Entdeckung: so funktioniert unser selektives Gedächtnis

Die Wege des Gedächtnisses beginnen sich zu offenbaren, insbesondere dank einer kürzlich in Nature Communications veröffentlichten Studie. Neurowissenschaftler der Universität Toulouse III - Paul Sabatier und des CNRS haben die Rolle von Dopamin bei der Auswahl unserer Erinnerungen beleuchtet. Diese Entdeckung bietet ein neues Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen kognitiver Störungen wie der Parkinson-Krankheit.


Das Gedächtnis beruht auf der synaptischen Plastizität, das heißt auf der Fähigkeit der Synapsen, ihre Stärke als Reaktion auf neuronale Aktivität anzupassen. Im Hippocampus, einer Schlüsselstruktur des Gehirns im Temporallappen, ist diese Plastizität essenziell für das Lernen und die Bildung neuer Erinnerungen. Wenn ein Ereignis eintritt, werden die synaptischen Verbindungen durch einen Prozess, der als Langzeitpotenzierung (LTP) bezeichnet wird, gestärkt. Dieser Mechanismus ermöglicht es dem Gehirn, relevante Informationen auszuwählen und zu speichern.

Lionel Dahan, Dozent für Neurowissenschaften an der Universität Toulouse III - Paul Sabatier, und sein Team untersuchten die Rolle der Dopaminneuronen im Hippocampus. Obwohl ihre Existenz aufgrund ihrer geringen Anzahl umstritten war, bewiesen sie ihre Bedeutung mithilfe von optogenetischen Manipulationstechniken. Sie veränderten genetisch die Neuronen von Mäusen so, dass sie ein lichtempfindliches Protein produzierten, was ermöglichte, sie durch eine in den Hippocampus eingeführte Glasfaser zu aktivieren oder zu hemmen.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Freisetzung von Dopamin die Kommunikation zwischen den Neuronen für mindestens fünf Stunden verstärkt, vorausgesetzt, sie erfolgt innerhalb eines Zeitfensters von 200 Millisekunden nach der Aktivierung der Synapsen. Diese Synchronisation ist wesentlich, um die Bildung von Erinnerungen auszulösen. Verhaltenstests bestätigten diese Beobachtungen: Mäuse, die 30 Sekunden lang in eine neue Umgebung gebracht wurden, was normalerweise nicht ausreicht, um sich daran zu erinnern, erinnerten sich an diese Umgebung dank der Stimulation ihres Hippocampus. Im Gegensatz dazu verhinderte die Hemmung der Dopaminneuronen selbst eine übliche zweiminütige Gedächtnisbildung.

Diese Studie könnte erhebliche Auswirkungen auf kognitive Störungen haben. Tatsächlich verhindert die Degeneration dopaminerger Neuronen die Auswahl von Informationen zur Speicherung, was einige frühe Symptome der Parkinson-Krankheit erklären könnte. Lionel Dahan betont die Wichtigkeit der Untersuchung von Gedächtnisstörungen bei allen neurodegenerativen Erkrankungen, die diese Neuronen betreffen.

Der nächste Schritt wird sein, zu entdecken, was diese Neuronen aktiviert und welchen molekularen Mechanismus Dopamin zur LTP führt. Das Verständnis dieser Prozesse könnte neue therapeutische Wege für Gedächtnis- und Lernstörungen sowie für Krankheiten wie Alzheimer eröffnen.