Neurophysiologie Ein erinnerungswürdiges Hormon

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Dopamin ist nicht nur das „Glückshormon“, es ist auch entscheidend an Erinnerungsbildung und Gedächtnisprozessen beteiligt. Welchen Einfluss das Hormon konkret hat, haben zwei Forscherinnen aus Bochum am Mausmodell untersucht.

Bochum – Dopamin ist vielen als Belohnungshormon bekannt. In seiner Funktion als Neurotransmitter hilft es aber z. B. auch bei der Übertragung von Signalen zwischen den Gehirnzellen. Auf diese Weise beeinflusst es sowohl emotionale wie auch mentale und motorische Reaktionen.

In einer aktuellen Studie haben zwei Bochumer Neurowissenschaftlerinnen die Auswirkungen von Dopamin auf das räumliche Gedächtnis von Nagern untersucht – eine Domäne, in der sich diese Tiere besonders auszeichnen. Dabei interessierten sich die Forscherinnen insbesondere für die Rolle eines Dopaminrezeptors, des so genannten D2-Rezeptors, der eine bekannte Andockstelle für Medikamente zur Behandlung von Stimmungsstörungen ist.

Ein Stimmungshormon für die Erinnerungsleistung

Das Entstehen einer Erinnerung hängt von zahlreichen Faktoren ab. So ist es etwa relevant, in welchem Gemütszustand wir uns in dem Moment gerade befinden. Dies entscheidet sowohl über den Inhalt der entstehenden Erinnerung, als auch über deren Lebensdauer. „Je dramatischer zum Beispiel ein bestimmtes Ereignis in unserem Leben war, desto nachhaltiger kann die Erinnerung an dieses Ereignis sein“, erklärt Erstautorin Violeta-Maria Caragea von der Ruhr-Universität Bochum (RUB). Oft ist dies das Werk von Dopamin, das auf die entsprechenden Rezeptoren im Gehirn wirkt. Das Prinzip ist bei allen Säugetierarten vergleichbar.

Dopamin ist ein Schlüsselfaktor für Wahrnehmung und Informationsverarbeitung im Hippocampus, der wohl wichtigsten Gedächtnisstruktur des Gehirns. Während die allgemeine Bedeutung von Dopaminrezeptoren im Hippocampus gut dokumentiert ist, ist über die spezifische Rolle der D2-Rezeptoren weit weniger bekannt. Die Wissenschaftlerinnen blockierten daher im Hippocampus gezielt den Einfluss des D2-Rezeptors auf die synaptische Plastizität und analysierten die Folgen dieses Eingriffs. „Die synaptische Plastizität ist der wichtigste physiologische Mechanismus, der dem Erinnerungsvermögen im Gehirn zugrunde liegt“, sagt Prof. Dr. Denise Manahan-Vaughan, Sprecherin der Abteilung für Neurophysiologie. „Die Kommunikation zwischen den Gehirnzellen wird durch diesen Prozess stetig angepasst und optimiert, sodass Erinnerungen an Erfahrungen gespeichert und dauerhaft erhalten werden können.“

Lernprozesse im Gehirn

Verkitten und wieder lösen – Umbaumaßnahmen von Hirnzellen

Relevant für Sinn- und Zeitzusammenhänge

Durch die Blockade der D2-Rezeptoren im Hippocampus stellten die Forscherinnen fest, dass diese Hemmung die synaptische Plastizität verändert, also einen Einfluss darauf hat, wie Erinnerungen abgespeichert werden. Darüber hinaus beobachteten sie, dass die Rezeptorhemmung auch den Inhalt des räumlichen Gedächtnisses veränderte. „Insbesondere waren die Nager nicht in der Lage, sich an die zeitliche Abfolge räumlicher Ereignisse zu erinnern“, erläutert Caragea. „Insgesamt konnten wir aufzeigen, dass die D2-Rezeptoren das Kurzzeitgedächtnis in Bezug auf die Abfolge von räumlichen Ereignissen unterstützen. Zudem tragen sie dazu bei, ein Gedächtnis für den Kontext von Wahrnehmungen aufzubauen.“

Die Studie belegt, dass D2-Rezeptoren sowohl bei der Entstehung der synaptischen Plastizität als auch bei der Speicherung räumlicher Erinnerungen aktiviert sein müssen, damit diese Prozesse optimal funktionieren. „Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Dopamin-D2-Rezeptoren in einem gesunden Gehirn dazu beitragen, Sinn- und Zeitzusammenhänge in Erinnerungen an räumliche Erfahrungen herzustellen – eine der Grundlagen dafür ist die Optimierung der synaptischen Plastizität“, fasst Caragea zusammen.

Originalpublikation: Violeta-Maria Caragea, Denise Manahan-Vaughan: Bidirectional regulation of hippocampal synaptic plasticity and modulation of cumulative spatial memory by dopamine D2-like receptors, Frontiers in Behavioral Neuroscience, 2022, DOI: 10.3389/fnbeh.2021.803574

* A. Maes, Ruhr-Universität Bochum, 44801 Bochum

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