Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

„Moment, hier war ich doch schon!“ – Wie das Gehirn Ortserinnerungen bildet

05.02.2016

Tübinger Forscher aktivieren im Experiment vormals ruhende Gedächtniszellen

Tübinger Neurowissenschaftlern ist es gelungen, ruhende Gedächtniszellen von Ratten zu aktivieren. Durch gezielte schwachelektrische Impulse konnten sie vormals inaktive Zellen im Hippocampus dazu bringen, den Ort der Impulsverabreichung wiederzuerkennen.


Körnerzellen im Gyrus dentatus einer Ratte, durch Fluoreszenzmikroskopie sichtbar gemacht (in Cyanblau)

Abbildung: (c) Burgalossi Lab

Der Hippocampus ist bei Nagetieren wie auch dem Menschen für das Gedächtnis zuständig. Die Studie des Forscherteams am Werner Reichardt Centrum für Integrative Neurowissenschaften (CIN) der Universität Tübingen gibt daher Hinweise darauf, wie in unserem Gehirn Erinnerungen gebildet werden. Die Ergebnisse wurden nun im Fachmagazin Current Biology veröffentlicht.

Das Gedächtnis ist eine der wichtigsten Funktionen unseres Gehirns. Mit seiner Hilfe können wir nicht nur unseren Enkelkindern eines Tages aus unserer Jugend erzählen. Gerade für ganz alltägliche Abläufe ist es unverzichtbar.

Es ist ständig und sofort aktiv, wenn wir etwas erleben: Wenn wir jemanden kennenlernen, erkennen wir sie oder ihn auch nach Stunden oder Tagen wieder. Und auch wer zum ersten Mal die Parfümabteilung, das Personalbüro oder die Toilette in einem fremden Gebäude aufsucht, findet den Ausgang gewöhnlich ohne Schwierigkeiten wieder.

Das Gedächtnis „denkt“ also nicht nur ständig „mit“, es bildet neue Erinnerungen auch besonders schnell, meist schon bei der ersten Interaktion. Das liegt daran, dass für jede Person, für jeden Ort und wohl auch für viele andere Konzepte bestimmte Gedächtniszellen direkt zuständig sind. Ein Typ dieser Neuronen, die Körnerzellen, sitzt im Hippocampus, einer zentralen Hirnregion.

Wenn Gedächtniskonzepte wie „mein Wohnzimmer“ oder „Angela Merkel“ aktiviert werden – zum Beispiel durch das Betreten des Wohnzimmers oder das Betrachten einer Fotografie der Bundeskanzlerin – reagiert eine kleine Anzahl zuständiger Körnerzellen mit elektrischen Impulsen. Die weit überwiegende Mehrzahl der Körnerzellen bleibt dagegen untätig.

Bisher war unklar, durch welchen Mechanismus einzelne Gedächtniszellen einer bestimmten Erinnerung zugewiesen werden – zumal die allermeisten Körnerzellen normalerweise ruhen und keine Funktion zu haben scheinen. Das Tübinger Forscherteam unter Leitung von Dr. Andrea Burgalossi ging nun der Frage nach, ob ruhende Körnerzellen unter bestimmten Umständen „aufgeweckt“ werden können.

Ihre Vermutung: Körnerzellen können durch elektrische Impulse zu aktiven Gedächtniszellen werden. Um die Hypothese zu überprüfen, legten sie haarfeine Mikroelektroden in den Gyrus dentatus – einen Bereich im Hippocampus, der das Ortsgedächtnis enthält – von Ratten, durch die sie schwache elektrische Impulse in einzelne Körnerzellen senden konnten.

Die Ratten liefen frei durch ein einfaches Labyrinth. An einem bestimmten Ort innerhalb des Labyrinths wurden einzelne Körnerzellen per Mikroelektrode mit schwachen elektrischen Impulsen (im Nanoamperebereich) angeregt. Mithilfe derselben Elektrode maßen die Forscher anschließend die Aktivität der behandelten Körnerzellen.

Das Ergebnis: Kamen die Ratten erneut an den Ort im Labyrinth, wo der Impuls zuvor verabreicht worden war, feuerten die stimulierten Körnerzellen nun von sich aus. Der Impuls hatte den Gyrus dentatus angeregt, in den betroffenen Körnerzellen eine Erinnerung an den Ort zu bilden.

Burgalossi und seine Forschergruppe fanden zudem heraus, dass Dauer und Art der verabreichten Impulse eine große Rolle spielen. Sie führten zu einer stabileren Ortserinnerung, wenn sie in Übereinstimmung mit der natürlichen Thetaschwingung des Gehirns erfolgten, einem Auf- und Abbau elektrischen Potenzials, der etwa vier- bis zwölfmal in der Sekunde stattfindet.

Ebenso bedeutsam könnte ein anderer Befund sein: Ratten, die den Impuls beim ersten Betreten des Labyrinths erhielten, reagierten deutlich stärker auf die induzierte Ortserinnerung als Ratten, die sich im Labyrinth vorher bereits auskannten. Offenbar werden Gedächtniszellen leichter aktiviert, wenn das Gehirn neue Informationen verarbeiten muss.

Die neuen Einsichten in die Gedächtnisbildung erhellen eine der wichtigsten Hirnfunktionen. Zwar ist noch viel zu tun, bevor so grundlegende Erkenntnisse wie die nun vorliegenden zur Entwicklung von Behandlungsmethoden für Gedächtnisstörungen (etwa bei Alzheimer, Parkinson oder Demenz) beitragen können – aber sie sind ein unverzichtbarer erster Schritt auf dem Weg dorthin.

Publikation:
Maria Diamantaki, Markus Frey, Patricia Preston-Ferrer, Andrea Burgalossi: Priming Spatial Activity by Single-Cell Stimulation in the Dentate Gyrus of Freely-Moving Rats. Current Biology (im Druck). 4. Februar 2016.

Autor:
Dr. Andrea Burgalossi
Werner Reichardt Centrum für Integrative Neurowissenschaften (CIN)
andrea.burgalossi[at]cin.uni-tuebingen.de

Pressekontakt CIN:
Dr. Paul Töbelmann
Wissenschaftskommunikation
Werner Reichardt Centrum für Integrative Neurowissenschaften (CIN)
Tel.: +49 7071 29-89108
paul.toebelmann[at]cin.uni-tuebingen.de

Weitere Informationen:

http://www.cin.uni-tuebingen.de

Antje Karbe | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Proteomik hilft den Einfluss genetischer Variationen zu verstehen
27.03.2017 | Technische Universität München

nachricht Verschwindende Äderchen: Diabetes schädigt kleine Blutgefäße am Herz und erhöht das Infarkt-Risiko
23.03.2017 | Technische Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

Zweites Symposium 4SMARTS zeigt Potenziale aktiver, intelligenter und adaptiver Systeme

27.03.2017 | Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fließender Übergang zwischen Design und Simulation

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Industrial Data Space macht neue Geschäftsmodelle möglich

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Neue Sicherheitstechnik ermöglicht Teamarbeit

27.03.2017 | HANNOVER MESSE