Steigerung des Gedächtnisses: Der Serotoninrezeptor kann der Schlüssel sein
Eine kürzlich durchgeführte Studie erhält neue Einblicke in die spezifischen Rezeptoren, die an der Schaffung von Erinnerungen beteiligt sind. Die Wissenschaftler hoffen, dass diese Entdeckung in Zukunft dazu beitragen könnte, den altersbedingten kognitiven Rückgang zu bekämpfen.
Das Entwerfen eines Medikaments zur Verbesserung des Gedächtnisses ist Science-Fiction-Material, und es wird wahrscheinlich sehr lange in diesem Bereich bleiben.
Derzeit werden jedoch im Bereich der Gedächtnisforschung sprunghafte Fortschritte erzielt.
Während Neurowissenschaftler tiefer in das Gehirn vordringen, werden die Mechanismen der Gedächtnisbildung immer deutlicher und die Möglichkeiten, sie zu verbessern, rücken immer näher zusammen.
Wissenschaftler des Irving Medical Center der Columbia University in New York City, NY, stehen an der Spitze dieser Forschung. Unter der Leitung von Catia M. Teixeira, Ph.D., und Zev B. Rosen, Ph.D., konzentrierten sie ihr jüngstes Projekt auf die Serotoninfreisetzung im Hippocampus und deren Auswirkungen auf das Gedächtnis.
Der Hippocampus und die Erinnerung
Der Hippocampus spielt seit langem eine wichtige Rolle im Gedächtnis. Insbesondere werden Langzeiterinnerungen an Lebenserfahrungen festgehalten. Eine als CA1 bezeichnete Region des Hippocampus ist besonders wichtig.
Eine Studie mit Personen mit Schäden an ihrer CA1-Region ergab beispielsweise, dass sie „eine tiefgreifende Beeinträchtigung des Lernens an Ort und Stelle“ hatten. Eine andere Studie, in der ähnliche Patienten getestet wurden, ergab schwerwiegende Beeinträchtigungen des autobiografischen und episodischen Gedächtnisses.
Laut den Autoren der jüngsten Studie scheint die Stärke der neuronalen Kommunikation durch die CA1-Region mit der Gedächtnisbildung verbunden zu sein.
Der Hippocampus wird stark von Serotonin (unter anderen Neurotransmittern) beeinflusst, aber seine genaue Rolle ist unklar geblieben. Das an dieser Studie beteiligte Team wollte sich etwas eingehender damit befassen.
Um die Funktion von Serotonin zu untersuchen, untersuchten sie das Gehirn von Mäusen mithilfe der Optogenetik - eine Technik, mit der Neurowissenschaftler Neuronen mithilfe von Lichtimpulsen ein- und ausschalten können. Durch das Spielen mit den verschiedenen Serotoninwegen in der CA1-Region des Hippocampus konnten sie besser verstehen, was jeder von ihnen tat.
Sie fanden heraus, dass die neuronale Kommunikation in CA1 stärker wurde, wenn die Serotoninfreisetzung erhöht wurde; Dies hatte zur Folge, dass das räumliche Gedächtnis der Mäuse verbessert wurde. Umgekehrt war das räumliche Gedächtnis beeinträchtigt, wenn die Serotoninfreisetzung künstlich blockiert wurde.
Dies zeigte, dass die Serotoninfreisetzung in der CA1-Region das Gedächtnis ankurbeln könnte, zeigte aber auch, dass die Gedächtnisbildung ist abhängig auf diesem Weg. Ihre Ergebnisse werden diese Woche in der Zeitschrift veröffentlicht Neuron.
Nur zu wissen, dass Serotonin für die Gedächtnisbildung entscheidend ist, reichte nicht aus; sie wollten genauer sein.
Drilldown zum Rezeptortyp
Es gibt eine Reihe von Serotoninrezeptortypen - tatsächlich gibt es sieben allgemeine Klassen dieser Rezeptoren. Das Team wollte herausfinden, welche spezifische Klasse von Serotoninrezeptoren am Gedächtnis beteiligt ist.
"Erstens", erklärt Teixeira, "haben wir festgestellt, dass das Gedächtnis des erlernten Ereignisses gestärkt wird, wenn Serotonin während des Lernens aus seinen endogenen Pools im Hippocampus freigesetzt wird."
"Wir haben dann festgestellt, dass wir durch die Identifizierung einer dominanten Beteiligung für eine Art von Serotoninrezeptor medikamentöse Behandlungen auf die Gedächtnisleistung testen können."
Catia M. Teixeira, Ph.D.
Schließlich stießen die Forscher auf den spezifischen Serotoninrezeptor. Teixeira fährt fort: "[W] wir fanden heraus, dass die systemische Modulation der 5-HT4-Rezeptorfunktion mit Arzneimitteln die Gedächtnisbildung verbessert."
Dieser Befund stützt frühere Arbeiten, die auch eine Rolle für den 5-HT4-Rezeptor im Gedächtnis identifizierten. Eine kürzlich an gesunden Probanden durchgeführte Studie ergab außerdem, dass die Dichte der 5-HT4-Rezeptoren (wie viele zur Bindung an Serotonin verfügbar sind) im Hippocampus die Leistung eines verbalen Lerntests vorhersagte.
Da die kognitiven Fähigkeiten und das Gedächtnis der meisten Menschen mit zunehmendem Alter abnehmen, kann das Verständnis der genauen Mechanismen hinter dem Speichern und Abrufen des Gedächtnisses wichtige Auswirkungen haben.
Wenn ein Medikament entwickelt werden könnte, das die serotonerge Aktivität an 5-HT4-Rezeptoren in der CA1-Region des Hippocampus verstärkt, könnte es eines Tages Menschen helfen, bis ins hohe Alter geistig scharf zu bleiben. Es ist jedoch erwähnenswert, dass dies ein langer Weg ist.
