Nervenfasern im Gehirn navigieren ohne Steuermann auf falschem Kurs

Regulatorprotein hat eine wichtige Rolle beim Aufbau eines funktionsfähigen Netzwerks

Jeder Mensch ist einer dauernden Informationsflut ausgesetzt. Das Gehirn muss die wichtigsten und eindrucksvollsten Informationen herausfiltern. Doch darüber hinaus muss es sie auch dauerhaft so speichern, dass sie in entsprechenden Situationen oder aus der Erinnerung heraus wieder abgerufen werden können. Dafür sind auch die Nervenzellen im so genannten Hippocampus, einem Bereich der Großhirnrinde, zuständig. Sie müssen zu einem regelrechten Netzwerk verschaltet werden, um Lernen und Erinnern möglich zu machen. Bei Untersuchungen an Mäusen haben Dr. Bernd Knöll, Christine Fiedler, Dr. Siegfried Alberti und Prof. Alfred Nordheim vom Interfakultären Institut für Zellbiologie der Universität Tübingen in enger Zusammenarbeit mit Forschern der Universität Freiburg und vom Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg festgestellt, dass einem Protein, dem „Serum Response Factor“ (SRF) bei diesen Prozessen eine entscheidende und mehrfache Rolle zukommt. SRF steuert das Auswachsen der Nervenzellausläufer im Hippocampus, führt die Ausläufer auf dem richtigen Weg in andere Gehirnbereiche und sorgt außerdem für die gezielte Verschaltung mit anderen Nervenzellen. Diese Forschungsergebnisse sind von der Fachzeitschrift Nature Neuroscience online veröffentlicht worden (www.nature.com/natureneuroscience; 15. Januar 2006; doi: 10.1038/nn1627).

Die Nervenzellen, von denen es im Gehirn mehr als 1000 Milliarden gibt, bestehen aus einem Zellkörper, aus dem lange Ausläufer auswachsen können. Diese Fasern können Informationen aus der Nervenzelle an bestimmte andere Nervenzellen weiterleiten, mit deren Fasern sie eine Schaltstelle, eine so genannte Synapse, bilden. Die Wissenschaftler haben diese Prozesse im Hippocampus von Mäusegehirnen untersucht. Das Verschalten der Nervenzellen ist ein grundlegender und in jedem Säugetiergehirn milliardenfach wiederholter Vorgang. Grundlegend heißt jedoch nicht einfach – im Gegenteil. Die Nervenzellen besitzen ein hoch dynamisches Zellskelett, das zum einen die Struktur mit den teilweise sehr langen Fasern festigt, aber flexibel ist, damit die Fasern in die richtige Richtung geführt werden können. Es war bereits bekannt, dass der Auf- und Abbau des Zellskeletts unter anderem von SRF gesteuert wird. Die Wissenschaftler haben nun in Nervenzellen die Rolle dieses Transkriptionsfaktors, der in der Lage ist, die Freigabe bestimmter genetischer Informationen in der Zelle zu regeln, genauer untersucht.

Dafür haben sie in ihren Experimenten Mäuse eingesetzt, die durch eine genetische Veränderung im Vorderhirn kein SRF produzieren konnten. Die Wissenschaftler beobachteten, dass sich im Hippocampus bestimmte Nervenfasern nicht wie bei der normalen Entwicklung in zwei Bündel teilten und zudem einen falschen Weg einschlugen. Sie bildeten auch Synapsen mit anderen Nervenzellen an falschen Orten. Insgesamt war das Auswachsen der Fasern aus den Nervenzellen im Hippocampus im Vergleich zur normalen Entwicklung reduziert. Daraus ließ sich schließen, dass der Transkriptionsfaktor SRF an all diesen Vorgängen zur Ausbildung von Schaltkreisen und eines Netzwerks im Hippocampus normalerweise beteiligt ist: Er steuert das Auswachsen der Nervenfasern und geleitet sie sozusagen als Navigator an die richtigen Schaltstellen zu bestimmten anderen Nervenzellen.

Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass diese Erkenntnisse neue Möglichkeiten bei der Entwicklung von Behandlungsansätzen gegen Demenz und Neurodegeneration eröffnen, zum Beispiel für die Regeneration von Nervenbahnen bei Patienten mit Querschnittslähmung.

Nähere Informationen:

Prof. Alfred Nordheim
Dr. Bernd Knöll
Interfakultäres Institut für Zellbiologie
Auf der Morgenstelle 15
72076 Tübingen
Tel. 0 70 71/2 97 88 97
Fax 0 70 71/29 53 59
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