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05/29/2020 16:26

Wie sich Nervenzellen zum Abruf einer Erinnerung gezielt reaktivieren lassen

Marietta Fuhrmann-Koch Kommunikation und Marketing
Universität Heidelberg

    Wird in den Nervenzellen, die für den Abruf einer Erinnerung von Bedeutung sind, der Level eines bestimmten Proteins gezielt erhöht, führt dies zu einer Steigerung der Gedächtnisleistung. Mithilfe dieses Proteins – des epigenetischen Faktors Dnmt3a2 – konnten die Forscher des Interdisziplinären Zentrums für Neurowissenschaften der Universität Heidelberg die Reaktivierung der relevanten Neuronen sogar präzise modulieren.

    Pressemitteilung
    Heidelberg, 29. Mai 2020

    Wie sich Nervenzellen zum Abruf einer Erinnerung gezielt reaktivieren lassen
    Heidelberger Wissenschaftler untersuchen Einfluss eines epigenetischen Faktors auf Gedächtnisleistung

    Wird in den Nervenzellen, die für die Speicherung einer Erinnerung von Bedeutung sind, der Level eines bestimmten Proteins gezielt erhöht, führt dies zu einer Steigerung der Gedächtnisleistung. Das haben Wissenschaftler der Universität Heidelberg um Dr. Ana Oliveira in Untersuchungen mit Mäusen gezeigt. Das dafür verantwortliche Protein ist Dnmt3a2 – ein sogenannter epigenetischer Faktor, der das Erbgut chemisch modifiziert und damit auf Erinnerungsprozesse Einfluss nimmt. Durch Erhöhen des Dnmt3a2-Levels konnten die Forscher des Interdisziplinären Zentrums für Neurowissenschaften die Reaktivierung der relevanten Neuronen sogar präzise modulieren.

    Im Laufe des Lebens wird eine Vielzahl von Erinnerungen gespeichert. Dabei geht die Wissenschaft davon aus, dass jede Erinnerung eine individuelle Repräsentation im Gehirn aufweist. Sie wird codiert von Neuronen, die aktiv sind, wenn neue Informationen aufgenommen werden. „Dieses Abbild ist vergleichbar mit einem Puzzle, das sich aus vielen Teilen zusammensetzt, in diesem Fall aus dem Muster der Nervenzellen, die Informationen codieren“, so die Wissenschaftlerin. „Um eine Erinnerung abrufen zu können, müssen ausreichend viele der entscheidenden Neuronen im Gehirn reaktiviert werden, damit sich die einzelnen Teile des Abbildes wieder zu einem Ganzen zusammenfügen.“

    Die Heidelberger Neurowissenschaftler haben in ihren Untersuchungen mit Mäusen herausgefunden, dass sich der Abruf einer Erinnerung verbessert, wenn der Level eines bestimmten Proteins in den Nervenzellen selektiv erhöht wird. Dabei handelt es sich um das Protein Dnmt3a2 – einen sogenannten epigenetischen Faktor, der die DNA chemisch modifiziert. Dnmt3a2 sorgt dafür, dass bestimmte Proteine verstärkt hergestellt werden, die ihrerseits die Erinnerung beeinflussen.

    Für seine Untersuchungen trainierte das Team von Dr. Oliveira Labormäuse in einer sogenannten Pawlowschen Konditionierungsaufgabe und markierte im Hippocampus die Nervenzellen, die für die Erinnerung an die erlernte Aufgabe relevant waren. In einem zweiten Schritt erhöhten die Wissenschaftler in genau diesen Zellen den Level des Proteins Dnmt3a2. „Schon eine geringe Steigerung führte bei den Mäusen zu einer verbesserten Gedächtnisleistung, da die ‚richtigen‘, das heißt die für die Erinnerung entscheidenden Neuronen, besser reaktiviert wurden“, erläutert Dr. Oliveira. „Dabei war es faszinierend zu sehen, dass wir diese Reaktivierung präzise modulieren können.“

    In vorangegangenen Studien konnten die Wissenschaftler bereits nachweisen, dass das Protein Dnmt3a2 bei Mäusen altersbedingt gestörte kognitive Funktionen wiederherstellen und das „Löschen“ traumatischer Erinnerungen erleichtern kann. Von ihren Ergebnissen erhoffen sie sich neue Impulse für die Erforschung der Frage, wie Nervenzellen, die für die Steuerung der Gedächtnisleitung zuständig sind, gezielt beeinflusst werden können.

    Die Forschungsgruppe von Dr. Oliveira beschäftigt sich mit den molekularen Mechanismen, die bei der Bildung und dem Erhalt des Gedächtnisses von Bedeutung sind. Die jüngsten Arbeiten wurden im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 1134 „Funktionelle Ensembles: zelluläre Elemente, Aktivitätsmuster und Plastizität von ko-aktiven Neuronen in lokalen Netzwerken“ durchgeführt. Eine Veröffentlichung der Forschungsergebnisse ist im Fachmagazin „Nature Communications“ erschienen.

    Kontakt:
    Universität Heidelberg
    Kommunikation und Marketing
    Pressestelle, Telefon (06221) 54-2311
    presse@rektorat.uni-heidelberg.de


    Contact for scientific information:

    Dr. Ana M.M. Oliveira
    Interdisziplinäres Zentrum für Neurowissenschaften
    Telefon (06221) 54-16510
    oliveira@nbio.uni-heidelberg.de


    Original publication:

    K. Gulmez Karaca, J. Kupke, D.V.C. Brito, B. Zeuch, C. Thome, D. Weichenhan, P. Lutsik, C. Plass, A.M.M. Oliveira: Neuronal ensemble-specific DNA methylation strengthens engram stability. In: Nature Communications 11, 639 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-14498-4


    More information:

    http://www.uni-heidelberg.de/izn/researchgroups/oliveira


    Images

    Die Abbildung zeigt den Teil des Hippocampus einer Maus, der beim Erlernen der neuen Aufgabe aktiviert wird. In grüner Farbe erscheinen die Neuronen, die die spezifische Erinnerung an diese Aufgabe codieren.
    Die Abbildung zeigt den Teil des Hippocampus einer Maus, der beim Erlernen der neuen Aufgabe aktivie ...

    Ana M.M. Oliveira


    Criteria of this press release:
    Journalists, Scientists and scholars
    Biology
    transregional, national
    Research results, Scientific Publications
    German


     

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