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Geruchssinn: "Geruchskarte" im Gehirn entsteht während der ersten Lebenstage

Die Verknüpfungen der Riechzellen sind kurz nach der Geburt festgelegt.
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Im Unterschied zu anderen Sinnesorganen können im Riechkolben ein Leben lang neue Nervenzellen entstehen. Doch ihre Verknüpfungen sind bereits kurz nach der Geburt festgelegt, wie zwei Forschergruppen in den USA nun in Studien an Mäusen zeigten.

Die Riechschleimhaut von Säugetieren enthält viele Millionen Sinneszellen, die jeweils einen speziellen Rezeptortyp tragen. Da ein Geruch aus der Kombination vieler Signale entsteht, kann der Mensch mit etwa 400 verschiedenen Rezeptorarten rund eine Billion Gerüche unterscheiden. Während die Rezeptoren für unterschiedliche Geruchsmoleküle über die gesamte Schleimhaut verteilt sind, laufen die Neurone mit gleichem Rezeptortyp zu gemeinsamen Knotenpunkten zusammen, den so genannten Glomeruli. Die Lage und Anbindung der Glomeruli ergibt eine "Geruchskarte" im Gehirn.

Verknüpfungen festigen sich kurz nach der Geburt

Lulu Tsai und Gilad Barnea von der Brown University in Providence schleusten in das Erbgut von Mäuseembryonen ein Gen für einen Geruchsrezeptor ein, das sich an- und abschalten ließ. Außerdem produzierte der künstliche Rezeptor einen Fluoreszenzfarbstoff, so dass die Forscher ihn unter dem Mikroskop sichtbar machen konnten.

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Geruchsneurone | Geruchsneurone, die gleiche Rezeptortypen tragen, laufen zu gemeinsamen Glomeruli zusammen. Genetisch veränderte Nervenzellen (rot) verknüpfen sich auch mit anderen Glomeruli, selbst wenn das Gen für den neuen Rezeptortyp kurz nach der Geburt wieder abgeschaltet wird.

Die so manipulierten Riechneurone verbanden sich daraufhin mit den Glomeruli, in denen andere Nervenzellen mit dem gleichen Rezeptortyp ebenfalls endeten. Die Zuordnung blieb auch bestehen, als die Forscher das Gen eine Woche nach Geburt der Mäuse abschalteten. Das war sogar dann der Fall, wenn sie die verknüpften Geruchsneurone zuvor durch Medikamente zerstört hatten.

Aktivierten die Forscher das neue Gen jedoch erst zwei Wochen nach der Geburt, blieb der Effekt aus. Die "Geruchskarte" hatte sich zu diesem Zeitpunkt offenbar so weit gefestigt, dass sie sich nicht mehr verändern ließ. [1]

Korrekturen in der ersten Lebenswoche möglich

Zu ähnlichen Ergebnissen kamen Forscher um Ron Yu vom Stowers Institute for Medical Research in Kansas City. Ihre genetisch veränderten Mäuse bildeten vor der Geburt falsche Verknüpfungen im Riechhirn. Schalteten die Wissenschaftler das dafür verantwortliche Gen innerhalb der ersten fünf Tage nach der Geburt ab, entstand eine korrekte "Geruchskarte", die dauerhaft bestehen blieb. [2]

Offenbar bilden die Riechneurone innerhalb der ersten Tage nach der Geburt Verknüpfungen, die das ganze Leben bestehen bleiben, auch wenn einzelne Nervenzellen ausgetauscht werden. Neu entstandene Neurone wachsen dann auf den Pfaden ihrer Vorgänger.

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