Bei Schizophrenie kann der Zeitpunkt der Neurotransmitterfreisetzung wichtig sein

Der Schlüssel zu starken Nervenzellverbindungen oder Synapsen kann laut einer Mausstudie im Timing liegen, wenn der Neurotransmitter Acetylcholin im Hippocampus des Gehirns freigesetzt wird. Das Verständnis der inneren Funktionsweise von Neuronensignalen könnte Wissenschaftlern helfen, die Lern- und Gedächtnisprozesse besser zu verstehen, und zu neuen Therapien für Erkrankungen wie Schizophrenie und Alzheimer führen.

Neuronen im Hippocampus (eine Gehirnregion, von der angenommen wird, dass sie eine wichtige Rolle beim Lernen und Gedächtnis spielen) kommunizieren an Synapsen miteinander, indem sie verschiedene Neurotransmitter wie Acetylcholin und Glutamat freisetzen, die elektrische Signale in nahe gelegenen Neuronen auslösen.

Neurowissenschaftler haben daran gearbeitet, herauszufinden, welche zellulären Prozesse es dem Menschen ermöglichen, aus Erfahrungen zu lernen und Erinnerungen zu speichern, und wie bestimmte Erkrankungen wie Schizophrenie und Alzheimer diese Mechanismen beeinflussen.

Jetzt glauben Forscher des Nationalen Instituts für Umweltgesundheitswissenschaften (NIEHS), einen solchen Mechanismus entdeckt zu haben, der Änderungen in der Stärke von Synapsen synchronisiert.

"Wir haben gezeigt, dass wir, wenn wir die Freisetzung von Acetylcholin zum richtigen Zeitpunkt im Hippocampus stimulieren, an Synapsen, die Glutamat verwenden, eine zelluläre Veränderung induzieren können", sagte Jerrel Yakel, Ph.D., ein leitender Forscher am NIEHS Labor für Neurobiologie und Mitautor der Arbeit.

Frühere Forschungen haben bestätigt, dass Lernen und Gedächtnis durch die Stärkung oder Schwächung von Synapsen bestimmt werden. Signale, die weniger als eine Hundertstelsekunde dauern, setzen Neurotransmitter frei, die die elektrischen Impulse der angrenzenden Neuronen bestimmen.

Für die Studie verwendeten Yakel und Co-Autor Zhenglin Gu, Ph.D., molekularbiologische Techniken, um einige der Neuronen in Gehirnzellen von Mäusen zu einem speziellen lichtempfindlichen Protein zu machen, und verwendeten dann einen Laser, um diese Neuronen zur Freisetzung zu bewegen Acetylcholin.

"Eine Änderung des Zeitpunkts der Acetylcholinfreisetzung um einige Hundertstelsekunden kann einen Unterschied machen", sagte Gu. "Bisher hatte niemand gezeigt, dass dies wichtig ist."

Yakel sagte, die Ergebnisse der Studie seien ein potenziell wichtiger Schritt bei der Untersuchung von Störungen, die das Lernen und das Gedächtnis verzerren, wie Alzheimer und Schizophrenie, bei denen das Acetylcholinsystem und der Hippocampus eine Schlüsselrolle spielen.

Die Ergebnisse der Studie werden online in der Zeitschrift veröffentlicht Neuron.

Quelle: Nationale Gesundheitsinstitute