Gedeihen des Gedächtnisses: Serotonin-Rezeptor kann der Schlüssel sein

Eine aktuelle Studie erhält neue Einblicke in die spezifischen Rezeptoren, die bei der Schaffung von Erinnerungen beteiligt sind. Die Wissenschaftler hoffen, dass diese Entdeckung in Zukunft dazu beitragen könnte, altersbedingten kognitiven Verfall zu bekämpfen.

Gehirn in den Händen verstärkt und glühend

Die Entwicklung eines Medikaments zur Steigerung des Gedächtnisses ist das Zeug der Science-Fiction, und es wird wahrscheinlich noch sehr lange in diesem Bereich bleiben.

Im Bereich der Gedächtnisforschung werden jedoch derzeit große Fortschritte gemacht.

Da Neurowissenschaftler immer tiefer ins Gehirn vordringen, werden die Mechanismen der Gedächtnisbildung immer klarer und die Möglichkeiten, sie zu verbessern, rücken immer näher.

Wissenschaftler an der Columbia University Irving Medical Center in New York, NY, sind an der Spitze dieser Forschung. Unter der Leitung von Catia M. Teixeira, Ph.D., und Zev B. Rosen, PhD, konzentrierten sie ihr neuestes Projekt auf die Serotoninfreisetzung im Hippocampus und dessen Auswirkungen auf das Gedächtnis.

Der Hippocampus und das Gedächtnis

Der Hippocampus spielt seit langem eine wichtige Rolle im Gedächtnis. Insbesondere legt es langfristige Erinnerungen an Lebenserfahrungen fest. Eine Region des Hippocampus, die als CA1 bezeichnet wird, ist besonders wichtig.

Zum Beispiel fand eine Studie, die Individuen mit Schäden an ihrer CA1-Region einschloss, dass sie "eine tiefgreifende Beeinträchtigung des Platzlernens" hatten. Eine andere Studie, die ähnliche Patienten untersuchte, fand schwere Beeinträchtigungen im autobiografischen und episodischen Gedächtnis.

Laut den Autoren der aktuellen Studie scheint die Stärke der neuronalen Kommunikation durch die CA1-Region mit der Gedächtnisbildung verbunden zu sein.

Der Hippocampus wird stark von Serotonin (neben anderen Neurotransmittern) beeinflusst, aber seine genaue Rolle ist unklar geblieben. Das an dieser Studie beteiligte Team wollte sich etwas tiefer einarbeiten.

Um die Funktion von Serotonin zu untersuchen, untersuchten sie mithilfe von Optogenetik die Gehirne von Mäusen – eine Technik, die es Neurowissenschaftlern ermöglicht, Neuronen mithilfe von Lichtimpulsen ein- und auszuschalten. Indem sie mit den verschiedenen Serotoninwegen in der CA1-Region des Hippocampus spielten, konnten sie besser verstehen, was jeder von ihnen tat.

Sie fanden heraus, dass, wenn die Serotoninfreisetzung erhöht wurde, die neuronale Kommunikation in CA1 stärker wurde; dies hatte den Effekt, das räumliche Gedächtnis der Mäuse zu verbessern. Umgekehrt, wenn die Serotoninfreisetzung künstlich blockiert wurde, war das räumliche Gedächtnis beeinträchtigt.

Dies zeigte, dass die Serotoninfreisetzung in der CA1-Region das Gedächtnis steigern kann, zeigte aber auch, dass die Gedächtnisbildung auf diesem Weg verläuft. Ihre Ergebnisse werden diese Woche in der Zeitschrift veröffentlicht.

Nur zu wissen, dass Serotonin für die Gedächtnisbildung entscheidend ist, war nicht genug; sie wollten genauer sein.

Bohren bis zum Rezeptortyp

Es gibt eine Reihe von Serotonin-Rezeptor-Typen – tatsächlich gibt es sieben allgemeine Klassen dieser Rezeptoren. Das Team wollte herausfinden, welche spezifische Klasse von Serotoninrezeptoren am Gedächtnis beteiligt ist.

"Erstens", erklärt Teixeira, "fanden wir, dass, wenn Serotonin während des Lernens aus seinen endogenen Pools im Hippocampus freigesetzt wird, die Erinnerung an das gelernte Ereignis gestärkt wird."

"Wir haben dann argumentiert, dass wir eine medikamentöse Behandlung der Gedächtnisleistung testen könnten, indem wir eine dominante Beteiligung für einen Typ von Serotonin-Rezeptor identifizieren."

Catia M. Teixeira, Ph.D.

Schließlich haben die Forscher den spezifischen Serotoninrezeptor getroffen. Teixeira fährt fort: "Wir haben festgestellt, dass die systemische Modulation der 5-HT4-Rezeptorfunktion mit Medikamenten die Gedächtnisbildung fördert."

Dieses Ergebnis unterstützt frühere Arbeiten, die auch eine Rolle für den 5-HT4-Rezeptor im Gedächtnis identifizierten. Eine kürzlich durchgeführte Studie an gesunden menschlichen Probanden ergab, dass die Dichte von 5-HT4-Rezeptoren (wie viele sind verfügbar, um an Serotonin zu binden) im Hippocampus vorhergesagte Leistung auf einem verbalen Lerntest.

Da die kognitiven Fähigkeiten und das Gedächtnis der meisten Menschen mit dem Alter abnehmen, könnte das Verständnis der genauen Mechanismen, die hinter dem Speichern und Abrufen von Speicher stehen, wichtige Implikationen 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 dazu beitragen, dass Menschen bis ins hohe Alter geistig scharf bleiben. Es ist jedoch bemerkenswert, dass dies ein langer Weg ist.

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