Die "Unterstützungszellen" des Gehirns spielen eine aktive Rolle beim Gedächtnis und Lernen
Neue Forschungsergebnisse liefern weitere Beweise dafür, dass Gliazellen mehr als nur Neuronen unterstützen und nähren, von denen traditionell gesagt wurde, dass sie die Zellen sind, die für die Funktion des Gehirns verantwortlich sind.
Es scheint, dass Gliazellen, sogenannte Astrozyten - sogenannte, weil sie ähnlich wie Sterne geformt sind - eine aktive Rolle beim Gedächtnis und Lernen spielen.
Dies geht aus einer neuen Studie der University of California (UC) in Riverside hervor.
Das Team stellte fest, dass Astrozyten - die die Anzahl der Neuronen bei weitem übersteigen - den begrenzten Raum im Hippocampus des Gehirns verwalten können, indem sie unerwünschte Synapsen oder die Verbindungen zwischen Neuronen beschneiden.
Der Hippocampus ist ein kleiner, aber entscheidender Teil des Gehirns, der für das Gedächtnis und Lernen wichtig ist.
In einem Artikel, der jetzt in der veröffentlicht wird Journal of NeuroscienceDie Forscher beschreiben, wie sie die Mechanismen erforschten, durch die Astrozyten den „Umbau des Hippocampus-Kreislaufs während des Lernens“ regulieren.
Sie fanden heraus, dass Astrozyten, wenn sie zu viel eines Proteins namens Ephrin-B1 produzieren, bei Mäusen Gedächtnisprobleme verursachen.
Die leitende Studienautorin Iryna M. Ethell, Professorin für biomedizinische Wissenschaften an der School of Medicine der UC Riverside, erklärt: „Die [O] Verproduktion dieses Proteins in Astrozyten kann zu einer beeinträchtigten Beibehaltung des Kontextgedächtnisses und der Fähigkeit zur Navigation im Raum führen . ”
Neuronen, Gliazellen und Synapsen
Es gibt zwei Haupttypen von Zellen im Gehirn und im Rückenmark: Neuronen; und die häufiger vorkommenden Gliazellen, die aus Mikroglias, Astrozyten und Oligodendrozyten bestehen.
Ursprünglich wurde angenommen, dass Neuronen die aktiven Arbeitseinheiten des Gehirns sind und dass die Rolle der Gliazellen darin besteht, sie passiv zu unterstützen und zu pflegen.
Immer mehr Untersuchungen zeigen jedoch, dass Gliazellen alles andere als passiv sind und eine aktive Rolle bei der Entwicklung des Gehirns und des Nervensystems spielen.
Zum Beispiel wissen wir, dass Astrozyten helfen, die Erzeugung und Funktion von Synapsen oder die Zwischenräume zwischen dem Ende eines Neurons und den anderen Neuronen, mit denen es kommuniziert, zu regulieren.
Die Kommunikation erfolgt über chemische Botenstoffe oder Neurotransmitter, um Signale über die Synapsen zu übertragen.
Die Forscher stellen fest, dass frühere Studien abnormale Wechselwirkungen zwischen Astrozyten und Neuronen mit Entwicklungsstörungen und degenerativen Störungen des Gehirns in Verbindung gebracht haben.
Einige dieser Studien haben auch herausgefunden, dass die abnormalen Wechselwirkungen mit Gedächtnis- und Lernstörungen verbunden sind. Sie identifizierten jedoch nicht die zugrunde liegenden Mechanismen.
Nach ihren eigenen Erkenntnissen glauben Prof. Ethell, dass sie und ihre Kollegen glauben, dass „Astrozyten, die zu viel Ephrin-B1 exprimieren, Neuronen angreifen und Synapsen entfernen können“.
Diese Art von "Synapsenverlust" wurde bei Alzheimer, Amyotropher Lateralsklerose und anderen neurodegenerativen Erkrankungen beobachtet.
Astrozyten entfernen Synapsen
Die Forscher begannen, die Wechselwirkung zwischen Gliazellen und Neuronen zu untersuchen, indem sie die Wirkung von Astrozyten auf Mausneuronen im Labor untersuchten. Sie fanden heraus, dass sie die Synapsen „aufgefressen“ haben, wenn sie Astrozyten hinzugefügt haben, die zu viel Ephrin-B1 zu den Neuronen produzieren.
Die Entfernung von Synapsen im Gehirn verändert das Gedächtnis und die Lernkreise, so dass dieser Befund darauf hindeutet, dass Wechselwirkungen zwischen Gliazellen und Neuronen wahrscheinlich das Gedächtnis und das Lernen beeinflussen.
Um dies weiter zu untersuchen, untersuchten die Wissenschaftler die Wirkung bei lebenden Mäusen. Als sie den Ephrin-B1-Spiegel der Tiere erhöhten, stellten sie fest, dass sich die Tiere nicht an Verhaltensweisen erinnern konnten, die sie gerade gelernt hatten.
Es könnte sein, dass „die Überproduktion von Ephrin-B1 ein neuartiger Mechanismus sein kann, durch den unerwünschte Synapsen im gesunden Gehirn entfernt werden“, spekuliert Prof. Ethell.
Diese Idee wird durch die Tatsache gestützt, dass bei traumatischen Hirnverletzungen häufig ein Anstieg der Ephrin-B1-Produktion durch Astrozyten beobachtet wird.
Eine „übermäßige Entfernung“ von Synapsen kann jedoch Probleme verursachen und zur Neurodegeneration führen, fährt Prof. Ethell fort.
Vergessen ist notwendig zum Lernen
Im Hippocampus - dem Teil des Gehirns, der sich hauptsächlich mit dem Gedächtnis befasst - bilden sich neue Synapsen, wenn wir neue Dinge lernen.
Und, sagt Prof. Ethell, aufgrund des begrenzten Platzes in dieser kleinen Region ist es notwendig, einige unerwünschte Verbindungen zu beseitigen, um Platz für neue zu schaffen, wenn sich neue Erinnerungen bilden.
Das Gleichgewicht zwischen der Herstellung neuer Synapsen und der Beseitigung unerwünschter Synapsen wird durch die Zunahme und Abnahme der Produktion von Ephrin-B1 durch die Astrozyten aufrechterhalten.
"Um zu lernen", behauptet Prof. Ethell, "müssen wir zuerst vergessen." Sie und ihre Kollegen setzen ihre Untersuchung von Gliazellen fort und möchten herausfinden, warum nur einige und nicht alle Astrozyten Synapsen entfernen.
„Was wir mit Sicherheit wissen, ist, dass es ineffektiv ist, nur Neuronen für das Studium anzuvisieren. Es sind auch die Gliazellen, die unsere Aufmerksamkeit brauchen. "
Prof. Iryna M. Ethell
