Mål
Målet med dette prosjektet har vært å bidra til å identifisere den manglende koblingen i det vi vet om episodisk hukommelse og aldersrelaterte utfall. For å oppnå dette har vi kombinert nye eksperimentelle kognitive paradigmer med MR scanning i en stor longitudinell studie for å direkte undersøke hvordan aldersrelaterte endringer i konsolideringsprosesser i hjernen påvirker nedgangen i episodisk hukommelse. Prosjektets ambisiøse mål har vært todelte:
(1) Bruke nylige fremskritt innen minnekonsolideringsteori for å beskrive en grundig modell av episodisk hukommelsesnedgang i aldring.
(2) Bruke aldring som en modell for å avdekke hvordan strukturelle og funksjonelle endringer i hjernen påvirker konsolideringen av episodisk hukommelse generelt.
Resultater
Vi har vist at søvnmønstre er relatert til opphopning av biomarkøren beta-amyloid i Alzheimers sykdom, og denne sammenhengen er spesielt sterk i regioner med høy uttrykk for genet HOMER1 (Fjell et al., 2020, Cerebral Cortex). HOMER1 er involvert både i regulering av søvn-våken syklusen og i bearbeidingen av beta-amyloid. Vi fant også en sammenheng mellom flere søvnproblemer og forverring av langtidsminnet, noe som antyder en kobling mellom søvn, beta-amyloid, genuttrykk og langtidsminne hos eldre. Videre fant vi at ulike aspekter ved søvn var relatert til endringer i mikrostrukturell integritet i hippocampus (Grydeland et al., 2021, Sleep).
I en annen artikkel (Fjell et al., 2020 Sleep), gikk vi videre med disse analysene og viste en aldersavhengig sammenheng mellom søvn og hjerneatrofi i regioner som er kjent for å være sterkt involvert i konsolidering av episodiske minner, samt aldersuavhengige sammenhenger med begrensede kortikale regioner (Fjell et al., 2021, Cerebral Cortex).
Resultatene fra disse artiklene bidrar vesentlig til vår kunnskap om minnekonsolideringsdefekter i aldring, søvn og hjerneatrofi.
Andre artikler har fokusert på rollen av kodingsstrategier for konsolidering av langtidsminner (Amlien et al., Scientific reports, 2019), og på de ulike rollene spilt av den anterior og posterior delen av hippocampus (Langnes et al., Hippocampus 2020) i koding og henting av langtids episodiske minner.
En spennende linje med analyser fokuserte på funksjonell tilkobling under ulike minneoppgavetilstander, for eksempel hvordan ulike hjerneområder kommuniserer under kognitiv aktivitet, og om dette har betydning for aldersforskjeller i minnekonsolidering. I en artikkel fant vi støtte for en teori om striatale endringer som en årsak til kognitiv tilbakegang i alderdommen, og vi understreket at aldersrelaterte endringer i episodisk hukommelse overskrider forbindelsene mellom hippocampus og neokortikale områder (Ness et al., Cerebral Cortex).
Videre fant vi økt funksjonell tilkobling etter koding mellom hippocampus og individuelt lokaliserte neokortikale områder som responderer på stimuli under minnekoding (Folvik et al., 2023, Cerebral Cortex). Disse etterkodingsmodulasjonene manifesteres som en nesten systemomfattende regulering i koblingen mellom hippocampus og alle større funksjonelle nettverk. Konfigurasjonen av disse omfattende modulasjonene lignet på samhandlingsmønstrene mellom hippocampus og neokortikale områder som ble estimert fra aktive kodingsoperasjoner, noe som antyder at hippocampal etterkodingsinvolvering går utover perseptuelle aspekter. Vi konkluderte med at likheten i hippocampal funksjonell tilkobling mellom online minnekoding og offline etterkodingshvile antyder at reaktivering hos mennesker involverer en rekke kognitive prosesser som engasjeres under opplevelsen av en hendelse.
I to nylige artikler testet vi også tilkoblingsmønstre knyttet til minner under ulike oppgavetilstander (Raud et al., 2023, Neuroimage; Capogna et al., Cerebral Cortex).
Impact
Prosjektpublikasjonene har betydelig fremmet forskningsfeltet utover dagens kunnskapsnivå. For det første har de bidratt til en bedre forståelse av hjernens korrelater til vellykket minne hos voksne, for eksempel ved å demonstrere hvordan hippocampus kommuniserer med resten av hjernebarken under koding og gjenhenting av episodiske minner.
For det andre har de vist at de nevrale korrelatene til episodisk minne over lengre tidsintervaller delvis er forskjellig fra minne over vanlige intervaller som vanligvis brukes i minneforskning. Spesielt spiller kommunikasjonen mellom hippocampus og andre kortikale og subkortikale regioner ulike roller under konsolidering av varige, langsiktige minner. Til slutt beskriver de funksjonelle og strukturelle hjernemessige korrelater til vellykket minnekoding og gjenhenting hos eldre.
Vi fortsetter å jobbe med data og resultater fra prosjektet, og vi søker om ytterligere finansiering for å utvikle eksperimenter videre. Vi har også sikret finansiering for å reteste noen av deltakerne for å kunne teste endringer over lengre tidsintervaller.
Publikasjoner
Individual sleep need is flexible and dynamically related to cognitive function. Nature Human Behaviour 2024
Hippocampal-cortical functional connectivity during memory encoding and retrieval, Neuroimage. 2023
Reduced Hippocampal-Striatal Interactions during Formation of Durable Episodic Memories in Aging. Cerebral Cortex, 2021
The functional foundations of episodic memory remain stable throughout the lifespan. Cerebral Cortex 2020
Elaboration Benefits Source Memory Encoding Through Centrality Change Scientific Report 2019
Finansiering
Dette prosjektet mottok finansiering fra European Research Council, grant nr: 725025, Norges forskningsrådet grant nr.262453.