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Übung macht den Meister. Was beim Lernen und Erinnern jedoch auf molekularer Ebene abläuft, ist noch weitgehend unbekannt. Die Gruppe von Prof. Isabelle Mansuy am Institut für Zellbiologie der ETH Zürich hat bei Mäusen untersucht, wie das Protein Phosphatase 1 die Lernfähigkeit einschränkt und zum Verlust des Gelernten beiträgt. Die Arbeit wird in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins "Nature" beschrieben. Ein solches Schutzsystem ist wichtig für das Hirn, da dessen Kapazität beschränkt ist.
Das Protein Phosphatase 1 (PP1) gehört zu einer Gruppe von Molekülen, die aufgrund früherer Untersuchungen als Kontrollinstanz für Lernen und Erinnern vorgeschlagen wurden. Als Modelltier verwendeten die ETH-Forschenden Mäuse, die gentechnisch so verändert sind, dass PP1 ein- und ausgeschaltet werden kann. Diese Tiere wurden verschiedenen Tests unterzogen. Bei einem konnten die Mäuse drei Gegenstände in einer Kiste kennen lernen. Dafür hatten sie unterschiedliche Zeitpläne: Lernen ohne Unterbruch, mit kurzen Unterbrüchen oder mit längeren Unterbrüchen. Um zu prüfen, wie gut sich die Mäuse die Gegenstände gemerkt hatten, wurden sie wieder in die Kiste gesetzt. Ein Gegenstand war dabei ausgetauscht worden. Verweilten die Tiere beim neuen Gegenstand signifikant länger als bei den anderen, wurde dies als Indiz gewertet, dass sich die Mäuse an die bekannten Gegenstände erinnerten.
Protein Phosphatase 1 erschwert das Lernen
Die Tests zeigten, dass die Mäuse mit inaktivem PP1 bei kurzen Lernunterbrüchen eine vergleichbare Leistung erreichten, wie die Tiere mit PP1 nur bei den längeren Unterbrüchen erzielten. Mit kurzen Pausen schnitten diese wesentlich schlechter ab. Zur Interpretation zweiterer Resultate meint Isabelle Mansuy: "PP1 stellt eine notwendige Kontrolle dar, damit wir nicht zuviel Information verarbeiten. Denn die Kapazität des Hirns ist beschränkt, sodass es ein aktives Schutzsystem braucht."
Um heraus zu finden, ob PP1 seine Wirkung allgemein beim Lernen entfaltet, machten die Forschenden einen weiteren, für die Mäuse anspruchsvollen Versuch. Dabei wird die Orientierung im Raum getestet. Die Mäuse müssen in einer Wanne eine für sie unsichtbare Plattform knapp unter dem Wasserspiegel finden. Die Mäuse ohne PP1 brauchten weniger Trainingseinheiten, bis sie gezielt zur Plattform schwammen. Wurden aber die einzelnen Trainingseinheiten intensiviert, erreichten auch die Tiere mit PP1 vergleichbare Ergebnisse.
Gelernt ist bald vergessen
Im weiteren wurde das Gedächtnis der Mäuse getestet. Schon zwei Wochen nach dem Einstudieren fanden die Mäuse mit normaler PP1-Funktion die Plattform schlechter. Dagegen erinnerten sich die Mäuse, deren PP1-Funktion unterdrückt wurde, bis zu acht Wochen danach erstaunlich gut an die Lage der Plattform. Ein vergleichbares Erinnerungsvermögen wiesen auch Tiere auf, bei denen PP1 erst nach dem Training unterdrückt worden war. Das spricht dafür, dass PP1 nicht nur das Lernen erschwert, sondern auch das Vergessen aktiv beschleunigt. Dies zeigt sich auch bei alten Mäusen. Bei diesen lernten diejenigen ohne PP1 erneut etwas besser. Die Daten dabei legen nahe, dass eine PP1-Unterdrückung vor Gedächtniszerfall schützt. "Die Versuche mit den alten Mäusen zeigen, dass kognitive Fähigkeiten gerettet werden können", kommentiert Isabelle Mansuy. Besonders interessant sei dies auch, da man bereits vorher wusste, dass alte Mäuse über mehr PP1 verfügen. Die Befunde sprechen somit dafür, dass erschwertes Lernen und Gedächtniszerfall im Alter nicht unbedingt unabwendbare, irreversible Prozesse darstellen.
http://www.cc.ethz.ch/medieninfo
Criteria of this press release:
Biology, Chemistry, Information technology, Medicine, Nutrition / healthcare / nursing
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
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