Neuronale Entwicklung und Gedächtnis - Entdeckung könnte Auswirkungen auf neue Arzneimittelforschung haben

In einer Studie, in der Ausgabe vom 30. März erscheint ZelleForscher am MIT Picowner Institut für Lernen und Gedächtnis haben zum ersten Mal entdeckt, dass Neuronen in verschiedenen Phasen ihrer Lebenszyklen potenziell zwei getrennte Funktionen, wie zum Beispiel unterschiedliche Erinnerungen von fast identischen Situationen bilden, und die Fähigkeit, ein ganzes zu erinnern Ereignis, wenn durch ein kleines Detail aufgefordert.
Die Studie beschreibt eine Gehirnstruktur, die bei Erwachsenen neue Nervenzellen als mögliches Ziel für die Entwicklung von Medikamenten zur Behandlung von Gedächtnisstörungen produziert.
Hauptautor, Toshiaki Nakashiba am Picower Institut sagte, dass ein Ungleichgewicht zwischen jungen und alten Neuronen in der Hirnregion, genannt Gyrus dentatus, Gedächtnisbildung stören kann, erinnert an und möglicherweise beeinflussen kognitive Dysfunktionen im Zusammenhang mit posttraumatischen Belastungsstörung (PTBS), wie gut als Altern. Im Gyrus dentatus erzeugt nur eine der beiden Gehirnstellen ständig neue Neuronen im Erwachsenenalter.
Co-Autor Susumu Tonegawa, Picower Professor für Neurowissenschaften am Picower Institut erklärte:

"Bei Tieren führen traumatische Erfahrungen und das Altern oft zu einem Rückgang der Geburt neuer Nervenzellen im Gyrus dentatus. Beim Menschen wurde in neueren Studien eine dentale Gyrusdysfunktion und damit verbundene Gedächtnisstörungen während des normalen Alterns festgestellt."

Das Gehirn erkennt kleine Unterschiede zwischen ähnlichen Erfahrungen durch Mustertrennung. Menschen sind in der Lage, sich an den expliziten Inhalt früherer Erinnerungen zu erinnern, mit nur wenigen Hinweisen, die sich auf die ursprüngliche Erfahrung beziehen, wenn diese Muster vollständig sind. Zum Beispiel macht eine Person, die zwei Nächte hintereinander in demselben französischen Restaurant zu Abend isst, ähnliche Erfahrungen oder Beobachtungen bei beiden Gelegenheiten, wie der Speisekarte, der Umgebung, der Zeit ihres Besuchs usw.
Die unterschiedlichen Erinnerungen, die die Gehirne der Person für jedes Ereignis bilden, werden Mustertrennung genannt. Wenn ein Freund zum Beispiel später eine Vorliebe für Zwiebelsuppe erwähnt, erinnert sich die Person vielleicht nicht nur an das Gericht, das sie im Restaurant gegessen haben, sondern an die gesamte Erfahrung, welche Personen im Restaurant waren, was sie nach dem Essen gemacht haben, usw. Dieser Vorgang wird durch Mustervervollständigung aufgerufen.
Während die Mustertrennung ein einzigartiges neues Gedächtnis auf der Grundlage von Unterschieden zwischen den Erfahrungen bildet, ruft die Mustervollendung Erinnerungen durch Identifizieren von Ähnlichkeiten hervor. Menschen, die eine schwere Hirnverletzung oder ein Trauma erlitten haben, sind oft nicht in der Lage, die Gesichter ihrer Familie und Freunde zu erkennen, die sie regelmäßig sehen, während andere mit PTSD schreckliche Ereignisse nicht vergessen können.
Tonegawa erklärt:

"Eine gestörte Mustertrennung aufgrund des Verlusts von jungen Neuronen kann das Gleichgewicht zugunsten der Mustervervollständigung verschieben, was dem wiederkehrenden traumatischen Erinnerungs-Gedächtnis zugrunde liegt, das bei PTBS-Patienten beobachtet wird."

Lange Zeit glaubten Neurowissenschaftler, dass diese beiden gegensätzlichen und konkurrierenden Prozesse in verschiedenen neuronalen Schaltkreisen innerhalb des Hippocampus auftreten, und denken, dass der Gyrus dentatus, eine Struktur von erheblichem Interesse für seine Plastizität innerhalb des Nervensystems und seine Auswirkungen auf Zustände von Depressionen und Epilepsie bis traumatischer Hirnverletzung, ist an der Mustertrennung beteiligt, während die CA3-Region an der Mustervervollständigung beteiligt ist. Die MIT-Forscher entdeckten jedoch, dass die durch den Gyrus dentatus erzeugten Nervenzellen im Alter möglicherweise unterschiedliche Rollen einnehmen können.

Die MIT-Forscher untersuchten eine Mustertrennung bei Mäusen, die zwischen zwei Kammern unterscheiden konnten, von denen die eine sicher war und die andere ihnen einen unangenehmen Schock für ihre Füße gab. Um die Fähigkeiten der Mäuse zur Mustervervollständigung zu beurteilen, gaben die Forscher den Mäusen nur begrenzte Hinweise, wie sie aus einem Irrgarten herauskamen, von dem sie wussten, wie sie früher verhandeln mussten. Sie verglichen normale Mäuse mit Mäusen, denen junge oder alte Neuronen fehlten, und entdeckten, dass die Mäuse Defekte in der Mustervervollständigung oder -trennung aufwiesen, abhängig davon, welcher Satz von Neuronen erschöpft war. Frühere Forschungen unterstützten die Idee, dass der Gyrus dentatus oder junge Neuronen eine Mustertrennung zeigten, wenn sie die Mustertrennung untersuchten, indem sie den gesamten Gyrus dentatus oder nur in Erwachsenen geborene junge Neuronen manipulierten.
Nakashiba schloss:

"Durch die Untersuchung von Mäusen, die genetisch modifiziert wurden, um die neuronale Kommunikation von alten Nervenzellen zu blockieren - oder durch die Ausrottung von erwachsenen Neuronen - fanden wir, dass alte Neuronen für die Mustertrennung entbehrlich waren, während junge Nervenzellen dafür benötigt wurden dass Mäuse, die keine alten Neuronen aufwiesen, einen Defekt bei der Musterkomplettierung hatten, was darauf hindeutet, dass das Gleichgewicht zwischen Mustertrennung und Vervollständigung als Ergebnis des Verlusts alter Neuronen verändert werden kann. "

Geschrieben von Petra Rattue