Forscher untersuchten Mechanismen, die der Gedächtnisbildung zugrunde liegen: Sie zeigten, dass sich die Stärke synaptischer Verbindungen von erregenden zu hemmenden Nervenzellen dauerhaft ändern kann und dass diese Änderung von der Nervenzellaktivität abhängig ist.
Das menschliche Gehirn bildet täglich neue Erinnerungen an Ereignisse aus dem Alltag. Aus einer Kette von Ereignissen entstehen sogenannte episodische Erinnerungen an einen räumlichen und zeitlichen Ablauf. Diese speichert das Gehirn im Hippocampus, einer Region im Schläfenlappen, als Aktivierungsmuster von Nervenzellgruppen. Eine entscheidende Rolle spielen dabei Synapsen, die Nervenzellen verbinden. Sie können ihre Stärke anpassen und sich so verändern. Freiburger Wissenschaftler haben die molekularen Mechanismen untersucht, die der langanhaltenden Veränderbarkeit von bestimmten Synapsen zugrunde liegen.
Wenn sich das Gedächtnis bildet, erhalten Nervenzellgruppen eine andere Funktion und eine neue Struktur. Bei diesem Vorgang ändert sich die Stärke der Synapsen, was als langanhaltende synaptische Plastizität bezeichnet wird. Bislang haben Forscher angenommen, dass Gedächtnisbildung vor allem an den Synapsen zwischen erregenden Nervenzellen stattfindet. In den vergangenen Jahren hat sich zunehmend herausgestellt, dass auch Synapsen von hemmenden Nervenzellen eine entscheidende Rolle bei diesem Vorgang spielen. Eine erregende Nervenzelle aktiviert die Zelle, mit der sie über eine Synapse verbunden ist. Eine hemmende Zelle schaltet die nachfolgende Nervenzelle jedoch ab. Wenn hemmende Nervenzellen bei der Gedächtnisbildung aktiviert werden, trägt dies dazu bei, ähnliche Gedächtnisinhalte voneinander zu trennen. Ein synaptisch verbundenes Paar erregender (rot) und hemmender (schwarz) Nervenzellen im Hippocampus, einer Region im Schläfenlappen des menschlichen Gehirns. © Thomas Hainmüller
Die Wissenschaftler haben die Stärke synaptischer Verbindungen von erregenden zu hemmenden Nervenzellen gemessen. Sie haben gezeigt, dass sich deren Stärke dauerhaft ändern kann und dass diese Änderung von der Nervenzellaktivität abhängig ist: Wenn Nervenzellen wiederholt gemeinsam aktiv waren, hat dies die Verbindungen zwischen ihnen gestärkt. Das Team ermittelte zudem die molekularen Mechanismen dieses Vorgangs. Dieses Verständnis kann zukünftig gezielte medikamentöse Eingriffe in die synaptische Plastizität zwischen erregenden und hemmenden Nervenzellen erlauben. Dies könnte beispielsweise für die Therapie von Gedächtnisstörungen von Nutzen sein. Originalpublikation: Joint CP-AMPA and grou I mGlu receptor activation is required for synaptic plasticity in dentate gyrus fast-spiking interneurons Thomas Hainmüller et. al.; PNAS, doi: 10.1073/pnas.1409394111; 2014
