzu verwenden wir in enger Zusammenarbeit mit dem Forschungszentrum Jülich sowie den hiesigen Abteilungen für Nuklearmedizin und (Neuro-)radiologie multimodale bildgebende Verfahren wie die strukturelle und funktionelle Magnetresonanztomographie (MRT, in Ruhe und aufgabenbezogen), die Positronen-Emissions-Tomographie (PET), neuropsychologische Testverfahren sowie Verhaltensuntersuchungen mit und ohne pharmakologische Modulation. Innovative KI-basierte Methoden dienen dabei zur Datenaufbereitung, -analyse und Modellierung neuronaler Aktivität.
Die klinische Arbeit und Studienrekrutierung erfolgt dabei im Rahmen des „Zentrum für Gedächtnisstörungen“ der Uniklinik Köln, wo in Kooperation mit den hiesigen Abteilungen für Psychiatrie, Neuroradiologie, Nuklearmedizin und Klinische Chemie auch in der wöchentlich stattfindenden interdisziplinären Fallkonferenz Behandlungskonzepte erarbeitet werden.
Projekte
Limbic amnestic neurodenerative diseases such as limbic-predominant age-related TDP-43 encephalopathy (LATE) or argyrophilic grain disease are common co-pathologies of Alzheimer’s disease. Their presence in patients with Alzheimer’s disease is associated with a significantly more rapid cognitive decline. To date, no in vivo molecular biomarkers for these processes are available. We investigate how atrophy patterns characteristic of these co-pathologies can be used as biomarkers, to improve prognostic accuracy at the individual level.
Quelle: Uniklinik Köln
The cortex-to-hippocampus ratio discriminates non-AD co-pathologies. The gray matter (GM) volume of the anterior cingulate, the subcallosal gyrus, the temporal pole, and the fusiform gyrus (green), divided by the volume of the hippocampus (red), is significantly smaller (p < 0.005, Bonferroni-corrected at the ROI level) in patients with ‘pure’ AD pathology, compared to patients with AD and limbic non-AD co-pathology, i.e., AD+. The ratio of GM in the aforementioned cortical areas relative to hippocampal GM discriminated between AD and AD+ with an area under the curve (AUC) of 0.79 at a cut-off of 0.858. From: Richter et al., Alzheimer’s Research & Therapy 2025.
In early Alzheimer’s disease, amyloid-pathology is readily detected in vivo, but poorly correlated with clinical presentation and near-term prognosis. Here, tau-pathology can give a much more accurate indication. Specifically, neocortical tau-pathology is related to sigficantly more rapid clinical progression. We examine whether higher order visual processing capacity reflects incipient neocortical tau pathology, and can give insights regarding near- to mid-term prognosis in Alzheimer’s disease patients with and without amyloid-targeting therapy.
Quelle: Uniklinik Köln
Processing of visual stimuli depends on neuronal activation in brain areas such as the fusiform and inferior temporal gyri (detectable using task related functional MRI, left), which are also the site of early neocortical tau pathology (assessed using positron emission tomography with the tracer flortaucipir, right). unpublished data
- Richter, N., Onur, O. A., Fink, G. R., for the Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative*. (2025). Detecting limbic predominant neurodegenerative co-pathologies in vivo in Alzheimer’s disease: Magnetic resonance imaging markers, cognitive correlates, and prognosis. Alzheimer’s Research & Therapy, 17(1), 236. doi.org/10.1186/s13195-025-01885-6
- Doering, E., Hoenig, M. C., Giehl, K., Dzialas, V., Andrassy, G., Bader, A., Bauer, A., Elmenhorst, D., Ermert, J., Frensch, S., Jäger, E., Jessen, F., Krapf, P., Kroll, T., Lerche, C., Lothmann, J., Matusch, A., Neumaier, B., Onur, O. A., Ramirez, A., Richter N., Sand, F.,… for the Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative. (2025). “Fill States”: PET-derived Markers of the Spatial Extent of Alzheimer Disease Pathology. Radiology, 314(3), e241482. doi.org/10.1148/radiol.241482
- Richter, N., Breidenbach, L., Schmieschek, M. H., Heiss, W.-D., Fink, G. R., & Onur, O. A. (2025). Alzheimer-typical temporo-parietal atrophy and hypoperfusion are associated with a more significant cholinergic impairment in amnestic neurodegenerative syndromes. Journal of Alzheimer’s Disease, 104(4), 1290–1300. https://doi.org/10.1177/13872877251324080
- Richter, N., David, L.-S., Grothe, M. J., Teipel, S., Dietlein, M., Tittgemeyer, M., Neumaier, B., Fink, G. R., Onur, O. A., & Kukolja, J. (2022). Age and Anterior Basal Forebrain Volume Predict the Cholinergic Deficit in Patients with Mild Cognitive Impairment due to Alzheimer’s Disease. Journal of Alzheimer’s Disease, 86(1), 425–440. doi.org/10.3233/JAD-210261
- Richter, N., Bischof, G. N., Dronse, J., Nellessen, N., Neumaier, B., Langen, K.-J., Drzezga, A., Fink, G. R., van Eimeren, T., Kukolja, J., & Onur, O. A. (2020). Entorhinal Tau Predicts Hippocampal Activation and Memory Deficits in Alzheimer’s Disease. Journal of Alzheimer’s Disease, 78(4), 1601–1614. https://doi.org/10.3233/JAD-200835
- Richter, N., Beckers, N., Onur, O. A., Dietlein, M., Tittgemeyer, M., Kracht, L., Neumaier, B., Fink, G. R., & Kukolja, J. (2018). Effect of cholinergic treatment depends on cholinergic integrity in early Alzheimer’s disease. In Brain. doi.org/10.1093/brain/awx356
Das Team
cand. med. Liane Amine
E-Mail liane.amine@uk-koeln.de
cand. med. Lena Belmond
E-Mail lena.belmond@uk-koeln.de
cand. med. Clara Mai
E-Mail clara.mai@uk-koeln.de