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Medizin

Substanzen zwischen den Neuronen im Gehirn für das Lernen sehr bedeutsam

Donnerstag, 3. Juni 2021

Im histologischen Hirnschnitt wurden Teile der extrazellulären Matrix (grün), die die Nervenzellen (rot) umgibt, angefärbt und unter dem Mikroskop analysiert. /Eike Budinger & Julia Henschke, LIN

Magdeburg – Die sogenannte extrazelluläre Matrix ist für die Verarbeitung von Sinneseindrücken im Gehirn offenbar sehr bedeutsam: Sie moduliert in erwachsenen Hirnen den Informationsaustausch der Nervenzellen. Das berichten Wissenschaftler vom Leibniz-Institut für Neurobiologie (LIN) Magdeburg in der Zeitschrift Communications Biology (DOI: 10.1038/s42003-021-01837-4).

„Während unser Gehirn reift, bildet sich zwischen den Zellen eine stabilisierende Gelstruktur aus Proteinen und Zuckermolekülen: die extrazelluläre Matrix. Sie wirkt wie ein Korsett und verhindert, dass sich die Zellen im ausgereiften Gehirn wild neu vernetzen“, erläutert der Studienleiter Max Happel.

Die Wissenschaftler ziehen ihre Schlussfolgerungen aus der Arbeit mit Wüstenrennmäusen. Sie haben dazu den Tieren Töne vorgespielt und dabei die Aktivität vieler Tausender Nervenzellen in der Hörrinde gemessen. Die Matrix zwischen den Nervenzellen sorgt laut den Forschern dafür, dass die Nervenzellen in der Hörrinde erwachsener Tiere stärker mit ihren nahen Nachbarn als mit weit entfernten Nervenzellen kommunizieren.

„Das enge Korsett zwischen den Zellen erfüllt die wichtige Funktion, Verbindungen zu stabilisieren, die sich im Laufe unserer frühen Erfahrungen gebildet und als sinnvoll erwiesen haben. Dadurch limitieren sie auf der anderen Seite aber auch das Bilden neuer Verbindungen, sprich sie limitieren Lernprozesse im erwachsenen Gehirn“, erläutert Matthias Deliano, Co-Leiter der Studie am LIN.

Die Forscher haben dann mittels einer lokalen Injektion eines Enzyms die Matrix-Strukturen zwischen den Nervenzellen in der Hörrinde reduziert, ohne dabei die Zellen oder ihre Kontaktstellen zu schädigen. Diese Verringerung der stabilisierenden Matrix zwischen den Zellen förderte die Kommunikation von vielen Nervenzellen auch über größere Distanzen im Gehirn. Das Forscherteam vermutet, dass sich bei Lernprozessen mehr Nervenzellen aus weiter entfernt liegenden Bereichen neu verschalten können – ganz ähnlich, wie dies in jungen Gehirnen geschieht.

In vorherigen Studien haben die Wissenschaftler bereits nachweisen: Der für das Lernen wichtige Botenstoff Dopamin aktiviert körpereigene Enzyme, welche die extrazelluläre Matrix im Hirn teilweise abbauen. Nach dem Lernen werden diese wieder aufgebaut, um auch neu Gelerntes langfristig abzu­speichern und zu stabilisieren.

„Durch die richtige Balance der Molekülketten zwischen den Nervenzellen scheint das Gehirn beides zu wahren: Stabilität von bereits Gelerntem und Flexibilität für neu Gelerntes“, hieß es aus der Arbeits­gruppe. © hil/aerzteblatt.de

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