Dr. Britta Fritsch (l.) und Dr. Janine Reis (r.) Foto: Universitätsklinikum Freiburg
Freiburger Neurologinnen erforschen neuronale Kommunikation und verbessern Lernerfolg im Mausmodell

30. April 2010 – Bereits im vergangenen Jahr demonstrierten Dr. Brita Fritsch und  Dr. Janine Reis, zwei Forscherinnen der Klinik für Neurologie des Universitätsklinikums Freiburg, während ihres Forschungsaufenthaltes in den USA,  dass eine wiederholte Stimulation des Gehirns mit schwachem Gleichstrom die Fähigkeit steigert, neue komplexe Bewegungen zu lernen. Nun haben sie mögliche zugrunde liegende Mechanismen untersucht. Ihre Ergebnisse werden in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Neuron publiziert.

In einem Schnittmodell des motorischen Hirnareals der Maus konnten die Wissenschaftlerinnen zeigen, dass die Stärke der synaptischen Übertragung, also die Kommunikation zwischen Nervenzellen, unter einer 15-minütigen ladungsabhängigen Gleichstromstimulation deutlich zunimmt. Dieser Effekt hielt für mehr als zwei Stunden nach Stimulationsende an.  Eine solche anhaltende Verstärkung synaptischer Übertragung in einem Hirmschnittmodell gilt als das zelluläre Korrelat von Lernen und Gedächtnis.

Darüber hinaus wies das Team nach, dass für die Wirkung der Gleichstromstimulation bestimmte Bedingungen erfüllt sein müssen. Unter anderem eine gleichzeitige niederfrequente synaptische Aktivierung der Nervenzellen und die Ausschüttung neurotropher Faktoren, der so genannte „brain derived neurotrophic factor“ (BDNF).
 
In weiteren Experimenten an gesunden Probanden und Mäusen zeigten die Forscherinnen, dass die Ausschüttung von BDNF für das Neuerlernen komplexer motorischer Fähigkeiten essentiell ist: Bei circa einem Drittel der Bevölkerung findet sich eine Punktmutation im Gen für BDNF, die zu einer um etwa 30 Prozent verminderten aktivitätsabhängigen Ausschüttung des Faktors führt. Eine solche Bedingung kann man auch in Mäusen, bei denen das Erbgut geändert wurde, bewirken. Die aktuelle Studie zeigt, dass eine Mutation im BDNF-Gen über Spezies hinweg, das Lernen motorischer Aufgaben deutlich beeinträchtigt. Erfreulicherweise wirkte sich die ladungsabhängige Gleichstromstimulation, solange BDNF vorhanden war, positiv auf den Lernerfolg aus.
 
Die Freiburger Wissenschaftlerinnen denken, dass die neuen Kenntnisse über die Mechanismen des motorischen Lernens und der Gleichstromstimulation in Zukunft dazu führen könnten, bei Patientinnen und Patienten nach einem Schlaganfall oder mit anderen Hirnschäden eine gezielte rehabilitative Therapie zu entwickeln.

Die Studie “Direct current stimulation promotes BDNF-dependent synaptic plasticity: Potential implications for motor learning” finden Sie im Internet unter: http://www.cell.com/neuron/abstract/S0896-6273(10)00238-2 

Fachlicher Kontakt:

Dr. Brita Fritsch und  Dr. Janine Reis
Neurologie des Universitätsklinikums Freiburg
Tel.: 0761/270-5001
E-Mail:   oder 


Quelle: Pressemitteilung des Universitätsklinikums Freiburg
 

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