"Ich denke, auf lange Sicht können wir wahrscheinlich RNA-Injektionen verwenden, um die Auswirkungen von Alzheimer und posttraumatischen Störungen zu verringern", sagte David Glanzman, Hauptautor der Studie zum Kopieren von Erinnerungen an Seehasen, von denen einer den Biologen in seinen Händen hältEs ist allgemein anerkannt, dass das Langzeitgedächtnis (LTM) bei Tieren durch Änderungen der Stärke der synaptischen Verbindungen zwischen Neuronen codiert wird. Die Übertragung eines Nervenimpulses zwischen Zellen erfolgt chemisch unter Verwendung von Mediatoren oder elektrisch durch den Durchgang von Ionen von einer Zelle zur anderen, während die Amplitude und Frequenz des Signals während der synaptischen Übertragung reguliert werden können.
Es gibt jedoch eine alternative Version, bei der LTM durch epigenetische Veränderungen codiert wird. In diesem Fall können nichtkodierende RNAs als Mediator für epigenetische Veränderungen dienen. Diese Version wird als Alternative angesehen, da bisher nur wenige empirische Beweise zu ihren Gunsten gesammelt wurden.
Nun, empirische Beweise wurden jetzt erhalten.
Eine Gruppe von Wissenschaftlern der University of California in Los Angeles führte ein
erfolgreiches Experiment zur Übertragung von Langzeiterinnerungen an Aplisia durch, einen der größten Vertreter der hinteren Muschel, auch Seehasen genannt. Das Langzeitgedächtnis wurde durch Injektion von RNA von einem sensibilisierten Seehasen auf andere übertragen, die zuvor noch keine solche Erfahrung gemacht hatten. Aber mit Hilfe einer RNA-Injektion haben sie es „überlebt“, das heißt, sie haben identische Erinnerungen erhalten.
Während des Versuchs wurden Seehasen mit schwachem elektrischen Strom in die Schwanzregion geschlagen. Hares erhielt alle 20 Minuten fünf elektrische Entladungen und dann weitere fünf im Abstand von 24 Stunden. Elektrische Entladungen verstärkten den Schutzreflex des Hasen, den er zum Schutz vor möglichen Schäden aufweist. Wenn später Schnecken geklopft wurden, wurden zuvor erlebte Elektroschocks zum Schutz um ca. 50 Sekunden reduziert - dies ist die Art des Trainings, die als „Sensibilisierung“ bezeichnet wird. Diejenigen, die keinen elektrischen Schlag erhielten, wurden nur um eine Sekunde reduziert.
Biologen haben RNA aus dem Nervensystem trainierter Seehasen sowie aus solchen, die keine Schläge erhalten haben, extrahiert. Dann wurde RNA aus der ersten (sensibilisierten) Gruppe sieben Vögeln mit einer Klappe zugeführt, die keine Schlaganfälle erhielten, und RNA aus der zweiten Gruppe wurde Vertretern der Kontrollgruppe aus sieben anderen Schnecken zugeführt, die ebenfalls keine Schlaganfälle erhielten.
Wissenschaftler fanden heraus, dass sieben Vögel mit einer Klappe, die RNA von trainierten Schnecken erhielten, sich so verhielten, als hätten sie diese Erfahrung selbst gemacht: Eine Schutzreduktion dauerte durchschnittlich etwa 40 Sekunden. Wie erwartet wurde in der Kontrollgruppe der Schnecken keine langfristige Reduktion festgestellt.
„Wenn das Langzeitgedächtnis an den Synapsen gespeichert wäre, hätte unser Experiment nicht funktioniert“, erklärte Glantzman und fügte hinzu, dass der Seehase ein hervorragendes Modell für die Untersuchung von Gehirn und Gedächtnis ist, da Wissenschaftler die Zellbiologie dieser einfachen Tierform, auf die sie traditionell setzen, gut untersucht haben Erfahrungen. Die zellulären und molekularen Prozesse im Seehasen sind denen des Menschen sehr ähnlich, obwohl er etwa 20.000 Neuronen im Zentralnervensystem und etwa 100 Milliarden beim Menschen aufweist.
Jetzt haben Wissenschaftler bewiesen, dass die spezifische zelluläre Veränderung, die der Sensibilisierung in Seehasen zugrunde liegt (übermäßige Erregbarkeit des sensorischen Neurons), reproduziert werden kann, indem die sensorischen Neuronen RNA von trainierten Tieren ausgesetzt werden. Diese Ergebnisse liefern Belege für das nicht-synaptische, epigenetische Gedächtnismodell bei Seehasen.
Die Kenntnis der Mechanismen der Bildung des Langzeitgedächtnisses ist sehr wichtig für die Entwicklung effektiverer Lernmodelle. Wenn das Langzeitgedächtnis tatsächlich durch Exposition gegenüber RNA eines trainierten Tieres programmiert wird, können effektivere Trainingsmodelle erstellt werden.
Anstatt Tausende von Objekten zu trainieren, können Sie ein einzelnes Tier trainieren, dann RNA daraus entnehmen und Injektionen an alle anderen Tiere durchführen, die die entsprechende Erfahrung auf das Langzeitgedächtnis übertragen müssen.
Darüber hinaus eröffnet die Technik das Feld für Experimente zum „Löschen“ unnötiger traumatischer Erinnerungen aus dem Langzeitgedächtnis. Zum Beispiel, wenn sie einem Tier Schmerzen und Leiden bringen oder sein falsches Verhalten verursachen, wie dies bei
erlernter Hilflosigkeit der Fall ist. So können Sie das Verhalten eines Lebewesens effektiv zu seinem eigenen Wohl "umprogrammieren". Natürlich können auch Erinnerungen an die Tatsache der Neuprogrammierung gelöscht werden.
Der wissenschaftliche Artikel wurde am 14. Mai 2018 in der Zeitschrift
eNeuro (doi: 10.1523 / ENEURO.0038-18.2018,
pdf ) veröffentlicht.