Ein lustiger Ausflug im Kindergarten, unsere Einschulung, der erste Kuss – an manche Ereignisse unseres Lebens erinnern wir uns noch viele Jahrzehnte später. Doch wie funktioniert das? Gespeichert werden unsere Erinnerungen, indem sich die Neuronen in unserem Gehirn über Synapsen verknüpfen und dabei ein Muster aus starken und schwachen Verbindungen schaffen. Die Synapsen übertragen elektrische Signale von einer Nervenzelle zur anderen. Viel genutzte Synapsen werden dabei durch einen Vorgang namens Langzeitpotenzierung gestärkt, weniger aktive dagegen geschwächt. Diese synaptische Plastizität bildet die Grundlage für Lernen und Gedächtnis. Die daran beteiligten Moleküle allerdings sind vergleichsweise kurzlebig: Innerhalb von Stunden bis Tagen werden sie ersetzt.
Zusammenspiel der Moleküle im Fokus
Wie ist es dennoch möglich, dass unsere Erinnerungen Jahrzehnte überdauern können? Diese Frage hat nun ein Team um Panayiotis Tsokas von der SUNY Downstate Health Sciences University in Brooklyn in einer Studie an Mäusen untersucht. Dabei fokussierten sich die Forschenden auf zwei Moleküle, die früheren Studien zufolge beide an der Bildung und Aufrechterhaltung des Gedächtnisses beteiligt sind: Die Proteinkinase Mzeta (PKMzeta) und das in Nieren und Gehirn produzierte Adapterprotein KIBRA.
„Frühere Versuche, zu verstehen, wie das Langzeitgedächtnis auf molekularer Ebene funktioniert, konzentrierten sich auf die individuellen Aktionen der einzelnen Moleküle“, erklärt Tsokas Kollege André Fenton. „Unsere Studie zeigt, wie sie zusammenarbeiten, um eine dauerhafte Gedächtnisspeicherung zu gewährleisten.“ Im ersten Schritt wies das Team nach, dass KIBRA und PKMzeta tatsächlich miteinander Bindungen eingehen und dass sich diese Bindungen durch einen Inhibitor verhindern lassen.
Inhibitor löscht Erinnerungen
Als Nachweis, dass tatsächlich die Interaktion dieser beiden Moleküle eine wichtige Rolle für das Gedächtnis spielt, trainierten die Forschenden Mäuse darauf, eine bestimmte Zone zu meiden, in der sie während des Training wiederholt Elektroschocks verpasst bekamen. Manchen dieser Mäuse spritzten sie einen Tag nach dem Training die Substanz, die die Bindung von von PKMzeta und KIBRA blockiert.
Bei erneuten Tests zwei Tage später hielten sich unbehandelte Mäuse weiterhin von der Schockzone fern, während behandelte Tiere offenbar vergessen hatte, dass ihnen dort wenige Tage zuvor Schmerzen zugefügt worden waren. Ihre Lernfähigkeit war hingegen nicht beeinträchtigt. Ebenso schnell wie unbehandelte Tiere lernten sie, eine neue Schockzone zu vermeiden. Der verabreichte Inhibitor löschte demnach nur die Gedächtnisinhalte, die vor der Injektion entstanden waren, verhinderte aber nicht, dass sich neue Erinnerungen formten.
