BEITRÄGE
FORSCHUNG/TECHNOLOGIE/GESUNDHEIT

Durchbruch: Was geschieht im Hirn beim Lernen?
Erstmals molekularer Mechanismus sowie die Rolle von LTP im Lernprozeß
offengelegt

Heidelberg - Wissenschaftler des Max Planck Instituts für Medizinische Forschung in Heidelberg identifizierten mit Kollegen in Oslo, Freiburg und Basel ein Schlüsselmolekül, das im Hirn beim Lernen eine wichtige Rolle spielt. Mit diesem Beitrag komplettieren sie die Studien zweier anderer Forschungsgruppen, so daß die Grundlagen des sogenannten "Langzeit-Potenzierung" (auch: 'long-term potentiation' (LTP)) im Hirn vollständig geklärt scheinen.

LTP betrifft die molekularen Mechanismen, die den Erwerb, die Verarbeitung und die Lagerung von Informationen im menschlichen Gehirn steuern. Lange Zeit galt, daß sowohl die Anzahl der Nervenzellen im Hirn als auch ihre Verknüpfung untereinander in den ersten Lebensjahren festgelegt wird. Erst in den vergangenen Jahrzehnten häuften sich Hinweise, daß auch das erwachsene Hirn in der Lage ist, seine interne Struktur und die Neuronen-Verknüpfungen zu reorganisieren und zu optimieren. Durch kurze, intensive elektrische Reize läßt sich beispielsweise der Informationstranfer zwischen kommunizierenden Nervenzellen optimieren; die erhöhte Reaktion des Neuronen dauert für mehrere Stunden an. Diese Langzeit-Potenzierung gilt als Maß für die Fähigkeit von Nervenzellen, sich an umgebende Einflüsse anzupassen – ein anderer Begriff für das Lernen.

Die Erkenntnisse der Heidelberger Forscher legen nun zum ersten Mal den molekularen Mechanismus sowie die Rolle von LTP im Lernprozeß offen. Das Schlüsselmolekül für den LTP-Mechanismus ist ein Rezeptor-Kanal für den Erregungs-Neurotransmitter Glutamat. Dr. Daniel Zamanillo gelang es, bei Mäusen ein Gen für den Rezeptor-Kanal auszuschalten: Langzeit-Potenzierung fand trotz elektrischer Stimuli nicht mehr statt. Überraschenderweise blockierte das Ausschalten des Gens aber weder die neuronale Transmission noch die Kommunikation zwischen den Zellen. Gemeinsam mit den Untersuchungen von Roberto Malinow, ebenfalls im Fachjournal Science veröffentlicht, und den Erkenntnissen von Robert Malenka und Roger Nicoll (in 'Nature Neuroscience') gelten die Grundlagen des LTP damit als geklärt.

Klar ist damit, daß LTP für das Lernen und den Gedächtnisaufbau wichtig ist. Unklar bleibt allerdings noch, in welchem Ausmaß. Zur eigenen Überraschung konnten die Heidelberger Forscher nämlich nicht nachweisen, daß die genetisch veränderten Mäuse ein abnormales Lernverhalten zeigen. Auch die Mäuse ohne LTP waren in der Lage, in einem sogenannten "Wasser-Labyrinth" eine unsichtbare Plattform zu entdecken – und diese sofort aufzusuchen, sobald sie erneut ins schlammige Wasser gesetzt wurden.

+++pressetext.austria