Neuronale Koordination: Aus der Zeit gefallen

9. Juli 2015
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Der mediale entorhinale Cortex sichert im Tiermodell die zeitliche Struktur der neuronalen Aktivität bei räumlicher Orientierung und Gedächtnisleistungen. Ohne ihn sind Gedächtnisprozesse gestört, die mit episodischem Lernen zusammenhängen.

Die Nervenzellen im Hippocampus und im entorhinalen Cortex sind entscheidend für das Gedächtnis und die räumliche Orientierung. Ein zentraler Mechanismus ist die genaue zeitliche und räumliche Abstimmung der Nervenzellen untereinander. Eine Studie von Neurobiologen um Professor Christian Leibold von der LMU und Professor Stefan Leutgeb von der UC San Diego zeigt nun, dass der entorhinale Cortex vor allem die zeitliche Struktur der neuronalen Antworten des Hippocampus beeinflusst.

Die Forscher haben Daten ausgewertet, die von Tieren stammen, die medial entorhinale Verletzungen haben. „Da Hippocampus und medialer entorhinaler Cortex miteinander rückgekoppelt verbunden sind, bieten Tiere mit derartigen Läsionen eine einmalige Gelegenheit, die neuronalen Aktivitäten in den isolierten Hirnarealen einzeln zu untersuchen“, sagt Christian Leibold.

Die Daten wurden ursprünglich großteils von der LMU-Doktorandin Magdalene Schlesiger an der Universität San Diego erhoben, um zu erforschen, ob sich auch bei Tieren ohne medialen entorhinalen Cortex räumliche neuronale Aktivität im Hippocampus nachweisen lässt. Dafür wurden die neuronalen Aktionspotenziale und deren Abfolge in den Hirnarealen von Ratten mit Läsionen im medialen entorhinalen Cortex gemessen, wenn diese auf derselben Strecke hin- und herliefen.

Eine Frage des Timings

Diese Daten wurden ausgewertet, wobei sich die Forscher auf das Timing der neuronalen Aktivität konzentriert haben. „Die zeitliche Koordination der neuronalen Aktivität ist wichtig für Lernen und Gedächtnis. Sie ist die wichtigste treibende Kraft für synaptische Plastizität“, erläutert Christian Leibold den Ansatz ihres Zugangs. Die Auswertung der Daten zeigt, dass der mediale entorhinale Cortex hauptsächlich für die zeitliche Abstimmung der neuronalen Aktivität wichtig ist. Das hat entscheidende Auswirkungen für die Leistungsfähigkeit des Gehirns: „Fehlt der mediale entorhinale Cortex, sind trotz intaktem Hippocampus sämtliche Gedächtnisprozesse gestört, die mit episodischem Lernen zu tun haben, wie viele bisherige Experimente und Theorien vermuten lassen“, sagt Leibold.

Originalpublikation:

The medial entorhinal cortex is necessary for temporal organization of hippocampal neuronal activity
Magdalene Schlesiger et al.; Nature Neuroscience, doi: 10.1038/nn.4056; 2015

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Forschung, Medizin, Neurologie

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