Gedächtnis stärken: Serotonin-Rezeptoren können der Schlüssel sein

Eine aktuelle Studie gewinnt neue Erkenntnisse über die spezifischen Rezeptoren, die an der Entstehung von Erinnerungen beteiligt sind. Die Wissenschaftler hoffen, dass diese Entdeckung in Zukunft dazu beitragen könnte, den altersbedingten kognitiven Verfall zu bekämpfen.

Ein Medikament zu entwerfen, um das Gedächtnis zu verbessern, gehört zur Science Fiction, und das wird wahrscheinlich für eine sehr lange Zeit so bleiben.

Doch im Bereich der Gedächtnisforschung werden derzeit Sprünge gemacht.

Während die Neurowissenschaftler immer tiefer ins Gehirn vordringen, werden die Mechanismen der Gedächtnisbildung immer deutlicher und die Möglichkeiten, sie zu verbessern, rücken immer näher.

Wissenschaftler am Columbia University Irving Medical Center in New York City, NY, stehen an der Spitze dieser Forschung. Angeführt von Dr. Catia M. Teixeira und Zev B. Rosen, Ph.D., konzentrierten sie ihr neuestes Projekt auf die Serotoninfreisetzung im Hippocampus und ihren Einfluss auf das Gedächtnis.

Der Hippocampus und das Gedächtnis

Der Hippocampus spielt seit langem eine wichtige Rolle bei den Erinnerungen. Sie legt insbesondere langfristige Erinnerungen an Lebenserfahrungen fest. Eine Region des Hippocampus, die als CA1 bezeichnet wird, ist besonders wichtig.

Eine Studie, an der Personen mit einer Schädigung ihrer CA1-Region beteiligt waren, ergab zum Beispiel, dass sie „eine tiefgreifende Beeinträchtigung des Lernprozesses“ hatten. Eine weitere Studie, die ähnliche Patienten testete, fand schwere Beeinträchtigungen im autobiographischen und episodischen Gedächtnis.

Laut den Autoren der aktuellen Studie scheint die Stärke der neuronalen Kommunikation durch die CA1-Region mit der Gedächtnisbildung verbunden zu sein.

Der Hippocampus wird stark von Serotonin (neben anderen Neurotransmittern) beeinflusst, aber seine genaue Rolle ist bisher unklar geblieben. Das Team, das an dieser Studie beteiligt war, wollte sich etwas tiefer damit auseinandersetzen.

Um die Funktion von Serotonin zu untersuchen, untersuchten sie das Gehirn von Mäusen mit Hilfe der Optogenetik – einer Technik, die es Neurowissenschaftlern ermöglicht, Neuronen mit Lichtpulsen ein- und auszuschalten. Durch das Spielen mit den verschiedenen Serotoninbahnen in der CA1-Region des Hippocampus konnten sie besser verstehen, was jeder von ihnen tat.

Sie fanden heraus, dass, wenn die Serotoninfreisetzung erhöht wurde, die neuronale Kommunikation in CA1 stärker wurde; dies hatte den Effekt, das räumliche Gedächtnis der Mäuse zu verbessern. Bei einer künstlichen Blockade der Serotoninfreisetzung wurde dagegen das räumliche Gedächtnis beeinträchtigt.

Dies zeigte, dass die Serotoninfreisetzung in der CA1-Region das Gedächtnis steigern kann, aber auch, dass die Gedächtnisbildung von diesem Weg abhängt. Ihre Ergebnisse wurden diese Woche in der Zeitschrift Neuron veröffentlicht.

Zu wissen, dass Serotonin für die Gedächtnisbildung entscheidend ist, war nicht genug; sie wollten es genauer wissen.

Bohren bis zum Rezeptortyp

Es gibt eine Reihe von Serotonin-Rezeptor – tatsächlich gibt es sieben allgemeine Klassen dieser Rezeptoren. Das Team wollte herausfinden, welche spezifische Klasse von Serotonin-Rezeptoren am Gedächtnis beteiligt ist.

„Erstens“, erklärt Teixeira, „haben wir festgestellt, dass, wenn Serotonin während des Lernens aus seinen körpereigenen Pools im Hippocampus freigesetzt wird, die Erinnerung an das gelernte Ereignis gestärkt wird“.

„Wir haben eine dominante Beteiligung für eine Art von Serotonin-Rezeptor identifiziert, um die Gedächtnisleistung von Medikamenten zu testen.“

 

Catia M. Teixeira, Ph.D.

Schließlich stießen die Forscher auf den spezifischen Serotonin-Rezeptor. Wie Teixeira weiter sagt: „Wir haben festgestellt, dass die systemische Modulation der 5-HT4-Rezeptorfunktion mit Medikamenten die Gedächtnisbildung verbessert.“

Dieser Befund bestätigt frühere Arbeiten, die auch eine Rolle für den 5-HT4-Rezeptor im Gedächtnis identifiziert haben. Eine kürzlich durchgeführte Studie an gesunden Probanden ergab außerdem, dass die Dichte der 5-HT4-Rezeptoren im Hippocampus die Leistung bei einem verbalen Lerntest vorhersagte.

Da die kognitiven Fähigkeiten und das Gedächtnis der meisten Menschen mit zunehmendem Alter abnehmen, könnte das Verständnis der genauen Mechanismen, die hinter der Speicherung und dem Abruf von Gedächtnis stehen, wichtige Auswirkungen haben.

Wenn ein Medikament entwickelt werden könnte, das die serotonerge Aktivität an 5-HT4-Rezeptoren in der CA1-Region des Hippocampus erhöht, könnte es den Menschen eines Tages helfen, bis ins hohe Alter mental scharf zu bleiben. Allerdings ist anzumerken, dass dies ein langer Weg ist.


Quellen
science.sciencemag.org
pnas.org
cell.com
ncbi.nlm.nih.gov
onlinelibrary.wiley.com
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