"Schalter" für Langzeitgedächtnis identifiziert

8. Juli 2013, 17:24
posten

Heidelberger Forscher entdeckten den Auslöser für ein genetisches Programm, das die Produktion von sogenannten "Gedächtnisproteinen" steuert

Heidelberg - Das Forscherteam vom Interdisziplinären Zentrum für Neurowissenschaften (IZN) untersuchte am Modellorganismus der Taufliege "Drosophila melanogaster" die Funktionsweise des Gehirns bei Lernprozessen. Die Wissenschaftler sind dabei der Frage nachgegangen, welche Signale im Gehirn dafür verantwortlich sind, dass sich ein dauerhaftes Speichersystem des Gehirns aufbauen kann und die speziell dafür benötigten Proteine hergestellt werden. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift "Science Signaling" veröffentlicht.

Veränderungen bei Lernprozessen

Die Wissenschaftler markierten unter anderem die Assoziations- und Lernzentren des Insektengehirns, um dort den Botenstoff Kalzium sichtbar zu machen und dessen mögliche Veränderungen bei Lernprozessen zu untersuchen. Mit ihren Arbeiten an der Taufliege konnten sie zeigen, dass es während des Lernens zu einer vorübergehenden Anreicherung des Botenstoffs Kalzium in den Zellkernen von bestimmten Neuronen kommt.

Dieses Kalziumsignal identifizierten die Forscher als den Auslöser für ein genetisches Programm, das die Produktion der sogenannten "Gedächtnisproteine" steuert. Wird dieser Kern-Kalzium-Schalter blockiert, können die Fliegen kein Langzeitgedächtnis mehr bilden.

Uralte Mechanismen

Die getrennte Entwicklung von Insekten und Wirbeltieren hat vor etwa 600 Millionen Jahren eingesetzt. Trotz der großen evolutionären Distanz sind bestimmte, wahrscheinlich überlebenswichtige Prozesse wie etwa die Ausbildung verschiedener Gedächtnisformen bei Mensch, Maus oder Fliege verblüffend ähnlich, wie sich nach Angaben der Heidelberger Forscher experimentell zeigen lässt.

Diese Gemeinsamkeiten deuten darauf hin, dass der Aufbau des Langzeitgedächtnisses ein uraltes Phänomen darstellt, das bereits bei dem gemeinsamen Vorfahren von Insekten und Wirbeltieren bestanden hat. "Es existieren bei beiden Spezies vermutlich auch ähnliche zelluläre Mechanismen zur Bildung des Langzeitgedächtnisses, zu denen zum Beispiel der Kern-Kalzium-Schalter gehört", sagt Neurobiologe Christoph Schuster.

Neue therapeutusche Ansätze?

Er und seine Kollegen vom IZN gehen davon aus, dass ähnliche, auf Kern-Kalzium-Signalen beruhende Schalter auch in anderen Bereichen Anwendung finden – möglicherweise immer dann, wenn sich Organismen langfristig an neue Bedingungen anpassen müssen. So nutzen etwa auch das Schmerzgedächtnis oder bestimmte Schutz- und Überlebensfunktionen von Neuronen diesen Kern-Kalzium-Schalter.

Möglicherweise ist bei älteren Menschen dieser zelluläre Schalter nicht mehr voll funktionsfähig, was nach Bading eine Erklärung für die im Alter typische Verminderung der Gedächtnisleistung sein könnte. Damit eröffnen die Erkenntnisse der Heidelberger Neurobiologen neue Perspektiven für therapeutische Ansätze zur Behandlung von alters- und auch krankheitsbedingten Veränderungen von Gehirnfunktionen. (red, derStandard.at, 8.7.2013)

Originalveröffentlichung:
Weislogel, J. M., Bengtson, C. P., Müller, M. K., Hörtzsch, J. N., Bujard, M., Schuster, C. M., and Bading, H.: Requirement for Nuclear Calcium Signaling in Drosophila Long-Term Memory. Science Signaling 6 (274), ra33, 07 May 2013, doi: 10.1126/scisignal.2003598

  • Gehirn der Taufliege, dessen Assoziations- und Lernzentren gelb markiert sind. Eine Untergruppe der markierten Neuronen übt eine Schalterfunktion für den Aufbau des Langzeitgedächtnisses aus, indem sie über ein Kern-Kalzium-Signal die Produktion von "Gedächtnisproteinen" steuert.
    foto:jan-marek weislogel/izn/shamprasad varija raghu/neuroscience research partnership/ science signaling/aaas

    Gehirn der Taufliege, dessen Assoziations- und Lernzentren gelb markiert sind. Eine Untergruppe der markierten Neuronen übt eine Schalterfunktion für den Aufbau des Langzeitgedächtnisses aus, indem sie über ein Kern-Kalzium-Signal die Produktion von "Gedächtnisproteinen" steuert.

Share if you care.