Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Gelerntes aus dem Gehirn ausgelesen wird

05.07.2011
MB-V2 Nervenzellen ermöglichen Abrufen von Gedächtnisinhalten im Fliegenhirn

Wie war doch gleich der Name? Zufällig hat man jemanden getroffen – das Gesicht ist bekannt, doch der Name will einem partout nicht einfallen. Erst später, nach einer mehr oder weniger eleganten Rettung aus der Situation, ist der Name plötzlich wieder da. Was war passiert?


3D-Rekonstruktion von zwei MB-V2 Neuronen im Fruchtfliegenhirn. Die Zellen erhalten Informationen vom Pilzkörper (weiß) und leiten sie in das Laterale Horn weiter. © MPI f. Neurobiologie / Foerstner

Das Gesicht und auch der dazu gelernte Name waren offenbar im Gehirn gespeichert. Nur das Abrufen dieser verknüpften Informationen war kurzzeitig nicht möglich. Auf welche Weise solche gelernten Zusammenhänge aus dem Gehirn "ausgelesen" werden, das ist eines der großen Rätsel in der Gehirnforschung. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie in Martinsried und der Ecole Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles in Paris haben jetzt mit einem internationalen Kollegenteam einen ersten Schritt zum Knacken dieser Nuss getan.

Auch Fruchtfliegen haben ein Gedächtnis. Das Gehirn dieser winzigen Tiere kann sich verschiedene Dinge und Zusammenhänge merken und sie nach einiger Zeit auch wieder abrufen. Natürlich ist das Fruchtfliegenhirn mit seinen rund hunderttausend Nervenzellen viel kleiner als zum Beispiel ein menschliches Gehirn mit zirka 100 Milliarden Zellen. Doch viele der Grundprinzipien sind gleich, und die einfachere Struktur erlaubt es den Wissenschaftlern, Vorgänge im Fliegenhirn dort zu entschlüsseln, wo sie stattfinden: auf der Ebene einzelner Zellen.

Im Versuch brachten die Neurobiologen Fruchtfliegen bei, einen bestimmten Duft mit einem leichten Stromstoß in Verbindung zu bringen. Mit diesem klassischen Konditionierungsexperiment lernten die Fliegen bereits nach einer einzigen Wiederholung, sich von dem trainierten Duft wegzubewegen. Das Besondere in diesem Versuch: Die Wissenschaftler konnten in den speziell gezüchteten Fruchtfliegen einzelne Nervenzellen durch eine Veränderung der Umgebungstemperatur zeitweise inaktivieren. Am Verhalten der Tiere war dann zu erkennen, ob die ausgeschalteten Nervenzellen einen Einfluss auf das Gedächtnis oder das Erinnerungsvermögen haben. Auf diese Weise zeigten die Forscher, dass die Fruchtfliegen die Verbindung zwischen Duft und Strom nur dann abrufen konnten, wenn die sogenannten MB-V2 Nervenzellen aktiv waren. Ob die Fliegen den Zusammenhang erlernten, oder ob das Gelernte in das Langzeitgedächtnis überging, blieb von der Aktivität dieser Zellen unberührt.

Es war bereits bekannt, dass Geruchsinformationen im Lateralen Horn des Fliegenhirns verarbeitet werden. Als Resultat auf diese Verarbeitung kann dann ein bestimmtes Verhalten folgen: vermeiden oder annähern. Das Verknüpfen von Informationen geschieht dagegen in einer anderen Region des Fliegenhirns, dem Pilzkörper. Hier wird in diesem Fall der neutrale Geruch mit der negativen Empfindung des Stromimpulses verbunden und die Erinnerung für das Vermeidungsverhalten geformt. Die Neurobiologen zeigten nun, dass die MB-V2 Zellen Informationen aus dem Pilzkörper erhalten und ihrerseits die Nervenzellen im Lateralen Horn informieren. "Wir konnten somit erstmals zeigen, auf welchem Alternativweg eine erlernte Verknüpfung aus dem Gedächtnis abgerufen wird", erklärt Hiromu Tanimoto, einer der beiden Leiter der Studie. Instinktives Verhalten, wie die Vermeidung bestimmter Gerüche, läuft direkt über das Laterale Horn und bleibt somit unbeeinflusst von der Aktivität der MB-V2 Nervenzellen.

"Dass wir diese Zellen nun identifiziert und ihre Rolle beim Auslesen von Gedächtnisinhalten gezeigt haben, ist ein erster Schritt hin zum Verständnis der Vorgänge in diesem Nervennetzwerk", sagt Tanimoto. So kann die Wissenschaft vielleicht eines Tages erklären, warum es auch in unserem Gehirn beim Abrufen einzelner Dinge manchmal klemmt. Eine wichtige Voraussetzung, um zum Beispiel Medikamente für bestimmte Gedächtnisprobleme entwickeln zu können.

Ansprechpartner
Dr. Stefanie Merker
Press and Public relations
Max-Planck-Institut für Neurobiologie, Martinsried
Telefon: +49 89 8578-3514
Fax: +49 89 8578-3599
E-Mail: merker@neuro.mpg.de
Originalveröffentlichung
Julien Séjourné, Pierre-Yves Plaçais, Yoshinori Aso, Igor Siwanowicz, Séverine Trannoy, Vladimiros Thoma, Stevanus R Tedjakumala, Gerald M Rubin, Paul Tchénio, Kei Ito, Guillaume Isabel, Hiromu Tanimoto & Thomas Preat
Mushroom body efferent neurons responsible for aversive olfactory memory retrieval in Drosophila

Nature Neuroscience, Juli 2011

Dr. Stefanie Merker | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de
http://www.mpg.de/4362898/gedaechtnis_abrufen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen
09.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Wolkenbildung: Wie Feldspat als Gefrierkeim wirkt
09.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie