Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neurobiologie - Die Chemie der Erinnerung

21.11.2017

Lernen erfordert winzige Veränderungen an einzelnen Synapsen. Wissenschaftler haben nun aufgedeckt, wie ein RNA-Bindeprotein, das an diesen molekularen Prozessen beteiligt ist, das Gedächtnis beeinflusst.

Gedächtnisleistungen hinterlassen im Gehirn Spuren: Lernen und Erinnern sind nur möglich, weil die Verbindungen zwischen Nervenzellen – die Synapsen – fortwährend umgebaut werden. Die Baupläne für die dafür notwendigen Moleküle werden von sogenannten Boten-RNAs (mRNA) zielgerichtet zu den Synapsen transportiert.


Michael Kiebler untersucht die molekularen Prozesse des Lernens.

Bild: LMU/Joerg Koch

Der LMU-Biochemiker Michael Kiebler hat bereits in früheren Studien gezeigt, dass das mRNA-Bindeprotein Staufen2 dabei eine essenzielle Rolle spielt. Wie die molekularen Vorgänge im Gehirn sich in vivo auf das Lernen auswirken, ist allerdings noch unzureichend verstanden.

Nun ist Kiebler ein entscheidender Durchbruch gelungen: In Kooperation mit Dusan Bartsch (Universität Heidelberg) und spanischen Kollegen konnte er erstmals direkt nachweisen, dass ein Staufen2-Mangel das Gedächtnis auf spezifische Weise beeinträchtigt. Über ihre Ergebnisse berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin Genome Biology.

Für ihre Untersuchungen entwickelten die Wissenschaftler in langjähriger Arbeit ein Tiermodell, in dem mithilfe von Antibiotika Staufen2 selektiv in Nervenzellen des Vorderhirns, insbesondere im Hippocampus, ausgeschaltet werden kann. In Verhaltensexperimenten testeten die Wissenschaftler dann das räumliche, zeitliche und assoziative Gedächtnis, mit dem abstrakte Inhalte verknüpft und abspeichert werden – also die Gedächtnisleistungen, die im Hippocampus verarbeitet werden.

Dabei zeigte sich, dass ohne Staufen2 bestimmte Funktionen gestört sind. „Das generelle Langzeitgedächtnis funktioniert zwar, die Ratten lernen beispielsweise, wo sich eine Futterquelle befindet“, sagt Kiebler. „Aber wenn das Gelernte erst nach längeren Wartezeiten abgerufen wird, ist die Gedächtnisleistung der Mutanten signifikant schlechter als die der Wildtypen.“

Ohne Staufen2 verändern sich die Zellmorphologie und die Synapsenfunktion. Mithilfe elektrophysiologischer Messungen analysierten die Wissenschaftler die Signalübertragung an den Synapsen und fanden, dass der Staufen2-Mangel die sogenannte Langzeit-Potenzierung (LTP) steigert und die sogenannteLangzeit-Depression (LTD) verhindert.

Unter LTP versteht man einen Mechanismus, der die Signalübertragung dauerhaft verstärkt und die Verknüpfung zwischen Synapsen festigt. Der gegenläufige Mechanismus LTD dagegen vermindert die Signalübertragung und entkoppelt bereits bestehende Verknüpfungen wieder. Grundsätzlich scheint die Synapse bei Staufen2-Mangel also leichter erregbar zu sein.

„LTP wird als zelluläres Modell für das Lernen angesehen, aber unsere Ergebnisse legen nahe, dass nicht nur die Anzahl der potenzierten Synapsen, sondern auch das richtige Verhältnis von LTP und LTD wichtig ist“, sagt Kiebler. Diese Balance ist ohne Staufen2 offensichtlich gestört. Die Wissenschaftler vermuten, dass zu viele Synapsen sehr stark potenziert und damit zu wenig reprimiert vorliegen. Das könnte dazu führen, dass Informationen, die normalerweise langfristig gespeichert werden, frühzeitig destabilisiert oder möglicherweise sogar entfernt werden.

„Mit unserer Arbeit ist es uns zum ersten Mal gelungen, ein Molekül – das RNA-Bindeprotein Staufen2 – mit der Funktion einer Synapse und dem Lernverhalten im Tier in Verbindung zu bringen“, schließt Kiebler. „Dieser Ansatz ermöglicht uns völlig neue Einblicke in die molekularen Mechanismen des Lernens.“
Genome Biology 2017

Publikation:
Forebrain specific, conditional silencing of Staufen2 alters synaptic plasticity, learning and memory in rats
Stefan M. Berger, Iván Fernández-Lamo, Kai Schönig, Sandra M. Fernández Moya, Janina Ehses, Rico Schieweck, Stefano Clementi, Thomas Enkel, Sascha Grothe, Oliver von Bohlen und Halbach, Inmaculada Segura, José María Delgado-García, Agnès Gruart, Michael A. Kiebler and Dusan Bartsch
Genome Biology 2017
https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-017-1350-8

Kontakt:
Professor Michael Kiebler
BioMedizinisches Centrum
Lehrstuhl Zellbiologie (Anatomie III)
Tel: (089) 2180 75 884
E-Mail: michael.kiebler@med.uni-muenchen.de
http://www.zellbio.anatomie.med.uni-muenchen.de/about_us/prof_kiebler/index.html

Luise Dirscherl | Ludwig-Maximilians-Universität München
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Anomale Kristalle: ein Schlüssel zu atomaren Strukturen von Schmelzen im Erdinneren
16.11.2018 | Universität Bayreuth

nachricht Günstiger Katalysator für das CO2-Recycling
16.11.2018 | Ruhr-Universität Bochum

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: Rasende Elektronen unter Kontrolle

Die Elektronik zukünftig über Lichtwellen kontrollieren statt Spannungssignalen: Das ist das Ziel von Physikern weltweit. Der Vorteil: Elektromagnetische Wellen des Licht schwingen mit Petahertz-Frequenz. Damit könnten zukünftige Computer eine Million Mal schneller sein als die heutige Generation. Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) sind diesem Ziel nun einen Schritt nähergekommen: Ihnen ist es gelungen, Elektronen in Graphen mit ultrakurzen Laserpulsen präzise zu steuern.

Eine Stromregelung in der Elektronik, die millionenfach schneller ist als heutzutage: Davon träumen viele. Schließlich ist die Stromregelung eine der...

Im Focus: UNH scientists help provide first-ever views of elusive energy explosion

Researchers at the University of New Hampshire have captured a difficult-to-view singular event involving "magnetic reconnection"--the process by which sparse particles and energy around Earth collide producing a quick but mighty explosion--in the Earth's magnetotail, the magnetic environment that trails behind the planet.

Magnetic reconnection has remained a bit of a mystery to scientists. They know it exists and have documented the effects that the energy explosions can...

Im Focus: Eine kalte Supererde in unserer Nachbarschaft

Der sechs Lichtjahre entfernte Barnards Stern beherbergt einen Exoplaneten

Einer internationalen Gruppe von Astronomen unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg ist es gelungen, beim nur sechs Lichtjahre...

Im Focus: Mit Gold Krankheiten aufspüren

Röntgenfluoreszenz könnte neue Diagnosemöglichkeiten in der Medizin eröffnen

Ein Präzisions-Röntgenverfahren soll Krebs früher erkennen sowie die Entwicklung und Kontrolle von Medikamenten verbessern können. Wie ein Forschungsteam unter...

Im Focus: Ein Chip mit echten Blutgefäßen

An der TU Wien wurden Bio-Chips entwickelt, in denen man Gewebe herstellen und untersuchen kann. Die Stoffzufuhr lässt sich dabei sehr präzise dosieren.

Menschliche Zellen in der Petrischale zu vermehren, ist heute keine große Herausforderung mehr. Künstliches Gewebe herzustellen, durchzogen von feinen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Kalikokrebse: Erste Fachtagung zu hochinvasiver Tierart

16.11.2018 | Veranstaltungen

Können Roboter im Alter Spaß machen?

14.11.2018 | Veranstaltungen

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Mikroplastik in Kosmetik

16.11.2018 | Studien Analysen

Neue Materialien – Wie Polymerpelze selbstorganisiert wachsen

16.11.2018 | Materialwissenschaften

Anomale Kristalle: ein Schlüssel zu atomaren Strukturen von Schmelzen im Erdinneren

16.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics