Millionen von „stummen“ Synapsen bestimmen, wie das Gedächtnis funktioniert

Neurowissenschaftler am MIT haben herausgefunden, dass das Gehirn erwachsener Mäuse enthält

Millionen „stiller“ Synapsen (Kontakte zwischenNeuronen), die sich auf winzigen Strukturen befinden, die Filopodien genannt werden. Bisher ging man davon aus, dass solche Strukturen nur im kindlichen Gehirn existieren, doch Wissenschaftler haben herausgefunden, dass etwa ein Drittel aller Synapsen in der Großhirnrinde „still“ sind.

Forscher entdecken erstmals stille Synapsenvor Jahrzehnten im Gehirn junger Mäuse und anderer Tiere. Es wird angenommen, dass diese Synapsen dem Gehirn schon früh in der Entwicklung dabei helfen, eine Fülle von Informationen zu empfangen, die Babys benötigen, um mehr über ihre Umgebung und die Interaktion mit ihr zu erfahren.

Dünne Filopodien mit stillen Synapsen, die den Dendriten eines Neurons bedecken. Bild: Dimitra Vardalaki und Mark Harnett, MIT

Die Forscher glaubten, dass Mäuse solche haben„stille“ Strukturen verschwinden am 12. Lebenstag. In ihrer Arbeit haben die Neurowissenschaften in verschiedenen Teilen des Gehirns nach Filopodien gesucht – dünne Membranvorsprünge, die sich von Dendriten (verzweigten Fortsätzen von Neuronen) aus erstrecken. Die Studie zeigte, dass es bei erwachsenen Tieren zehnmal mehr solcher Strukturen im visuellen Kortex und anderen Teilen des Gehirns gibt als bisher angenommen. Sie fanden auch heraus, dass Filopodien Neurotransmitter-Rezeptoren namens NMDA-Rezeptoren haben, aber keine AMPA-Rezeptoren.

Eine aktive Synapse verwendet diese beiden Rezeptoren,Wissenschaftler erklären. NMDAs erfordern jedoch normalerweise eine Interaktion mit AMPA-Rezeptoren für die Signalübertragung. Das bedeutet, dass die auf den Filopodien befindlichen Synapsen keinen elektrischen Strom weiterleiten können, also schweigen.

Dabei hilft die Existenz „stiller“ Synapsenerklären, wie das erwachsene Gehirn in der Lage ist, ständig neue Erinnerungen zu bilden und neue Dinge zu lernen, ohne bestehende herkömmliche Synapsen verändern zu müssen, sagen die Forscher.

Diese stillen Synapsen suchen nach neuen Verbindungen und wannwichtige neue Informationen werden präsentiert, die Verbindungen zwischen den relevanten Neuronen werden gestärkt. Dadurch kann das Gehirn neue Erinnerungen erstellen, ohne wichtige Erinnerungen zu überschreiben, die in reifen Synapsen gespeichert sind, die schwerer zu ändern sind.

Dimitra Vardalaki, MIT-Doktorandin und Co-Autorin der Studie

Derzeit suchen Wissenschaftler nach ähnlichen „stillen“ Synapsen im erwachsenen Gehirn.

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