Neue Atlanten zur Entwicklung und Verdrahtung des Gehirns

2. April 2014, 19:00
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Die detaillerten Aktivitäts- und Verbindungskarten liefern Hinweise auf die Aufgaben bestimmter Gene und Hirnregionen

Seattle - US-amerikanische Forscher haben mit bisher unerreichter Genauigkeit gezeigt, wann und wo im Gehirn von Föten Gene aktiv sind. Mit der erstellten Aktivitätskarte lasse sich besser verstehen, wie sich das Gehirn entwickelt und wo die Ursprünge neurologischer Krankheiten, wie beispielsweise Autismus, liegen, schreibt das Team in "Nature". In derselben Ausgabe des Fachmagazin stellt eine weitere Forschergruppe eine detaillierte Verdrahtungskarte des Mäusegehirns vor, die Einblicke in die Informationsverarbeitung im Säugergehirn gibt.

Das Team um Jeremy Miller vom Allen Institute for Brain Science in Seattle untersuchte vier Gehirne im Entwicklungsstadium 15, 16 und 21 Wochen nach der Empfängnis, also etwa in der Mitte der Schwangerschaft. Mit unterschiedlichen Methoden bestimmten die Forscher, welche Gene in einzelnen Zellen in dieser Zeit angeschaltet sind. "Wenn man weiß, wo im Gehirn ein Gen aktiv ist, kann man auch Rückschlüsse auf seine Rolle ziehen", erläutert Ed Lein vom Allen Institute, der die Studie leitete.

Entwicklungsfahrplan für das menschliche Gehirn

"Damit haben wir einen Entwurf der menschlichen Entwicklung: ein Verständnis der wesentlichen Teile, die für eine normale, gesunde Hirnentwicklung wichtig sind und ein leistungsfähiges Instrument, um zu untersuchen, was bei Erkrankungen schief läuft", sagt Lein. Ihre Untersuchung gebe auch Hinweise darauf, was das menschliche Gehirn im Vergleich zu anderen Säugetieren besonders mache, berichten die Forscher.

Die Untersuchung ist Teil des BrainSpan Atlas of the Developing Human Brain, einem Wissenschaftskonsortium, das eine vergleichbare Aktivitätskarte für die gesamte Entwicklung des menschlichen Gehirns erstellen möchte. Die Daten sind im Internet frei zugänglich.

Highways und Nebenstraßen im Mäusegehirn

Ebenfalls am Allen Institute for Brain Science entstand die erste umfassende Verdrahtungskarte des Gehirns, in diesem Fall des Gehirns von Mäusen. Forscher um Seung Wook Oh scannten dazu mehr als 1.700 Nager-Gehirne und untersuchten, wie einzelne Nervenzellen miteinander verbunden sind. Insgesamt besteht das Mäuse-Hirn aus etwa 75 Millionen Neuronen. "Der Allen Mouse Brain Connectivity Atlas liefert eine erste Übersichts-Straßenkarte, auf dem Level von Highways und den großen Städten, die sie verbinden", sagt David Anderson vom California Institute of Technology. Als nächsten würden kleinere Straßen und ihre Verbindungen erfasst, gefolgt von den lokalen Straßen in verschiedenen Kommunen.

In einer ersten Analyse ihrer Daten zeigten die Forscher, dass verschiedene Hirnbereiche auf sehr spezifische Art und Weise miteinander verbunden sind und dass die Stärke dieser Verbindungen um bis zu fünf Größenordnungen variiert. Neben einer kleinen Anzahl besonders starker Verbindungen gebe es eine große Anzahl von schwächeren Verbindungen. Ein anderes Projekt zur Rekonstruierung des Gehirns mit Hilfe von Computermodellen, das Human Brain Project, hat die EU gestartet. (APA/red, derStandard.at, 02.04.2014)

  • Verbindungs-Atlas: US-Forscher lieferten die bisher genaueste 3D-"Straßenkarte" durch ein Mäusegehirn.
    illu.: allen institute for brain science

    Verbindungs-Atlas: US-Forscher lieferten die bisher genaueste 3D-"Straßenkarte" durch ein Mäusegehirn.

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