Ein Kind fasst einmal auf eine heiße Herdplatte und vergisst das nie. Ein Hund bekommt für einen Trick ein Leckerli und macht ihn sofort wieder. Belohnung und Bestrafung prägen, was Lebewesen erinnern und wie sie künftig handeln. Doch wie entstehen solche Erinnerungen im Gehirn? Forschende der Universität Leipzig haben dazu jetzt neue Erkenntnisse gewonnen – im Gehirn einer Fruchtfliege.
Die winzige Fliege Drosophila melanogaster ist in der Hirnforschung seit Jahrzehnten ein wichtiges Modelltier. Ihr Gehirn ist vergleichsweise einfach aufgebaut, viele grundlegende Mechanismen des Lernens und Erinnerns lassen sich an ihr aber besonders gut untersuchen. Das Leipziger Team erforschte, welche Nervenzellen Lernprozesse steuern. Die Studie erschien im Fachjournal Proceedings of the National Academy of Sciences.
Wie sich das Bild vom Lernen verändert hat
Lange gingen Forschende davon aus, dass die Aufgaben klar verteilt seien. "Früher dachte man, dass dopaminerge Neurone nur für die Vermittlung einer Bestrafung und oktopaminerge Neurone nur für die Vermittlung einer Belohnung zuständig seien“, sagt Prof. Dr. Andreas Thum aus der Arbeitsgruppe Genetik. Dieses Bild habe sich inzwischen verändert. Oktopamin beeinflusse die Weitergabe von Informationen und steuere dadurch mit, welche Art von Erinnerung entsteht, ergänzt Prof. Dr. Dennis Pauls aus der Arbeitsgruppe Tier- und Verhaltensphysiologie.
Fruchtfliegen gehören seit Jahrzehnten zu den wichtigsten Modellorganismen der Hirnforschung. Obwohl ihr Gehirn nur einen Bruchteil der Nervenzellen eines Menschen besitzt, gelten viele grundlegende Prozesse des Lernens und Erinnerns als evolutionär sehr alt. Weil sich einzelne Nervenzellen bei Fruchtfliegen gezielt aktivieren oder ausschalten lassen, können Forschende besonders präzise untersuchen, wie Erinnerungen entstehen und Verhalten gesteuert wird.
Die neuen Erkenntnisse sind Grundlagenforschung, also Forschung, die zunächst darauf abzielt, biologische Prozesse besser zu verstehen. Langfristig könnten solche Arbeiten dazu beitragen, Lern- und Gedächtnisprozesse bei neurologischen Erkrankungen besser zu verstehen. An der Universität Leipzig wächst dieser Forschungsbereich seit Jahren. Das neu gegründete DFG-Graduiertenkolleg "NeuroTune“ bündelt die Expertise verschiedener Teams rund um die Frage, wie das Gehirn funktioniert – von der Genetik bis zur Verhaltensphysiologie.
Originalpublikation:
U.S. Franke, A. Großjohann, S. Aurich, I. Köhler, M. Lamberty, S. Granato, A. Fallaha, J. Breitfeld, P. Kovacs, M. Selcho, R.J. Kittel, A.S. Thum, & D. Pauls, Selective octopaminergic tuning of mushroom body circuits during memory formation, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123 (16) e2517403123, (2026).
