Bilder aus dem Gedächtnis mit Hilfe von Proteinen

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Zum ersten Mal ist ein Bild des Gedächtnis auf Zellebene von Wissenschaftlern mit Hilfe der im Gehirn produzierten Proteine erfasst worden.

Bild der Proteine bei der Bildung von Erinnerungen

Das Bild zeigt, dass sich Proteine in den Verbindungen zwischen Hirnzellen bilden, wenn sich eine Langzeiterinnerung bildet. Die Neurowissenschaftler vermuteten, dass dieses Phänomen stattfand, haben es aber bisher noch nicht beobachten können.

Das Experiment zeigt auch einige überraschende Aspekte bei der Bildung von Erinnerungen, die noch weitgehend unbekannt ist.

Kelsey Martin, Biochemikerin derUniversität Kalifornien in Los Angeles hat mit ihrem Team die Formung von Erinnerungen an Neuronen von kalifornischen Hinterkiemerschnecken untersucht, ein gutes Modell für Hirnzellen in anderen Organismen, auch dem Menschlichen.

Die Forscher setzten die Neuronen dem chemischen Serotonin aus, von dem man schon wusste, dass es die Bildung von Erinnerungen stimuliert, was Eric Kandel und seinem Team den Nobelpreis im Jahr 2000 brachte. Dieses Mal erfanden die Forscher eine neue Art, die Bildung von neuen Proteinen bei der Bildung einer Erinnerung zu untersuchen.

Die Forscher nutzten ein fluoreszierendes Protein, dass bei ultraviolettem Licht die Farbe von Grün auf rot wechseln kann. Zuerst setzten sie Zellen, die schon rot waren, ultraviolettem Licht aus. Als die Forscher die Bildung neuer Erinnerungen induzierten, konnten sie die neu entstandenen grünen Proteine unter dem Mikroskop erkennen.

„Ein Unterschied zwischen Kurzzeit-Erinnerungen und Langzeit-Erinnerungen ist, dass letzter die Schaffung neuer Proteine erfordert“, sagte der Forscher Waine Sossin, Neurowissenschaftler an der Universität McGill in Montreal. „Um die Erinnerungen permanent zu machen, müssen Proteine synthetisiert werden“.

Die Details sind noch nicht klar, aber die Wissenschaftler vermuten, dass die neuen Proteine helfen, die Synapsen zu stärken, also die Verbindungen zwischen den Neuronen zu stabilisieren.

„Die Mehrheit der Neurowissenschaftler glaubt, dass Erinnerungen durch Änderung der Stärke in den synaptischen Verbindungen entstehen“, sagte Sossin, „In Bezug auf das, was bei der Entstehung einer Erinnerung passiert, gibt es zurzeit eine Vielzahl an unterschiedlichen Modellen für die Zunahme dieser Stärke“.

Eine der überraschenden Schlüsse dieser neuen Studie scheint zu sein, dass mehr Regionen des ARN, einer Art Proteinbildungshandbuch analog der DNA, notwendig sind, um die neuen Proteine zu bilden.

Die Forscher haben auch beobachtet, dass beide Seiten der Synapsen bei der Bildung von Erinnerungen beteiligt sind, statt wie bisher vermutet, nur eine.

„Das war eine Überraschung“, sagt Martin, „Nun können wie beobachten, die sich Erinnerungen auf individueller Synapsenebene bilden“.

Die Wissenschaftler wollen noch besser verstehen, wie unser Gehirn die Erinnerungen in Langzeiterinnerungen umwandelt. Da die Synapsen Verbindungen zwischen Zellen sind, glauben die Forscher, dass die Stärkung dieser Verbindungen und die Bildung von Neuen unserem Gehirn hilft, unterschiedliche Gedanken und Erinnerungen zu assoziieren.

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