Alte Ratten lernen neue Tricks und verdrahten das Gehirn neu
Die Studie fand auch heraus, dass diese Umverdrahtung Fasern umfasst, die den Input für die Großhirnrinde liefern, den Teil des Gehirns, der für die sensorische Wahrnehmung, die motorische Kontrolle und die Wahrnehmung verantwortlich ist.
"Diese Studie hebt jahrzehntelange Überzeugungen auf, dass der größte Teil des Gehirns vor einer kritischen Phase, die als junger Erwachsener endet, fest verdrahtet ist", sagte Marcel Oberlaender, Ph.D., Neurowissenschaftler am Max-Planck-Florida-Institut (MPFI) ) und Erstautor des Papiers. „Durch die Veränderung der Art der sensorischen Erfahrung konnten wir zeigen, dass sich das Gehirn auch in fortgeschrittenem Alter neu verdrahten kann. Dies könnte darauf hindeuten, dass eine beträchtliche Anzahl von Verbindungen innerhalb des Gehirns verloren gehen kann, wenn man mit zunehmendem Alter aufhört zu lernen und neue Dinge zu erleben. “
Die Forscher untersuchten das Gehirn älterer Ratten und konzentrierten sich dabei auf einen Bereich des Gehirns, den so genannten Thalamus, der Informationen aus Sinnesorganen verarbeitet und an die Großhirnrinde liefert. Es wurde angenommen, dass sich die Verbindungen zwischen dem Thalamus und dem Kortex im frühen Erwachsenenalter nicht mehr ändern. Dies wurde jedoch laut Oberlaender in dieser Studie nicht festgestellt.
Als nachtaktive Tiere verlassen sich Ratten auf ihre Schnurrhaare als Sinnesorgane, um ihre Umgebung zu erkunden und zu navigieren. Dies macht das Whisker-System zu einem idealen Modell für die Untersuchung, ob das Gehirn durch veränderte sensorische Erfahrungen umgestaltet werden kann, so die Forscher. Durch Trimmen der Whisker und Verhindern, dass die Ratten sensorische Eingaben erhalten, versuchten die Wissenschaftler festzustellen, ob eine umfassende Neuverdrahtung der Verbindungen zwischen Thalamus und Kortex auftreten würde.
Sie fanden heraus, dass die Tiere mit getrimmten Whiskern veränderte Axone hatten, Fasern, entlang derer Informationen von einer Nervenzelle zu vielen anderen übertragen werden, während diejenigen, deren Whisker nicht getrimmt wurden, keine Veränderungen hatten.
Die Forscher sagten, ihre Ergebnisse seien besonders auffällig, da die Ratten als relativ alt angesehen wurden. Dies impliziert, dass eine Neuverdrahtung in einem Alter stattfinden kann, das nach Ansicht der Forscher bisher nicht für möglich gehalten wurde. Bemerkenswert war auch, dass die Umverdrahtung schnell erfolgte - in nur wenigen Tagen, fügen die Forscher hinzu.
"Wir haben gezeigt, dass die Struktur des Gehirns von Nagetieren in ständigem Fluss ist und dass diese Neuverdrahtung durch sensorische Erfahrung und Interaktion mit der Umwelt geprägt ist", sagte Oberlaender.
„Diese Veränderungen scheinen lebenslang zu sein und können sich auf andere sensorische Systeme und Arten beziehen, einschließlich Menschen. Unsere Ergebnisse eröffnen die Möglichkeit neuer Forschungswege zur Entwicklung des alternden Gehirns unter Verwendung quantitativer anatomischer Studien in Kombination mit für den Menschen geeigneten nichtinvasiven Bildgebungstechnologien wie der funktionellen MRT (fMRT). “
Die Studie war aufgrund der Fortschritte bei hochauflösenden Bildgebungs- und Rekonstruktionstechniken möglich, die teilweise von Oberlaender am MPFI entwickelt wurden. Mit diesen Techniken können Forscher die feinen und komplexen Verzweigungsmuster einzelner Axone mit typischen Durchmessern von weniger als einem Tausendstel Millimeter im gesamten Gehirn verfolgen.
Die Studie wurde in der Ausgabe vom 24. Mai von veröffentlicht Neuron.
Quelle: Max-Planck-Florida-Institut
