Forscher entschlüsseln Mechanismus im Gehirn, der aus Informationen Erinnerungen macht

Wissenschaftler der University of Colorado haben einen Schlüsselmechanismus für die Fähigkeit des Gehirns, zu lernen und Erinnerungen zu bilden, entdeckt. Sie haben herausgefunden, dass Nervenzellen im Gehirn entscheidende Informationen über lange Distanzen weiterleiten und so Gene aktivieren, die für beide Vorgänge essenziell sind. Ihre Ergebnisse haben sie in einer Studie im Journal of Neuroscience veröffentlicht.

Mark Dell’Acqua ist Professor für Pharmakologie am Anschutz Medical Campus der University of Colorado und Senior-Autor der Studie. Er erklärt: „Diese Ergebnisse beleuchten einen entscheidenden Mechanismus, der lokale synaptische Aktivität mit den umfassenderen Genexpressionsänderungen verbindet, die für Lernen und Gedächtnis erforderlich sind.“ Ziel der Forscher war es, besser zu verstehen, wie Signale von den Synapsen der Nervenzellen bis zu deren Zellkern weitergeleitet werden. Diese Entfernung ist vergleichbar mit der von Ästen eines Baumes, die sich vom Stamm entfernen.

Synapsen, Gene und ihre Verbindung

Im Zentrum der Forschung steht das „cAMP-response element binding protein“, kurz CREB. Dieses Protein reguliert Gene, die dynamische Veränderungen an den Synapsen unterstützen – also den Verbindungen zwischen Nervenzellen, die für die Kommunikation im Gehirn unerlässlich sind. Obwohl die Bedeutung von CREB für Lernen und Erinnerungen gut dokumentiert ist, waren die genauen Mechanismen seiner Aktivierung bislang unklar.

Mit fortgeschrittenen Mikroskopietechniken hat die Doktorandin Katlin Zent eine Schlüsselfunktion entdeckt: Rezeptoren und Ionenkanäle erzeugen Kalziumsignale, die schnell von den Synapsen in den entlegenen Dendriten zum Zellkern der Nervenzelle transportiert werden. Diese Signale lösen dort die Aktivierung von CREB und damit die Genexpression aus, die die Grundlage für Gedächtnisbildung und Lernen bildet.

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Fortschritte für die Forschung und mögliche Therapien

Dell’Acqua betont, dass diese Entdeckung nicht nur das Verständnis grundlegender Gehirnprozesse erweitert, sondern auch neue Perspektiven für Therapien eröffnet. Die Forschung zeigt, welche Teile des neu entdeckten Mechanismus in Krankheitsbildern gestört sein könnten, die zu Gedächtnisstörungen führen – so zum Beispiel auch bei Alzheimer. Dies könnte dabei helfen neue, gezielte Behandlungsmöglichkeiten zu entwickeln.

Dieses Paper beschreibt hauptsächlich eine grundlegende wissenschaftliche Entdeckung eines fundamentalen Prozesses, den Nervenzellen ausführen. Das Verständnis dieses Übertragungssystems erweitert nicht nur unser Wissen über die Gehirnfunktion, sondern könnte auch die Entwicklung therapeutischer Behandlungen für kognitive Störungen verbessern.

Mark Dell’Acqua

Was du dir merken solltest:

• Wissenschaftler der University of Colorado haben entdeckt, wie Nervenzellen Signale über lange Distanzen weiterleiten, um Gene zu aktivieren, die für Lernen und Erinnerungen essenziell sind.
• Im Fokus der Forschung steht das Protein CREB, das dynamische Veränderungen an Synapsen unterstützt und damit die Grundlage für Gedächtnisbildung bildet.
• Diese Erkenntnisse könnten Therapien für Gedächtnisstörungen wie Alzheimer revolutionieren.

Übrigens: Eine andere Studie zeigt, wie eine Alkoholabhängigkeit das Gehirn umprogrammiert. Was dabei genau passiert, erfährst du in unserem Artikel.

Bild: © Vecteezy