Dendritische Dornen und Synapsen im Hippocampus von Mäusen bestehen nur circa 30 Tage – und zwar so lange, bis Erinnerungen von dort ins Langzeitgedächtnis übertragen werden. Dies zeigen Aufnahmen, die mittels einer neuen minimal-invasiven Methode entstanden sind.
Im Jahr 1953 verlor Patient H.M. die Fähigkeit, neue Erinnerungen abzuspeichern. Was war geschehen? Seit seiner Kindheit litt er an heftigen epileptischen Anfällen. In einer bahnbrechenden Operation wurden ihm aus beiden Hirnhälften fingergroße Stücke des mittleren Schläfenlappens entfernt – darunter große Teile des Hippocampus. Die epileptischen Anfälle wurden seltener, aber H.M. konnte fortan keine neuen Erinnerungen mehr speichern – sein Gehirn konnte keine Erfahrungen mehr im Langzeitgedächtnis ablegen. Mittlerweile weiß man, dass der Hippocampus die zentrale Schaltstelle zur Überführung von Erinnerungen aus dem Kurzzeit- ins Langzeitgedächtnis ist. Alessio Attardo, Gruppenleiter am Münchner Max-Planck-Institut für Psychiatrie, konnte nun mit neuen Mikroskopie-Techniken und mathematischen Modellen zeigen, dass dendritische Dornen und Synapsen im Hippocampus von Mäusen nur so lange bestehen, bis Erinnerungen von dort ins Langzeitgedächtnis übertragen werden.
Nervenzellen kommunizieren miteinander über Synapsen: spezialisierte Strukturen, die sich auf fingerartigen Ausstülpungen, den dendritischen Dornen, befinden. Wenn immer wieder Signale von einer Nervenzelle zur anderen geschickt werden, stabilisieren sich die Synapsen und dendritischen Dornen zwischen den beiden Zellen. „In den Gehirnbereichen, die für das Langzeitgedächtnis zuständig sind, gibt es stabile und kurzlebige dendritische Dornen. Stabile speichern Erinnerungen ein Leben lang. Kurzlebige werden dann stabilisiert, wenn neue Informationen hinzukommen“, erklärt Alessio Attardo. „Wir dachten uns, dass das im Hippocampus anders sein muss, weil hier Erinnerungen nur vorübergehend verarbeitet werden.“ Nervenzelle im Hippocampus: Die baumförmigen Verästelungen der Zelle sind mit kleinen Auswüchsen besetzt, den synaptischen Dornen. Auf diesen Dornen sitzen die Synapsen. ©MPI f. Psychiatrie / A. Attardo
Die Forscher haben Hinweise darauf erlangt, dass Synapsen auf dendritischen Dornen im Hippocampus einer Maus nur etwa 30 Tage bestehen – genau so lange, wie es dauert, die Erinnerungen ins Langzeitgedächtnis abzuspeichern. Alessio Attardo und seine Kollegen haben für ihre Bildaufnahmen eine neue minimal-invasive Methode entwickelt. Sie verknüpften ein Endoskop mit einem 2-Photonen-Mikroskop und konnten so mehrere Wochen lang hochauflösende Bilder von dendritischen Dornen im Hippocampus lebender Mäuse aufnehmen.
„Dank dem fatalen Schicksal von Patient H.M. ist die Hirnforschung auf die wichtige Rolle des Hippocampus beim Lernen und Gedächtnis aufmerksam geworden“, fasst Attardo zusammen. „Mit unseren neuen Methoden können wir jetzt völlig neue Experimente machen. In München möchten wir nun den Zusammenhang zwischen Synapsen im Hippocampus und Lernen untersuchen. Wir werden uns vor allem darauf fokussieren, welchen Einfluss Stress dabei auf die molekularen Vorgänge hat.“ Originalpublikation: Impermanence of dendritic spines in live adult CA1 hippocampus Alessio Attardo et al.; Nature, doi:10.1038/nature14467; 2015
