Astrozyten: Die verkannten Helden des Gehirns beim Lernen und Gedächtnis

Neurowissenschaftler zeigen, wie Astrozyten flexibles Lernen fördern

 Eine bahnbrechende Studie, die in Communications Biology veröffentlicht wurde, hat ein neues Licht auf die entscheidende Rolle von Astrozyten – einer Art von Gliazellen im Gehirn – bei Lern- und Gedächtnisprozessen geworfen. Forscher der Universität Bonn und anderer Institutionen haben einen faszinierenden Mechanismus aufgedeckt, durch den Astrozyten die Fähigkeit des Gehirns verbessern, sich an neue Informationen anzupassen, insbesondere beim Umkehrlernen.

Jahrzehntelang haben sich Neurowissenschaftler bei der Untersuchung von Lernen und Gedächtnis hauptsächlich auf Neuronen konzentriert. Diese neue Forschung unterstreicht jedoch die Bedeutung von Astrozyten bei der Regulierung der synaptischen Plastizität, der Fähigkeit des Gehirns, Verbindungen zwischen Neuronen zu stärken oder zu schwächen.

Die Studie stellt ein neuartiges mathematisches Modell vor, das erklärt, wie Astrozyten zu einem bekannten Phänomen in der Neurowissenschaft beitragen, der sogenannten BCM-Theorie (Bienenstock-Cooper-Munro) der synaptischen Plastizität. Diese Theorie beschreibt, wie Neuronen ihre Empfindlichkeit gegenüber Eingaben auf der Grundlage ihrer jüngsten Aktivitätsgeschichte anpassen.

Zu den wichtigsten Ergebnissen der Studie gehören:

1. Astrozyten regulieren die Spiegel von D-Serin, einem entscheidenden Molekül für die synaptische Plastizität, als Reaktion auf neuronale Aktivität.

2. Diese Regulierung schafft eine Rückkopplungsschleife, die eine schnelle Anpassung an Veränderungen in der Umgebung ermöglicht, insbesondere bei Aufgaben zum Umkehrlernen.

3. Wenn die durch Astrozyten vermittelte D-Serin-Regulierung gestört wird, zeigen Tiere spezifische Defizite beim Umkehrlernen, während die normalen anfänglichen Lernfähigkeiten erhalten bleiben.

Dr. Tatjana Tchumatchenko, eine der leitenden Autorinnen der Studie, erklärt:

Die Auswirkungen dieser Forschung sind weitreichend. Das Verständnis der Rolle von Astrozyten bei Lernen und Gedächtnis könnte zu neuen therapeutischen Ansätzen für Erkrankungen wie Alzheimer führen, bei denen die synaptische Plastizität beeinträchtigt ist. Es eröffnet auch neue Möglichkeiten zur Verbesserung der kognitiven Funktion und zur Entwicklung effektiverer Strategien für das Gehirntraining.

Je mehr wir die Komplexität des Gehirns entschlüsseln, desto deutlicher wird, dass Neuronen nur ein Teil der Geschichte sind. Astrozyten, die einst als bloße Stützzellen galten, erweisen sich als Schlüsselspieler für die kognitive Funktion. Diese Studie markiert einen wichtigen Schritt vorwärts in unserem Verständnis davon, wie diese bemerkenswerten Zellen zur erstaunlichen Fähigkeit des Gehirns beitragen, zu lernen, sich anzupassen und zu erinnern.

Quelle

Squadrani, L., Wert-Carvajal, C., Müller-Komorowska, D. et al.Astrocytes enhance plasticity response during reversal learning. Commun Biol 7, 852 (2024). https://doi.org/10.1038/s42003-024-06540-8