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News: Wieder was gelernt

Eines der faszinierendsten Arbeitsgebiete der Biologie sind die molekularen Mechanismen der Aufnahme, Verarbeitung und Speicherung von Informationen im menschlichen Gehirn. Dabei wurde bisher immer ein Zusammenhang zwischen Lernprozessen und einem neuronalen Vorgang namens Langzeitpotenzierung (LTP) gesehen. Verschiedenen Wissenschaftlern gelang es jetzt, grundlegende Erkenntnisse über molekulare Abläufe bei LTP zu gewinnen. Überraschenderweise jedoch zeigten Mäuse, bei denen die Langzeitpotenzierung unterdrückt wurde, keinerlei Beeinträchtigungen ihrer Lernfähigkeit.
Lange Zeit ist man davon ausgegangen, daß die Zahl der Nervenzellen und ihre Verknüpfungen untereinander unveränderlich sind. In den letzten Jahrzehnten häuften sich jedoch die Hinweise, daß auch das Gehirn von Erwachsenen noch in der Lage ist, seine Mikrostruktur und inneren Verschaltungen zu verändern und zu optimieren.

Schon seit längerem ist bekannt, daß die Informationsübertragung zwischen verschiedenen Nervenzellen durch kurze starke elektrische Reize verbessert werden kann, was als verstärkte Reaktion des Neurons noch Stunden später meßbar ist. Dieser als Langzeitpotenzierung bezeichnete Vorgang wird seitdem als Maßstab für die Anpassungsfähigkeit von Nervenzellen gegenüber Umweltreizen gedeutet, was einem Lernvorgang entspricht. Trotz intensiver Forschung und unzähligen Veröffentlichungen konnte bisher jedoch weder der molekulare Mechanismus noch die Rolle der LTP in Bezug auf Lernprozesse geklärt werden.

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für medizinische Forschung in Heidelberg entdeckten nun in enger Zusammenarbeit mit Forschern in Oslo, Freiburg und Basel ein Schlüsselmolekül für das Auftreten der Langzeitpotenzierung. Es handelt sich dabei um einen Rezeptorkanal für den excitatorischen Neurotransmitter Glutamat (Science, Ausgabe vom 11. Juni 1999).

Daniel Zamanillo gelang es, das Gen für die Bildung des Rezeptorkanals auszuschalten und so das Auftreten einer LTP in genetisch manipulierten Mäusen zu verhindern, ohne die neuronale Übertragung und die Zellkommunikation zu beeinflussen. Die Ergebnisse der Versuche überraschten die Heidelberger Wissenschaftler, denn bei den Versuchstieren konnte keine Beeinträchtigung des Lernvermögens festgestellt werden. Die genetisch veränderten Mäuse waren wie ihre normalen Artgenossen in der Lage, bestimmte Wegstrecken zu erlernen. So konnten sie sich die Position einer im Wasser befindlichen Plattform einprägen und sie im Dunkeln gezielt anschwimmen.

Um den tatsächlichen Zusammenhang zwischen LTP und Lernen zu klären, bedarf es also weitergehender Untersuchungen, in denen die Heidelberger "Maus-Modelle" sicher eine wichtige Rolle spielen werden.

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