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Medizin

Ortszellen im Gehirn mittels elektrischer Impulse umprogrammiert

Dienstag, 10. April 2018

/Francesco Scatena, stockadobecom

Tübingen – Neurowissenschaftlern des Werner Reichardt Centrums für Integrative Neurowissenschaften (CIN) der Universität Tübingen ist es im Tiermodell gelungen, Ortszellen im Gehirn umzuprogrammieren, indem sie einzelne Neuronen direkt mit elektrischen Impulsen anregten. Nach dieser Stimulation bezog sich die Aktivität der Zellen auf den Ort, an dem die Stimulation stattgefunden hatte. Die Arbeit ist in der Fachzeitschrift Cell Reports erschienen (2018; doi: 10.1016/j.celrep.2018.03.031).

Das menschliche Gehirn stützt sich für seine Langzeiterinnerungen auf möglichst stabile Strukturen. Ein Beispiel sind Erinnerungen an Orte, die Menschen einmal besucht haben. Das Gehirn stellt zu jedem Ort, den Personen erstmalig sehen, eine Zahl Neuronen im Hippocampus bereit: die Ortszellen. Die Erinnerung an eine bestimmte Umgebung wird als spezifische Kombination von Ortszell-Aktivität im Hippocampus gespeichert: Eine „Ortskarte“ entsteht. Diese Ortskarten bleiben laut den Wissenschaftlern stabil, während wir uns in einer Umgebung bewegen.

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Zellen ließen sich umprogrammieren

Im Jahr 2016 hatten Tübinger Neurowissenschaftler unter Leitung von Andrea Burgalossi im Tiermodell zeigen können, dass inaktive Ortszellen durch elektrische Stimulation aktiviert werden und zu funktionierenden Ortszellen werden können. Die Forschergruppe hat auf dieser Arbeit aufgebaut und nun Hinweise gefunden, dass Ortszellen bei Weitem nicht so stabil sind wie gedacht – zumindest im Tiermodell.

Die Forscher nutzten für ihre Tests eine Versuchsarena, in der sich Mäuse frei bewegen konnten. Während die Tiere sich bewegten, haben die Wissenschaftler bei ihnen die sehr kleinen elektrischen Ströme entlang einzelner Ortszellen mit haarfeinen Elektroden gemessen oder aber ausgelöst. Mit Hilfe dieses Versuchsaufbaus nahmen sie sich nun einzelne Ortszellen im Mäusegehirn vor und stimulierten diese – allerdings an anderen Orten als denen, auf die sie zuvor mit Aktivität reagiert hatten. In einer signifikanten Zahl der Fälle ließ sich die Aktivität der Ortszellen umprogram­mieren. Die Zelle feuerte nun nicht mehr, wenn die Maus den ursprünglich Aktivität auslösenden Ort innerhalb der Arena betrat, sondern nur noch an dem Ort, an dem Stimulation stattgefunden hatte.

„Die Vorstellung, dass Ortszellen stabile Einheiten sind, haben wir damit über den Haufen geworfen“, sagte Burgalossi. In der nahen Zukunft hoffen die Wissenschaftler, mehrere Neuronen gleichzeitig umzuprogrammieren, um die Formbarkeit von ganzen Ortskarten zu untersuchen. „Bisher haben wir einzelne Zellen umprogrammiert. Es wäre interessant zu wissen, wie sich das auf die Ortskarte im Gehirn auswirkt. Wir würden zu gern herausfinden, wie viele Zellen wir mindestens umprogrammieren müssen, um eine echte Erinnerung zu verändern“, so Burgalossi. © hil/aerzteblatt.de

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