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Neurowissenschaften: Was jedes Gehirn einzigartig macht

Warum entwickeln eineiige Zwillinge trotz identischen Erbguts unterschiedliche Persönlichkeiten? Neben Umwelteinflüssen sind dafür springende Gene verantwortlich. Sie fügen sich zufällig irgendwo in den DNA-Strang ein und beeinflussen so die Arbeitsweise der Nervenzellen im Gehirn.
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Unser Gehirn enthält rund 100 Milliarden Nervenzellen, die Netzwerke mit einigen hundert Billionen Verknüpfungen bilden. Dieses neuronale Verschaltungsmuster variiert von Mensch zu Mensch, was zu Unterschieden im Denken, Lernen und Verhalten sowie in der Anfälligkeit für psychiatrische Erkrankungen führt.

Warum gleicht kein Gehirn dem anderen? Eine Rolle spielt zweifellos der spezielle Genmix, den wir von unseren Eltern geerbt haben. Doch auch eineiige Zwillinge unterscheiden sich merklich in ihren geistigen Leistungen und Verhaltensweisen. Ebenso weichen genetisch identische Zuchtmäuse in Lernfähigkeit, Ängstlichkeit und Anfälligkeit für Stress voneinander ab. Wieso?

Einen Teil der Erklärung liefern die im Lauf des Lebens gesammelten Erfahrungen. Sie können beispielsweise die Beständigkeit der Verbindungen zwischen einzelnen Neuronengruppen beeinflussen. Doch gibt es inzwischen deutliche Hinweise auf weitere Faktoren. Dazu gehören Prozesse, die früh in der Embryonalentwicklung oder später im Leben Mutationen verursachen oder die Aktivität der Gene verändern. Einer davon ist das alternative Spleißen. Es bewirkt, dass ein und dasselbe Gen als Vorlage für zwei oder mehr unterschiedliche Proteine dienen kann – also jene Substanzen, die für die meisten Abläufe in der Zelle sorgen. Welches jeweils produziert wird, bestimmt die Eigenschaften des betreffenden Gewebes. Ein anderer Faktor besteht in epigenetischen Modifikationen der Erbsubstanz, welche die Aktivität einzelner Gene modulieren – und damit die Menge des zugehörigen Proteins –, ohne die Abfolge der elementaren DNA-Bausteine (Nukleotide) zu verändern, in der die Erbinformation selbst verschlüsselt ist...

Oktober 2012

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Oktober 2012

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  • Quellen

Coufal, N. G. et al.: L1 Retrotransposition in Human Neural Progenitor Cells. In: Nature 460, S. 1127 – 1131, 2009

Singer, T. et al.: LINE-1 Retrotransposons: Mediators of Somatic Variation in Neuronal Genomes? In: Trends in Neurosciences 33, S. 345 – 354, 2010. Online erhältlich unter: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20471112