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Wie sich Sinneswahrnehmungen im Gehirn auf Lern- und Gedächtnisprozesse auswirken, ist noch lange nicht abschließend geklärt. Einen neuen Aspekt dessen, wie Gerüche das Abspeichern von Erinnerungen beeinflussen, haben Neurowissenschaftlerinnen der Ruhr-Universität Bochum (RUB) entdeckt. Ihre Arbeit zeigt, dass der piriforme Kortex – ein Teil des Riechhirns – direkten Einfluss auf die Informationsspeicherung in unserer wichtigsten Gedächtnisstruktur, dem Hippocampus, nimmt. Dr. Christina Strauch und Prof. Dr. Denise Manahan-Vaughan berichten darüber in der Online-Ausgabe der Zeitschrift Cerebral Cortex vom 9. April 2019.
Elektrische Impulse simulieren Gerüche
Um herauszufinden, wie Gerüche auf die Gedächtnisbildung wirken, lösten die Forscherinnen eine künstliche Geruchswahrnehmung im Gehirn von Ratten aus. Dazu stimulierten sie deren piriformen Kortex mit elektrischen Impulsen. „Wir waren sehr überrascht zu sehen, dass der Hippocampus direkt auf die Stimulation des piriformen Kortex reagierte“, sagt Christina Strauch.
Der Hippocampus speichert komplexe Erinnerung auf der Basis von Sinnesreizen. Grundlage dieser Prozesse ist die Fähigkeit des Gehirns, die Leistungsfähigkeit der Signalübertragung zwischen den Synapsen zu erhöhen und dadurch Gedächtnisinhalte zu speichern. Man nennt diesen Effekt synaptische Plastizität. Manahan-Vaughan und Strauch konnten als erste zeigen, dass Stimulation im anterioren piriformen Kortex zu synaptischer Plastizität im Hippocampus führt.
Besondere Rolle des Geruchssinns
In einem zweiten Schritt untersuchten die Forscherinnen, inwieweit der piriforme Kortex mit einer anderen Hirnstruktur – dem entorhinalen Kortex – um die synaptische Plastizität im Hippocampus konkurriert. Diese Struktur sendet Informationen über die Aktivität in allen sensorischen Modalitäten an den Hippocampus. Die Aktivierung des afferenten, also zum Hippocampus führenden Weges dieser Struktur, der sogenannte Tractus perforans, löste im Hippocampus völlig andere Reaktionsmuster aus als jene, die durch den piriformen Kortex erzeugt wurden. „Die Studie liefert uns eine theoretische Grundlage dafür zu verstehen, wieso der Geruchssinn eine so besondere Rolle bei der Bildung und dem Abruf von Erinnerungen spielt“, so Denise Manahan-Vaughan. Die beiden Wissenschaftlerinnen untersuchen schon seit 2010 gemeinsam, wie aus Gerüchen Erinnerungen entstehen.
Förderung
Die Studie wurde durch den Sonderforschungsbereich 874 (SFB 874) der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert. Der SFB 874 „Integration und Repräsentation sensorischer Prozesse“ besteht seit 2010 an der Ruhr-Universität Bochum. Die Forscherinnen und Forscher beschäftigten sich mit der Frage, wie sensorische Signale neuronale Karten generieren und wie daraus komplexes Verhalten und Gedächtnisbildung resultiert.
Prof. Dr. Denise Manahan-Vaughan
Abteilung für Neurophysiologie
Medizinische Fakultät
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: 0234 32 22042
E-Mail: denise.manahan-vaughan@rub.de
Christina Strauch, Denise Manahan-Vaughan: Orchestration of hippocampal information encoding by the piriform cortex, in: Cerebral Cortex, 2019, DOI: 10.1093/cercor/bhz077
Christina Strauch
© RUB, Kramer (Dieses Foto darf nur für eine Berichterstattung mit Bezug zur Ruhr-Universität Bochum im Kontext dieser Presseinformation verwendet werden.)
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Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten
Biologie, Psychologie
überregional
Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen
Deutsch
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