Altersunterschiede in der Einzigartigkeit neuronaler Repräsentationen

15. September 2021

Kobelt, M., Sommer, V. R., Keresztes, A., Werkle-Bergner, M., & Sander, M. C. (2021). Tracking age differences in neural distinctiveness across representational levels. The Journal of Neuroscience, 41(15), 3499–3511. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.2038-20.2021

Die Einzigartigkeit neuronaler Informationsrepräsentationen ist für ein erfolgreiches Gedächtnis entscheidend, nimmt aber mit steigendem Alter ab. Computermodelle legen nahe, dass diese altersbedingte neuronale Dedifferenzierung durch eine verringerte Spezifität neuronaler Repräsentationen einzelner Objekte auftritt, allerdings untersuchten bisherige Studien vorrangig Altersunterschiede in den Repräsentationen kategorischer Informationen in höherrangigen visuellen Hirnregionen. In einer altersvergleichenden Studie mittels funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT) kombinierten wir univariate und Musterähnlichkeitsanalysen, die das gesamte Gehirn durchsuchten („whole-brain searchlight pattern similarity analyses“), um Altersunterschiede in der Einzigartigkeit neuronaler Repräsentationen sowohl auf kategorialer als auch auf Itemebene und ihre Beziehung zum Gedächtnis zu untersuchen. Fünfunddreißig jüngere (18–27 Jahre) und 32 ältere (67–75 Jahre) Frauen und Männer enkodierten inzidentell Bilder von Gesichtern und Häusern, bevor ihr Gedächtnis in einer alt/neu-Erkennungsaufgabe überprüft wurde. Während der Enkodierung wurde eine altersbedingte neuronale Dedifferenzierung sichtbar, die sich in einer reduzierten kategorie-spezifischen Verarbeitung im ventralen visuellen Kortex und verminderter Itemspezifität in okzipitalen Regionen äußerte. Entscheidend war, dass der anschließende erfolgreiche Gedächtnisabruf auf hoher Itemstabilität beruhte, also auf großer Repräsentationsähnlichkeit zwischen der ersten und der wiederholten Präsentation des gleichen Items. Diese Stabilität war bei jüngeren Erwachsenen größer als bei älteren. Insgesamt unterstreichen unsere Ergebnisse, dass altersbedingte Unterschiede in der neuronalen Dedifferenzierung über Repräsentationsebenen hinweg existieren und zur interindividuellen und intraindividuellen Variabilität im Gedächtniserfolg beitragen, wobei Itemspezifität den größten Beitrag leistete. Unsere Ergebnisse schließen eine wesentliche Lücke in der Literatur zu diesem Thema, indem sie zeigen, dass bei älteren Menschen neuronale Repräsentationen sowohl von itemspezifischen als auch von kategorialen Informationen im Vergleich zu jüngeren Erwachsenen weniger einzigartig sind.

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