Schalter schaltet Speicher ein und aus (in Ratten)
Wissenschaftler haben herausgefunden, wie man Erinnerungen bei Ratten mithilfe eines elektronischen Systems ein- und ausschaltet, das neuronale Signale nachahmt. Die Forscher duplizierten den Gehirnmechanismus, der mit dem langfristig erlernten Verhalten der Ratten zusammenhängt, selbst wenn sie zum Vergessen unter Drogen gesetzt worden waren.
„Schalten Sie den Schalter ein und die Ratten erinnern sich. Schalten Sie es aus und die Ratten vergessen es “, sagte Theodore Berger, Ph.D. von der University of Southern California.
Für die Studie lernten Ratten eine Aufgabe, bei der sie einen Hebel anstelle eines anderen drückten, um eine Belohnung zu erhalten. Unter Verwendung eingebetteter elektrischer Sonden verfolgte das Forschungsteam unter der Leitung von Sam A. Deadwyler, Ph.D., vom Wake Forest Department für Physiologie und Pharmakologie, die Gehirnaktivität der Ratten zwischen den beiden Hauptunterteilungen des Hippocampus, die als Subregionen bekannt sind CA3 und CA1.
"Kein Hippocampus", sagte Berger, "kein Langzeitgedächtnis, aber immer noch Kurzzeitgedächtnis." Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass CA3 und CA1 während des Lernprozesses zusammenarbeiten, um das Kurzzeitgedächtnis in das Langzeitgedächtnis umzuwandeln.
Mit pharmakologischen Wirkstoffen blockierten Wissenschaftler die normalen neuronalen Wechselwirkungen zwischen den beiden Bereichen. Bemerkenswerterweise zeigten die zuvor trainierten Nagetiere nicht mehr das langfristig erlernte Verhalten.
"Die Ratten zeigten immer noch, dass sie wussten, wann man zuerst nach links und dann beim nächsten Mal nach rechts drückt und umgekehrt", sagte Berger. "Und sie wussten im Allgemeinen immer noch, dass sie Hebel für Wasser drücken mussten, aber sie konnten sich nur daran erinnern, ob sie 5-10 Sekunden lang nach links oder rechts gedrückt hatten."
Die Teams gingen weiter und entwickelten ein künstliches Hippocampus-System, das die Aktivität zwischen CA3 und CA1 duplizieren konnte.
Die pharmakologisch blockierten Ratten erlangten ihr Langzeitgedächtnis zurück, als das elektronische Gerät, das zur Vervielfältigung der Speichercodierungsfunktion programmiert war, aktiviert wurde.
Das Team fuhr fort zu zeigen, dass wenn eine Prothese und ihre Elektroden in Tiere mit einem normalen, funktionierenden Hippocampus implantiert würden, das Gerät tatsächlich das im Gehirn erzeugte Gedächtnis stärken und die Gedächtnisfähigkeit normaler Ratten verbessern könnte.
"Diese integrierten experimentellen Modellierungsstudien zeigen zum ersten Mal, dass eine neuronale Prothese, die in der Lage ist, den Kodierungsprozess in Echtzeit zu identifizieren und zu manipulieren, mit ausreichenden Informationen über die neuronale Kodierung von Erinnerungen kognitive Gedächtnisprozesse wiederherstellen und sogar verbessern kann", so der Studie.
Das Team hofft, irgendwann Prothesen entwickeln zu können, die letztendlich Alzheimer-Patienten oder Schlaganfällen helfen könnten.
Quelle: Universität von Südkalifornien
