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Universität Basel

Wichtig fürs Lernen: Protein stärkt Kontaktstellen von Nervenzellen

Lernen hinterlässt Spuren im Gehirn. Dabei spielt das Protein Copine-6 eine entscheidende Rolle. Wie Wissenschaftler vom Biozentrum der Universität Basel herausgefunden haben, festigt es die Verbindungen zwischen den Nervenzellen und verbessert den Informationsfluss. Dies bildet die Grundlage von Lernen und Gedächtnis. Das Fehlen des Proteins führt zu Lernschwäche. Die Studie ist in der aktuellen Ausgabe von «Nature Communications» erschienen.

23. Mai 2016

Das Gehirn ähnelt einem weit verzweigten Strassennetz. Dabei werden intensiv genutzte Verbindungen zwischen den Nervenzellen zu Autobahnen ausgebaut, kaum genutzte dagegen stillgelegt. Diese Fähigkeit ist grundlegend für das Lernen und Speichern von Wissen. Wie das Team von Prof. Markus Rüegg vom Biozentrum der Universität Basel nun erstmals zeigen konnte, sorgt das Protein Copine-6 für den Ausbau der Verbindungen. Indem es die Verknüpfungsstellen zwischen den Nervenzellen umbaut und verstärkt, können die Signale schneller und effizienter von einer Zelle zur nächsten weitergeleitet werden. Deshalb haben Mäuse, denen Copine-6 fehlt, grosse Mühe, Neues zu lernen.

Kultivierte Nervenzelle (rot). Nach Stimulation hat sich Copine-6 (grün) an den zahlreichen Synapsen der Empfängerzelle angereichert.
Kultivierte Nervenzelle (rot). Nach Stimulation hat sich Copine-6 (grün) an den zahlreichen Synapsen der Empfängerzelle angereichert.

Protein sorgt für starke Verbindungen

Das Protein Copine-6 wird vor allem in den Zellen des Hippocampus gebildet. Diese Hirnregion ist für das Lernen und die Gedächtnisbildung wichtig. Dabei spielen die Verknüpfungsstellen zwischen den Nervenzellen, die sogenannten Synapsen, eine entscheidende Rolle. Sie übertragen die Informationen von einer zur nächsten Nervenzelle. Eine Empfängerzelle trägt tausende solcher Verknüpfungsstellen und kann dadurch von verschiedenen Nachbarzellen aktiviert werden. Je intensiver eine solche Synapse genutzt wird, wie zum Beispiel beim Lernen, desto stärker wird die Verbindung und umso leichter kann die empfangende Nervenzelle aktiviert werden.

Lerndefizite, wenn Copine-6 fehlt

Die Forscher haben in ihrer Studie die Nervenzellen künstlich stimuliert und so das Einströmen von Kalzium ausgelöst - ein Vorgang, der für das Lernen die Initialzündung darstellt. Dadurch wandert Copine-6 in Richtung Synapse und bindet schliesslich mithilfe des Kalziums an die Zellmembran. Dies ist ausschlaggebend für das Umstrukturieren des Zellskeletts und den damit einhergehenden Umbau der Synapse. Die Kontaktfläche vergrössert sich, die Verbindung wird stärker und der Informationsfluss effektiver.

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