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News: Nachschub für die Großhirnrinde

Fast einhundert Jahre lang glaubten Neurowissenschaftler, das ausgewachsene Gehirn von Primaten sei nicht in der Lage, sich selbst zu reparieren oder neue Nervenzellen zu bilden. Nun konnten amerikanische Wissenschaftler erstmals zeigen, daß bei erwachsenen Affen kontinuierlich neue Nervenzellen in die Großhirnrinde eingefügt werden. Diese Befunde könnten ganz neue Erklärungen dafür liefern, welche Prozesse sich zum Beispiel beim Lernen im Gehirn abspielen, oder vielleicht eines Tages helfen, Alzheimer oder die Parkinsonsche Krankheit zu therapieren.
Elizabeth Gould und Charles Gross von der Princeton University in New Jersey führten ihre Experimente mit Rhesusaffen durch, da deren grundlegenden Hirnstrukturen denen des Menschen sehr ähnlich sind. Die beiden Forscher injizierten den Affen Bromdesoxyuridin (BrdU), eine Substanz, die in die DNA neuentstehender Zellen eingebaut wird. In Abständen von zwei Tagen bis zu sieben Wochen suchten die Wissenschaftler dann nach Spuren von BrdU in den Nervenzellen der Großhirnrinde und wurden bei allen Affen fündig. Das bedeutet, daß die Neuronen, mit der Chemikalie in ihrem Erbgut, erst nach der Gabe von BrdU entstanden sein können, also neugebildet wurden.

Gould und Gross fanden heraus, daß sich die neuen Nervenzellen in der Oberflächenschicht der sogenannten Hirnventrikel – das sind große flüssigkeitsgefüllte Kammern im Zentrum des Gehirns – bilden und dann zu den verschiedenen Regionen in der Großhirnrinde wandern. Dabei sind die Zellen, wenn sie die Ventrikeln verlassen, noch unreif, entwickeln sich auf ihrer Reise und kommen nach einigen Tagen als vollenausgereifte Nervenzellen an der Neuhirnrinde an. Doch das Vorhandensein der neuen Nervenzellen allein sagt noch nichts über deren Funktionsfähigkeit aus. Deshalb injizierten die Forscher in einige der Affenhirne ein paar Wochen nach dem BrdU zusätzlich eine weitere chemische Substanz. Dieser Marker hat die Eigenschaft, von dem einen Ende eines Axons – lange, dünne Nervenfasern mit denen die Neuronen ausbilden Signale weitergeben – zurück zum Körper der Nervenzelle zu wandern. Und tatsächlich stellte sich bei der Untersuchung heraus, daß die Affenhirne sowohl BrdU als auch den chemischen Marker enthielten, was die Vermutung nahe legt, daß die Neuronen funktionsfähige Axone ausgebildet haben und an der Verschaltung in Hirn beteiligt sind ( Science vom 15. Oktober 1999).

Bei der Großhirnrinde, die zum Beispiel für das Lösen von Problemen, das Merken und das Lernen verantwortlich ist, handelt es sich um die größte und komplexeste Region im Gehirn. Die Forscher stellten fest, daß hier vor allem in drei Bereichen Neuronen nachgefüllt wurden: In der Stirnbein-Region, die das Treffen von Entscheidungen und das Kurzzeitgedächtnis kontrolliert, in der Schläfen-Region, die eine unverzichtbare Rolle beim visuellen Erkennen von Gegenständen und Gesichtern spielt und schließlich in der Scheitel-Region, die wichtig für das räumliche Denken ist. Sie vermuten daher, die Neurogenese, also die Bildung neuer Nervenzellen, spiele vor allem bei den höheren Hirnfunktionen eine Rolle. Bisher gehen praktisch alle Lerntheorien davon aus, daß Erinnerungen durch Veränderungen an den Synapsen, den Signalübertragungsstellen zwischen den Neuronen, zustandekommen. Durch die neuen Erkenntnisse rückt die Einführung neuer Nervenzellen in die Schaltkreise im Gehirn, als Teil des Erinnerungsprozesses ins Blickfeld.

Darüber hinaus können die Experimente auch neue Impulse für Theorien über die Entwicklung des Gehirns geben. William Greenough vom Beckman Institute in Urbana-Champaign, Illinois, sieht vor allem Zweifel an der Annahme aufkeimen, daß die entscheidenden Entwicklungsstufen des Gehirns in einem Alter zwischen Null und drei Jahren vollzogen werden. Stattdessen hält er es für möglich, daß Erfahrungen, die man während der Jugend und im Erwachsenenalter macht, die physikalische Struktur des Gehirns beeinflussen können. "Wenn das, was sie gezeigt haben, für alle Primaten – den Menschen eingeschlossen – zutrifft, dann müssen wir wirklich die Theorien zur Hirnentwicklung und der Art, wie Erfahrung das Gehirn beeinflussen kann, neu überdenken", sagt Greenough.

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