Cellular Mechanisms of Segregation and Consolidation of Memory in a Rat Model of Alzheimer's Disease

• Thesis title in Czech: Buněčné mechanismy segregace a konsolidace paměti u potkanního modelu Alzheimerovy choroby
• Thesis title in English: Cellular Mechanisms of Segregation and Consolidation of Memory in a Rat Model of Alzheimer's Disease
• Key words: Buněčné mechanismy segregace a konsolidace paměti u potkanního modelu Alzheimerovy choroby.
• English key words: Cellular mechanisms of segregation and consolidation of memory in a rat model of Alzheimer's Disease.
• Academic year of topic announcement: 2015/2016
• Thesis type: dissertation
• Thesis language: angličtina
• Department: Ústav patologické fyziologie (14-90)
• Supervisor: doc. MUDr. Karel Ježek, Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 04.11.2015
• Date of assignment: 04.11.2015
• Confirmed by Study dept. on: 04.11.2015
• Date and time of defence: 21.02.2025 11:00
• Date of electronic submission: 13.12.2024
• Date of proceeded defence: 21.02.2025
• Opponents: Mgr. Petr Telenský, Ph.D.

Preliminary scope of work

Paměť je klíčovou součástí lidského poznávání, která umožňuje jednotlivcům učit se a rozhodovat na základě vybavování si minulých událostí. Tyto procesy jsou vážně narušeny při rozličných neuropatologiích, z nichž společensky nejzávažnější je Alzheimerova choroba.
Alzheimerova demence (AD) je progresivní neurologická porucha, která poškozuje paměť a zároveň vyvolává i výrazné nekognitivní příznaky. Navzdory rozsáhlému výzkumu je příčina AD neznámá, a rovněž její patofyziologie vyžaduje intenzivní studium. Transgenní model TgF344-AD napodobuje dědičnou formu AD projevy, jako je formování amyloid-beta plaků, akumulace hyperfosforylovaného tau a kognitivní deficit. U lidí se yto příznaky často objevují dříve než významné ukládání amyloidu, což naznačuje, že funkční poruchy předcházejí zjevným strukturálním změnám.
Hlavním cílem této práce je detailní charakteristika kognitivních schopností prostorové navigace a paměti modelu TgF-344 AD napříč různými věkovými kategoriemi - od období před formováním amyloidových plaků, až po jejich rozvinutí. Další související studie reflektují funkční celulární a strukturální změny, pozorované na stejném modelu.
Tento model je též cenným zdrojem informací o nekognitivních patologiích, souvisejících s AD. Proto jsme kvantifikovali úroveň úzkostného chování a zrakových poruch, a identifikovali jejich nárůst, konkrétně v období po objevení se amyloidových strukturálních změn. Tyto příznaky, spojené s neurozánětem a rozvíjejícím se poškozením hippocampu, podtrhují propojenou povahu kognitivního a emocionálního poškození u AD.
Tento soubor prací prohlubuje naše porozumění AD zejména v jeho raných stádiích kombinací behaviorálních, celulárních a patologicko anatomických metod, čímž zdůrazňuje význam a potřebu rozvoje časné diagnostiky a cílené terapie. Model TgF344-AD je důležitým nástrojem pro překlenutí propasti mezi preklinickými výzkumem, poskytujíc experimentální data využitelná pro nové horizonty diagnostiky a léčby Alzheimerovy choroby.

Preliminary scope of work in English

Memory is a key component of human cognition that enables individuals to learn and make decisions based on recalling past events. These processes are severely impaired in various neuropathologies, the most socially significant being Alzheimer’s disease (AD).
Alzheimer’s dementia is a progressive neurological disorder that damages memory and also induces pronounced non-cognitive symptoms. Despite extensive research, the cause of AD remains unknown, and its pathophysiology requires intensive study. The transgenic model TgF344-AD mimics the hereditary form of AD, displaying symptoms such as amyloid-beta plaque formation, hyperphosphorylated tau accumulation, and cognitive deficits. In humans, these symptoms often appear earlier than significant amyloid deposition, suggesting that functional impairments precede apparent structural changes.
The primary aim of this work is a detailed characterization of the cognitive abilities of spatial navigation and memory in the TgF344-AD model across different age categories—from the period before amyloid plaque formation to their development. Related studies reflect functional cellular and structural changes observed in the same model.
This model also serves as a valuable source of information on non-cognitive pathologies associated with AD. Therefore, we quantified the levels of anxiety-related behavior and visual impairments and identified their increase, particularly after the emergence of amyloid structural changes. These symptoms, associated with neuroinflammation and progressive hippocampal damage, highlight the interconnected nature of cognitive and emotional impairment in AD.
This body of work enhances our understanding of AD, particularly in its early stages, by combining behavioral, cellular, and pathological-anatomical methods, emphasizing the importance and necessity of developing early diagnostics and targeted therapies. The TgF344-AD model is an essential tool for bridging the gap between preclinical research and experimental data applicable to new horizons in diagnosing and treating AD.