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| Verknüpfung zwischen Moosfaser-Nervenzellen (grün) und Purkinje-Nervenzellen (rot) während der Hirnreifung. Foto: Scheiffele |
Die Erforschung der Gehirnentwicklung
sowie seiner Mechanismen in der Ausbildung von neuronalen Netzwerken
spielen eine entscheidende Rolle im Verständnis sowie der Behandlung von
neuronalen Krankheiten wie Autismus,
Schizophrenie oder Epilepsie. „Wenn falsche Verknüpfungen zwischen
Nervenzellen im Gehirn nicht anschliessend wieder eliminiert werden,
kann dies zu erheblichen Störungen im Gehirn führen. Auch Autismus
könnte mit dieser Form der ausbleibenden Fehlerkorrektur in Verbindung
stehen", so Scheiffele.
Jede Nervenzelle muss sich im Laufe der
Gehirnentwicklung mit bestimmten
Knochenprotein macht Fehlerkorrektur im Gehirn
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| Zwei Wochen später im gereiften Stadium: Verknüpfung zwischen
Moosfaser-Nervenzellen (grün) und Purkinje-Nervenzellen (rot) sind
eliminiert.
Foto: Scheiffele
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Partner-Nervenzellen verknüpfen, um ein
leistungsfähiges Nervennetzwerk auszubilden. Moosfaser-Nervenzellen
sind eine Gruppe von Nervenzellen des Kleinhirns, deren Ziel es ist,
eine synaptische Verbindung zu sogenannten Körner-Nervenzellen
herzustellen. Wie die Forscher jetzt zeigen konnten, verbinden sich im
Zuge der Gehirnentwicklung diese Moosfaser-Nervenzellen oftmals mit
sogenannten Purkinje-Nervenzellen.
Diese Verbindungen sind jedoch in einem entwickelten Gehirn nicht
vorgesehen und werden innerhalb einer Woche wieder getrennt.
Zuständig für die Fehlerbehebung ist das Protein BMP4,
das die Auflösung der zuvor geschaffenen Verbindung einleitet.
Ursprünglich wurde BMP4 mit der Spezialisierung von Zellen bei der
Knochenbildung in Zusammenhang gebracht. Dass das Protein auch für die
Stabilität bzw. den Abbruch von neuronalen Verbindungen verantwortlich
ist, wusste man bisher nicht.
Zeigen konnte die Forschergruppe des Biozentrums ihre Ergebnisse am Beispiel von Mäusen. Mit Hilfe eines fluoreszierenden Proteins können Nerven-Verbindungen angefärbt und im Lichtmikroskop sichtbar gemacht werden. Veränderungen in der neuronalen Verknüpfung von Nervenzellen lassen sich so im Gehirn nachverfolgen. Dabei konnten die Forscher beobachten, wie Nervenverbindungen zwischen Moosfaserzellen und Purkinjezellen zunächst aufgebaut, durch das Protein BMP4 jedoch wieder eliminiert werden. „Die Ereignisse lassen sich auch auf die Entwicklung des menschlichen Gehirns übertragen und könnten für die weitere Hirnforschung eine wichtige Rolle spielen", so Scheiffele.
Fehler sind Programm
Das Gehirn ist ein hochkomplexes Vernetzungssystem, in dem Tausende unterschiedlicher Nervenzellen neuronale Verbindungen, sogenannte synaptische Verknüpfungen, mit anderen Nervenzellen eingehen. Dabei bilden die Nervenzellen sogenannte Axone, faserförmige Fortsätze, die in verschiedene Gehirnregionen hineinwachsen, um dort Verknüpfungen zu anderen Nervenzellen herzustellen.
Das Gehirn unterliegt im Laufe eines Lebens drastischen Veränderungen. Während die neuronalen Verknüpfungen im Gehirn eines Neugeborenen noch relativ unspezifisch sind, steigert sich die Selektivität der neuronalen Verbindungen fortlaufend. Kurz: Das Gehirn lernt. Das Aufkommen dieser fehlerhaften transienten Verbindungen könnte Teil dieses Lernprozesses sein. Die Frage, welchen Vorteil diese nur für kurze Zeit bestehenden Verbindungen zwischen Nervenzellen für die Gehirnentwicklung bedeutet, wird in der weiteren Forschungsarbeit Scheiffeles nun im Vordergrund stehen. (idw-online / sfr)
Originalbeitrag
Anna Kalinovsky Fatiha Boukhtouche, Richard Blazeski, Caroline Bornmann, Noboru Suzuki, Carol A. Mason, Peter Scheiffele
Development of Axon-Target Specificity of Ponto-Cerebellar Afferents
PLoS Biology, published 08 Feb 2011, 10.1371/journal.pbio.1001013
Veröffentlicht in Epoch Times Deutschland
Zeigen konnte die Forschergruppe des Biozentrums ihre Ergebnisse am Beispiel von Mäusen. Mit Hilfe eines fluoreszierenden Proteins können Nerven-Verbindungen angefärbt und im Lichtmikroskop sichtbar gemacht werden. Veränderungen in der neuronalen Verknüpfung von Nervenzellen lassen sich so im Gehirn nachverfolgen. Dabei konnten die Forscher beobachten, wie Nervenverbindungen zwischen Moosfaserzellen und Purkinjezellen zunächst aufgebaut, durch das Protein BMP4 jedoch wieder eliminiert werden. „Die Ereignisse lassen sich auch auf die Entwicklung des menschlichen Gehirns übertragen und könnten für die weitere Hirnforschung eine wichtige Rolle spielen", so Scheiffele.
Fehler sind Programm
Das Gehirn ist ein hochkomplexes Vernetzungssystem, in dem Tausende unterschiedlicher Nervenzellen neuronale Verbindungen, sogenannte synaptische Verknüpfungen, mit anderen Nervenzellen eingehen. Dabei bilden die Nervenzellen sogenannte Axone, faserförmige Fortsätze, die in verschiedene Gehirnregionen hineinwachsen, um dort Verknüpfungen zu anderen Nervenzellen herzustellen.
Das Gehirn unterliegt im Laufe eines Lebens drastischen Veränderungen. Während die neuronalen Verknüpfungen im Gehirn eines Neugeborenen noch relativ unspezifisch sind, steigert sich die Selektivität der neuronalen Verbindungen fortlaufend. Kurz: Das Gehirn lernt. Das Aufkommen dieser fehlerhaften transienten Verbindungen könnte Teil dieses Lernprozesses sein. Die Frage, welchen Vorteil diese nur für kurze Zeit bestehenden Verbindungen zwischen Nervenzellen für die Gehirnentwicklung bedeutet, wird in der weiteren Forschungsarbeit Scheiffeles nun im Vordergrund stehen. (idw-online / sfr)
Originalbeitrag
Anna Kalinovsky Fatiha Boukhtouche, Richard Blazeski, Caroline Bornmann, Noboru Suzuki, Carol A. Mason, Peter Scheiffele
Development of Axon-Target Specificity of Ponto-Cerebellar Afferents
PLoS Biology, published 08 Feb 2011, 10.1371/journal.pbio.1001013
Veröffentlicht in Epoch Times Deutschland
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