Wissenschaftler haben erstmals kleinste Strukturen von Nervenzellen der Fruchtfliege, die für Lernen und Gedächtnis zuständig sind, bei der Entwicklung unter dem Mikroskop beobachtet. Sie demonstrierten, dass der Umbau einzelner Proteine ein grundlegender Schritt bei Lernvorgängen und der Gedächtnisbildung ist. Die in der Fachzeitschrift „Nature Neuroscience“ veröffentlichten Ergebnisse liefern einen wichtigen Baustein für das Verständnis dieser Prozesse.
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Erst seit einigen Jahren ist bekannt, dass unser Gehirn beim Lernen stark verändert wird. Ein ganzes Netzwerk an Nervenzellen ist daran beteiligt, das stark dynamisch ist. Nervenzellen werden aus- und umgebaut, neue Verbindungen geknüpft oder bereits vorhandene effizienter gemacht. Dabei wird jede einzelne Nervenzelle, die aus vielen Strukturen besteht, umgestaltet. Diese Prozesse sind bisher nur wenig verstanden, unter anderem deswegen, weil sie mit bisherigen Mikroskoptechniken im lebenden Organismus gar nicht sichtbar waren. Wissenschaftler um Professor Manfred Heckmann und Professor Stephan Sigrist vom Rudolf-Virchow-Zentrum der Universität Würzburg konnten jetzt direkt im lebenden Organismus beobachten, wie einzelne Bestandteile der Synapsen, der Kontaktstellen zwischen Nervenzellen, verändert werden.
Fokus auf Glutamat-Rezeptoren
Die Wissenschaftler untersuchten dazu Kontaktstellen bei Larven der Fruchtfliege. An diesen Kontaktstellen werden Signale von einer Nervenzelle auf die andere weitergeleitet. Dies geschieht dadurch, dass Proteine in der nachgeschalteten Zelle von der vorgeschalteten aktiviert werden und diese die Nervenzelle dann erregen. In der nachgeschalteten Zelle markierten die Forscher ganz bestimmte Proteine, die bei Nervenzellen für das Lernen und die Gedächtnisbildung zuständig sind: Glutamat-Rezeptoren.
