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FTE info logoMagazin für die europäische Forschung Sonderausgabe - April 2005   
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GEDäCHTNISMECHANISMEN
Title  Von Rezeptoren und Systemen

Trotz der Fortschritte bei der Beschreibung seiner biochemischen Mechanismen bleibt die Funktionsweise des Gedächtnisses auf der Ebene der neuronalen Netze ein Rätsel. Soweit eine der Schlussfolgerungen der zwei Euresco-Konferenzen, die 2002 und 2004 zum Thema Gedächtnis und Lernen organisiert wurden.

Die Drosophila steht wieder im Mittelpunkt des Forscherinteresses. Sie gibt nun die Geheimnisse ihres Kurzzeitgedächtnisses preis. © INSERM/A.Alberga
Die Drosophila steht wieder im Mittelpunkt des Forscherinteresses. Sie gibt nun die Geheimnisse ihres Kurzzeitgedächtnisses preis. © INSERM/A.Alberga
Die Drosophila steht wieder im Mittelpunkt des Forscherinteresses. Sie gibt nun die Geheimnisse ihres Kurzzeitgedächtnisses preis.
© INSERM/A.Alberga
Ganz im Gegensatz zu den Hochämtern, die auf den Konferenzen der internationalen Gelehrten-Gesellschaften oft zelebriert werden, legen die von der European Science Foundation mit Unterstützung der Union ausgerichteten Euresco-Konferenzen das Hauptgewicht auf vertiefte Diskussionen und die Beteiligung junger Forscher. Die zweite Euresco-Konferenz zum Thema Gedächtnis und Lernen, die im Mai 2004 in Obernai (FR) stattfand, zeigte neuerlich, dass diese Treffen ein Sammelbecken des Europäischen Forschungsraums sein können. So bestätigte Randolf Menzel, Professor für Neurobiologie an der freien Universität Berlin und Präsident dieser Tagung: „Ich habe von mehreren Kollegen erfahren, dass sie ihre späteren Studenten auf dieser Konferenz rekrutiert haben, und ich kenne auch einige Beispiele europäischer Projekte, die auf Euresco-Treffen entstanden sind.“

Koinzidenz-Detektor
Drei Jahrzehnte nach der ersten Beschreibung der Langzeitpotenzierung (LTP), dieses mutmaßlichen Mechanismus der Bildung von Gedächtnisspuren, durch den die Effizienz der aktivsten Synapsen verstärkt wird: Welches sind die großen wissenschaftlichen Tendenzen auf diesem sich rasch entwickelnden Gebiet? Randolf Menzel hält zwei fest: die biochemische und zelluläre Beschreibung der LTP und die Untersuchung ihrer Bedeutung auf der Ebene der neuronalen Netze.

Auf der ersten dieser beiden Fronten, dem Wissen über die verschiedenen Glutamat-Rezeptoren (dem hauptsächlichen Neurotransmitter im Zentralnervensystem), hat man riesige Fortschritte gemacht. Einer dieser Rezeptoren, der so genannte NMDA – benannt nach dem Molekül (N-Methyl-D-Aspartat), das ihn aktiviert –, weist insbesondere die erstaunliche Eigenschaft auf, dass er die Kalziumionen nur unter einer zweifachen Bedingung passieren lässt: der Depolarisierung der neuronalen Membran und dem Vorhandensein von Glutamat. Das genügte, um diesen Rezeptor in den 80er Jahren als „Koinzidenz-Detektor“ zu bezeichnen; denn nur wenn eine Nervenzelle, die bereits aktiviert ist (zelluläre Depolarisierung), ein neues Erregungssignal (das Glutamat) empfängt, erlaubt der NMDA-Rezeptor den Zutritt des Kalziums, das seinerseits eine Genkaskade aktiviert, die schließlich für die Verstärkung der Effizienz der Synapse verantwortlich ist. „Doch aufgepasst“, warnt Randolf Menzel. „Man kennt mittlerweile auch andere Moleküle, intrazelluläre Enzyme oder Rezeptoren, deren biochemische Eigenschaften mit dieser Rolle des Koinzidenz-Detektors übereinstimmen.“

Und immer wieder Drosophila
Wie wirken sie mit dem NMDA-Rezeptor zusammen? Dazu muss man die zelluläre Neurobiologie verlassen und sich der zweiten Front der Gedächtnisforschung zuwenden, dem Ansatz der neuronalen Netze. „Auf diesem Gebiet waren die Fortschritte des letzten Jahrzehnts wesentlich langsamer“, fährt Randolf Menzel fort. Er verweist auf den „riesigen Graben“ zwischen unserem Wissen über das Funktionieren der LTP in vitro und den Gedächtnismechanismen, die sich in unserem Gehirn wirklich abspielen. Wie lässt er sich überwinden? Die Diskussionen der Euresco-Konferenz in Obernai unterstrichen zwei vordringliche Aufgaben: die Notwendigkeit, die Verhaltensmodelle für das Lernen zu verfeinern (die Arbeit der Gruppe um Edvard Moser(1) wurde als wichtiger Beitrag hin zu diesem Ziel begrüßt) und der Bedarf an neuen biotechnologischen Instrumenten, die erlauben, die Expression von Genen, die für die Glutamat-Rezeptoren codieren, zu aktivieren oder zu deaktivieren.

Doch der Euresco-Kongress bot auch die Gelegenheit, über eine spannende Neuentdeckung zu diskutieren, die Bildung des Kurzzeitgedächtnisses bei der Drosophila. Die in Obernai präsentierten Daten zeigten, dass die Bildung einer olfaktorischen Gedächtnisspur bei diesem Insekt nur über eine einzige Neuronenpopulation erfolgte, die Axone zum Pilzkörper einer kleinen Gehirnregion, aussendet. „Stellt diese Entdeckung die gängige Vorstellung einer breiten Verteilung der Gedächtnisspuren in Frage? Wie spielt diese Kurzzeitspur mit der Bildung des Langzeitgedächtnisses zusammen?“ fragt Randolf Menzel. Etwas ist sicher: Es wäre falsch, diese Entdeckung als zoologische Eigenart der Drosophila abzutun, denn, wie Menzel bemerkt: „Von der Aplysia über die Biene und den Wurm Caenorhabditis elegans bis hin zur Drosophila wurden die meisten wichtigen neurowissenschaftlichen Entdeckungen zuerst bei Wirbellosen gemacht, bevor man sie auf Säugetiere übertrug.“

(1) Siehe Der Hippocampus und seine Nervenzellen.

    
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