Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Langzeitgedächtnis in der Hirnrinde

27.08.2013
Das Gehirn speichert Verknüpfung von Sinneseindrücken in der Großhirnrinde, nicht im Hippocampus

Wo und wie das Gehirn Gedächtnisinhalte festhält, ist eine der interessantesten Fragen der Neurowissenschaften. Lange galt der Hippocampus als ein Gedächtniszentrum im Gehirn, in dem Erinnerungen dauerhaft abgelegt werden.


Eine erlernte Verknüpfung von zwei Sinnesreizen (blau: Ton; gelb: Berührung) werden in der Hirnrinde gespeichert. © MPi f. medizinische Forschung/Splettstoesser

Mazahir T. Hasan vom Max-Planck-Institut für medizinische Forschung in Heidelberg und José Maria Delgado-Garcìa von der Universität Pablo de Olavide in Sevilla haben nun herausgefunden, dass Erinnerungen an miteinander verknüpfte Sinneswahrnehmungen in der Großhirnrinde liegen und nicht im Hippocampus, wie in den meisten Lehrbüchern beschrieben.

Die Ergebnisse der Studie verändern die bisherige Vorstellung vom Gedächtnis fundamental, nach der der Hippocampus als Speicherort genutzt wird. Stattdessen werden manche Gedächtnisinhalte in der motorische Großhirnrinde gespeichert.

Henry Molaison, abgekürzt H. M., ist ein berühmter Name in der Gedächtnisforschung. Um seine epileptischen Anfälle zu lindern, wurden dem Amerikaner in den 1950er Jahren große Teile des Hippocampus entfernt – eine Gehirnregion, die maßgeblich an Lern- und Gedächtnisvorgängen beteiligt ist. Er litt seitdem unter schweren Gedächtnisausfällen und konnte sich an neu Erlerntes meist nicht mehr erinnern. Die meisten Wissenschaftler schlossen daraus, dass der Hippocampus der Ort des Langzeitgedächtnisses ist.

Offenbar wurde aber das Ausmaß der Hirnverletzungen von H.M. unterschätzt, denn bei der Operation wurden neben dem Hippocampus noch weitere Regionen entfernt oder verletzt, die ebenfalls wichtige Gedächtnisfunktionen besitzen. Den neuen Ergebnissen der Forscher aus Heidelberg und Sevilla zufolge ist nämlich nicht der Hippocampus der Speicherort, sondern die Großhirnrinde.

Die Wissenschaftler haben das Lernverhalten genetisch veränderter Mäuse untersucht, bei denen sogenannte NMDA-Rezeptoren ausschließlich in der motorischen Hirnrinde ausgeschaltet sind. NMDA-Rezeptoren binden den Neurotransmitter Glutamat an den Synapsen und werden aktiv, wenn gleichzeitig mehrere Signale an einer Synapse einlaufen. Sie sind die zentralen molekularen Elemente von Lernvorgängen, indem sie dazu beitragen, die Signalübertragung an Synapsen zu verstärken oder abzuschwächen. Auch in der motorischen Hirnrinde funktioniert diese sogenannte synaptische Plastizität ohne die NMDA-Rezeptoren nicht mehr, wie die neue Studie zeigt. So konnten sie den Hippocampus oder andere Regionen als Ursache für ihre Beobachtungen ausschließen.

Die Mäuse sollten in Verhaltenstests lernen, einen Ton mit einem darauf folgenden schwachen elektrischen Reiz des Augenlids zu verknüpfen. Als Reaktion auf den Reiz schließen die Tiere reflexartig ihr Auge. Nach einer Lernphase schließen die Tiere ihr Auge bereits, wenn sie nur den Ton hören, der den elektrischen Reiz ankündigt. An diesem Lernvorgang ist neben dem Hippocampus und der Großhirnrinde als wichtigen Lern- und Gedächtniszentren auch das Kleinhirn beteiligt, das die notwendige Bewegung des Augenlids koordiniert. „Ohne NMDA-Rezeptoren in der primären motorischen Großhirnrinde können sich die genetisch veränderten Mäuse dagegen den Zusammenhang zwischen Ton und elektrischem Reiz nicht merken. Sie halten die Augen deshalb offen, auch wenn der Ton einen Reiz ankündigt“, erklärt Hasan.

Die Forscher ergänzen damit frühere Erkenntnisse von Kollegen am Max-Planck-Institut für medizinische Forschung. Im Juli 2012 hatten Rolf Sprengel und Peter Seeburg entdeckt, dass Mäuse auch ohne NMDA-Rezeptoren im Hippocampus räumliche Zusammenhänge lernen und speichern können. „Wir gehen deshalb davon aus, dass der Hippocampus als Entscheidungsinstanz dient und Informationen über die Umwelt an die Großhirnrinde weiterleitet, wo Sinneswahrnehmungen miteinander verknüpft werden. Die Gedächtnisinhalte werden dann dauerhaft an verschiedenen Stellen in der Großhirnrinde abgelegt“, erklärt Hasan.

Dass die Großhirnrinde der Ort ist, wo das Gehirn Assoziationen dauerhaft speichert, widerlegt die gängige Lehrmeinung über die Speicherung von Erinnerungen. Mit ihren Ergebnissen präsentieren Hasan und Delgado-Garcìa ein völlig neues Modell für die Organisation des Gedächtnisses. Die Erkenntnisse könnten eines Tages helfen, Gedächtnisverlust im Alter oder bei neurologischen Erkrankungen besser zu behandeln.

Ansprechpartner

Dr. Mazahir T. Hasan
Max-Planck-Institut für medizinische Forschung, Heidelberg
Telefon: +49 30 450-539176
E-Mail: mazahir.t.hasan@­gmail.com
Dr. John Wray
Max-Planck-Institut für medizinische Forschung, Heidelberg
Telefon: +49 6221 486-277
Fax: +49 6221 486-351
E-Mail: wray@­mpimf-heidelberg.mpg.de
Originalpublikation
Mazahir T. Hasan, Samuel Hernández-González, Godwin Dogbevia, Mario Treviño, Ilaria Bertocchi, Agnès Gruart & José M. Delgado-García
Role of motor cortex NMDA receptors in learning-dependent synaptic plasticity of behaving mice

Nature Communications, 27 August, 2013

Dr. Mazahir T. Hasan | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/7510120/gedaechtnis_grosshirnrinde

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Eine Karte der Zellkraftwerke
18.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung
18.08.2017 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

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: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie