FTE-Erfolgsstorys - Mechanismen der Bildung von Erinnerungen aufdecken
Das von der EU finanzierte Projekt FEAR Memory TRACE ist ein maßgeblicher Schritt in diese Richtung und sucht nach einem Ansatzpunkt, um im wissenschaftlichen Verständnis in diesem Forschungsfeld weiterzukommen. Das Projekt konnte durch die Bereitstellung neuer experimenteller Daten auf neurophysiologischer Ebene in Kombination mit neuartigen Rechenwerkzeugen, mit denen Vorhersagen darüber getroffen werden können, auf welche Weise Menschen Erinnerungen erwerben und verlieren, den Weg zu neuen Behandlungen für bestimmte neurologische Erkrankungen eröffnen. "Beide Ergebnisse des Projekts sollen unser Wissen über die Mechanismen des Erwerbs und der Zuordnung von Erinnerungen mehren und dafür sorgen, dass wir besser verstehen, auf welche Weise vielfältige Erinnerungen im Gehirn gespeichert werden können", erläutert Marie-Curie-Stipendiatin Dr. Kiki Sidiropoulou, welche die Arbeit an diesem Projekt leitet. Ein entscheidender Durchbruch ist insbesondere die Entwicklung von Computermodellen, welche die Rolle dieser Mechanismen für die Gedächtnisleistung bewerten können, da sie den Forschern die Durchführung neuer Tests und Experimente ermöglichen werden. Da Europas Bevölkerung stetig altert und die das Gedächtnis schwächenden Erkrankungen in zunehmendem Maße auftreten, könnten sich derartige Forschungsansätze als höchst signifikant erweisen. Langfristige Auswirkungen Zu verstehen, wie es uns neurale Mechanismen - die Wege, auf denen die Zellen Informationen verarbeiten und übertragen - gestatten, Erinnerungen zu speichern, zu finden und sogar wieder zu vergessen, hat entscheidende Bedeutung, um durchschauen zu können, auf welche Weise Krankheiten wie etwa Morbus Alzheimer beginnen. Das Ausbrechen derartiger Erkrankungen kann tragische Konsequenzen haben. Manche Patienten vergessen die Gesichter ihrer eigenen Familienmitglieder oder bleiben in den quälenden Erinnerungen an eine schwierige Zeit in ihrem Leben gefangen. Könnten wirksame Behandlungen entwickelt werden, hätte dies einen positiven Einfluss auf die Lebensqualität von Millionen Menschen. "Wir interessierten uns dafür, durch Experimente und rechnergestützte Verfahren herauszufinden, wie diese Mechanismen zur Zuordnung von Erinnerungen beitragen", sagt Dr. Sidiropoulou. "Unsere Daten und Endergebnisse werden einen theoretischen Rahmen bilden, auf dem die Forscher aufbauen und weitere Fortschritte in Bezug auf die Verbesserung unserer Fähigkeit zum Erwerb von Erinnerungen machen können." Ziel des Projekts war herauszufinden, auf welche Weise neuronale Mechanismen nach der Bildung spezieller Erinnerungen verändert werden. Die Zuordnung von Erinnerungen ist eine neu definierte Phase des Prozesses, der sich auf die Rekrutierung spezieller Neuronen für ein Netzwerk bezieht, das eine bestimmten Erinnerung kodieren wird. Erinnerungen nachverfolgen FEAR Memory TRACE hat die synaptische Eigenschaften untersucht. Dabei geht es um die Art, wie die Informationen zwischen den Nervenzellen in der Amygdala weitergegeben werden, dem Teil des Gehirns, das eine wichtige Rolle bei der Verarbeitung von Erinnerungen und emotionale Reaktionen übernimmt. So konnten die Forscher die zugrundeliegenden biophysikalischen Mechanismen ermitteln, die den Neuronen einen Wettstreit um die Kodierung einer speziellen Erinnerung ermöglichen. Ein wichtiger Bestandteil des Projekts war die Untersuchung des konditionierten Angstgedächtnisses bei Mäusen. Das Team konnte auf früheren Forschungen aufbauen und wusste um dessen Zuordnung und Speicherung in der Amygdala. Die Forscher kannten außerdem die Rolle eines bestimmten Proteins bei der Zuordnung von Erinnerungen zu einer speziellen Gruppe von Nervenzellen - und hielten dies für zurückverfolgbar. Der neuronalen Erregbarkeit, nahm das Projektteam an, könnte dabei eine Schlüsselrolle zukommen. Die Resultate der verhaltensbezogenen, elektrophysiologischen (Untersuchung der elektrischen Eigenschaften in Zellen) und modellierenden Experimente verschafften den Wissenschaftlern einen Einblick in die Abläufe, wie die Neuronen um die Zuordnung zu einer bestimmten Erinnerung wetteifern. Auf diese Weise konnten sie noch besser durchschauen, wie in der Praxis Erinnerungen gespeichert werden. "Wir konnten einige Veränderungen in den Nervenzellen identifizieren, die als Reaktion auf zwei verschiedene Lernparadigmen auftreten", berichtet Dr. Sidiropoulou. "Die erste war eine angstkonditionierende Lernaufgabe, mit der Mäuse eine mit Angst verbundene Erinnerung erwerben, und die zweite war eine konditionierte Aufgabe zum Aufbau einer Abneigung gegen einen Geschmack, durch die die Mäuse eine Erinnerung erwerben, um einen zuvor erwünschten Geschmack zu vermeiden." Somit konnte das Forscherteam besser verstehen, auf welche Weise und wo die Angsterinnerung gespeichert wird." Das Projektteam entwickelt derzeit ein abstrakte Netzwerkmodell davon, wie und wo Erinnerungen gespeichert werden. Dazu zählen mehrere physiologische Parameter: Informationen über die mechanischen Funktionen des Gehirns sowie auch die eigenen Daten des Teams. Das Modell wird es den Forschern ermöglichen, durch Lernen induzierte Veränderungen am Netzwerkverhalten des Gehirns und unsere eigenen Fähigkeiten zum Erwerb und zur Bewahrung von Erinnerungen auszutesten. - Projektbezeichnung: "Cellular mechanisms underlying formation of the fear memory trace in the mouse amygdala" - Projektreferenznummer: 253380 - Projektkoordinator: Foundation for Research and Technology, Griechenland - Projekttitel: "Cellular mechanisms underlying formation of the fear memory trace in the mouse amygdala" - Projektakronym: FEAR Memory TRACE - Projektwebsite FEAR Memory TRACE(öffnet in neuem Fenster) - Projektbeginn/-ende: Juni 2010 bis Mai 2013 - Gesamtprojektkosten 205.091 EUR - Beitrag der EK: 205.091 EUR