Astrozyten im Fokus

Wie schaltet das Hirn in den Merkmodus?

Veröffentlicht:

BONN. Forscher aus Deutschland und den USA haben einen wichtigen Mechanismus identifiziert, mit dem das Gedächtnis vom Erinnerungs- in den Merkmodus umschaltet (Neuron 2016; online 5. Mai).Die Studie wirft möglicherweise auch ein neues Licht auf die zellulären Ursachen von Demenzerkrankungen.

Die Arbeit stand unter Federführung der Universität Bonn und des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE). Hippocampale Astrozyten sorgen dafür, dass die neuen Informationen Vorfahrt bekommen, heißt es in einer Mitteilung der Uni Bonn. Das Gedächtnis schaltet in den Merkmodus; die bereits gespeicherten Erinnerungen müssen dagegen warten.

Die Astrozyten reagieren dabei auf Acetylcholin. Seit einigen Jahren schon ist bekannt, dass Acetylcholin das Speichern neuer Informationen befördert. Auf welche Weise dies geschieht, war bislang erst teilweise bekannt.

"Wir konnten in unserer Arbeit erstmals zeigen, dass Acetylcholin Astrozyten anregt, die daraufhin ihrerseits den Botenstoff Glutamat freisetzen können", wird Erstautor Milan Pabst, der am Labor für experimentelle Epileptologie der Universität Bonn promoviert zitiert. "Das Glutamat aktiviert dann bestimmte Nervenzellen, die das Abrufen von Erinnerungen hemmen."

Die Forscher haben Nervenzellen genetisch so verändert, dass sie durch Licht aktiviert werden konnten und dann Acetylcholin freisetzten.

So konnten sie den Mechanismus in Hirnschnittpräparaten aufklären. Auch haben sie nachgewiesen, dass im Gehirn lebender Mäuse Acetylcholin den gleichen Effekt auf die Aktivität der Neurone hat, heißt es in der Mitteilung. (eb)

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Kommentare
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Dr. Wolfgang P. Bayerl

Herzlichen Dank an Stefan Pschera für diese wunderbare Zusammenfassung

über die Irrwege der "Neurophysiologen", die sich ja sogar berufen fühlten schon den "freien Willen" zu leugnen in Ihrer (falschen) deterministischen Vorstellung. Über Systemautonomie und Indeterminismus schon bei der viel "einfacheren Wettervorhersage" haben die nichts mitbekommen.

Trotz aller Systemfunktionallität, erfordert diese mentale Leistung (leider?) immer ihre materielle Basis,
das ist nicht nur die permanente Energiezufuhr, z.B. den Sauerstoff,
sondern auch strukturell für das "Langzeitgedächtnis" ganz grob gesagt das Eiweiß.
Und hier ist ebenso wie bei gewissen Vitaminen sicher auch ein Zusammenhang von Mangel im hohen Alter und Gedächtnisstörungen charakteristisch für neue Inhalte. Eiweißmangel, Vit. B12-Mangel etc.
Ich erinnere mich da, wenn es erlaubt ist, anektotisch an einen geistig sehr anspruchvollen Angehörigen, der in Gefangenschaft total unterenährt aus "Langeweile" seitenweise englische Vokabeln gepaukt hat und völlig schockiert auch später noch berichtet hat, dass nach 2-3 Tagen alles wieder weg war.
Später wieder mit Normalgewicht, hatte er eine riesige Bibliothek in Englisch, alles gelesen mit riesigem Wortschatz.

Anne C. Leber

Leserzuschrift von Stefan Pschera

Das Dilemma der funktionellen Lokalisation

Die Funktionen des Gehirns in lokal abgrenzbaren Gebieten zu suchen, ist verständlich. Im Gegensatz zu den Maschinen war/ist der funktionelle Bauplan nicht bekannt. Aus der Struktur wird deren Funktion gefolgert. Dies ergibt etliche Lokalisationstheorien. Aber keine dieser Theorien kann bisher überzeugen.

• Prof. Engel kritisiert:
Tatsächlich war die Forschung lange Zeit davon ausgegangen, dass bestimmte Regionen im Gehirn auch ganz bestimmte Funktionen haben.Wir wissen aber mittlerweile, dass es Netzwerke sind, die miteinander kommunizieren.

• Auszug aus einem Text der Uni Greifswald:
Am Schluss dieses Überblicks über die Gehirnteile muss allerdings noch einmal darauf hingewiesen werden, dass die vorgenommene Einteilung in Areale nicht in dem Sinne überbewertet werden sollte, dass diese Teile in sich abgeschlossene Arbeitseinheiten wären. Ganz im Gegensatz dazu ist das Gehirn im Grunde eine riesige Ansammlung von Nervenzellen, von denen sicherlich einige mit konstanten, andere mit zeitlich und räumlich wechselnden synaptischen Verschaltungen versehen sind. Komplexe Gehirnfunktionen beim Menschen gehen immer mit der Aktivierung mehrerer Nervenzellgruppen verschiedener Lokalisation einher, wobei es sogar gewisse individuelle Unterschiede geben kann. Besonders bei Hirngeschädigten übernehmen oft andere Bahnen die Funktionen der beschädigten Teile, so dass in bestimmten Fällen Ausfälle bestimmter Areale im Laufe der Zeit kompensiert werden. Dies zeigt, dass das Gehirn ein in Raum und Zeit dynamisches System darstellt, für dessen Teile nur in sehr groben Zügen allgemeingültige anatomische und funktionelle Charakteristika beschrieben werden können.

• Aus Hemiplegie von Patricia Davies, 2. Auflage, Springer Verlag, ISBN 3-540-41794, Seite 15 unten und 16 oben
Kein Hirnbereich ist so spezialisiert, dass er nur eine einzige Funktion steuern würde. Wie es Mountcastle (1978) formuliert: "Eine Läsion lässt sich lokalisieren, aber nicht eine Funktion". Und Ruskin (1982) beschreibt, wie selbst die einfachste Verrichtung etwa einen Apfel aus der Schüssel zu nehmen, die Beteiligung nahezu des gesamten Zentralnervensystems und ebenso des gesamten muskuloskelelalen Systems erfordert.

• So ist auch die Fähigkeit, sich zu erinnern und Informationen zu speichern oder anders gesagt, die Fähigkeit zu lernen, nicht von irgendeinem einzelnen Teil des Gehirns abhängt, wie früher angenommen wurde. Neueste Forschungen unter Einsatz von Positronenemissionstomographie (PET) haben gezeigt, dass selbst bei den einfachsten Erinnerungsvorgängen tatsächlich viele verschiedene Hirnregionen aktiv sind und lediglich spezifische Ansammlungen von Nervenzellen. Laut Professor Steven Rose (zitiert in Geary 1997) ist es unmöglich zu sagen, wo genau im Gehirn eine bestimmte Erinnerung lokalisiert sein sollte. "Gedächtnis ist eine dynamische Eigenschaft des Gehirns als Ganzem und nicht irgendeiner spezifischen Region"

• Lashley: "Das Gedächtnis ist eine nicht lokalisierbare, generelle Funktion der Großhirnrinde"

• Angela D. Friederici Die Funktion liegt im Netzwerk. Die Areale des Sprachnetzwerks sind vermutlich noch nicht einmal spezifisch für Sprache – sie sind auch an anderen kognitiven Tätigkeiten beteiligt, je nachdem, mit welchen weiteren Regionen sie gerade zusammenarbeiten.
Wo ist der Fehler? Dazu ein Vergleich: Eine Maschine lässt sich strukturell oder funktionell gliedern. Diese Betrachtungsweisen sind unterschiedlich und bringen spezifische Einsichten. So lässt sich ein Auto durch die funktionellen Teile Motor, Getriebe, Räder usw. erklären. Die strukturelle Zerlegung ergibt in Schrauben, Blechteile, Behälter für Flüssigkeiten usw. Dies wird Stückliste genannt. Mittels der Stückliste lassen sich Materialien verbessern. Zum funktionellen Verständnis kann die Stückliste nicht helfen. Wird die Funktion erklärt, so muss funktionell gegliedert werden. Der Motor


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