Neue Gehirnverbindungen

Forschende entdecken verborgenes Netzwerk im Gehirn

Lange galten Nervenzellen als die zentrale Schaltstelle des Gehirns. Eine aktuelle Studie der NYU Grossman School of Medicine, über die die Berliner Morgenpost berichtet, zeigt nun, dass auch Astrozyten deutlich stärker an der Kommunikation zwischen verschiedenen Hirnregionen beteiligt sein könnten als bisher angenommen.

Die Forschenden haben erstmals ein großräumiges Netzwerk dieser Zellen dreidimensional kartiert. Die Ergebnisse könnten neue Einblicke in die Organisation des Gehirns liefern.

Astrozyten bilden weitreichende Verbindungen

Astrozyten gehören zu den sogenannten Gliazellen. Sie versorgen Nervenzellen mit Nährstoffen, regulieren deren Umgebung und beeinflussen die Signalübertragung an Synapsen. Bisher wurde jedoch angenommen, dass ihre Wirkung überwiegend auf die unmittelbare Umgebung beschränkt ist.

Das Forschungsteam um Melissa Cooper und Shane Liddelow untersuchte deshalb, wie weit die Verbindungen zwischen Astrozyten tatsächlich reichen. Mithilfe eines neu entwickelten Markierungsverfahrens gelang es erstmals, die Zellnetzwerke im Gehirn lebender Mäuse dreidimensional sichtbar zu machen.

Die Analyse zeigte, dass Astrozyten nicht nur lokale Zellverbände bilden. Einige Netzwerke verbinden auch weit voneinander entfernte Hirnregionen. Dazu zählen unter anderem Verbindungen zwischen dem präfrontalen Kortex und Bereichen, die Sinneseindrücke verarbeiten oder Bewegungen steuern.

Netzwerk reagiert auf Veränderungen

Die Forschenden untersuchten außerdem, wie flexibel sich die Netzwerke verhalten. Dafür wurden Mäusen über mehrere Wochen regelmäßig die Schnurrhaare auf einer Gesichtshälfte gekürzt. Da diese als wichtiges Tastorgan dienen, erhielt die zuständige Hirnregion deutlich weniger Sinnesreize.

Das Ergebnis: Die Astrozyten-Netzwerke in diesem Bereich schrumpften messbar. Gleichzeitig gingen Verbindungen zu anderen Hirnregionen verloren.

Die Studie liefert damit Hinweise darauf, dass sich die Zellverbände an veränderte Umweltreize anpassen. Nach Einschätzung der Forschenden könnte dieses dynamische Verhalten eine wichtige Rolle bei der Koordination von Stoffwechselprozessen und der Energieversorgung verschiedener Hirnregionen spielen.

Bedeutung für die Gehirnforschung

Welche Funktion das neu entdeckte Netzwerk genau übernimmt, ist derzeit noch offen. Ob Astrozyten unmittelbar an Lernprozessen, Erinnerungen oder Denkprozessen beteiligt sind, müssen weitere Untersuchungen zeigen.

Unabhängige Wissenschaftler bewerten die Ergebnisse dennoch als wichtigen Fortschritt. David Lyons von der Universität Edinburgh bezeichnete die Arbeit als bedeutenden Beitrag zum Verständnis der Struktur des Nervensystems.

Die Studie verdeutlicht, dass das Gehirn offenbar komplexer organisiert ist als bislang angenommen. Neben den bekannten elektrischen Signalen der Nervenzellen könnte ein weiteres Kommunikationssystem existieren, das verschiedene Hirnregionen miteinander verbindet und sich laufend an neue Anforderungen anpasst.

Für die Gehirnforschung eröffnet die Entdeckung zahlreiche neue Fragestellungen. Sie reiht sich in eine wachsende Zahl von Studien ein, die das Verständnis der Gehirnfunktion erweitern. So zeigte eine aktuelle Untersuchung beispielsweise, dass das menschliche Gehirn selbst unter Vollnarkose komplexe Sprachinformationen verarbeitet und offenbar sogar Wörter vorhersagen kann. Künftige Studien sollen nun klären, welche Aufgaben die neu entdeckten Astrozyten-Netzwerke übernehmen und welche Bedeutung sie möglicherweise für neurologische Erkrankungen oder kognitive Prozesse besitzen.