Synergien zwischen Neuronen und Astrozyten für Langzeitgedächtnis notwendig

Wissenschaftler der Stanford University School of Medicine, USA, haben die zelluläre und molekulare Architektur des basolateralen Teils der Amygdala untersucht und herausgefunden, dass Neuronen Interaktionen mit Astrozyten benötigen, um das Langzeitgedächtnis zu kodieren.

Das Gedächtnis speichert vergangene Erfahrungen und ermöglicht dadurch zukünftige Pläne. Der basolaterale Teil der Amygdala ist ein Zentrum von Netzwerken, die emotionalen Erfahrungen zugrunde liegen, und spielt daher eine Schlüsselrolle bei der Bildung des langfristigen Angstgedächtnisses.

Wissenschaftler der Stanford University School of Medicine verwendeten in Zusammenarbeit mit Forschern der Chan Zuckerberg Initiative (Redwood City, beides USA) die räumliche und Einzelzell-Transkriptomik, um die zelluläre und molekulare Architektur der Rolle des basolateralen Teils der Amygdala im Langzeitgedächtnis detaillierter zu beleuchten. Mithilfe der räumlichen Daten klärte sich auf, dass eine neuronale Subpopulation mit benachbarten Astrozyten interagiert. Des Weiteren offenbarten funktionelle Experimente, dass Neuronen Interaktionen mit Astrozyten benötigen, um das Langzeitgedächtnis zu kodieren.

Dem Forschungsteam gelang es zudem, Transkriptionssignaturen in Subpopulationen von Neuronen und Astrozyten zu identifizieren, die gedächtnisspezifisch waren und wochenlang bestehen bleiben. Diese Transkriptionssignaturen implizieren Neuropeptid und Abrineurin (BDNF) aktivierte Signalwege, Aktivierung der Proteinkinasen MAPK und von CREB-Proteinen, Ubiquitinierungswege und synaptische Konnektivität als Schlüsselkomponenten des Langzeitgedächtnisses.

Als bemerkenswert erachten es die Studienautoren, dass bei der Bildung des Langzeitgedächtnisses eine neuronale Subpopulation, die durch eine erhöhte Proenkephalin-Gen(PENK)- und verringerte tac-Promoter-Expression definiert ist, den wichtigsten Bestandteil des Gedächtnisengramms im basolateralen Teils der Amygdala darstellt. Diese Änderungen bei der Transkription ließen sich sowohl bei der Einzelzell-RNA-Sequenzierung als auch bei der räumlichen Einzelmolekül-Transkriptomik in intakten Schnitten beobachten und lieferten eine umfassende räumliche Karte eines Engramms. (sh)