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 'Fix Me Another Marguerite!'
23.06.2017 | Universität Regensburg

nachricht Schimpansen belohnen Gefälligkeiten
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften (MPIMIS)

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: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften