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StartseiteForschung aktuellDopamin für die Erinnerung10.07.2013

Dopamin für die Erinnerung

Forscher haben gezeigt, wofür der Botenstoff im Fliegenhirn dient

Obwohl die Gehirne von Taufliegen nur aus 100.000 Nervenzellen bestehen, können auch sie sich an positive und negative Erlebnisse erinnern. Forscher am Max-Planck-Institut für Neurobiologie in Martinsried haben herausgefunden, dass dabei Nervenzellen eine Rolle spielen, die den Botenstoff Dopamin ausschütten.

Von Joachim Budde

Fliegen aus der Familie Drosophilidae melanogaster (picture alliance / dpa)
Fliegen aus der Familie Drosophilidae melanogaster (picture alliance / dpa)

"OK, so, we take a few flies."

Ein Kämmerchen im Fliegenlabor am Max-Planck-Institut für Neurobiologie in Martinsried. Die Doktorandin Dana Galili klopft an ein kleines durchsichtiges Plastikröhrchen, um einige Taufliegen herauszubekommen.

"Wir stecken sie in das Elektroschock-Röhrchen. Da strömt Luft durch, und wenn wir jetzt einen Duft hinzufügen ..."

Dann beginnt der Unterricht für die winzigen Fliegen. Dana Galili bietet ihnen in zwei gegenüberliegenden Röhrchen zwei verschiedene Düfte an, etwa einen einzelnen Stoff, der auch im Duftbouquet von Mandeln enthalten ist. Den Fliegen, die in das Röhrchen mit diesem Duft krabbeln, versetzt sie über ein feines Drahtgeflecht einen leichten Stromschlag.

"Die Fliegen assoziieren den Duft mit dem Elektroschock und lernen, dass dieser Duft eine Bestrafung ankündigt."

Ihr Kollege Dr. Nobu Yamagata hat dasselbe Experiment mit einer Belohnung gemacht. Bei ihm erhielten hungrige Fliegen eine Portion Zuckerwasser, wenn sie einem bestimmten Duft ausgesetzt waren. Sie wurden konditioniert, sagt Dr. Hiromu Tanimoto, der die Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für Neurobiologie leitet.

"So wie Pawlows Hund."

Mit ihren Experimenten haben die Wissenschaftler herausgefunden, welche Rolle der Botenstoff Dopamin im Pilzkörper, also dem Gehirn der Insekten spielt. Dass im Gehirn von Taufliegen oder Insekten allgemein Dopamin auch als Botenstoff für positive Erinnerungen dient, das haben Tanimoto und seine Kollegen in ihren neusten Studien erstmals gezeigt. Als er mit der Arbeit daran begann, habe man noch geglaubt, die Funktion des Dopamins im Gehirn von Menschen oder von Insekten sei komplett verschieden, sagt Hiromu Tanimoto.

"Aber mehr und mehr haben wir gefunden: Diese Parallelität von Dopaminfunktionen ist sehr, sehr ähnlich."

Inzwischen haben die Forscher eine noch einfachere Methode, um die Insekten zu konditionieren.

"Normalerweise geben wir Duft und Elektroschocks oder Duft und Zucker, ne? Und was wir machen, ist ohne Elektroschock oder Zucker. Wir geben nur einen Duft, und gleichzeitig erhöhen wir die Raumtemperatur auf 31 Grad."

Denn die Nervenzellen in Tanimotos Fliegen sind genetisch so manipuliert, dass sie sich durch Wärme aktivieren lassen und wie nach einem Elektroschock oder einer Zuckermahlzeit Dopamin ausschütten.

Diese Drosophila unterscheiden sich stark von ihren wilden Verwandten in der Natur, sagt Dana Galili.

"Was cool ist an den Fliegen: Man kann sie sehr gezielt genetisch manipulieren, etwa um einzelne Typen von Nervenzellen zu beeinflussen. Das ist viel einfacher als bei komplexen Gehirnen etwa von Mäusen. Und obwohl Drosophila so ein simples Tier ist, zeigt sie doch ein vielseitiges Verhalten. Das macht es interessant, sie zu studieren."

Das funktioniert wie bei einem Baukasten: Hunderte von Gläschen mit einer Nährlösung am Boden und Fliegen in unterschiedlichen Entwicklungsstadien reihen sich in dem schlichten Labor in den Brutschränken aneinander. Jedes ist fein säuberlich etikettiert. Die Forscher kreuzen die Fliegen so, dass sie die gewünschte genetische Ausstattung erhalten.

"Wir nehmen zum Beispiel Fliegenweibchen, deren Erbgut entscheidet, welchen Typ Neuronen wir verändern, und Männchen, deren Neuronen blockiert sind. Wenn wir die miteinander kreuzen, sind bei den Nachkommen die gewünschten Nervenzellen ausgeschaltet. So können wir Fliegen auf ganz unterschiedliche Weise manipulieren."

Nach und nach haben die Forscher vier verschiedene Typen von Dopamin-Nervenzellen identifiziert, die Drosophila dabei helfen, sich an die Bedeutung von Reizen zu erinnern. Drei übernehmen Aufgaben, wenn es darum geht, Negatives zu behalten – lang-, mittel- und kurzfristig. Ein Typ unterstützt positive Erinnerungen.

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