18. August 2007 21:04

Gehirn im Umbau 

Neue Info-Schaltstellen entstehen in 1 Tag

Nervenzellen benötigen bis zu 24 Stunden, bevor sie über neue Synapsen Informationen austauschen können.

Neue Info-Schaltstellen entstehen in 1 Tag
© Buenos Dias

"Gedächtnis, bitte warten! Gehirn im Umbau begriffen!", lautet die Devise. Laut den neuen Erkenntnissen von Experten des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie in Martinsried bei München brauchen Nervenzellen bis zu 24 Stunden, bevor sie über eine neue Kontaktstelle auch tatsächlich Informationen austauschen.

Gehirn als Dauerbaustelle
Neue Dinge zu lernen, Erfahrungen zu speichern und sich an neue Umstände anzupassen - diese Eigenschaften des Gehirns ermöglichen nicht nur uns das tägliche Überleben. Erreicht wird diese Flexibilität unter anderem dadurch, dass Nervenzellen ständig neue Verbindungen auf- oder wieder abbauen. Wissenschafter um Valentin Nägerl haben jetzt den zeitlichen Ablauf dieser Prozesse untersucht.

Graue Zellen im Wandel
Wann immer gelernt wird, bilden die Neuronen im Gehirn neue Kontakte (Synapsen) mit Nachbarzellen aus. Wird das Gelernte behalten, so werden aus diesen Kontaktstellen langfristige Verbindungen. Um das genauer zu verstehen, haben die deutschen Neurobiologen den Zusammenhang zwischen dem Auswachsen der Zellverbindungen, den "Dornen", und dem Entstehen der funktionsfähigen Informationsübertragungsstellen, den Synapsen, untersucht.

Versuch mit Elektroschock
Dazu haben sich die Experten auf den Hippocampus konzentriert, denn dieser Hirnbereich ist für Lernprozesse und Gedächtnisfunktionen besonders wichtig. Um eine Reaktion der Nervenzellen gezielt herbeizuführen, stimulierten sie einen Verbund von Neuronen durch einen kurzen, hochfrequenten Stromimpuls. Nervenzellen bilden dadurch neue Dornen aus - ähnlich wie es auch bei Lernprozessen geschieht.

Mikroskop plus Zeitraffer
Um das Auswachsen von Dornen verfolgen zu können, wurden die Zellen im nahen Umkreis der stimulierten Stelle mit einem hochauflösenden Zwei-Photonen-Mikroskop im Zeitrafferverfahren betrachtet. Im Anschluss benutzten die Wissenschafter ein Elektronenmikroskop, um zu überprüfen, ob die Veränderungen in der Verästelung der Nervenzellen tatsächlich zur Entstehung neuer Synapsen geführt haben.

Blitzgneisser
Innerhalb weniger Minuten nach dem Stromimpuls beginnen die angeregten Nervenzellen neue Fortsätze zu bilden. Diese zunächst noch dünnen Dornen wachsen ganz gezielt auf mögliche Kontaktpartner zu. Innerhalb der ersten acht Stunden können noch über keinen dieser neu entstandenen Zellkontakte Informationen ausgetauscht werden. Erst in den folgenden Stunden entscheidet sich, ob eine Verbindung bleibt oder sich zurückbildet.

Allerdings, jene Kontakte, die auch nach 24 Stunden noch vorhanden sind, besitzen voll funktionsfähige Synapsen zur Informationsübertragung und haben eine gute Chance, auch nach mehreren Tagen noch zu existieren. Dann ist der Umbau im Gehirn offenbar abgeschlossen.




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