Synaptische Plastizität:Wie aus Gerüchen Langzeiterinnerungen werden
Der Duft von Omas Weihnachtsplätzchen oder das Parfüm des ersten Schwarms – manche Gerüche sind wie ein Schlüssel zu einer Tür in die Vergangenheit.
Welche Bereiche des Gehirns dafür verantwortlich sind, dass ein Geruch als Langzeiterinnerung abgespeichert wird, haben die Bochumer Neurowissenschaftlerinnen Dr. Christina Strauch und Prof. Dr. Denise Manahan-Vaughan untersucht. Manche Düfte können Erinnerungen an lange zurückliegende Erlebnisse triggern. Die aktuelle Studie zeigt, dass der piriforme Kortex, ein Teil des Riechhirns, am Abspeichern dieser Erinnerungen beteiligt ist; allerdings funktioniert der Mechanismus nur im Zusammenspiel mit anderen Hirnregionen. Die Ergebnisse berichtet das Team der Ruhr-Universität Bochum in der Fachzeitschrift Cerebral Cortex.
„Es war bekannt, dass der piriforme Kortex dazu in der Lage ist, kurzzeitig Dufterinnerungen zu speichern. Wir wollten wissen, ob es dort auch Langzeiterinnerungen gibt“, sagt Christina Strauch.
Künstliche Sinneswahrnehmung durch Stimulation
Die synaptische Plastizität ist für das Abspeichern von Erinnerungen in Gedächtnisstrukturen des Gehirns verantwortlich: Dabei verändert sich die Erregbarkeit von Nervenzellen, sodass sich eine Erinnerung gespeichert wird. Strauch und Manahan-Vaughan untersuchten an Ratten, ob der piriforme Kortex zu synaptischer Plastizität fähig ist und ob die Effekte über mehr als vier Stunden bestehen bleiben; erst dann spricht man von einer Langzeiterinnerung.
Um eine Geruchserinnerung zu erzeugen, lösten die beiden Forscherinnen durch elektrische Impulse im Gehirn künstlich eine Sinneswahrnehmung aus. Sie verwendeten unterschiedliche Stimulationsprotokolle, die sich in der Frequenz und Intensität der Pulse unterschieden. Bekannt war, dass diese Protokolle in einem Hirnareal, der für Langzeitgedächtnisbildung zuständig ist, nämlich dem Hippocampus, Langzeiteffekte bewirken können. Im piriformen Kortex hingegen ließ sich damit zunächst keine Langzeitinformationsspeicherung auslösen.
Signal aus übergeordneten Regionen erforderlich
Die Forscherinnen führten einen weiteren Versuch durch, bei dem sie nicht den piriformen Kortex selbst stimulierten, sondern eine übergeordnete Gehirnregion, den orbitofrontalen Kortex, der für Aufgaben wie die Diskriminierung sensorischer Erlebnisse zuständig ist. Die Stimulation dieses Bereichs bewirkte tatsächlich die gewünschten Veränderungen im piriformen Kortex. „Unsere Studie zeigt, dass der pirifiorme Kortex sehr wohl als Archiv für Langzeiterinnerungen dienen kann, allerdings muss er erst vom orbitofrontalen Kortex – als übergeordnete Hirnregion – ein Signal bekommen, dass ein Ereignis als Langzeiterinnerung abgespeichert werden soll“, erklärt Strauch.