Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Lernbremsen im Gehirn

12.05.2014

Hemmende Nervenzellen steuern das Lernverhalten von Mäusen

Ein lernfähiges Gehirn ist überlebenswichtig, denn nur wer lernt, kann in der Natur bestehen. Beim Lernen speichert das Gehirn neue Informationen, indem es die Verbindungsstärke zwischen Nervenzellen verändert. Ein Vorgang, der als synaptische Plastizität bezeichnet wird.


Dendrit einer Hauptnervenzelle in der Amygdala (weiß). Hemmende Synapsen sind rot dargestellt.

MPI f. Hirnforschung/ J. Lezkus

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt haben zusammen mit Forschern aus Basel erstmals nachgewiesen, dass beim Lernen hemmende Nervenzellen zumindest teilweise blockiert werden müssen. Diese Enthemmung fungiert dabei ähnlich wie das Loslassen des Bremspedals im Auto: Sind die hemmenden Nervenzellen weniger aktiv, beschleunigt sich das Lernen.

Lernen ist oft eine Frage des Timings: Unterschiedliche Reize werden besonders leicht miteinander verknüpft, wenn sie zeitlich eng aufeinanderfolgen. Die Max-Planck-Wissenschaftler haben sich dies in Konditionierungsexperimenten zunutze gemacht, in denen Mäuse lernten, auf einen Ton zu reagieren.

Damit dieser Lerneffekt eintreten kann, müssen die Synapsen auf den sogenannten Hauptnervenzellen der Amygdala empfindlicher werden. Die Forscher konzentrierten sich auf zwei Arten von hemmenden Nervenzellen, die die Proteine Parvalbumin und Somatostatin bilden. Beide Nervenzelltypen hemmen die Hauptnervenzellen der Amygdala.

Die Ergebnisse der Max-Planck-Forscher zeigen, dass beide Zelltypen während unterschiedlicher Phasen des Lernvorgangs gehemmt werden. Durch diese Enthemmung werden die Hauptnervenzellen stärker aktiviert. Durch den Einsatz von Optogenetik konnten die Forscher zudem das Lernverhalten der Mäuse steuern.

Dabei statteten sie die beiden Arten von hemmenden Nervenzellen in der Amygdala mit lichtempfindlichen Ionenkanälen aus und schalteten so die Neurone mittels Licht gezielt an oder aus. „Wenn wir die Enthemmung verhindern, lernen die Mäuse schlechter. Im Gegensatz dazu führt eine Verstärkung der Enthemmung zu intensiverem Lernen“, sagt Johannes Letzkus vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung. Als nächstes wollen die Wissenschaftler die Nervenbahnen identifizieren, die an der Enthemmung beteiligt sind.

Originalpublikation:
Steffen B. E. Wolff, Jan Gründemann, Philip Tovote, Sabine Krabbe, Gilad A. Jacobson, Christian Müller, Cyril Herry, Ingrid Ehrlich, Rainer W. Friedrich, Johannes J. Letzkus* and Andreas Lüthi
Amygdala interneuron subtypes control fear learning through disinhibition.
Nature, online vorab veröffentlicht; 11. Mai 2014

Ansprechpartner:
Dr. Johannes Letzkus
Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main
Telefon: +49 69 850033-1430
E-Mail:johannes.letzkus@brain.mpg.de

Dr. Arjan Vink
Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main
Telefon: +49 69 850033-2900
Fax: +49 69 850033-2999
E-Mail:pr@brain.mpg.de

Dr. Johannes Letzkus | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/8187995/hemmende_synapsen_lernen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Auf dem Weg zur Schnupfimpfung
22.08.2017 | Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

nachricht Gehirnregion vermittelt Genuss am Essen
22.08.2017 | Max-Planck-Institut für Neurobiologie

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: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Im Neptun regnet es Diamanten: Forscherteam enthüllt Innenleben kosmischer Eisgiganten

21.08.2017 | Physik Astronomie

Ein Holodeck für Fliegen, Fische und Mäuse

21.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Institut für Lufttransportsysteme der TUHH nimmt neuen Cockpitsimulator in Betrieb

21.08.2017 | Verkehr Logistik