Wie Herr Tonegawa die Gedächtnisforschung revolutioniert

Video7. April 2017, 18:24
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Erst nach seinem Nobelpreis 1987 wandte sich Susumu Tonegawa den Neurowissenschaften zu. Seitdem hat er unser Wissen über das Erinnern nachhaltig erweitert

Boston/Wien – Ende 40 hatte Susumu Tonegawa alles erreicht, was man als Forscher erreichen kann: Er hatte als Immunologe die Vielfalt der Antikörper erklärt, wurde Professor am MIT, einer der besten Hochschulen der Welt, und erhielt 1987 auch noch den Medizinnobelpreis.

"Aus Angst vor Langeweile" habe er nach dem Nobelpreis beschlossen, etwas ganz anderes zu machen, wie er kürzlich im deutschen Nachrichtenmagazin Spiegel erklärte. Tonegawa wandte sich der Hirnforschung zu, konkret: der Entstehung von Erinnerungen. In diesem Gebiet sind ihm und seinen Kollegen vor allem in den letzten fünf Jahren höchst spektakuläre Durchbrüche gelungen. Und in der aktuellen Ausgabe von "Science" berichtet er über Versuche, die bisherige Annahmen über die Bildung des Langzeitgedächtnisses erschüttern.

foto: reuters
Susumu Tonegawa (hier im Jahr 2007) hat in den letzten Jahren unser Verständnis des Erinnerns erweitert und gezeigt, wie sich das Gedächtnis manipulieren lässt.

Eingriffe in die Erinnerung

Die fast schon beängstigenden Fortschritte, die der heute 77-Jährige und seine Kollegen am MIT und am Riken-Institut für Hirnforschung in Tokio machten, verdanken sich Weiterentwicklungen der sogenannten Optogenetik. Mit dieser Methode lassen sich durch feinste Lichtimpulse im Gehirn gentechnisch veränderter Versuchstiere einzelne Neuronen manipulieren, und damit kann man auch in die Erinnerung eingreifen.

world economic forum
Susumu Tongegawa erklärt beim World Economic Forum 2016 die neuen Möglichkeiten, in die Erinnerung einzugreifen.

Tonegawa und seinen Kollegen gelang es auf diese Weise unter anderem, den Mäusen falsche Erinnerungen mittels Lichtimpuls einzupflanzen: Die Tiere erhielten in einem Käfig einen Elektroschock, den sie sich merkten. Zugleich wurde ihnen mittels Lichtimpulsen die Erinnerung an einen anderen Käfig ins Gedächtnis gepflanzt. Das Resultat: Die Mäuse fürchteten sich auch im echten anderen Käfig davor, Elektroschocks zu erhalten.

Alzheimer-Mäuse erinnern sich wieder

Vor rund einem Jahr ließen Tonegawa und seine Kollegen mit einem Bericht in "Nature" über gleichsam gegenteilige Manipulationen aufhorchen: Es gelang ihnen bei Mäusen, die an Alzheimer erkrankt waren, Erinnerungen wieder zu aktivieren, die nicht mehr abgerufen werden konnten.

Im September des Vorjahrs wiederum verkündeten Tonegawa und seine Kollegen in "Science", dass sie im Mäusegehirn eine Region identifiziert haben, die der Sitz des sozialen Gedächtnisses ist. Bei den Nagern hat sich dieser neuronale Schaltkreis bereits manipulieren lassen: Mäuse behandelten danach ihnen bekannte Artgenossen wie fremde und umgekehrt. Offensichtlich ist, dass es diese Region für das soziale Gedächtnis auch beim Menschen gibt – und dass sie bei uns noch stärker entwickelt ist. Man kann sich leicht ausmalen, was passiert, wenn sich diese Hirnregion auch bei uns manipulieren lässt.

Erschütterung alter Vorstellungen

Der jüngste Streich von Tonegawa und seinen Teams nimmt sich dagegen nicht so spektakulär aus. Die neue Studie erschüttert aber immerhin die seit den 1950er Jahren geltenden Vorstellungen über das Langzeitgedächtnis. Bisher dachte man, dass sich zunächst im Hippocampus Erinnerungen in Form von sogenannten Engramm-Zellen bilden würden, die erst danach allmählich im präfrontalen Kortex, einer Großhirnregion, dauerhaft gespeichert würden.

Die neuen Versuche an Mäusen zeigten, dass sich parallel zu den Engramm-Zellen im Hippocampus von Beginn an auch solche im Großhirn bilden, was "überraschend war", so Tonegawa. In den ersten Tagen bleiben diese Zellen im Kortex indes inaktiv. Und wie die Forscher mittels optogenetischer Stimulation herausfanden, reiften die kortikalen Zellen nicht, wenn die Verbindungen zwischen dem Hippocampus und dem Großhirn unterbrochen waren.

foto: riken
Schematische Darstellung, wie Erinnerungen dauerhaft gespeichert werden: Am ersten Tag werden entsprechende Engramm-Zellen im Hippocamus (HPC), im präfrontalen Kortext (PFC) gebildet. Eine wichtige Rolle spielt dabei noch ein Teil der Amygdala (BLA), die für Angst zuständig ist, und der medial-entorhinale Kortex (MEC). Nach dem zwölften Tag ist die Erinnerung vollständig in den Kortex gewandert.

Für Tonegawa, dem es nicht an Selbstbewusstsein mangelt, stellen die neuen Erkenntnisse nicht nur einen großen Fortschritt gegenüber dem bisherigen Wissen dar. Sie könnten beispielsweise auch Alzheimer-Patienten helfen. Denn wie man aus den früheren Tierversuchen weiß, speichern selbst Alzheimer-Mäuse Erinnerungen – sie können nur nicht mehr darauf zugreifen. (tasch, 7.4.2017)

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