Forscher finden Ursache für Erinnerungsstörungen bei Epilepsie

Bei Menschen mit chronischer Epilepsie ist oft das Gedächtnis beeinträchtigt. Forschende der Universität Bonn haben nun in Mäusen einen Mechanismus gefunden, der diese Defizite erklären könnte. An der Studie war auch das Deutsche Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) beteiligt.

Jeder Ort hat zahlreiche Merkmale, die ihn auszeichnen und ihn in ihrer Summe unverwechselbar machen. Um uns an ihn zu erinnern, müssen wir daher die Kombination dieser Merkmale abspeichern (dazu können auch Töne oder Gerüche gehören). Denn nur dann können wir ihn sicher wiedererkennen, wenn wir ihn noch einmal besuchen, und von ähnlichen Orten unterscheiden.

Möglicherweise ist diese Speicherung der exakten Merkmalskombination bei Menschen mit chronischer Epilepsie gestört. In diese Richtung weisen zumindest die Befunde der aktuellen Studie. „Wir haben uns darin Nervenzellen im Hippocampus von Mäusen angesehen“, erklärt der Neurowissenschaftler Dr. Nicola Masala vom Institut für Experimentelle Epileptologie und Kognitionswissenschaften am Universitätsklinikum Bonn.

Spezifische Nervenzellen feuern, wenn ein Ort besucht wird

Bei Gedächtnis-Prozessen spielt der Hippocampus eine zentrale Rolle. Das gilt vor allem für die räumliche Erinnerung: „Es gibt im Hippocampus sogenannte Ortszellen“, sagt Masala. „Diese helfen uns, uns an besuchte Orte zu erinnern.“ Im Hippocampus der Maus gibt es rund eine Million verschiedene Ortszellen. Und jede davon spricht auf eine Kombination spezifischer Umgebungsmerkmale an.

Doch wie wird sichergestellt, dass die Ortszelle nur auf eine Kombination bestimmter Merkmale reagiert? Dafür sorgt ein Mechanismus, der als „dendritische Integration“ bezeichnet wird. Die Dendriten von Nervenzellen sind mit zahlreichen Synapsen übersät, an denen die Informationen einlaufen, die die Sinne uns zu einem Ort vermitteln. Wenn an vielen benachbarten Synapsen zur selben Zeit Signale eingehen, dann kann sich im Dendrit ein starker Spannungspuls bilden – ein dendritischer Spike.

Der Dendrit integriert auf diese Weise also verschiedene Ortsinformationen. Nur wenn alle zusammenkommen, kann er einen Spike erzeugen. Und nur dann wird diese Kombination gespeichert, sodass wir Orte beim nächsten Besuch wiedererkennen.

„In Mäusen mit Epilepsie ist dieser Vorgang jedoch gestört“, erklärt Prof. Heinz Beck, Sprecher des Transdisziplinären Forschungsbereichs „Leben und Gesundheit“ der Universität Bonn. „Bei ihnen entstehen die Spikes schon, wenn nur wenige Synapsen gereizt werden. Auch muss die Reizung nicht exakt zur selben Zeit erfolgen.“ Man könnte vielleicht sagen: Die Ortszellen der kranken Nager sehen nicht so genau hin. Dadurch sind die abgespeicherten Informationen weniger spezifisch. „Wir konnten in unseren Experimenten zeigen, dass die betroffenen Tiere deutlich größere Probleme hatten, bekannte Orte von unbekannten zu unterscheiden“, betont Masala.

Wirkstoffe verbessern das Erinnerungsvermögen

Doch was ist der Grund dafür? „Bei unseren Versuchstieren war in der Dendritenmembran ein spezieller Kanal für Natriumionen deutlich häufiger vorhanden als normal“, erläutert Dr. Tony Kelly vom Institut für experimentelle Epileptologie und Kognitionswissenschaften, der die Studie mit betreut hat. „Dadurch reichen schon wenige schlecht synchronisierte Reize an den Synapsen aus, um viele Kanäle zu öffnen und einen Spike hervorzurufen.“

Es gibt Hemmstoffe, die ganz spezifisch den betroffenen Kanal blockieren und so den Einstrom von Natriumionen verhindern. „Wir haben den Tieren eine solche Substanz verabreicht“, sagt Masala. „Dadurch normalisierte sich bei ihnen das Feuerverhalten der Dendriten. Außerdem konnten sie sich wieder besser an Orte erinnern, die sie besucht hatten.“

Die Studie liefert so einen Einblick in die Prozesse, die beim Abruf von Erinnerungen ablaufen. Darüber hinaus lassen sie mittelfristig auf die Herstellung neuer Medikamente hoffen, mit denen sich das Gedächtnis von Epilepsiepatienten verbessern lässt.