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Als Rick Huganir, Ph.D., ein Teenager war, machte er sich daran, die physischen und emotionalen Veränderungen der Jugend besser zu verstehen. "Ich habe mich gefragt, was mit mir passiert ist, und mir wurde klar, dass sich mein Gehirn verändert hat", sagt Huganir, Direktor der Johns Hopkins-Abteilung für Neurowissenschaften.
Dies führte zu einem leitenden Projekt über Proteinsynthese und Gedächtnis bei Goldfischen sowie zu einer lebenslangen Faszination dafür, wie wir Dinge lernen und uns daran erinnern.
"Erinnerungen sind, wer wir sind", sagt Huganir. "Aber Erinnerungen zu schaffen ist auch ein biologischer Prozess." Dieser Prozess wirft viele Fragen auf. Wie wirkt sich der Prozess auf unser Gehirn aus? Wie verändern Erfahrungen und Lernen die Verbindungen in unserem Gehirn und schaffen Erinnerungen?
Dies sind nur einige der Themen, die Huganir und seine Kollegen untersuchen. Ihre Arbeit könnte zu neuen Therapien für das posttraumatische Stresssyndrom sowie zu Möglichkeiten zur Verbesserung des Gedächtnisses bei Menschen mit Demenz und anderen kognitiven Problemen führen.
Speicher: Alles dreht sich um Verbindungen
Wenn wir etwas lernen - sogar so einfach wie der Name einer Person -, bilden wir Verbindungen zwischen Neuronen im Gehirn. Diese Synapsen Schaffung neuer Schaltkreise zwischen Nervenzellen, die im Wesentlichen das Gehirn neu abbilden. Die schiere Anzahl möglicher Verbindungen gibt dem Gehirn eine unergründliche Flexibilität - jede der 100 Milliarden Nervenzellen des Gehirns kann 10.000 Verbindungen zu anderen Nervenzellen haben.
Diese Synapsen werden stärker oder schwächer, je nachdem, wie oft wir einem Ereignis ausgesetzt sind. Je mehr wir einer Aktivität ausgesetzt sind (wie ein Golfer, der tausende Male einen Swing übt), desto stärker sind die Verbindungen. Je weniger Belichtung jedoch vorhanden ist, desto schwächer ist die Verbindung, weshalb es so schwierig ist, sich nach der ersten Einführung an Dinge wie die Namen von Personen zu erinnern.
"Wir haben versucht herauszufinden, wie dies geschieht und wie Sie Synapsen auf molekularer Ebene stärken." Huganir sagt.
Neue Entdeckungen im Gedächtnis
Viele der Forschungsfragen zum Gedächtnis haben möglicherweise Antworten auf komplexe Wechselwirkungen zwischen bestimmten Gehirnchemikalien - insbesondere Glutamat - und neuronalen Rezeptoren, die eine entscheidende Rolle bei der Signalübertragung zwischen Gehirnzellen spielen. Huganir und sein Team entdeckten, dass bei Mäusen, die traumatischen Ereignissen ausgesetzt sind, der Spiegel der neuronalen Rezeptoren für Glutamat an den Synapsen in der Amygdala, dem Angstzentrum des Gehirns, ansteigt und die mit dem Gedächtnis verbundene Angst codiert. Das Entfernen dieser Rezeptoren verringert jedoch die Stärke dieser Verbindungen, wodurch die Angstkomponente des Traumas im Wesentlichen gelöscht wird, aber das Gedächtnis verlassen wird.
Jetzt entwickeln Huganir und sein Labor Medikamente, die auf diese Rezeptoren abzielen. Die Hoffnung ist, dass die Inaktivierung der Rezeptoren Menschen mit posttraumatischem Stresssyndrom helfen kann, indem die mit einem traumatischen Gedächtnis verbundene Angst verringert wird, während ihre Stärkung das Lernen verbessern kann, insbesondere bei Menschen mit kognitiven Dysfunktionen oder Alzheimer-Krankheit.
#TomorrowsDiscoveries: Verwenden von Daten zur Diagnose von Gehirnkrankheiten | Michael I. Miller, Ph.D.
Johns Hopkins-Forscher Michael Miller erklärt, wie wir Daten verwenden können, um bessere Diagnosewerkzeuge für neurodegenerative Erkrankungen wie die Alzheimer-Krankheit zu erstellen.Definitionen
Demenz (di-men-sha): Ein Verlust der Gehirnfunktion, der durch eine Vielzahl von Störungen verursacht werden kann, die das Gehirn betreffen. Zu den Symptomen gehören Vergesslichkeit, Denk- und Urteilsstörungen, Persönlichkeitsveränderungen, Unruhe und Verlust der emotionalen Kontrolle. Alzheimer-Krankheit, Huntington-Krankheit und eine unzureichende Durchblutung des Gehirns können Demenz verursachen. Die meisten Arten von Demenz sind irreversibel.
Posttraumatische Belastungsstörung (PTBS): Eine Störung, bei der Ihre Reaktion auf „Kampf oder Flucht“ oder Stress eingeschaltet bleibt, selbst wenn Sie nichts zu fliehen oder zu kämpfen haben. Die Störung entwickelt sich normalerweise nach einem emotionalen oder physischen Trauma, wie einem Überfall, körperlichem Missbrauch oder einer Naturkatastrophe. Zu den Symptomen gehören Albträume, Schlaflosigkeit, wütende Ausbrüche, emotionale Taubheit sowie körperliche und emotionale Spannungen.