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07.06.2018 14:55

Wie neugeborene Nervenzellen aus dem Dornröschenschlaf erwachen

Dr. Anne Hardy Public Relations und Kommunikation
Goethe-Universität Frankfurt am Main

    Auch im erwachsenen Gehirn entstehen lebenslang neue Nervenzellen. Wie sie im Hippocampus, einer Schlüsselregion für das Lernen, aus dem Dornröschenschlaf erwachen, hat eine Forschergruppe unter Leitung der Goethe-Universität nun in der Fachzeitschrift PNAS publiziert: Durch häufige Nervensignale vergrößern sich Dornen an den Nervenzellfortsätzen und ermöglichen so Kontakte mit dem bestehenden neuronalen Netzwerk.

    FRANKFURT. Übung macht den Meister und ständige Wiederholung fördert die Merkfähigkeit. Schon länger wissen Forscher, dass wiederholte elektrische Stimulation die Nervenverbindungen (Synapsen) im Gehirn verstärkt. Das ist ähnlich wie bei einem viel benutzten Trampelpfad, der sich allmählich zum Weg verbreitert. Umgekehrt können Synapsen auch wieder abgebaut werden, wenn sie nur noch selten gebraucht werden – etwa, wenn man die Vokabeln einer Fremdsprache vergisst, die man nach der Schulzeit nicht mehr braucht. Diese Fähigkeit, Verbindungen permanent und nach Bedarf zu ändern, bezeichnen Forscher als Plastizität des Gehirns.

    Die Plastizität ist besonders wichtig im Hippokampus, einer zentralen Region für das Langzeitgedächtnis, in der lebenslänglich neue Nervenzellen gebildet werden. Deshalb haben die Gruppen von Privatdozent Dr. Stephan Schwarzacher (Goethe-Universität), Prof. Dr. Peter Jedlicka (Goethe-Universität und Justus Liebig Universität, Gießen) und Dr. Hermann Cuntz (Frankfurt Institute for Advanced Sciences, Frankfurt) die Langzeit-Plastizität von Synapsen in neugeborenen Körnerzellen des Hippokampus näher untersucht. Synaptische Verbindungen zwischen Nervenzellen sind überwiegend an kleinen Ausstülpungen, sogennanten Dornen oder Spines der Nervenzellfortsätze (Dendriten) verankert. Die Dendriten der meisten Nervenzellen sind, ähnlich wie die Zweige einer Rose, mit vielen Dornen bewachsen.

    In ihrer kürzlich publizierten Arbeit konnten die Wissenschaftler zum ersten Mal nachweisen, dass synaptische Plastizität in neugeborenen Nervenzellen mit lang-andauernden strukturellen Veränderungen dendritischer Dornen verbunden ist: Wiederholte elektrische Stimulation weckt die Synapsen aus dem Dornröschen-Schlaf, indem sie deren Dornen verstärkt und vergrößert. Besonders spannend war die Beobachtung, dass die durchschnittliche Größe und Anzahl der Dornen sich nicht verändert: Wenn eine Gruppe von Synapsen durch die Stimulation verstärkt wurde und ihre dendritische Dornen sich vergrößert hatten, wurde gleichzeitig eine andere, nicht-stimulierte Gruppe von Synapsen schwächer und ihre dendritische Dornen verkleinerten sich.

    Diese Beobachtung war nur deswegen technisch möglich, weil es unseren Studenten Tassilo Jungenitz und Marcel Beining zum ersten Mal gelungen ist, mit Hilfe von 2-Photonen-Mikroskopie und viraler Markierung plastische Änderungen von stimulierten und nicht stimulierten dendritischen Dornen innerhalb einzelner neugeborener Zellen zu untersuchen", sagt Stephan Schwarzacher vom Institut für Anatomie am Universitätsklinikum Frankfurt. Peter Jedlicka ergänzt: „Die Vergrößerung stimulierter und Verkleinerung nicht-stimulierter Synapsen war im Gleichgewicht. Unsere Computermodelle sagen voraus, dass dies wichtig ist, um die Aktivität der Nervenzellen aufrecht zu erhalten und ihr Überleben zu sichern."

    Die Wissenschaftler wollen jetzt den undurchdringlichen Dornenwald neugeborener Nervenzelldendriten im Detail erforschen. Dadurch wollen sie besser verstehen, wie die ausbalancierten Änderungen von dendritischen Dornen und ihrer Synapsen dazu beitragen, Informationen effizient abzuspeichern und dadurch zu Lernprozessen im Hippokampus beitragen.

    Publikation: Structural homo- and heterosynaptic plasticity in mature and adult newborn rat hippocampal granule cells
    DOI: 10.1073/pnas.1801889115
    (Jungenitz et al. PNAS, 115:E4670 2018)

    Ein Bild zum Download finden Sie unter: www.uni-frankfurt.de/72306770

    BILDTEXT: Die Dendriten der neugeborenen Nervenzellen (grün) sind, ähnlich wie die Zweige einer Rose, mit vielen Dornen bewachsen (Bild: Tassilo Jungenitz).

    Informationen: PD Dr. Stephan Schwarzacher, Institut für Anatomie I, Fachbereich Medizin, CampusNiederrad, Tel.: (069) 6301-6914, schwarzacher@em.uni-frankfurt.de

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    Die Goethe-Universität ist eine forschungsstarke Hochschule in der europäischen Finanzmetropole Frankfurt. 1914 mit privaten Mitteln überwiegend jüdischer Stifter gegründet, hat sie seitdem Pionierleistungen erbracht auf den Feldern der Sozial-, Gesellschafts- und Wirtschaftswissenschaften, Medizin, Quantenphysik, Hirnforschung und Arbeitsrecht. Am 1. Januar 2008 gewann sie mit der Rückkehr zu ihren historischen Wurzeln als Stiftungsuniversität ein hohes Maß an Selbstverantwortung. Heute ist sie eine der zehn drittmittelstärksten und drei größten Universitäten Deutschlands mit drei Exzellenzclustern in Medizin, Lebenswissenschaften sowie Geistes- und Sozialwissenschaften. Zusammen mit der Technischen Universität Darmstadt und der Universität Mainz ist sie Partner der länderübergreifenden strategischen Universitätsallianz Rhein-Main. Internet: www.uni-frankfurt.de

    Herausgeberin: Die Präsidentin der Goethe-Universität Redaktion: Dr. Anne Hardy, Referentin für Wissenschaftskommunikation, Abteilung PR & Kommunikation, Theodor-W.-Adorno-Platz 1, 60323 Frankfurt am Main, Tel: (069) 798-12498, Fax: (069) 798-763 12531, hardy@pvw.uni-frankfurt.de


    Merkmale dieser Pressemitteilung:
    Journalisten
    Biologie, Medizin
    überregional
    Forschungsergebnisse
    Deutsch


    Die Dendriten der neugeborenen Nervenzellen (grün) sind, ähnlich wie die Zweige einer Rose, mit vielen Dornen bewachsen.


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