Munich Cluster for Systems Neurology
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Press Release: New insights into the molecular basis of memory

Scientists from the German Center for Neurodegenerative Diseases (DZNE) in Göttingen and Munich have shed new light on the molecular basis of memory. Their study confirms that the formation of memories is accompanied by an altered activity of specific genes. In addition, they found an unprecedented amount of evidence that supports the hypothesis that chemical labels on the backbone of the DNA (so-called DNA methylation) may be the molecular basis of long-term memory. These findings are reported in "Nature Neuroscience".

17.12.2015

The brain still harbours many unknowns. Basically, it is assumed that it stores experiences by altering the connections between brain cells. This ability to adapt – which is also called "plasticity" – provides the basis for memory and learning, which is the ability to draw conclusions from memories. On a molecular scale these changes are mediated by modifications of expression of specific genes that as required strengthen or weaken the connections between the brain cells.

In the current study, a research team led by Dr. Stefan Bonn and Prof. André Fischer from Göttingen joined forces with SyNergy members Christian Haass and Bettina Schmid from the DZNE's Munich site to examine how the activity of such genes is regulated. The scientists stimulated long-term memory in mice, by training the animals to recognise a specific test environment. Based on tissue samples, the researchers were able to discern to what extent this learning task triggered changes in the activity of the genes in the mice's brain cells. Their focus was directed on so-called epigenetic modifications. These modifications involve the DNA and DNA associated proteins.

Press release of the DZNE

Das Gehirn birgt noch viele Unbekannte. Grundsätzlich geht man davon aus, dass es Erlebnisse abspeichert, indem Verbindungen zwischen Hirnzellen verändert werden. Auf dieser Wandlungsfähigkeit – auch „Plastizität” genannt – beruhen demnach das Gedächtnis und die Gabe zum Lernen, also die Gabe aus Erinnerungen, Schlüsse zu ziehen. Auf molekularer Skala werden diese Veränderungen durch Anpassungen in der Expression spezieller Gene vermittelt, die je nach Bedarf die Kopplung zwischen den Hirnzellen verstärken oder abschwächen.

Für die aktuelle Studie untersuchte ein Forscherteam um Dr. Stefan Bonn und Prof. André Fischer aus Göttingen, gemeinsam mit den SyNergy-Mitgliedern Christian Haass und Bettina Schmid des DZNE-Standorts München, wie die Aktivität solcher Gene reguliert wird. Die Wissenschaftler stimulierten das Langzeitgedächtnis von Mäusen, indem sie die Tiere darauf trainierten, eine bestimmte Versuchsumgebung wiederzuerkennen. Anhand von Gewebeproben konnten die Forscher nachvollziehen, wie sich durch diese Lernaufgabe die Aktivität der Gene in den Hirnzellen der Mäuse veränderte. Der Fokus richtete sich dabei auf sogenannte epigenetische Modifikationen. Diese betreffen die DNA und spezielle Proteine, die in Verbindung mit der DNA vorliegen.

Pressemeldung des DZNE