Die Veränderbarkeit neuronaler Signalübertragung ist eine der herausragenden Eigenschaften des Gehirns und wird von Neurobiologen als zelluläre Grundlage für das menschliche Gedächtnis angesehen. Zwei aktuelle Arbeiten aus der Abteilung Zelluläre und Systemneurobiologie haben neue, weit reichende Facetten dieser Veränderbarkeit zu Tage gebracht. Es konnte gezeigt werden, dass die funktionelle Herunterregulierung (Langzeitdepression) von neuronalen Verbindungen oder Synapsen zur Zurückbildung von feinsten Nervenzellausläufern, den so genannten Spines, führt. Da ein Spine (dendritischer Dorn) strukturell den postsynaptischen Teil einer erregenden Synapse bildet, liegt die Vermutung nahe, dass der Verlust von Spines ein morphologisches Korrelat der synaptischen Abschwächung darstellt. In einer weiteren Studie wurde nachgewiesen, dass Synapsen, die umgekehrt zur Depression gemeinsam verstärkt oder potenziert werden, in einen Wettstreit um zelluläre Ressourcen treten: Sinkt die Verfügbarkeit von Proteinen, die für eine andauernde synaptische Verstärkung benötigt werden, führt die Verstärkung einzelner Synapsen zur Abschwächung anderer, vormalig verstärkter Synapsen.

A hallmark of the brain is its ability to change functional connectivity in response to experience, providing - as it is presumed - the neurobiological basis for memory storage. Two recent studies from the Department of Cellular and Systems Neurobiology report on novel facets of the plasticity of synaptic connections. It was shown that the functional downregulation of synaptic connections, called long-term depression, is associated with the disappearance of tiny structural protrusions, named dendritic spines, which normally allow neurons to form excitatory synapses by attaching their presynaptic partners. By physically disrupting a synaptic connection, the loss of spines may thus could be one way of how a synaptic coupling between neurons becomes weakened in a long-lasting manner. In a second study it was demonstrated that synapses which were potentiated or strengthened at about the same time started to compete for the same set of proteins needed to maintain the elevated state of synaptic coupling: if the available pool of proteins is limited, additional strengthening of a subset of synapses leads to a weakening of previously potentiated synapses.