Biologie: Gedächtnis, bitte warten - Gehirn im Umbau begriffen

Nervenzellen benötigen bis zu 24 Stunden, bevor sie über neue Synapsen Informationen austauschen können. Das Max-Planck-Instituts nahm den Lernprozess unseres Gehirns unter die Lupe.

"Gedächtnis, bitte warten! Gehirn im Umbau begriffen!", lautet die Devise. Laut den neuen Erkenntnissen von Experten des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie in Martinsried bei München brauchen Nervenzellen bis zu 24 Stunden, bevor sie über eine neue Kontaktstelle auch tatsächlich Informationen austauschen. Neue Dinge zu lernen, Erfahrungen zu speichern und sich an neue Umstände anzupassen - diese Eigenschaften des Gehirns ermöglichen nicht nur uns das tägliche Überleben. Erreicht wird diese besondere Flexibilität unter anderem dadurch, dass Nervenzellen ständig neue Verbindungen auf- oder wieder abbauen. Wissenschafter um Valentin Nägerl haben jetzt den zeitlichen Ablauf dieser Prozesse näher untersucht. Die entsprechende Arbeit ist im "Journal of Neuroscience" in der Juli-Ausgabe erschienen. Wann immer gelernt wird, bilden die Neuronen im Gehirn neue Kontakte (Synapsen) mit Nachbarzellen aus. Wird das Gelernte behalten, so werden aus diesen Kontaktstellen langfristige Verbindungen. Um das genauer zu verstehen, haben die deutschen Neurobiologen in Zusammenarbeit mit Wissenschaftern aus Zürich den Zusammenhang zwischen dem Auswachsen der Zellverbindungen, den sogenannten "Dornen", und dem Entstehen der funktionsfähigen Informationsübertragungsstellen, den Synapsen, untersucht. Stromimpulse auf Nervenzellen simulierten Lernprozess

Dazu - so eine Aussendung der Max-Planck-Gesellschaft - haben sich die Neurobiologen auf Nervenzellen des Hippocampus konzentriert, denn dieser Hirnbereich ist für Lernprozesse und Gedächtnisfunktionen besonders wichtig. Um eine Reaktion der Nervenzellen gezielt herbeizuführen, stimulierten sie einen Verbund von Neuronen durch einen kurzen, hochfrequenten Stromimpuls. Es ist bekannt, dass Nervenzellen auf solch eine Stimulation mit einer Verstärkung ihrer Verbindungen durch Ausbildung neuer Dornen reagieren - ähnlich wie es auch bei Lernprozessen geschieht. Die entscheidende Frage, ob und wann diese neuen Strukturen tatsächlich funktionelle Synapsen darstellen und zum Gedächtnis beitragen können, war bisher unbeantwortet. Um das Auswachsen von Dornen verfolgen zu können, wurden die Zellen im nahen Umkreis der stimulierten Stelle mit einem hochauflösenden Zwei-Photonen-Mikroskop im Zeitrafferverfahren betrachtet. Im Anschluss benutzten die Wissenschafter ein Elektronenmikroskop, um zu überprüfen, ob die Veränderungen in der Verästelung der Nervenzellen tatsächlich zur Entstehung neuer Synapsen geführt haben. "Gut Ding braucht Weile"