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Wie ein Schlüsselprotein das Gedächtnis steigert und das Lernen im Gehirn von Erwachsenen fördert

Ein Protein, das eine Schlüsselrolle in der frühen neuronalen Entwicklung spielt, ist auch für das Lernen und das Gedächtnis des Gehirns von Erwachsenen unerlässlich.


Ein Protein namens Netrin kann das Lernen und das Gedächtnis stärken, indem es die Nervenverbindungen im Gehirn des Erwachsenen stärkt.

Das Protein, genannt Netrin, stärkt die Verbindungen zwischen den Gehirnzellen.

Dies geht aus aktuellen Forschungsergebnissen des Montreal Neurological Institute and Hospital (The Neuro) hervor, einem Lehr- und Forschungsinstitut der McGill University in Kanada.

Die Wissenschaftler wussten bereits, dass Netrin für die Entwicklung des embryonalen und kindlichen Gehirns unerlässlich ist, wo es Verbindungen zwischen Gehirnzellen oder Neuronen herstellt.

Die jüngsten Forschungen zeigen, dass das Protein auch diese neuronalen Verbindungen oder Synapsen im Hippocampus eines erwachsenen Gehirns stärkt, einem Bereich, der an Gedächtnis und Lernen beteiligt ist.

Das Tagebuch Zellberichte Vor kurzem veröffentlichte er eine Studie über die Studie, die das Team mit Zellen aus sich entwickelnden und erwachsenen Rattengehirnen durchführte.

"Es war ein Rätsel", kommentiert der leitende Studienautor Dr. Timothy E. Kennedy, der ein Forschungslabor bei The Neuro betreibt, "warum Neuronen weiterhin Netrin im Gehirn von Erwachsenen bilden, nachdem alle Verbindungen bereits im Säuglingsalter hergestellt wurden."

Molekülschlüssel zur Stärkung der Synapse

Laut Dr. Kennedy haben die Wissenschaftler gesehen, dass ein Neuron Netrin freisetzt, wenn es aktiv wird. Das Protein stärkt die Verbindung zu einem benachbarten Neuron, indem es den beiden Neuronen signalisiert, "die Synapse stärker zu machen".

Die jüngste Studie folgt einem langen Arbeitsstrang, der vor fast sieben Jahrzehnten begann, als Donald Hebb, Professor für Psychologie an der McGill University, seine Ideen vorstellte, wie das Gehirn lernt und Erinnerungen macht.

Was später den Titel Hebbian Theory erhielt, zielte darauf ab, zu erklären, wie sich neuronale Schaltkreise aus Erfahrung entwickeln.

Hebb behauptete, dass die Stärke oder Schwäche synaptischer Verbindungen davon abhängt, wie oft sie verwendet werden: Je mehr sie verwendet werden, desto stärker und schneller werden sie.

In seinem Buch von 1949 Die Organisation des Verhaltens: Eine neuropsychologische Theorie, er beschrieb, wie er sich den Prozess der Stärkung der Synapse vorstellte. Wenn ein Neuron nahe genug an einem anderen ist und es immer wieder abfeuert, "findet in einer oder beiden Zellen ein gewisser Wachstumsprozess oder Stoffwechsel statt."

"Wir sagen", erklärt Dr. Kennedy, "dass dieser neue molekulare Mechanismus, den wir 69 Jahre später entdeckten, für diese Theorie von zentraler Bedeutung ist."

Synaptische Veränderungen unterliegen dem Erinnern und Lernen

Die Veröffentlichung einer wegweisenden Arbeit von Brenda Milner, die unter der Aufsicht von Hebb an The Neuro promovierte, brachte 1957 die Idee ein, dass der Hippocampus des Gehirns eine entscheidende Rolle bei einigen Arten von Gedächtnis und Lernen spielt.

"Wenn Sie es auf ein Molekül reduzieren", fährt Dr. Kennedy fort, "ist die regulierte Freisetzung von Netrin für die Art der synaptischen Veränderungen, die den Veränderungen des Neurons zugrunde liegen, die am Lernen und am Gedächtnis beteiligt sind, wesentlich. Dies war Milner sprechen über."

Er und seine Kollegen stellten auch fest, dass Netrin zur Stärkung der Synapsen in den "extrazellulären Raum" freigesetzt werden muss.

Dies ließ sie sich fragen, welche zusätzlichen Möglichkeiten sie haben könnten, um mit anderen Neuronen zu interagieren.

Genstudien haben die Beteiligung von Netrin an Erkrankungen, die Gehirngewebe zerstören, einschließlich amyotropher Lateralsklerose, Parkinson-Krankheit und Alzheimer-Krankheit, impliziert. Diese haben jedoch keine zugrunde liegenden Mechanismen identifiziert.

"Bisher unentdecktes Ziel"

Insgesamt verbessert die Arbeit unser Verständnis darüber, wie das Gehirn Erinnerungen formt und speichert, sagt das Team.

Es bietet auch "ein neues, bisher unentdecktes Ziel für Erkrankungen, die die Gedächtnisfunktion beeinflussen", sagt der leitende Studienautor Stephen Glasgow, wissenschaftlicher Mitarbeiter bei The Neuro.

Dr. Kennedy meint, dass ein idealer Weg zur Erhaltung der Gedächtnisfunktion darin bestehen könnte, Medikamente zu haben, die auf molekulare Aktivität an Synapsen abzielen.

Kürzlich durchgeführte Untersuchungen des Gehirns von Erwachsenen haben viele inaktive synaptische Verbindungen aufgedeckt. Es ist nichts falsch mit ihnen - sie sind nur "ausgeschaltet wie Glühbirnen", erklärt er.

Er spekuliert, dass es "ein Reservoir an Synapsen geben könnte, mit dem die Stärke von Verbindungen zwischen Neuronen verändert werden kann".

Wenn dies der Fall ist, glauben er und seine Kollegen, dass sie "einen molekularen Mechanismus gefunden haben, um diese Synapsen zu aktivieren".

Vor diesem Hintergrund wollen sie nun herausfinden, was mit Neuronen passiert, wenn sie Netrin liefern oder davon nehmen.

"Wir haben ein großes Ziel für Drogen gefunden."

Dr. Timothy E. Kennedy

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