Hirnforschung

09. Februar 2011 12:03; Akt: 09.02.2011 14:26 Print

Fehlerbehebung im Oberstübchen

Das komplexeste Organ unseres Körpers ist vor Fehlschaltungen nicht gefeit: Forscher der Uni Basel entdeckten jetzt einen Mechanismus zur Behebung falscher Verknüpfungen im Gehirn.

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Achtung: Am Ende dieser Bildstrecke werden Fotos eines menschlichen Gehirns gezeigt! Empfangen wurden die Besucher der Universität Irchel mit der Bilderausstellung «Life Science Art» Ein kunstvoller Blick hinter die Schale eines Hühnereis. Gerade beim Balancieren müssen die Bilder vom Gehirn blitzschnell - beispielsweise in die Hände - übertragen werden. Ein von Forschern der Uni Zürich entwickeltes Gerät setzt diesen Ablauf technisch um. Zwei Sensoren (einer an der x-, ein anderer an der y-Achse) leiten die Signale an die Plattform weiter, auf der der angespitzte Bleistift balanciert wird. Die Funktion menschlicher Neuronen (Nervenzellen) kann künstlich mittels elektronischer Neuronen nachempfunden werden. Ein Chip beinhaltet 2000 dieser künstlichen Neuronen. Vom Sinnesorgan zum Gehirn. Während der Brainfair 2009 mehr als reine Theorie. Wie Hirnströme sichtbar gemacht werden,... ...durften die Besucher am eigenen Leib - beziehungsweise Kopf - erfahren. Dieses Gerät kann für die Schulung der Motorik von Hirnverletzten genutzt werden. Natürlich blieb es auch hier nicht bei der blossen Theorie. Weiter gings zum Anatomie-Vortrag: Damit man folgen konnte, gabs für jeden Zuhörer leihweise eine Gehirnhälfte - aus Gummi. Der Dozent selbst verfügte neben seinem eigenen über ein weiteres, echtes Expemplar. Gehirn: Ohne dich wären wir aufgeschmissen! Das Kleinhirn: Zentrum unserer Motorik und Kern diverser Lernvorgänge. Prof. Oliver Ullrich erklärte seinen gebannt lauschenden Zuhörern das Zusammenspiel von Gehirn und Umwelt. Damit alles genau mitverfolgt werden konnte... ...gabs eine Liveübertragung via Bildschirm. Ganz Mutige durften zum Schluss des Vortrags... ...ein echtes menschliches Gehirn anfassen.

Einen Blick ins menschliche Gehirn gefällig? Bitte schön!

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Fehler gesehen?

Leben heisst lernen - und dieser Lerneffekt beruht nicht selten auf Fehlern. Im Laufe seiner Entwicklung knüpft unser Gehirn zahlreiche Verbindungen zwischen Nervenzellen falsch, wie Forscher der Universität Basel herausgefunden haben. Mit Hilfe eines ganz bestimmten Moleküls werden diese Fehler jedoch rasch behoben.

Das Hirn ist ein Wunderwerk der Natur: Damit es funktioniert, müssen Milliarden von Nervenzellen auf korrekte Weise miteinander verbunden werden. Die Entstehung dieses Nervengeflechts verläuft allerdings nicht immer zielgerichtet und fehlerfrei, wie die Universität Basel am Mittwoch mitteilte.

Ein Forschungsteam um Peter Scheiffele vom Biozentrum der Uni Basel hat nämlich entdeckt, dass bei der Entwicklung des Gehirns viele Nervenverbindungen falsch geknüpft werden und anschliessend wieder gekappt werden müssen. Die Studie ist im Fachmagazin «PLoS Biology» veröffentlicht worden.

Knocheneiweiss behebt Fehler

Die Wissenschaftler untersuchten bei Labormäusen ganz bestimmte Zelltypen im Kleinhirn, so genannte Moosfaser-Nervenzellen. Im ausgereiften und intakten Gehirn sind diese Zellen verknüpft mit so genannten Körner-Nervenzellen. Doch dieses Endziel wird oft erst über einen Umweg erreicht.

Bei der Entwicklung des Hirns verbinden sich die Moosfaser-Zellen nämlich oft mit einem anderen Zelltyp namens Purkinje-Zellen. Wie die Studie zeigt, bemerkt das Hirn seinen Fehler aber rasch: Innerhalb von einer Woche werden die Verknüpfungen zwischen den Moosfaser- und den Purkinje-Zellen wieder gelöst.

Zuständig für die Fehlerbehebung ist ein Eiweiss namens BMP4. Es sorgt dafür, dass die Verbindungen gekappt werden, wie die Forscher nachweisen konnten. Das war eine Überraschung: Denn BMP4 war bisher dafür bekannt, dass es bei der Spezialisierung von Zellen bei der Bildung von Knochen eine Rolle spielt.

Autismus und Epilepsie

Laut Scheiffele lassen sich die Resultate auf die Entwicklung des menschlichen Hirns übertragen. Sie sind interessant für die Erforschung von Hirnkrankheiten wie Autismus, Schizophrenie oder Epilespsie. Autismus zum Beispiel könnte verbunden sein mit einer ausbleibenden Korrektur von falschen Nervenverknüpfungen, sagte der Forscher.

Unklar ist, weshalb es überhaupt zu den fehlerhaften Verbindungen kommt. Einerseits könnte es sich einfach um Ungenauigkeiten im sich entwickelnden Gehirn handeln. Andererseits, spekulieren die Forscher, wäre es auch möglich, dass die kurzlebigen Kontakte einem bestimmten Zweck dienen.

Dafür spricht, dass Nervenverknüpfungen mit dem Alter immer spezifischer werden. Das Gehirn lernt also. Die vorübergehenden falschen Verknüpfungen könnten Teil dieses Lernprozesses sein. Was für Vorteile dieses Vorgehen dem Hirn bringt, wollen Scheiffele und seine Kollegen als nächstes untersuchen.

(sda)