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News: Pavlovsche Schnecken

Ein Zusammenhang zwischen der Langzeitpotenzierung (LTP) und Lernvorgängen wurde schon lange vermutet. Kalifornische Wissenschaftler brachten nun den Beweis.
Ein Pavlovsches Lernexperiment, durchgeführt mit niedere Seeschnecken, hat neue Anhaltspunkte dafür geliefert, wie wir uns an unsere Kindheit erinnern. Außerdem erbrachte es den bisher besten Beweis für die seit langem vermutete Rolle von Langzeit-Potenzierung (long term potentiation – LTP) beim Lernen. LPT ist ein physiologischer Prozeß, der die Reaktion bestimmter Neuronen auf hereinkommende Signale erhöht.

Wenn ein entsprechend ausgerüstetes Neuron zwei Signale in rascher Folge empfängt, löst der zweite Reiz den LTP-Prozeß aus; dabei werden spezielle Kanäle geöffnet und Calciumionen können in das Neuron fließen. Das Kalzium löst biochemische Reaktionen aus, welche die Empfindlichkeit des Neurons verändern, so daß eine Wiederholung dieses Signals eine stärkere Reaktion hervorruft. LTP scheint eine logische Methode für die Kodierung des Gedächtnisses zu sein, weil es den Neuronen die Möglichkeit gibt, gleichzeitige Ereignisse miteinander zu assoziieren und die Reaktion der Neuronen auf Reize, die immer wieder auftreten, verstärkt. Forscher haben seit Jahrzehnten daran gearbeitet, die LTP und ihr Zusammenspiel mit dem Gedächtnis zu verstehen; sie wurden aber dadurch behindert, daß man LTP lange Zeit nur in Säugetieren gefunden hatte.

Auf der Suche nach einem einfacheren Test hat sich David Glanzmans Team an der University of California, Los Angeles, mit Seeschnecken beschäftigt, in deren Neuronen sie vor vier Jahren LTP entdeckt hatten. Diese Schnecken sind in der Lage, eine gleichzeitige leichte Berührung ihres Siphons mit einem elektrischen Schlag gegen ihren Schwanz in Zusammenhang zu bringen. Normalerweise reagieren Seeschnecken nicht auf Berührung des Siphons, aber nach der Konditionierung veranlaßte sie ein solcher Reiz, ihren Siphon in Erwartung eines Schocks zurückzuziehen.

Der Student Geoffrey Murphy schaute sich dieses Pavlovsche Lernexperiment bei teilweise sezierten Seeschnecken genauer an. Um die Neuronen zu konditionieren, stimulierte er gleichzeitig das sensorische Neuron, das die Berührung des Siphons wahrnimmt, und einen vom Schwanz in den Körper führenden Nerv. Beide kommunizieren direkt mit dem motorischen Neuron, das den Siphon bewegt. Diese Nervenzelle zeigte vor der Konditionierung nur eine geringe Reaktion auf die Stimulation des sensorischen Neurons. Nach der Konditionierung erfolgte eine extrem starke Reaktion auf eine Reizung. Dies legt den Schluß nahe, daß das Neuron gelernt hat, das Ansprechen des sensorischen Neurons normalerweise wirkungsvolleren Signalen vom Schwanznerv in Zusammenhang zu bringen. Der Beweis, daß dieser Lernprozeß auf LTP zurückzuführen sei, konnte ebenfalls erbracht werden: Die Konditionierung funktioniert nicht,wenn eine Chemikalie eingesetzt wird, die den für die LTP erforderlichen Calciumzufluß stoppt.

Diese Entdeckung (Science vom 17.10.97) ist so aufregend, weil sie einen eindeutigen Zusammenhang zwischen LTP und Lernen herstellt, sagen der Neurowissenschaftler Dan Johnston vom Baylor College of Medicine in Houston. „Es ist eine Sache es zu glauben, und eine andere, es demonstriert zu haben," sagt er. Nach Tom Brown, Neurowissenschaftler in Yale, bietet es ein darüberhinaus ein einfaches System um LTP zu studieren und zeigt, daß LTP sich bereits früh als ein Mechanismus für das Gedächtnis entwickelt haben muß.

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