Gedächtnisforschung

Erinnerungen ausschalten per Gen-Switch

Demenz, Unfälle oder traumatische Erlebnisse können bei Betroffenen einen Gedächtnisverlust verursachen. Die retrograde Amnesie, also das Löschen von Gedächtnisinhalten, ist ein bisher kaum verstandener Prozess.

Dr. Dirk Montag untersucht die Neuroplastin-Mäuse in seinem Labor. (Foto: LIN / Reinhard Blumenstein)

Bei ihren Arbeiten zur Aufklärung molekularer Mechanismen des Lernens und Gedächtnisses ist es Forschern um Dr. Dirk Montag vom Magdeburger Leibniz-Institut für Neurobiologie (LIN) nun gelungen, ein weltweit einmaliges Tiermodell mit genetisch induzierbarer retrograder Amnesie zu entwickeln. Ihre Untersuchungen haben sie in einer aktuellen Studie im Fachjournal Biological Psychiatry vorgestellt.

Das Mausmodell, das die Wissenschaftler am LIN entwickelt haben, inaktiviert ein Gen namens Neuroplastin. Dirk Montag erklärt: „Es handelt sich bei Neuroplastin um ein Gen, an dem bisher nur wenige Wissenschaftler forschen, das aber für die Plastizität des Gehirns sehr wichtig ist. Neuroplastin wurde bereits in Zusammenhang mit intellektuellen Fähigkeiten und Schizophrenie-Risiko gebracht. Wir haben nun erstmals ein Tiermodell entwickelt, mit dem genetisch eine retrograde Amnesie ausgelöst werden kann. Das Erstaunliche daran ist, dass die Inaktivierung eines einzigen Genes ausreicht, um assoziative Erinnerungen der Mäuse auszulöschen.“

Die Forscher haben genetisch veränderte Mäuse hergestellt, denen Neuroplastin vollständig fehlt oder dessen Synthese erst später im Leben gezielt ausgeschaltet werden kann. Mäuse ohne Neuroplastin weisen neben Lerndefiziten auch Auffälligkeiten im psychischen Bereich und bei anderen Organfunktionen auf.

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Im Fokus der neu veröffentlichten Studie stehen die speziellen Lern- und Gedächtnisdefizite, die auftreten, wenn das Neuroplastin-Gen erst im erwachsenen Tier inaktiviert wird. Diese beziehen sich insbesondere auf das assoziative Lernen. Das vielleicht bekannteste Beispiel für dieses Lernparadigma ist der Pawlow´sche Hund, der sofort an sein Futter denkt, wenn er eine Glocke hört. Für den Menschen spielt assoziatives Lernen eine herausragende Rolle und liegt den meisten Lernvorgängen zugrunde, wie zum Beispiel die Ampelfarben mit dem richtigen Verhalten zu verknüpfen: rot bedeutet stehen bleiben und grün weiterfahren.

Für die Studie trainierten die LIN-Forscher Mäuse in einer Shuttlebox darauf, die Seite zu wechseln, sobald eine Lampe leuchtet. Blieben die Tiere sitzen, erhielten sie einen leichten, unangenehmen Reiz am Fuß. Die Nager verknüpften so die unangenehme Erfahrung mit dem Licht und wurden somit auf das Lichtsignal konditioniert.

Hatten die Mäuse diesen Zusammenhang gelernt, schalteten die Forscher das Neuroplastin-Gen bei den Mäusen aus. Nach Abbau des Neuroplastin-Proteins wurde ihr Gedächtnis getestet. Die Folge: Kontrollmäuse mit Neuroplastin hatten noch ein sehr gutes Gedächtnis mit mehr als 50 % richtigen Reaktionen und erreichten nach einigen Trainingseinheiten schnell wieder maximale Ergebnisse. Die Mäuse ohne Neuroplastin hatten die Assoziationsaufgaben vollkommen vergessen und waren auch nicht in der Lage diese wieder zu erlernen. Nach Neuroplastin-Verlust wurde also eine retrograde Amnesie assoziativer Erinnerungen festgestellt.

„Interessant ist hierbei, dass es sich ausschließlich um Aufgaben rund um das assoziative Lernen handelt, die nicht mehr funktionierten. Aufgaben zum räumlichen Erinnern und Navigationsaufgaben konnten sie weiterhin normal lösen“, so Montag. Auch nach erneuten Trainingseinheiten verbesserten sich die Leistungen der Neuroplastin-Mäuse in der Shuttlebox nicht wieder. „Wir konnten somit zeigen, dass ohne Neuroplastin kein assoziatives Lernen und kein assoziatives Gedächtnis möglich sind.“

In zukünftigen Studien wollen die Forscher das Neuroplastin-Gen nur in bestimmten Nervenzellen und Hirnregionen ausschalten, um so die entscheidenden Netzwerke noch genauer einzugrenzen: „Wir möchten wissen, welche zellulären Mechanismus bestimmen, wo welche Inhalte im Gehirn gespeichert werden“, fasst Dirk Montag zusammen.

Andererseits will er mit seinem Team erforschen, welche molekularen Zusammenhänge zwischen dem Neuroplastin-Gen und dem Gedächtnis bestehen. Diese Arbeiten könnten helfen, Medikamente für Personen mit belastenden Erinnerungen an traumatische Erlebnisse, sogenannten posttraumatischen Belastungsstörungen, zu entwickeln.

Die Studie ist online verfügbar unter: http://dx.doi.org/10.1016/j.biopsych.2016.03.2107

LIN-Ansprechpartner:
PD Dr. Dirk Montag
E-Mail: dirk.montag@lin-magdeburg.de

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