München - Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts haben im Hirn Proteine in Nervenzellen entdeckt, die sowohl Sender als auch Empfänger sein können. Dadurch sind die Forscher dem Verständnis des Gedächtnisses näher gekommen und haben eine neue Perspektive eröffnet, die ständige Veränderlichkeit des Gehirns zu verstehen.

Erstmals hat das Forscherteam um Ilona Grunwald und Martin Korte vom Max-Planck-Institut für Neurobiologie entdeckt, dass eine bestimmte Kombination aus Liganden- und Rezeptorproteinen, die eine wichtige Rolle bei der Plastizität der Verbindungen zwischen Nervenzellen spielt, in ihrer Signalrichtung auch umgekehrt funktionieren kann. Proteine aus der Familie der Ephrine, denen man bisher eine eher passive Rolle als Signalgeber zugerechnet hatte, funktionieren in bestimmten Nervenzellen als Rezeptoren, also Empfänger. Die Wissenschaftler vermuten daher, dass auch andere Proteine an den Synapsen von Nervenzellen über ein breiteres Funktionsspektrum verfügen könnten, als bisher angenommen, berichten sie im Wissenschaftsmagazin Nature Neuroscience.

Die Flexibilität macht's

Im Vergleich mit einem modernen Computer, der mit einer Taktfrequenz von bis zu drei Gigahertz arbeitet, ist das menschliche Gehirn mit nur einem Kilohertz eher "schwach". An Schnelligkeit ist der Computer dem menschlichen Gehirn haushoch überlegen. Dennoch ist das Hirn mit seiner komplexen Leistungsfähigkeit unschlagbar, da in der menschlichen Schaltzentrale die Verbindungen zwischen Nervenzellen ständig verändert, neu geschaffen oder auch abgebaut werden. Im Gegensatz dazu arbeitet der Computer mit starren Schaltkreisen und Verbindungen. Auch die Stärke der Verbindungen über die so genannten Synapsen kann sich ständig verändern und an die Stärke der Reize anpassen. Diese Fähigkeit der Veränderlichkeit nennen die Forscher Plastizität. Diese ist eine entscheidende Voraussetzung für Lernen und Gedächtnis.

Dabei spielt der Hippokampus, ein Teil des Großhirns, eine entscheidende Rolle. Dort werden nämlich Informationen kurzfristig gespeichert und auf die anderen Gehirnbereiche zur Langzeitspeicherung verteilt. "Patienten ohne Hippokampus leben in der Vergangenheit, sie haben die Fähigkeit der kurzfristigen Speicherung und Verteilung von Information verloren", berichten die Forscher. Die Eigenschaften des Hippokampus werden durch eine hohe Plastizität seiner Nervenzellen erreicht. Die Forscher haben in Mäusehirnen die Kommunikation zwischen Nervenzellen verschiedener Regionen des Hippokampus aufgezeichnet. (pte)