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Epigenetic modifications, of which DNA methylation is the most stable, are a mechanism conveying environmental information to subsequent generations via parental germ lines. The paternal contribution to adaptive processes in the offspring might be crucial, but has been widely neglected in comparison to the maternal one. To address the paternal impact on the offspring's adaptability to changes in diet composition, we investigated if low protein diet (LPD) in F0 males caused epigenetic alterations in their subsequently sired sons. We therefore fed F0 male Wild guinea pigs with a diet lowered in protein content (LPD) and investigated DNA methylation in sons sired before and after their father's LPD treatment in both, liver and testis tissues. Our results point to a 'heritable epigenetic response' of the sons to the fathers' dietary change. Because we detected methylation changes also in the testis tissue, they are likely to be transmitted to the F2 generation. Gene-network analyses of differentially methylated genes in liver identified main metabolic pathways indicating a metabolic reprogramming ('metabolic shift'). Epigenetic mechanisms, allowing an immediate and inherited adaptation may thus be important for the survival of species in the context of a persistently changing environment, such as climate change.
Background: Animals show consistent individual behavioural patterns over time and over situations. This phenomenon has been referred to as animal personality or behavioural syndromes. Little is known about consistency of animal personalities over entire life times. We investigated the repeatability of behaviour in common voles (Microtus arvalis) at different life stages, with different time intervals, and in different situations. Animals were tested using four behavioural tests in three experimental groups: 1. before and after maturation over three months, 2. twice as adults during one week, and 3. twice as adult animals over three months, which resembles a substantial part of their entire adult life span of several months.
Results: Different behaviours were correlated within and between tests and a cluster analysis showed three possible behavioural syndrome-axes, which we name boldness, exploration and activity. Activity and exploration behaviour in all tests was highly repeatable in adult animals tested over one week. In animals tested over maturation, exploration behaviour was consistent whereas activity was not. Voles that were tested as adults with a three-month interval showed the opposite pattern with stable activity but unstable exploration behaviour.
Conclusions: The consistency in behaviour over time suggests that common voles do express stable personality over short time. Over longer periods however, behaviour is more flexible and depending on life stage (i.e. tested before/after maturation or as adults) of the tested individual. Level of boldness or activity does not differ between tested groups and maintenance of variation in behavioural traits can therefore not be explained by expected future assets as reported in other studies.
Kognitive Plastizität und altersbedingte Grenzen am Beispiel des Erwerbs einer Gedächtnistechnik
(1989)
Die Bedeutung kognitiver Entwicklungskapazität (Plastizität) und ihrer altersabhängigen Grenzen für Theorien kognitiven Alters wird thematisiert. Für kognitive Basisprozesse wird erwartet, daß die durch Training umgesetzte Entwicklungskapazität älterer Menschen zwar ausreicht, die Ausgangsleistung junger Erwachsener zu übertreffen, daß aber aufgrund altersbedingter Grenzen der Entwicklungskapazität nur sehr wenige ältere Erwachsene das Leistungsniveau trainierter junger Erwachsener erreichen werden. Am Beispiel eines Gedächtnistrainingsprogrammes zur Erhöhung der Merkfähigkeit für Wortlisten werden zwei Forschungsstrategien vorgestellt: (a) das Training von sehr leistungsfähigen älteren Erwachsenen und (b) Längsschnitt-Einzelfall-Studien. Die experimentellen Befunde bestätigten die theoretischen Erwartungen. Zwar waren die Leistungen der besten älteren Erwachsenen etwa doppelt so hoch wie die untrainierter junger Erwachsener, aber die durch das Training aufgedeckten Altersverluste konnten auch in bis zu 75 weiteren Übungsstunden nicht behoben werden.
Gedächtnishöchstleistungen sind auch im Alter möglich. Dies konnte am Beispiel der »Methode der Orte« experimentell bestätigt werden. Hierbei hat sich gezeigt, daß das Gehirn über große kognitive Kapazitätsreserven verfügt. In einer speziellen Testmethode (»testing the limits«) zeigt sich aber im Hochleistungsbereich, trotz der grundsätzlichen Plastizität, ein altersbezogenes Nachlassen der Gedächtnismechanik. Offenbar gibt es biologische Grenzen in der Schnelligkeit der menschlichen Vorstellungskraft. Vielleicht gelingt es auf der Grundlage dieser Erkentnnis, einen zuverlässigen Markierungsindikator für das hirnphysiologische Altern zu finden. Daraus könnten sich auch neue Methoden zur Früherkennung von Demenzen ableiten lassen.