Rattenstudie zeigt, wie sich das Gehirn nach einer Verletzung neu verdrahtet
Forscher der University of California in Los Angeles und des Garvan Institute of Medical Research in Australien stellten fest, dass Teile des präfrontalen Kortex die Kontrolle übernehmen, wenn der Hippocampus - das zentrale Lern- und Gedächtniszentrum des Gehirns - deaktiviert ist.
Für die Studie haben die Forscher Michael Fanselow, Ph.D. und Moriel Zelikowsky führte Laborexperimente durch, die zeigten, dass Ratten auch nach einer Schädigung des Hippocampus neue Aufgaben erlernen konnten. Während die Ratten mehr Training benötigten als normalerweise, lernten sie dennoch aus ihren Erfahrungen, sagten die Forscher.
"Ich gehe davon aus, dass das Gehirn wahrscheinlich durch Erfahrung trainiert werden muss", sagte Fanselow, der der leitende Autor der Studie war. "In diesem Fall gaben wir den Tieren ein Problem zu lösen."
Nachdem Zelikowsky entdeckt hatte, dass die Ratten lernen konnten, Probleme zu lösen, reiste er nach Australien, um mit Dr. Bryce Vissel am Garvan Institute zu arbeiten. Dort analysierten sie die Anatomie der Veränderungen, die im Gehirn der Ratten stattgefunden hatten.
Ihre Analyse identifizierte signifikante funktionelle Veränderungen in zwei spezifischen Regionen des präfrontalen Kortex.
"Interessanterweise hatten frühere Studien gezeigt, dass diese präfrontalen Kortexregionen auch im Gehirn von Alzheimer-Patienten aufleuchten, was darauf hindeutet, dass sich bei Menschen ähnliche Kompensationskreise entwickeln", sagte Vissel.
"Während es wahrscheinlich ist, dass das Gehirn von Alzheimer-Patienten bereits Schäden kompensiert, hat diese Entdeckung ein erhebliches Potenzial, diese Kompensation zu verlängern und das Leben vieler zu verbessern."
Der Hippocampus spielt eine entscheidende Rolle bei der Verarbeitung, Speicherung und dem Abruf von Informationen, so die Forscher. Laut Fanselow ist es sehr anfällig für Schäden durch Schlaganfall oder Sauerstoffmangel und „kritisch“ an der Alzheimer-Krankheit beteiligt.
"Bis jetzt haben wir versucht herauszufinden, wie die Reparatur im Hippocampus stimuliert werden kann", sagte er. "Jetzt können wir sehen, wie andere Strukturen eintreten und ganz neue Gehirnschaltungen entstehen."
Subregionen im präfrontalen Kortex wurden auf unterschiedliche Weise kompensiert, wobei eine Subregion - der infralimbische Kortex - ihre Aktivität zum Schweigen brachte und eine andere Subregion - der präimbische Kortex - ihre Aktivität erhöhte, sagte Zelikowsky.
Bei komplexem Verhalten kommunizieren immer mehrere Teile des Gehirns miteinander, wobei die Botschaft einer Region die Reaktion einer anderen Region beeinflusst, so Fanselow. Diese molekularen Veränderungen erzeugen unsere Erinnerungen, Gefühle und Handlungen.
"Das Gehirn ist stark miteinander verbunden - Sie können über etwa sechs synaptische Verbindungen von jedem Neuron im Gehirn zu jedem anderen Neuron gelangen", sagte er. "Es gibt also viele alternative Wege, die das Gehirn nutzen kann, aber normalerweise nutzt es sie nur, wenn es dazu gezwungen wird."
"Sobald wir verstehen, wie das Gehirn diese Entscheidungen trifft, sind wir in der Lage, Wege zu ermutigen, diese zu übernehmen, wenn dies erforderlich ist, insbesondere im Fall von Hirnschäden."
Verhalten schafft molekulare Veränderungen im Gehirn, sagte Fanselow. „Wenn wir die molekularen Veränderungen kennen, die wir bewirken wollen, können wir versuchen, diese Veränderungen durch Verhalten und medikamentöse Therapie zu ermöglichen. Ich denke, das ist die beste Alternative, die wir haben. Zukünftige Behandlungen werden nicht nur verhaltensbezogen oder pharmakologisch sein, sondern eine Kombination aus beiden. “
Die Studie wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften.
Quelle: Universität von Kalifornien-Los Angeles
