Forscher beobachten Entwicklungsprozess von Gehirnzellen

6. November 2014, 18:32
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Wissenschafter des IST Austria fanden heraus, wann, wie oft und wie sich Stammzellen teilen, um Nervenzellen einer bestimmten Hirnregion zu bilden

Klosterneuburg- Die Entwicklung von Gehirnzellen folgt einem strengen Programm. Dabei ist festgelegt, wann, wie oft und wie sich Vorläuferzellen teilen, um die Nervenzellen einer bestimmten Hirnregion zu bilden. Diese Abfolge konnten Forscher des Institute of Science and Technology (IST) Austria in Klosterneuburg nun mithilfe einer speziellen Methode beobachtet, berichten sie im Fachjournal "Cell".

Dem internationale Forscherteam um den Neurobiologen Simon Hippenmeyer gelang es, mit bisher unerreichter Auflösung mitzuverfolgen, wie sich die Nervenzellen (Neuronen) des Neocortex bilden. Der Neocortex bildet den multisensorischen und motorischen Teil der Großhirnrinde von Säugetieren und macht beim Mensch den größten Teil des Gehirns aus.

Sichtbar eingefärbt

Am Beginn der Entwicklung stehen Stammzellen, sogenannte "Radiale Gliavorläuferzellen" (RGP). Wie sich diese teilen, haben die Forscher mithilfe der sogenannten "Mosaic Analysis with Double Markers" (MADM) untersucht. Mithilfe dieser Technik lassen sich im dichten Gehirngewebe individuelle Neuronen und ihre feinen Äste rot und grün einfärben, wodurch mit dem Fluoreszenzmikroskop wiederum die Entwicklung einzelner Zellen verfolgt werden kann, erklärt Hippenmeyer.

So fanden die Forscher heraus, dass die RGP einem auffallend vorherbestimmten und koordinierten Entwicklungsprogramm folgen. Demnach teilen sich zunächst alle Gliavorläuferzellen symmetrisch: Aus einer entstehen also zwei. So wird ein größerer Pool an derartigen Stammzellen geschaffen. Nach einiger Zeit beginnen diese, sich asymmetrisch zu teilen: Es entsteht erneut eine RGP und eine Nervenzelle. Sobald die Stammzellen in diese Phase eintreten, beginnt offenbar ein bestimmtes Programm zu laufen und die RGP produziert eine definierte Einheit von rund acht Neuronen, so Hippenmeyer.

Weitreichende Verknüpfungen

Die Wissenschafter gehen davon aus, dass die RGP eine große Anzahl verschiedener, wenn nicht sogar alle Neuronen-Typen des Neocortex bilden. Im Laufe der Hirnentwicklung bleiben vereinfacht gesagt früh produzierte Neuronen nahe an der aus RGP gebildeten Schicht, während später hergestellte Nervenzellen an den "Frühgeborenen" vorbei wandern und weiter außen gelegene Schichten bilden. Dabei unterscheiden sie sich auch in ihrer Funktion: Während frühgebildete Neuronen hauptsächlich Verbindungen mit anderen Gehirnarealen außerhalb des Neocortex bilden, verknüpfen sich die "Spätgeborenen" vor allem mit anderen Nervenzellen innerhalb des Neocortex auf derselben oder der gegenüberliegenden Gehirnhälfte.

Etwa jede sechste RGP ist nach Ablauf des Neuronen-Produktionsprogramms noch fähig, sogenannte Gliazellen zu bilden. Von diesen gibt es im Gehirn deutlich mehr als Neuronen, sie haben eine wichtige Stütz- und Versorgungsfunktion für die Nervenzellen. Auch hier könnte diese deterministische Form der Produktion eine wichtige Rolle dabei spielen, das richtige Verhältnis von Neuronen zu Gliazellen sicherzustellen. (APA/red, derStandard.at, 6.11.2014)


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