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News: Übers Lernen lernen

Von allen Seiten wird das Gehirn mit neuen Informationen bombardiert. Doch wer annimmt, dass diese das große Netzwerk nur erweitern, unterliegt einem trügerischen Schluss: Denn Lernen ist auch für den Tod von Nervenzellen verantwortlich.
Ratte im Pool Laden...
Mit etwa 100 Milliarden Zellen unterscheidet sich das Gehirn eines Neugeborenen in der Größe kaum von dem eines Erwachsenen. Lange Zeit galt auch die Ansicht, dass es mit der Zellzahl in unserem Gehirn nach der Geburt nur noch bergab geht: Neuronen also absterben, ohne dass Nachschub entsteht. Inzwischen ist aber bekannt, dass sich unser Denkorgan sehr wohl teilweise erneuern kann. Zu den Produktionsstätten zählt unter anderem der Gyrus dentatus, ein Teil der Hippocampusformation, die beim räumlichen Lernen eine Rolle spielt.

Ob räumliches Lernen aber die Bildung neuer Nervenzellen aktiv beeinflussen kann, das wollten Forscher um Nora Abrous vom Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale genauer wissen. In einem mit trübem Wasser gefüllten Behälter ließen sie Ratten immer wieder eine versunkene Plattform suchen und beobachteten den Einfluss des Lernens auf deren Gehirn.

Die Tiere hatten sie in drei Gruppen eingeteilt: Eine Lerngruppe musste viermal am Tag die Suche nach der Plattform trainieren. Eine zweite Gruppe diente als Kontrolle für Stress, der durch die Schwimmübung im ungewohnten Nass ausgelöst wird: Diese Tiere mussten zwar ins Wasser, jedoch gab es in ihrem Pool keine rettende Plattform. Die dritte Gruppe wurde als stressfreie Kontrollgruppe ausschließlich im Käfig gehalten.

Mit Hilfe einer leicht nachweisbaren Substanz konnten die Wissenschaftler die Bildung neuer Nervenzellen überprüfen: Vor dem Training injizierten sie den Ratten Brom-Desoxyuridin, einen Stoff, der dem natürlich vorkommenden DNA-Baustein Thymidin sehr ähnlich ist und der bei der Neubildung von DNA an dessen Stelle eingebaut wird. Dass es sich bei den neu gebildeten Zellen tatsächlich um Nervenzellen handelte, wiesen die Forscher über ein nur bei Neuronen vorkommendes Oberflächenprotein, das NeuN, nach.

Die Ratten lernten in zwei Phasen. In den ersten vier Tagen fanden sie die Plattform im Laufe des Trainings immer schneller, dann aber schwächte sich ihr Lernerfolg in der zweiten Hälfte deutlich ab.

Der schnelle Fortschritt am Anfang kurbelte jedoch nicht etwa das Zellwachstum im Gehirn an, wie die Forscher feststellten. Denn zwischen den beiden Kontrollgruppen, die ohnehin bei allen Untersuchungen die gleichen Ergebnisse lieferten, und der Lerngruppe gab es keine Unterschiede, wenn die Tiere nach der ersten Trainingsphase untersucht wurden.

Dagegen zeigte die zweiten Lernphase einen deutlichen Effekt: Hier war nämlich ein rascher Zuwachs an neuen Nervenzellen zu beobachten. Erstaunt waren die Forscher allerdings über folgendes: Wurde Brom-Desoxyuridin über den gesamten Trainingszeitraum injiziert und nicht nur in der späten Lernphase, unterschieden sich Kontroll- und Lerngruppe in der Zahl neu gebildeter Zellen nicht. Wo aber waren dann die vermehrt gebildeten Zellen geblieben? Hatte der Lernprozess sie in den Tod geschickt?

Und tatsächlich fanden die Wissenschaftler bei Ratten, denen sie nur während der ersten Lernphase den Thymidin-Verwandten injiziert hatten, die das Training jedoch vollständig absolvieren mussten, eine deutliche Abnahme der in der ersten Phase neu gebildeten Zellen. Verblüffenderweise war der Lernerfolg außerdem abhängig vom Ausmaß des Zelltodes und nicht – wie vielleicht erwartet – vom Zellzuwachs: Je mehr Zellen starben, desto besser bewältigten die Ratten den Weg durch den Wasserbehälter.

Rationalisierung findet also offenbar auch im Gehirn statt, schließen die Forscher. Nervenzellen, die keine lernbezogenen Verknüpfungen mit anderen Zellen hergestellt haben, die keinen Vorteil bringen, werden offenbar wieder aus dem Weg geschafft.

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