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Gehirnentwicklung: Was das Gehirn in Form bringt

Furchen, Windungen und Spalten. Ein Gel zeigt, wie die Struktur der Großhirnrinde entstehen könnte.
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Gelgehirn

Es schaut fast aus wie ein echtes Gehirn, was die Wissenschaftler um Tuomas Tallinen da in ihrem Labor in Harvard gezüchtet haben. Eine metallisch glänzende Masse, durchzogen von Furchen, Spalten und Windungen. Und tatsächlich konnten die Forscher damit anschaulich zeigen, welchem Prozess das Säugetiergehirn seine charakteristischen Struktur verdankt.

In den ersten Monaten der Schwangerschaft bildet die graue Substanz des Fötus, die hauptsächlich die Zellkörper von Nervenzellen enthält, eine einheitliche Fläche, die sich gleichmäßig über die darunter liegenden Nervenfasern, die weiße Substanz, ausbreitet. Erst ab der 24. Schwangerschaftswoche durchläuft die Großhirnrinde einen Wachstumsschub und faltet sich in ihre typische Form.

Um die physikalischen Eigenschaften der beiden Substanz des Gehirns nachzuahmen, nutzten die Forscher Gele, die sie auf einer gewölbten Oberfläche auftrugen. Während die untere Gelschicht wenig veränderlich war – ähnlich der weißen Substanz –, konnte die obere Schicht durch die Zugabe von Lösungsmitteln stark anschwellen, so wie es die graue Substanz während der Entwicklung tut. Und tatsächlich bildeten sich Windungen und Furchen wie sie für das Großhirn charakteristisch sind.

Untermauert wurden die Gelexperimente von mathematischen Modellen. So konnten die Wissenschaftler erfolgreich simulieren, dass sich die Oberfläche umso stärker faltet, je größer ein Gehirn ist: Während Ratten ein kleines, glattes Gehirn haben, weist die Großhirnrinde vom Wolf schon deutliche Windungen und Furchen auf.

34. KW 2014

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 34. KW 2014

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