Dienstag, 11. April 2017

Umbau des Gehirns, selbst im hohen Alter kein Problem.

Das Neuronale Netzwerk im Gehirn ist immer bereit eine Neuverdrahtung einzugehen.
Neuro-Wissenschaftler vertraten lange Zeit die Annahme, dass ein Großteil der Verdrahtung im erwachsenen Gehirn bereits abgeschlossen ist.

Neuronale Netzwerk im Gehirn
Eine neue Untersuchung von Forschern des Max-Planck-Instituts in Florida und der Columbia Universität in New York zeigt jetzt, dass Änderungen in der Sinneswahrnehmung zu einer umfassenden Neuverdrahtung des Gehirns führen können - auch noch in einem alternden Organismus. Diese Neuverdrahtung bezieht Fasern mit ein, die die primäre Datenweitergabe an die Großhirnrinde übernehmen, den für die Sinneswahrnehmung, die motorische Steuerung und kognitive Funktionen verantwortlichen Teil des Gehirns.

Die Ergebnisse der Studie versprechen neue Ansätze für die Erforschung der Umbildung und Alterung des Gehirns. "Diese Studie bringt jahrzehntelange Überzeugungen ins Wanken. Denn lange Zeit galt, dass der größte Teil des Gehirns vor einer kritischen Phase, die vor dem frühen Erwachsenalter endet, fest verdrahtet ist", erklärt Neurowissenschaftler DrMarcel Oberlaender, Erstautor des Artikels. "Durch eine Änderung des Wesens der Sinneswahrnehmung konnten wir beweisen, dass das Gehirn selbst noch in fortgeschrittenem Alter neu verdrahtet werden kann. Ein großer Teil der Verbindungen innerhalb des Gehirns kann also verloren gehen, wenn man während des Alterns aufhört zu lernen oder neue Dinge zu erleben."

Die Forscher führten ihre Studie anhand der Untersuchung der Gehirne älterer Ratten durch. Sie konzentrierten sich auf einen als Thalamus bezeichneten Teil des Gehirns, der die von den Sinnesorganen erhaltenen Daten verarbeitet und an die Großhirnrinde weiterleitet. Bislang gingen Wissenschaftler davon aus, dass sich die Verbindungen zwischen dem Thalamus und der Großhirnrinde ab dem frühen Erwachsenenalter nicht mehr ändern, doch bei den untersuchten Nagetieren stellte man das Gegenteil fest.

Als nachtaktive Tiere sind Ratten zur Erkundung und Orientierung innerhalb ihrer Umwelt auf ihre Schnurrbarthaare als Tasthaare angewiesen. Sie eignen sich deshalb ideal als Modell zur Untersuchung der Frage, ob das Gehirn durch eine Änderung der Sinneswahrnehmung umgebildet werden kann. Die Forscher schnitten die Schnurrbarthaare zurück und verhinderten so, dass die Ratten diese wichtigen und häufigen Sinnesdaten erhielten. Auf diese Weise konnten die Forscher ermitteln, ob es zu einer umfassenden Neuverdrahtung der Verbindungen zwischen dem Thalamus und der Großhirnrinde kommt.

Tierversuche beweisen
Die Tiere mit den zurückgeschnittenen Schnurrbarthaaren wiesen veränderte Nervenfasern zur Reizweiterleitung auf. Bei Tieren mit unveränderten Schnurrbarthaaren gab es dagegen keine Veränderungen. Die Ergebnisse sind wegen des Alters der Ratten besonders erstaunlich: Eine Neuverdrahtung kann also noch in einem Alter stattfinden, in dem man dies bislang für unmöglich hielt. Ebenfalls bemerkenswert: Diese Verdrahtung erfolgte sehr schnell innerhalb von nur wenigen Tagen.

Diese Änderungen bleiben für den Rest des Lebens erhalten
"Wir konnten zeigen, dass sich die Struktur des Nagetiergehirns in ständigem Fluss befindet und dass die Neuverdrahtung durch die Sinneserfahrung und Interaktion mit der Umwelt geformt wird", sagt Oberlaender. "Diese Änderungen bleiben für den Rest des Lebens erhalten und gelten möglicherweise auch für andere Sinnessysteme und andere Arten, einschließlich des Menschen. Diese Ergebnisse ermöglichen es uns, die Entwicklung des alternden Gehirns mit Hilfe nichtinvasiver Bildgebungsverfahren zu untersuchen."

Die Untersuchung war aufgrund neuester Fortschritte bei den hochauflösenden Bildgebungs- und Rekonstruktionsverfahren möglich, die zum Teil von Marcel Oberlaender am Max-Planck-Institut in Florida entwickelt wurden. Dank dieser neuen Verfahren können Forscher winzige und komplexe Verzweigungsmuster einzelner Axone automatisch und zuverlässig innerhalb des gesamten Gehirns verfolgen.
Quelle: Neurowissenschaftler Dr. Marcel Oberlaender