Forscher kontrollieren Erinnerungen von Fliegen

Jan Pielage (Erster von rechts) und Team der TUK.

Bild: tu-kl.de, Koziel

Forscher der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK) haben ein Verfahren entwickelt, um Langzeiterinnerungen im Gehirn von Fruchtfliegen zu beobachten und zu verändern. Konkret handelt sich um ein genetisches Werkzeug, das bei der Erzeugung von Erinnerungen in Neuronen angeschaltet wird - im eigentlichen Sinne eine kurze DNA-Sequenz.

Gedächtnis ein- und ausschalten

Das Tool heißt "CRE-activity dependent memory engram label" (CAMEL) und trägt diesen Namen, da es die DNA-Bindungsstelle des sogenannten CRE-Bindungsproteins CREB2 nutzt. "Dieses Protein ist für die Bildung von Langzeiterinnerungen unerlässlich. CAMEL wird nur angeschaltet, wenn diese Bindungsproteine an die CRE-Elemente in der DNA-Sequenz binden, sodass ausschließlich Neuronen markiert werden, die an der Bildung einer Erinnerung beteiligt sind", verdeutlicht Forschungsleiter Jan Pielage.

Auf diese Weise ist es laut den Forschern nun erstmals gelungen, Neuronen gezielt genetisch zu kontrollieren, die in Drosophila Langzeiterinnerungen speichern. Darüber hinaus ist es mit diesem neuen molekulargenetischen Verfahren möglich, die Aktivität von Gedächtnisneuronen an- oder ausschalten. "Damit haben wir genetischen Zugang zu diesen Neuronen", sagt Pielage. Er und sein Team können so die zellulären und molekularen Veränderungen gezielt untersuchen, die während der Bildung von Langzeiterinnerungen auftreten.

Experimente mit Duftgedächtnis

So hat das Team beispielsweise die Signalübertragung der potenziellen Gedächtnisneuronen gehemmt und anschließend die Auswirkungen auf das Abrufen von Duftgedächtnissen getestet. Die Forscher haben Fliegen derart trainiert, dass sie einen Geruchsstoff mit einem Elektroschock in Verbindung bringen. "Dabei bilden sie ein negatives Gedächtnis", meint Pielage. Nach der Hemmung der Neuronen konnten die Fliegen diese Erinnerung innerhalb der ersten drei Stunden noch abrufen.

"Die Bildung von Kurzzeiterinnerungen wird durch das Abschalten dieser Neuronen nicht beeinträchtigt", fährt er fort. Im Gegensatz dazu haben sich die Fliegen in den folgenden vier Tagen nicht mehr an die negative Assoziation des Duftstoffes erinnert. "Das entspricht dem Zeitraum, in dem das CRE-Bindeprotein für die Bildung und Aufrechterhaltung von Langzeiterinnerungen wichtig ist." Sieben Tage nach dem Training, zu einem Zeitpunkt, an dem das Bindeprotein und somit auch das CAMEL-Werkzeug nicht mehr aktiv ist, konnte die Erinnerung wieder abgerufen werden. Das heißt, das negative Gedächtnis war wieder da.

"Die Experimente zeigen, dass die Ausschaltung von CAMEL-Neuronen spezifisch den Abruf von Langzeiterinnerungen stört, nicht aber das Bilden oder Speichern der Erinnerung selbst", resümiert Pielage. In einem weiteren Versuch hat die Gruppe untersucht, ob sich Erinnerungen auch künstlich aktivieren lassen. Dazu hat sie das Gedächtnis von Fliegen erneut mit einem Geruchsstoff und einem Elektroschock trainiert. Im Anschluss hat sie ihr genetisches Werkzeug verwendet, um einen Kationen-Kanal in den Gedächtnisneuronen zu bilden.

Quelle: www.pressetext.com/Florian Fügemann