Wie hemmende Nervenzellen das Lernverhalten beeinflussen

12. Mai 2014, 13:28
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Forscher wiesen nach, dass beim Lernen hemmende Nervenzellen zumindest teilweise blockiert werden müssen

Frankfurt/Basel - Ein lernfähiges Gehirn ist überlebenswichtig: 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.

Forschern des Max-Planck-Instituts für Hirnforschung in Frankfurt gelang zusammen mit Forschern aus Basel erstmals der Nachweis, 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.

Konditionierungsexperiment

Erfolgreiches Lernen ist auch eine Frage des Timings. Unterschiedliche Reize werden besonders leicht miteinander verknüpft, wenn sie zeitlich eng aufeinanderfolgen. Die Max-Planck-Forscher machten sich diese Tatsache in Konditionierungsexperimenten zunutze: Sie brachten Mäusen bei, 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.

Gezielte Steuerung

Die Ergebnisse zeigen, dass beide Zelltypen in unterschiedlichen Phasen des Lernvorgangs gehemmt werden. Durch diese Enthemmung werden die Hauptnervenzellen stärker aktiviert. Mithilfe von Optogenetik konnten die Forscher zudem das Lernverhalten der Mäuse steuern. Dabei statteten sie die beide Arten von hemmenden Nervenzellen in der Amygdala mit lichtempfindlichen Ionenkanälen aus und schalteten so die Neuronen 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 Wissenschafter die Nervenbahnen identifizieren, die an der Enthemmung beteiligt sind. (red, derStandard.at, 12.5.2014)

  • Dendrit einer Hauptnervenzelle in der Amygdala (weiß). Hemmende Synapsen sind rot dargestellt.
    foto: mpi/lezkus

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

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