Winterschlafende Mäuse verlieren die Hälfte ihrer Synapsen und behalten Erinnerungen

Winterschlafende Mäuse bauten fast die Hälfte der Verbindungen in ihrem Erinnerungszentrum ab und erinnerten sich dennoch an das Gelernte – ein Hinweis darauf, wie Erinnerungen die Strukturen überdauern können, die sie scheinbar tragen.

Was die Forscher taten

Kazumasa Tanaka, ein Neurowissenschaftler am Okinawa Institute of Science and Technology in Japan, und Kollegen versetzten Mäuse in einen winterschlafähnlichen Zustand und bildeten ihre Gehirne vor, während und nach dem Ruhezustand mit Elektronenmikroskopie ab, die einzelne Synapsen und die Dendritenfortsätze, die sie empfangen, auflöst. Die Arbeit wurde am 13. August in Science veröffentlicht.

Während des Winterschlafs sank die Aktivität im Hippocampus der Mäuse – der Hirnregion, die für das episodische Gedächtnis zentral ist – um 70 Prozent. Die Neuronen zogen mehr als die Hälfte ihrer synaptischen Verbindungen zurück, verglichen mit Mäusen, die keinen Winterschlaf hielten. Das Team hatte erwartet, dass große Dendritenfortsätze und ihre stärkeren Synapsen die Abschaltung überdauern würden. Das taten sie nicht.

Was überlebte, waren nabenartige Strukturen namens multisynaptische Boutons, bei denen ein einzelnes Axon gleichzeitig mit mehreren Dendritenfortsätzen verbunden ist, wie eine Mehrfachsteckdose, die mehrere Geräte versorgt. In separaten Experimenten verloren anästhesierte Mäuse, denen ein Medikament verabreicht wurde, das die Gedächtnisbildung beeinträchtigt, diese Boutons – und damit auch ihre erlernten Erinnerungen.

Zwei Tage nach dem Ende des Winterschlafs waren die Verbindungen wieder aufgebaut, und mehr als 80 Prozent der verlorenen Dendritenfortsätze erschienen an ihren ursprünglichen Stellen wieder. "Das sagt mir, dass der Fortsatz zwar verloren geht, die synaptische Maschinerie … aber noch da ist", sagt Cliff Abraham, ein pensionierter Neurowissenschaftler an der University of Otago in Neuseeland, der nicht an der Studie beteiligt war. Mäuse, die gelernt hatten, einen milden Stromstoß zu fürchten oder eine Futterbelohnung zu finden, erinnerten sich nach dem Aufwachen an beides.

Warum es wichtig ist

Diese Ergebnisse stellen eine lang gehegte Annahme infrage: dass eine bestimmte Erinnerung davon abhängt, dass ein bestimmter Satz synaptischer Verbindungen ein Leben lang intakt bleibt. Stattdessen scheint die übergeordnete Architektur des Netzwerks – insbesondere diese multisynaptischen Naben – die Erinnerung zu tragen, während einzelne Fortsätze kommen und gehen. Das ist für jeden relevant, der über die eigene Kognition nachdenkt, denn es definiert neu, was "Erinnerung bewahren" bedeutet. Wenn Erinnerungen in Netzwerkmustern und nicht in festen Verdrahtungen leben, dann könnte es wichtiger sein, diese Muster aktiv zu halten, als eine einzelne Verbindung zu schützen. Es hilft auch zu erklären, wie das Gehirn plastisch genug bleiben kann, um weiter zu lernen, ohne zu löschen, was es bereits weiß.

Was Sie tun können

• Wiederholen Sie wichtige Informationen in verteilten Abständen (Tage, dann Wochen), statt einmal alles hineinzupauken. Reaktivierung ist es, was Netzwerkmuster stabil hält.
• Variieren Sie, wie Sie sich an eine Erinnerung erinnern – schreiben Sie sie auf, sagen Sie sie laut, zeichnen Sie sie. Mehrere Wege in dieselbe Erinnerung könnten die Redundanz nachahmen, die diese Nabenverbindungen bieten.
• Schützen Sie den Schlaf. Die synaptische Reorganisation ist ein aktiver Prozess, und ein großer Teil davon findet im erholsamen Schlaf statt.
• Betrachten Sie das Vergessen von Details als normale Wartung, nicht als Versagen. Die Struktur bleibt oft erhalten; der Abrufpfad ist es, der Übung braucht.

Quelle: Science News

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