Auswirkungen eines Defizits des Neuronalen Zelladhäsionsmoleküls (NCAM) im Telencephalon auf Lernen, Gedächtnis und Individualität bei einer genetisch veränderten Labormaus

HONIGHÄUSCHEN (BONN) – Auswirkungen eines Defizits des Neuronalen Zelladhäsionsmoleküls (NCAM) im Telencephalon auf Lernen, Gedächtnis und Individualität bei einer gentechnisch veränderten Labormaus Nikolas Fentrop Dissertation an der Universität Hamburg, Deutschland, 2003 German with English summary Zusammenfassung Auf der Hypothese aufbauend, daß Lern- und Gedächtnisphänomene auf Veränderungen der synaptischen Plastizität basieren, sollte geklärt werden, ob das Neuronale Zelladhäsionsmolekül (NCAM) an der Bildung von Langzeit- bzw. räumlichem Gedächtnis beteiligt ist. Für die Verhaltensuntersuchungen wurde ein gentechnisch veränderter Mausstamm eingesetzt, dessen konditionale knock-out (ko) – Mäuse ab der dritten postnatalen Woche im Telencephalon weniger NCAM exprimierten als die wild-type (wt) -Kontrollmäuse (nachweislich etwa 90% Reduktion im Hippokampus und geringere Reduktion im Neokortex). Die Tiere wurden einzeln unter inversem Lichtrhythmus gehalten und in der Dunkelphase getestet. Die männlichen ko-Mäuse (n = 16) und deren männliche wt-Nestgeschwister (n = 15) durchliefen während eines Zeitraumes von 80 Tagen folgende Testserie: (I) am Tag 1 ein Open field-Test (Explorationstest), (II) am Tag 3 ein Hell-Dunkel-Meidetest (Test auf lichtinduziertes „angstähnliches“ Verhalten), (III) vom Tag 21 bis 54 eine Morris water maze-Testreihe (schwimmende Suche nach einer unter der Wasseroberfläche verborgenen, ortskonstanten Zielplattform mit ausschließlich distalen visuellen Landmarken zur Orientierung), (IV) am Tag 76 ein dem Tag 1 identischer Open field-Test, und (V) am Tag 80 ein Open field-Test in einer runden statt quadratischen Arena. Es konnten keine signifikanten Unterschiede in allgemeinen Verhaltensparametern zwischen den beiden Mäusegruppen nachgewiesen werden, die Hinweise auf unterschiedliche Voraussetzungen für die Bewältigung der Lern- und Gedächtnistests oder unterschiedliche Verhaltensstrategien hätten geben können (u.a. Körpergewicht, Defäkation oder Urinlachen). Ebenso unterschieden sich die ko- und wt-Mäuse im Hell-Dunkel-Meidetest für angstähnliches Verhalten nicht signifikant in der vorhandenen Präferenz des dunklen Quadranten oder in der Aktivitätsverteilung auf die Hell- und Dunkelzonen. Die lokomotorische Aktivität der ko-Mäuse war (entsprechend den Erwartungen aufgrund von Ergebnissen von Hippokampus-funktionsgestörten Rodentia) in den Open field-Tests und dem Hell-Dunkel-Meidetest signifikant höher als die der wt-Mäuse. Sie legten zwischen 36 % und 80 % mehr Strecke zurück und besuchten die einzelnen Zonen der Arenen häufiger. Die Analyse des Explorationsverhaltens ergab, daß die Mäuse beider Genotypengruppen die runde Arena in den ersten 5 min nicht flächenproportional abliefen. Sie legten mehr Strecke auf der max. 5 bis 10 cm von der Wand entfernten Fläche zurück, was jedoch über eine Expositionszeit von 20 min nicht mehr nachweisbar war. Dagegen verbrachten die Mäuse in den 20 min die Hälfte der Zeit, in der sie sich fortbewegten, auf etwa einem Drittel der randnahen Fläche. Bezüglich der prozentualen Verteilung der Aktivitäten auf die Zonen der Open field-Testarenen wurden signifikante Explorationsunterschiede zwischen den ko- und wt-Mäusen gefunden. Die ko-Mäuse waren im Vergleich zu den wt-Mäusen in der Regel weiter von der Wand entfernt, sie besuchten die Zonen zum Zentrum hin häufiger, hielten sich länger in der Zwischen- als in der Randzone auf und legten dort mehr relative Strecke (Verhältnis der Zonen- zur Gesamtstrecke) zurück. Auch waren die ko-Mäuse im zeitlichen Verlauf der Tests länger oder früher näher zur Mitte hin aktiv. Dagegen waren alle Mäuse in der Randzone am langsamsten und wurden graduell bis ins Zentrum hin rund 50 % schneller. Die Lern- und Gedächtnisleistungen der Mäuse wurden in drei Komplexen untersucht: (1) Habituationsphänomene, (2) individuelle Verhaltenskonsistenz als Ausdruck von allgemeiner Erfahrungsspeicherung und (3) Gedächtnis für eine räumliche Konstellation im Morris water maze-Test. Die Mäuse habituierten in den drei Open field-Tests sowohl im Kurzzeitbereich (innerhalb eines Tests) als auch im Langzeitbereich (zwischen zwei Tests), was sich in der Verringerung der zurückgelegten Strecke zeigte. Die Geschwindigkeit verringerten sie signifikant nur im Kurzzeitbereich. In keiner dieser Variablen ließ sich ein signifikanter Unterschied zwischen den ko- und wt-Mäusen nachweisen. Individuelle Konsistenz in Verhaltensweisen wurde als individuell gleichbleibende Reaktion (nicht absolut, sondern im Verhältnis zur Reaktion der weiteren Tiere der Gruppe) auf wiederkehrende Stimuli gemessen. Jeweils im Vergleich von zwei Tests wurden die individuellen Werte aller Mäuse pro Variable innerhalb ihres Genotyps korreliert (Pearson-Korrelation). Ebenso wurden die Habituationskurven (Kurvenverläufe) auf ihre Konsistenz hin untersucht. Im kurzfristigen Bereich korrelierten jeweils die Variablen Strecke und Geschwindigkeit und die Anzahl der Besuche bei ko- und wt-Mäusen mittel (r ? 0.50) bis stark (r ? 0.80), wenn die Tests einige Tage (Open field-Test und Hell-Dunkel-Meidetest = Trockentests), bzw. einige Tage bis zu 3 Wochen (Morris water maze-Test = Naßtest) auseinander lagen. Die Korrelationen waren unabhängig vom Testtyp (Open field-Test oder Hell-Dunkel-Meidetest), unabhängig von der Arenaform (quadratisch oder rund) und unabhängig von dem Neuigkeitswert des Tests. Dagegen waren zwischen den beiden Testtypen Trocken- und Naßtest fast keine Korrelationen nachzuweisen. Im längerfristigen Bereich von 10 Wochen blieben die mittleren bis starken Korrelationen bei den ko-Mäusen erhalten, nicht aber bei den wt-Mäusen. Die vergleichende Analyse der individuellen Habituationskurven in zwei identischen Open field-Tests, die 79 Tage auseinanderlagen, ergaben größere Übereinstimmungen bei den ko- als bei den wt-Mäusen und mittlere Korrelationen nur bei den ko-, nicht aber bei den wt-Mäusen. Im Morris water maze-Test für räumliches Gedächtnis unterschieden sich die ko- und wt-Mäuse in der Lernkurve der Latenz zur Plattform während der Lernphase (nur Lernläufe mit Plattform) nicht signifikant voneinander. Dagegen hielten sich die ko-Mäuse während ihrer Plattformsuche statistisch tendenziell erst einige Tage später ebenso nah an der Zielplattform auf wie die wt-Mäuse. Als die Plattform verkleinert wurde, benötigten die ko-Mäuse mehr Zeit als die wt-Mäuse, um die Plattform zu erreichen. In den anschließenden Testläufen auf räumliches Suchverhalten (ohne Plattform) nach einer bzw. 65 Stunden schwammen die ko- und die wt-Mäuse in exklusiver räumlicher Nähe zur Zielplattform (exklusiv: im Vergleich zu drei weiteren rädiärsymetrisch angeordneten virtuellen Plattformen). In einem weiteren Testlauf nach 22 Tagen Schwimmpause und ebenso nach einer Umlernphase auf eine neue Plattformposition war für die ko-Mäuse keine signifikante räumliche Präferenz mehr nachzuweisen. Die wt-Mäuse zeigten dagegen eine, wenn auch verminderte, räumliche Präferenz für die Ziel- im Vergleich mit der Visavis-Plattform. Es gab keine Unterschiede zwischen den ko- und wt-Mäusen hinsichtlich der Navigationsstrategie oder der genutzten Orientierungshilfen. Die Mäuse beider Gruppen schwammen nach umgehängten distalen visuellen Landmarken nicht an den Ort, auf den diese verwiesen. Vermutlich waren die umgehängten Landmarken in Kombination mit weiteren im Raum vorhandenen und nicht kontrollierten konstanten Landmarken von den Mäusen wegen der widersprüchlichen Ortsweisung nicht nutzbar. Erst als die distalen visuellen Landmarken entfernt waren, hielten sie sich in exklusiver räumlicher Nähe zur Zielplattform auf, nutzten also andere Landmarken. In unterschiedlichen Läufen ohne oder nur mit anfänglichem Licht schwammen die Mäuse nicht signifikant in der Nähe der Plattformposition, und die Latenz zur Plattform verbesserte sich nicht, was auf die ausschließliche Nutzung visueller Informationen deutet. Es konnten keine signifikanten motivationalen oder sensomotorischen Unterschiede oder Unterschiede in der Verhaltensstrategie zwischen den ko- und wt-Mäusen nachgewiesen werden (u.a. Thigmotaxis, Sich-treiben-lassen, Latenz zur markierten Plattform oder Schwimmstrecke während der Plattformsuche). Zusammengefaßt konnte nicht bestätigt werden, daß die NCAM-defizitären ko-Mäuse ein vor allem im räumlichen Bereich deutlich eingeschränktes Langzeitgedächtnis haben. Es wurden jedoch subtile Einschränkungen in der kurz- und längerfristigen Suchpräzision, ein verändertes, mehr zur Mitte hin orientiertes Explorationsverhalten und eine längerfristige Konsistenz in der individuellen Verhaltensanpassung nachgewiesen. Die individuelle Verhaltenskonsistenz aller Mäuse in gleichen oder ähnlichen aber nicht in sehr unterschiedlichen Testsituationen bestätigt das „Interaktionistische Individualitätsmodell“ (Magnusson & Endler 1977, S. 4). Für die wt-Mäuse wurde eine zeitlich begrenzte Verhaltenskonsistenz nachgewiesen, und es kann von einem zeitabhängigen natürlichen Verlust der Verhaltenskonsistenz ausgegangen werden. Das Vorhandensein von NCAM scheint eine Rolle bei der Veränderung der Verhaltensindividualität von Mäusen in reaktiven Variablen (hier Strecke und Geschwindigkeit), möglicherweise aufgrund von Lern- und Gedächtnisdefiziten, zu spielen. Insgesamt lassen die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit vermuten, daß bei den ko-Mäusen eine von einem NCAM-Defizit begleitete eingeschränkte synaptische Plastizität vorliegt, die zu eingeschränkter Verhaltensanpassung (= Verhaltensstarrheit) führt. Da bei den ko-Mäusen auf unterschiedlichen organismischen Integrationsebenen kompensatorische Effekte aufgrund des reduzierten NCAM angenommen werden müssen, ist keine unmittelbare Kausalität zwischen NCAM und den Verhaltensabweichungen zu erwarten. Mit Hilfe des konditionalen NCAM-ko Mäusestammes ließen sich künftig die zellulären Mechanismen von langfristiger Verhaltenskonsistenz bzw. -starrheit näher untersuchen. Stichwörter: NCAM, Maus, Verhalten, Lernen, Gedächtnis, Konsistenz, Individualität, Morris water maze, Testbatterie Bibliografische Angaben: Fentrop, N. (2003), Auswirkungen eines Defizits des Neuronalen Zelladhäsionsmoleküls (NCAM) im Telencephalon auf Lernen, Gedächtnis und Individualität bei einer gentechnisch veränderten Labormaus, Litis Press Publishers, München.

 

Über „Auswirkungen eines Defizits des Neuronalen Zelladhäsionsmoleküls (NCAM) im Telencephalon auf Lernen, Gedächtnis und Individualität bei einer genetisch veränderten Labormaus“

Das vorliegende Sachbuch zu Themen aus Umwelt und Natur „Auswirkungen eines Defizits des Neuronalen Zelladhäsionsmoleküls (NCAM) im Telencephalon auf Lernen, Gedächtnis und Individualität bei einer genetisch veränderten Labormaus“ wurde erarbeitet und verfasst von Nikolas Fentrop. Dieses Sachbuch erschien am 27.10.2003 und wurde herausgegeben von Litis Press.

Bücher wie „Auswirkungen eines Defizits des Neuronalen Zelladhäsionsmoleküls (NCAM) im Telencephalon auf Lernen, Gedächtnis und Individualität bei einer genetisch veränderten Labormaus“ sind im Onlineshop des Honighäuschens bestellbar. Online bestellte Fachbücher zur Imkerei und zu anderen Themen der Umwelt und des Artenschutzes sind zu den üblichen Öffnungszeiten auch direkt im Buchladen Bundesamt für magische Wesen in Bonn, der Stauhauptstadt von Nordrhein-Westfalen abholbar und werden auf Wunsch verschickt.

Das Thema Bienensterben, Rückgang von Insekten und allgemeines Artensterben ist in aller Munde und das Honighäuschen als frühere Bioland Imkerei hat sich von Anfang an daran beteiligt. Mehr als 35 Jahre Imkereierfahrung nahmen ihren Anfang 1982 mit den ersten eigenen Bienen.

Der zehnjährige Junge, der 1977 einem Hamburger Imker über die Schulter schaute; der Fünfzehnjährige, der mit der Imkerei in Zeiten begann, in denen es noch keine Varroamilbe gab; der achtzehnjährige Fahrschüler, der lernte, dass man die Windschutzsscheibe seines Autos nach einer längeren Fahrt von Insekten säubern muß; der zwanzigjährige Student, der für seine Bienen einen Platz in Bonn suchte; der dreißigjährige Berufsimker, der seinen Bienen quasi eine Gutenachtgeschichte erzählte und sich den Kopf zerbrach, wie man die Umwelt mit ihren Bienen, Wespen, Schmetterlingen und andere blütenbesuchenden Insekten vor den Machenschaften der Agrargiftindustrie und der Gleichgültigkeit agrarindustriehöriger Politiker schützt; der Imker, der nicht nur auf dem Weihnachtsmarkt Bonn die Öffentlichkeit suchte, um bei Führungen an den Bienen auf dem Dach der Bundeskunsthalle zu erleben, dass Kinder (und deren Helikoptermuttis!) Angst vor Schmetterlingen hatten, bis hin zum Begleiter von Forschungsprojekten zu den Riesenhonigbienen Nepals oder den Killerbienen Afrikas, stellt fest, dass etwas sehr im Argen liegt in unserem Umgang mit der Umwelt.

Es sollte jedem bewußt sein, dass die Haltung „Natur ja, aber bitte woanders!“ nicht in Ordnung ist.

Die wunderschöne Welt der Natur

Jeder Griff zum Unkrautvernichtungsmittel, um den Rasen „schön ordentlich“ zu halten, bevor „die Nachbarn was sagen“; jeder überflüssige Einsatz zur Bekämpfung eines Wespennestes – ja, auch damit habe ich zu tun und berate gern, wenn ein Hornissennest in einem Kindergarten oder ein Wespennest in Bonn den Haus- und Gartenbesitzer vor Fragen stellt, sollte begleitet sein von der Frage, ob das wirklich sein muß.

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