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Stress im Kleinhirn - Signalstoff ist in Stresssituationen entscheidend für motorische Fähigkeiten

27.08.2018

In zwei jetzt in renommierten Fachzeitschriften veröffentlichten, thematisch verwandten Studien haben Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Psychiatrie (MPI) herausgefunden, wie sich Stress auf die Motorik sowie auf das Lernen auswirken kann. Sie untersuchten die Rolle des CRF (Corticotropin freisetzenden Faktor)-Systems für die Funktion des Kleinhirns. Das Kleinhirn ist in erster Linie für die Feinabstimmung der motorischen Aktivität bekannt.

In der ersten Studie, die kürzlich in der Zeitschrift Translational Psychiatry veröffentlicht wurde, haben die Forscher das Stress-Neuropeptid CRF in einer Gehirnregion untersucht, die Teil der sogenannten Olivenkerne und für die Koordination von Bewegungen zuständig ist.


Schnitt durch das Kleinhirn. Der CRFR1 wird in Körnerzellen exprimiert (grün), die von CRF-Fasern (rot) angesteuert werden.

© MPI für Psychiatrie / Gili Ezra-Nevo, 2018

Sie befindet sich im Hirnstamm und leistet einen wesentlichen Beitrag zum Funktionieren des Kleinhirns, indem sie über sogenannte Kletterfasern die Signalübertragung zur anderen Hirnhälfte steuert. Man weiß, dass CRF sowohl bei Mäusen als auch bei Menschen in Nervenzellen im Bereich der Olivenkerne verstärkt vorkommt. Bisher hatte jedoch niemand erforscht, welche Rolle diese Neuronen für das Verhalten und für die Physiologie spielen.

Den Wissenschaftlern am MPI gelang es nun, im Mausmodell das CRF-Niveau gezielt in Zellen der Olivenkerne zu reduzieren. So konnten sie dessen spezifische Rolle dort untersuchen. Erstautorin Gili Ezra-Nevo, eine frühere Doktorandin von MPI-Direktor Alon Chen, zu ihren Ergebnissen: „Wir konnten zeigen, dass CRF in diesen Neuronen entscheidend für die motorischen Fähigkeiten der Maus ist, aber nur in einer Stresssituation und nicht für die Fortbewegung im Allgemeinen.“

Abgeschalteter Rezeptor

In der zweiten Studie, die im Journal of Neuroscience veröffentlicht wurde, untersuchten die Forscher den CRF Typ 1-Rezeptor (CRFR1) im Kleinhirn. Auch von diesem wusste man, dass er im Kleinhirn zur Verfügung steht, über seine Funktion war aber nur wenig bekannt.

In einem weiteren Mausmodell schalteten die Wissenschaftler CRFR1 in Körnerzellen, den häufigsten Zellen des Kleinhirns ab und untersuchten die Folgen für das Verhalten sowie auf zellulärer Ebene. Sie stellten starke Auswirkungen auf das Lernen auf beiden Ebenen fest während motorische Fähigkeiten nicht beeinträchtigt wurden. Die Abschaltung des CRFR1 in den Körnerzellen veränderte deren elektrophysiologische Eigenschaften und ihre Fähigkeit zur Signalweiterleitung.

Alon Chen, Institutsdirektor und Leiter beider Projekte, fasst zusammen: “Diese Studien unterstreichen die zentrale Rolle des CRF-Systems für die Funktionsfähigkeit des Kleinhirns. Patienten mit stressbedingten Erkrankungen zeigen veränderte Verbindungen zwischen den Zellen des Kleinhirns. Daher ist es wichtig, zu verstehen, wie Stress die Motorik und das Lernen beeinflussen kann.”

Originalpublikation:

Inferior olive CRF plays a role in motor performance under challenging conditions.
Ezra-Nevo G, Volk N, Ramot A, Kuehne C, Tsoory M, Deussing J, Chen A.
Translational Psychiatry
https://doi.org/10.1038/s41398-018-0145-3

Cerebellar Learning Properties Are Modulated by the CRF Receptor.
Ezra-Nevo G, Prestori F, Locatelli F, Soda T, Ten Brinke MM, Engel M, Boele HJ, Botta L, Leshkowitz D, Ramot A, Tsoory M, Biton IE, Deussing J, D'Angelo E, De Zeeuw CI, Chen A.
The Journal of Neuroscience
https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3106-15.2018

Weitere Informationen:

https://www.mpg.de/12215791/stress-motorik-und-lernen-zusammenhange-im-kleinhirn

Anke Schlee | Max-Planck-Institut für Psychiatrie

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