JGW-SchülerAkademie Papenburg 2011 - Jugendbildung in ...

3 Auf der Suche nach dem Gedächtnis
Wenn LTP induziert werden soll, müssen gewisse Bedingungen erfüllt sein. Dabei
handelt es sich um die Depolarisation der postsynaptischen Membran, welche durch
das Eintreffen mehrerer Aktionspotentiale ausgelöst wird. Experimentell wird beispielsweise
eine elektrische Reizabfolge gesendet, die der Frequenz der elektrochemischen
Signalübertragung mehrerer Aktionspotenziale entspricht. Dies ermöglicht, dass mehrere
Aktionspotentiale zeitgleich ausgelöst werden und so die Langzeitpotenzierung
ausgelöst wird.
Hierbei dient Glutamat als Transmitter der Synapsen, da er an AMPA-Rezeptoren bindet.
Dies löst den Einstrom von Na + in die Zelle aus und es kommt zur Depolarisation.
Dadurch werden blockierende Mg 2+ -Ionen von NMDA-Rezeptoren entfernt, was zudem
dafür sorgt, dass Ca 2+ -Ionen einströmen und von Glutamat aktiviert werden, indem
Glutamat an diesen Rezeptor bindet. Aufgrund dieses Einstroms werden zwei Proteinkinasen
aktiviert, Proteinkinase C und CaMK2, welche für den weiteren Verlauf von großer
Bedeutung sind, da sie für den Einbau weiterer AMPA-Rezeptoren zuständig sind. Der
weitere Verlauf wurde bisher aber noch nicht vollständig erforscht.
Da eine Steigerung der Effizienz der Reizübertragung hervorgerufen werden soll,
werden die AMPA-Rezeptoren von der Proteinkinase CaMK2 phosphoryliert, sodass ein
erhöhter Na + -Ioneneinstrom durch eine größere Ionenleitfähigkeit ermöglicht wird. Es
können des Weiteren neue AMPA-Rezeptoren eingebaut werden, was zu einem erhöhten
Ioneneinstrom führen würde, oder es besteht die Möglichkeit, weitere Synapsen
auszubilden, sodass mehr Aktionspotentiale übertragen werden können.
Aufgrund eines ständigen Austausches an AMPA-Rezeptoren gehen bereits phosphorylierte
Rezeptoren verloren, dennoch ist eine dauerhafte Potenzierung, also Steigerung
der Effizienz einer Reizübertragung, möglich. Dieser Prozess wird ermöglicht, da die
Proteinkinase CaMK2 sich selbst phosphorylieren kann, indem sie durch den Ca 2+ -
Einstrom aktiviert wird. Die neuen AMPA-Rezeptoren werden somit immer wieder neu
phosphoryliert und können den Reizübertragungsprozess in Gang halten.
Abschließend kann der Prozess der Langzeitpotenzierung als ein Zusammenspiel mehrerer
Faktoren gekennzeichnet werden, bei dem die elektro-chemische Reizübertragung
in ihrer Dauer und ihrer Intensität gesteigert wird.
3.9 Räumliches Lernen bei Tieren
Beim räumlichen Lernen wird die Fertigkeit trainiert, sich in einem Raum zurechtzufinden.
Von den im Gehirn dafür verantwortlichen Bereichen ist vor allem der Hippocampus
wichtig. Der Hippocampus liegt zentral im Gehirn und ist verantwortlich für den
Transfer von Informationen vom Kurzzeitgedächtnis ins Langzeitgedächtnis. Er ist sehr
wichtig für das Speichern von Erinnerungen und die Koordinierung verschiedener
Gedächtnisinhalte.
Die Wichtigkeit des Hippocampus bewies unter anderem der Wissenschaftler Richard
Morris mithilfe des nach ihm benannten Morris-Wasserlabyrinths. Dieses ist ein runder,
mit dunkel gefärbtem Wasser gefüllter Behälter, sodass nicht zu sehen ist, was sich
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