Mechanismen der Gehirnalterung mit mechanischen Manifestationen

Die Gehirnalterung ist ein komplexer Prozess, der alles von der subzellulären bis zur Organebene beeinflusst, früh im Leben beginnt und mit dem Alter beschleunigt. Morphologisch wird die Gehirnalterung hauptsächlich durch einen Verlust des Gehirnvolumens, eine Verkleinerung der Cortexdicke, den Abbau der weißen Substanz, den Verlust der Gyrierung und eine Vergrößerung der Ventrikel charakterisiert. Pathophysiologisch ist die Gehirnalterung mit dem Schrumpfen von Neuronen, der Degeneration von Dendriten, Demyelinisierung, kleinen Gefäßerkrankungen, einer metabolischen Verlangsamung, der Aktivierung von Mikroglia und der Bildung von Läsionen in der weißen Substanz verbunden. In den letzten Jahren hat die Mechanikgemeinschaft ein zunehmendes Interesse an der Modellierung des (bio)mechanischen Verhaltens des Gehirns gezeigt und verwendet konstitutive Modellierung, um Formveränderungen anatomisch genauer endlicher Elemente des Gehirns in Gesundheit und Krankheit vorherzusagen. Hier verfolgen wir zwei Ziele. Erstens überprüfen wir vorhandene bildgebungsbasierte Daten zu Atrophieraten der weißen und grauen Substanz sowie zu Alterungsmustern auf Organebene. Diese Daten sind erforderlich, um konstitutive Gehirnmodelle zu kalibrieren und zu validieren. Zweitens überprüfen wir die kritischsten Mechanismen der Zell- und Gewebealterung, die Veränderungen in der weißen und grauen Substanz antreiben. Wir konzentrieren uns auf Alterungsmechanismen, die letztlich als Formveränderungen auf Organebene manifest werden, basierend auf der Idee, dass die Integration von Bildgebung und mechanischer Modellierung helfen kann, den Wendepunkt zu identifizieren, an dem die normale Alterung endet und die pathologische Neurodegeneration beginnt.