Menschen mit Epilepsie haben oft Gedächtnisprobleme. Vor allem fällt es ihnen schwer, Bekanntes von Unbekanntem zu unterscheiden. Mithilfe von Experimenten mit Mäusen haben Forscher nun herausgefunden, welcher Mechanismus dahinterstecken könnte. , reagiert sowohl auf bekannte als auch auf unbekannte Reize unspezifisch. In Mausmodellen konnten Forscher bereits Symptome mit Medikamenten lindern.
Jeder Ort, den wir besuchen, hat eine einzigartige Kombination von Merkmalen, die uns helfen, ihn bei einem erneuten Besuch wiederzuerkennen.Das alles speichert das Gehirn und verknüpft es mit diesem Ort. Schwierigkeiten, sich zu erinnern, ob Sie einen Ort oder ein Objekt schon einmal gesehen haben, neben verschiedenen anderen Gedächtnisproblemen. Wissenschaftler glauben grundsätzlich, dass sowohl strukturelle Veränderungen im Gehirn als auch epileptische Anfälle selbst am Gedächtnisverlust beteiligt sind, aber die genauen Mechanismen sind bisher nur unzureichend untersucht.
wie Orte gespeichert werden
Ein Team um Nicola Masala von der Universität Bonn hat untersucht, wie Reiz- und Gedächtnisverarbeitung im Gehirn von Mäusen funktionieren, bei denen sie künstlich Epilepsie hatten. Sie konzentrierten sich auf den Hippocampus, eine Region im Gehirn, die eine zentrale Rolle für das Gedächtnis spielt, einschließlich der räumlichen Erinnerung. „Im Hippocampus gibt es sogenannte Ortszellen“, erklärt Masala. „Sie helfen Ihnen, sich an Orte zu erinnern, die Sie besucht haben.“ Diese Ortszellen speichern bestimmte Merkmale von Orten, die Sie besucht haben. Wenn sie durch den gleichen Reiz wieder aktiviert werden, wird die Erinnerung wach, diesen Ort schon einmal gesehen zu haben.
Zellen an jedem Ort haben zahlreiche lange Verlängerungen, Dendriten. Über zahlreiche Kontaktstellen, sogenannte Synapsen, an diesen Dendriten sammeln diese Gehirnzellen weitergegebene Informationen in Form von elektrischen Potentialen. Ist der Reiz stark genug, öffnen sich die Ionenkanäle und lassen positiv geladene Natrium-Ionen in die Zelle einströmen. Informationen werden mithilfe eines Prozesses berechnet, der als Dendritenintegration bekannt ist. Nur wenn genügend viele Signale gleichzeitig empfangen werden, entsteht in den Dendriten ein starker Spannungspuls. Dies wird als dendritische Spitze bezeichnet. Metaphorisch gesprochen tritt eine gesunde Gehirnaktivierung nur auf, wenn die Informationen Apfelbaum, Ziegelmauer und roter Zaun gleichzeitig empfangen werden.
Maus mit eingeschränktem Gedächtnis
„Allerdings ist dieser Prozess bei Mäusen mit Epilepsie gestört“, erklärt Masalas Kollege Heinz Beck. „Bei ihnen treten bereits Spikes auf, wenn nur wenige Synapsen stimuliert werden.“ Konnte nicht festgestellt werden.
Dies zeigte sich unter anderem in einem Versuch, bei dem die Tiere zunächst daran gewöhnt wurden, dass sich im Käfig zwei blaue Deckel befanden. Nach einigen Tagen wurde einer der Deckel durch eine durchsichtige Petrischale gleicher Größe ersetzt. Um zu testen, ob die Mäuse die Petrischale als neu erkannten, maßen Masala und ihre Kollegen, wie stark die Mäuse den vertrauten blauen Deckel und die unbekannte Petrischale rochen. Infolgedessen erkundeten Kontrollmäuse die Petrischale länger als den blauen Deckel, während epileptische Mäuse nicht zwischen den beiden Objekten unterschieden. In einem ähnlichen Experiment auf einem Laufband zeigten sie keine Anzeichen dafür, dass sie vertraute Orte wiedererkannten.
medikamentöser Ansatz
Um herauszufinden, warum, verwendeten die Forscher fluoreszierende Marker, um die Aktivierung von Neuronen im Mausgehirn zu beobachten. Nach Abschluss des Experiments wurden die Tiere außerdem geköpft und ihre Gehirne untersucht. Masala und ihre Kollegen fanden heraus, dass eine bestimmte Art von Natriumionenkanälen viel häufiger als normal im Gehirn von epileptischen Mäusen vorhanden ist. „So reichen schon wenige, an Synapsen schlecht synchronisierte Reize aus, um viele Kanäle zu öffnen und Spikes auszulösen“, erklärt Masala-Kollege Tony Kelly.
In einer Gruppe von epileptischen Mäusen haben die Forscher bereits getestet, wie Gedächtnisprobleme mit Medikamenten behandelt werden können, die den Tieren verabreicht wurden. „Dadurch normalisierte sich das Feuerverhalten der Dendriten. Außerdem konnten sie sich besuchte Orte besser merken“, berichtet Masala. Wenn ähnliche Mechanismen bei menschlichen Epilepsiepatienten eine Rolle spielen, könnte diese Erkenntnis einen langfristigen Nutzen für die Entwicklung von Medikamenten haben, die das Gedächtnis bei betroffenen Menschen verbessern.
Quelle: Nicole Masala (Universität Bonn) et al., Brain, doi: 10.1093/brain/awac455
