Es wird geschätzt, dass 17% der Bevölkerung über 65 Jahre bereits eine leichte kognitive Störung haben. Während das Alter der größte Risikofaktor ist, wobei Alzheimer und Demenz die häufigsten Ursachen darstellen, ist der kognitive Abbau nicht auf eine bestimmte Bevölkerungsgruppe beschränkt. Es ist bekannt, dass Erkrankungen wie Hirnverletzungen, Depressionen, PTBS, Schizophrenie und Schlaganfall mit Anzeichen einer kognitiven Beeinträchtigung einhergehen. Neuere Forschungen über die Beziehung zwischen dem Hippocampus, Serotonin und dem Gedächtnis haben begonnen, Licht darauf zu werfen, warum dies so sein könnte, und könnten einen Weg für zukünftige Therapien eröffnen.
Der Hippocampus, Serotonin und das Gedächtnis
Als Teil des limbischen Systems – der Regionen des Gehirns, die mit Emotionen, Lernen, Gedächtnis und Motivation in Verbindung gebracht werden – ist der Hippocampus an unserer Fähigkeit zu lernen und Erinnerungen zu speichern beteiligt. In früheren Forschungsarbeiten wurde gezeigt, dass Personen mit einer Schädigung der CA1-Region ihres Hippocampus extreme Beeinträchtigungen des autobiografischen und episodischen Gedächtnisses sowie Schwierigkeiten beim Erlernen von Orten aufweisen. Bei Alzheimer-Patienten ist der Hippocampus in der Regel einer der ersten Bereiche des Gehirns, der Anzeichen einer Degeneration zeigt.
Serotonin (5-Hydroxytryptamin oder 5-HT) hat einen großen Einfluss auf den Hippocampus. Immer mehr Beweise deuten darauf hin, dass Serotonin eine wichtige Rolle beim Lernen und bei der Gedächtnisbildung spielen kann. Laut einer früheren Studie, die in der Zeitschrift Neuropsychopharmacology veröffentlicht wurde, beeinträchtigt eine Störung des Serotonins den Gedächtnisabruf. In einer Studie der Johns Hopkins University fanden Forscher heraus, dass Personen mit kognitiver Beeinträchtigung weniger Serotonin hatten und bei Tests zum verbalen Gedächtnis schlechter abschnitten.
Auch wenn ein Zusammenhang offensichtlich ist, ist die genaue Beziehung zwischen dem Hippocampus, Serotonin und dem Gedächtnis noch nicht vollständig geklärt. Frühere Forschungen haben es unklar gelassen, ob die Auswirkungen von Serotonin auf Lernen und Gedächtnis auf die Rolle von Serotonin selbst in Bezug auf das Gedächtnis zurückzuführen sind oder darauf, ob es Verhaltens- oder emotionale Aspekte beeinflusst, die das Gedächtnis beeinflussen könnten. In einer Studie, die kürzlich in der Zeitschrift Neuron erschienen ist, untersuchten Forscher des Columbia University Irving Medical Center (CUIMC) die Rolle von Serotonin im Hippocampus in der Hoffnung, mehr Einblick in diese Verbindung zu erhalten.
Serotonin ist für die Gedächtnisbildung lebenswichtig
Um ein besseres Verständnis der Funktion von Serotonin im Hippocampus zu erlangen und wie es mit Gedächtnis und Lernen zusammenhängt, verwendete das Team eine Technik namens Optogenetik. Die Optogenetik nutzt Lichtimpulse, um neuronale Aktivität entweder zu stimulieren oder zu hemmen. Die Forscher nutzten diese Technik, um die Rezeptoren im Wesentlichen an- und auszuschalten und die verschiedenen Serotoninwege in der CA1-Region des Hippocampus zu untersuchen..
In ihren Experimenten entdeckte das Team, dass bei einem Anstieg des Serotoninspiegels die neuronale Kommunikation innerhalb der CA1-Region gestärkt wurde, und als Nebenprodukt kam es zu einer deutlichen Verbesserung des räumlichen Gedächtnisses. Umgekehrt, wenn die Serotoninfreisetzung gehemmt und der Serotoninspiegel gesenkt wurde, nahm die neuronale Kommunikation ab und das räumliche Gedächtnis war deutlich beeinträchtigt. Das Team ist der Meinung, dass dies beweist, dass Serotonin nicht nur die Lernfähigkeit und das Gedächtnis steigert, sondern tatsächlich eine notwendige Komponente ist, damit die Gedächtnisbildung überhaupt stattfinden kann.
Neue Erkenntnisse über Serotonin und Gedächtnis zeigen entscheidenden Rezeptor auf
Nachdem diese Verbindung aufgedeckt wurde, machten sich die Forscher daran, genau zu bestimmen, welche spezifische Klasse von Serotoninrezeptoren am Lernen und Gedächtnis beteiligt ist. Die CUIMC-Forscherin Catia Teixeria, Ph.D., erklärt: „Zunächst stellten wir fest, dass die Erinnerung an das gelernte Ereignis gestärkt wird, wenn Serotonin während des Lernens aus seinen endogenen Pools im Hippocampus freigesetzt wird. Wir haben dann überlegt, dass wir durch die Identifizierung einer dominanten Beteiligung eines Serotoninrezeptortyps medikamentöse Behandlungen auf die Gedächtnisleistung testen können. Tatsächlich fanden wir, dass eine systemische Modulation der 5-HT4-Rezeptorfunktion mit Medikamenten die Gedächtnisbildung verbesserte.“
Die Ergebnisse des Teams bezüglich des spezifischen Serotoninrezeptors 5-HT4 sind ein Echo auf frühere Forschungen, die die Bedeutung dieses Rezeptors für das Gedächtnis hervorgehoben haben. Eine frühere Studie zeigte, dass die 5-HT4-Rezeptoren das räumliche Lernen und das Erinnerungsvermögen bei Ratten beeinflussen, und in einer anderen Studie waren die 5-HT4-Rezeptorspiegel genaue Prognostiker für die Gedächtnistestleistung bei menschlichen Teilnehmern.
Gehirn Enhancement Medikamente könnten eines Tages eine Realität sein
Diese bahnbrechende Entdeckung könnte sehr wohl den Weg für zukünftige pharmakologische Lösungen ebnen, die sowohl das Gedächtnis stärken und Lerndefizite verbessern als auch bei der Bekämpfung der Auswirkungen des kognitiven Verfalls helfen könnten, die mit dem Alter, der Alzheimer-Krankheit, Depressionen und Schizophrenie einhergehen. Laut dem Hauptautor der Studie, Mark Ansorge, Ph.D., „zeigen unsere Daten den starken modulatorischen Einfluss von Serotonin auf die Funktion des Hippocampus und die Gedächtnisbildung, und sie unterstützen die Überlegung, 5-HT4-Rezeptoren für die Pharmakotherapie von kognitiven Beeinträchtigungen ins Visier zu nehmen.“