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Überraschende Entdeckung
Das Reinigungsgeschwader im Hirn

Von Martina Sadler, März 2002

Manche Menschen haben ständig Schlüsselerlebisse. Panisch laufen sie durch die Wohnung, suchen ihren Geldbeutel, den Terminplaner oder den Dings - ähh – den Schlüsselbund. In solchen Fällen hält das chemische Putzgeschwader im Gehirn wahrscheinlich gerade ein Nickerchen. Forscher der University of Houston in Texas haben in Experimenten mit Ratten nachgewiesen, dass molekulare "Besen" im Gehirn überschüssiges Glutamat beseitigen - und damit eine entscheidende Rolle beim Lernen und bei der Entstehung von Erinnerungen spielen. Ihre Studie veröffentlichten die Forscher im Fachmagazin "Nature Neuroscience".

Glutamat geht, die Erinnerung kommt

Im Gehirn sind bestimmte Chemikalien für die Übermittlung von Signalen zwischen den Nervenzellen verantwortlich. Die Verstärkung dieser Verbindungen durch den Neurotransmitter Glutamat ist nach Ansicht von Wissenschaftlern einer der Mechanismen, die Erinnerungen erst entstehen lassen. Glutamat wird von Transport-Molekülen durchs Gehirn bugsiert. Die Transporteure hängen sich an den Neurotransmitter, wischen ihn buchstäblich weg und erfüllen so neben ihrer Transport- auch eine Reinigungsaufgabe.

Putzkolonne spielt wichtige Rolle beim Lernen

In ihrem Experiment trainierten der Biochemiker Arnold Eskin und seine Mitarbeiter die Ratten, um bestimmte Änderungen in ihren Verhaltensweisen herbeizuführen. "Wenn ein Tier sein Verhalten auf Grund von Erfahrungen verändert, weiß man, dass es sich erinnert", so Eskin. "Das ist die Definition des Begriffs Lernen." Nach erfolgreichem Training nahmen die Forscher die Glutamat-Transporter im Hippokampus – der Hirnregion, die unter anderem für das episodische Gedächtnis zuständig ist - unter die Lupe. Dabei stellte sich heraus, dass die Menge der Glutamat-Transporter bei Lernprozessen stark ansteigt. Nach Meinung der Forscher ist damit bewiesen, dass die chemische Putzkolonne eine wichtige Rolle beim Lernen und Erinnern spielt. Das menschliche Nervensystem funktioniere in dieser Hinsicht wahrscheinlich ähnlich wie das von Ratten.

Die Reinigungsfunktion der Transportmoleküle sichere letztlich das effektive Funktionieren des Denkorgans. "Das Wegwischen des Glutamats erlaubt es den nächsten chemischen Boten, ungestört Nachrichten von einer Nervenzelle zur anderen zu übermitteln", sagt Eskin. Denn wenn zu viel Glutamat zu lange an einem Ort bleibe, könne es die Nervenzellen abtöten. "Deshalb", so der Biochemiker, "ist die Reinigung durch die Transport-Moleküle entscheidend für einen effektiven Informationsaustausch".

Erinnerungslücken haben chemische Ursache

Andere Untersuchungen haben nach Eskins Angaben bereits gezeigt, dass Fehlfunktionen der Glutamat-Transporter Schäden an Nervenzellen verursachen. Im Zusammenhang mit bestimmten Krankheiten des Nervensystems wie der "Amyotrophen Lateralsklerose", an der etwa der berühmte Astrophysiker Stephen Hawking leidet, könnten sie sogar zum Tod führen. Auch kleinere Fehlleistungen des Gehirns können nach Eskins Meinung auf fehlerhafte Glutamat-Transporter zurückgehen. "Vielleicht", sagt Eskin, "haben einige Menschen Lernschwierigkeiten und Erinnerungslücken, weil die Transporter bei ihnen nicht richtig funktionieren."

Hoffnung auf neuartige Medikamente

Vor der Untersuchung des texanischen Teams habe niemand diese Fragen auch nur gestellt. "Wir haben jetzt einen fundamentalen Grund, diesen Mechanismus weiter zu erforschen", so Eskin. Dass Glutamat eine Rolle bei Lernprozessen spielt, sei auch schon früher bekannt gewesen. "Aber unsere Studie hat als erste die Rolle von Glutamat-Transportern und der Glutamat-Aufnahme im Lern- und Erinnerungsprozess untersucht." Inwiefern die Erkenntnisse zur Entwicklung neuer Medikamente beitragen können, lasse sich derzeit aber noch nicht voraussehen.