(Sarandy Westfall/Unsplash) Mit fast 90 Milliarden Neuronen Es ist kein Wunder, dass wir in unserem Gehirn immer noch viel darüber herausfinden, wie diese verschiedenen Zelltypen ihre Arbeit erledigen. Ein Team von Neurowissenschaftlern hat nun eine weitere Neuronenvariante bei Mäusen und ihren Platz im komplexen Schaltkreis des Säugetiergehirns identifiziert.
Diese Zellen befinden sich in der Hippocampus – Teil des Gehirns, der stark an Lernen und Gedächtnis beteiligt ist. Die Forscher haben diesen Neuronentyp nach seinem Aktivitätsmuster Theta-Off Ripple-On (TORO) benannt.
„TORO-Neuronen verbreiten die scharfen Welleninformationen breit im Gehirn und signalisieren, dass ein Erinnerungsereignis stattgefunden hat“, sagt Neurowissenschaftler Marco Capogna von der Universität Aarhus.
Diese scharfen Wellen werden im Hippocampus erzeugt und sind vermutlich die Art und Weise, wie unser Gehirn ein wichtiges Ereignis im episodischen Gedächtnis übermittelt – wie zum Beispiel Ihren ersten Kuss. Sie erscheinen als hochfrequente elektrische Spitzen von Gehirnwellen in elektrografischen Aufzeichnungen, wie unten zu sehen ist.
(Szabo et al., Neuron, 2022)
Die TORO-Aktivität scheint sich mit solchen Spitzen zu synchronisieren.
Mithilfe elektrophysiologischer Techniken kartierten der Neurowissenschaftler Gergely Szabo von der Stanford University und seine Kollegen den Schaltkreis von Gehirnzellen, an dem die TORO-Neuronenaktivität beteiligt ist. Die durch die Schaltungszuordnung aufgedeckten TOROs werden aktiviert Pyramidenneuronen im CA3-Abschnitt des Hippocampus, einem Bereich, der bereits für seine Rolle bei episodischen Erinnerungen bekannt ist.
TOROs „werden durch Eingaben aus anderen Gehirnbereichen gehemmt“ sagt Capogna erklärt, sie seien wiederum „hemmende Neuronen, die den Neurotransmitter GABA freisetzen“.
WEITER ( Gamma-Aminobuttersäure ) ist für seine beruhigende Wirkung bekannt, da es durch seine hemmende Funktion die Gehirnaktivität verlangsamt. Die meisten GABA-freisetzenden Zellen tun dies, wenn das Gehirn Theta-Wellen aus großer Gehirnaktivität erzeugt, beispielsweise wenn wir uns bewegen. Im Gegensatz dazu setzen TOROs diese Chemikalie im Ruhezustand am aktivsten frei.
„Wir haben herausgefunden, dass dieser neue Neuronentyp während scharfer Wellen am aktivsten ist, wenn das Tier wach – aber ruhig – oder tief schläft“, sagt Capogna erklärt . „Im Gegensatz dazu ist das Neuron überhaupt nicht aktiv, wenn eine langsame, synchronisierte neuronale Populationsaktivität namens ‚Theta‘ stattfindet, die auftreten kann, wenn ein Tier wach ist und sich bewegt oder in einer bestimmten Art von Schlaf, wenn wir normalerweise träumen.“
Darüber hinaus agieren TOROs nicht nur lokal. Sie „senden ihren Output lokal – wie die meisten GABAergen Neuronen – innerhalb des Hippocampus, projizieren und hemmen aber auch andere Gehirnbereiche außerhalb des Hippocampus, wie das Septum und den Kortex.“
Es ist, als würden sie ein Signal an den Rest des Gehirns senden, um ihm mitzuteilen, was im Hippocampus passiert.
Während Gehirnstudien an Mäusen lassen sich nicht immer übersetzen Direkt auf den Menschen übertragen, ist es wahrscheinlich, dass ein völlig neuer Neuronentyp mit einer so großen regulatorischen Rolle artenübergreifend erhalten geblieben ist.
Es bedarf jedoch weiterer Forschung, um seine Rolle in unserem eigenen Gehirn zu verstehen und zu verstehen, wie es zu Gedächtniskrankheiten wie z. B. beitragen könnte Alzheimer .
Zusammengenommen deuten diese Ergebnisse jedoch darauf hin, dass TORO-Zellen eine große Rolle bei der Gedächtnisverarbeitung spielen und möglicherweise insbesondere das episodische Gedächtnis regulieren.
Diese Forschung wurde veröffentlicht in Neuron .