Forscher am Rudolf-Virchow-Zentrum der Universität Würzburg konnten zeigen, dass der Umbau einzelner Proteine ein grundlegender Schritt bei Lernvorgängen und der Gedächtnisbildung ist, indem sie kleinste Strukturen von Nervenzellen der Fruchtfliege bei der Entwicklung unter dem Mikroskop beobachteten.

Während der Entwicklung von Nervenzellen verändert sich dessen Zusammensetzung. Rezeptoren bauen zu Beginn Bausteine ein, die ein Signal sehr effektiv weiterleiten (pink). Mit der Zeit (oben 0, Mitte: 12 Stunden, unten 24 Stunden) wird der Baustein ausgetauscht gegen einen, der Signale weniger effektiv leitet (grün). Insgesamt nimmt die Anzahl der Rezeptoren zu, so dass mehr Rezeptoren die gleiche Intensität erreichen können.

Die Ergebnisse der Beobachtungen veröffentlichten die Wissenschaftler gemeinsam mit Kollegen der Universität Göttingen und Leipzig in der Fachzeitschrift “Nature Neuroscience“. Damit ist ein weiterer Baustein für das Verständnis von Lernprozesses gefunden. Im Gehirn ist ein Netzwerk an Nervenzellen an diesen Prozessen beteiligt. Die Nervenzellen verhalten sich stark dynamisch: Nervenzellen werden aus- und umgebaut, neue Verbindungen geknüpft oder bereits vorhandene effizienter gemacht. Die Vorgänge konnten jedoch mit bisherigen Mikroskoptechniken im lebenden Organismus nicht sichtbar gemacht werden.Die Forscher mußten also mit einem Trick arbeiten: Veränderungen im Aufbau der Rezeptoren konnten sie im Fluoreszenzmikroskop durch verschiedenfarbige Markierungen erkennen. Innerhalb des Beobachtungszeitraumes von 24 Stunden konnten sie deutliche Veränderungen im Aufbau der Glutamat-Rezeptoren erkennen. Die Ergebnisse könnenauf den Menschen übertragen werden, da er ähnliche Rezeptoren besitzt.“Activity-dependent site-specific changes of glutamate receptor composition in vivo” A.Schmid, S. Hallermann, R.J. Kittel, O. Khorramshahi, A. Frölich, C. Quentin, T. Rasse, S. Mertel, M. Heckmann, S.J. Sigrist, 2008, Nature Neuroscience. Published online 11 May 2008; | doi:10.1038/nn.2122.