Neue Erkenntnisse zur Vielfalt menschlicher Gehirnzellen

Nervenzellen in der Hirnrinde bilden Subtypen, die sich in Funktion und Verschaltung unterscheiden

Forschende der Charité – Universitätsmedizin Berlin haben neue Erkenntnisse zur Diversität und Verschaltung von Zellen der menschlichen Großhirnrinde gewonnen. Hier beantworten Dr. Henrike Planert, Erstautorin der Studie, und Letztautor Dr. Yangfan Peng Fragen zu den Forschungsergebnissen.


Welche wissenschaftliche Fragestellung liegt Ihrer Studie zugrunde?

In der Hirnrinde befinden sich unterschiedliche Nervenzellen, wovon die erregenden Nervenzellen den Großteil ausmachen. Über diese Zellen weiß man recht viel aus Studien mit Nagetieren. Wie vielfältig sie in der menschlichen Hirnrinde sind und wie sie miteinander kommunizieren, war aber wenig bekannt. Wir waren daran interessiert, wie sich diese Zellen im Hinblick auf ihre elektrischen Aktivitätseigenschaften und ihr Aussehen untereinander unterscheiden und ob die Unterschiede einen Einfluss auf die Verbindungseigenschaften (Synapsen) zwischen ihnen haben. Kurz gesagt wollten wir wissen, ob man Subtypen mit Einfluss auf die Informationsverarbeitung im Gehirn beschreiben kann.

Wie sind Sie vorgegangen?

Wir haben Hirngewebe von Patienten aus neurochirurgischen Operationen (mit deren Einwilligung) genutzt, um nahe beieinanderliegende Nervenzellen zu vermessen und zu testen, ob sie miteinander verbunden sind (diese spezialisierten Zellen kommunizieren nämlich sowohl mit ihren Nachbarn als auch über Hirnareale hinweg). Wir haben dafür jeweils eine Zelle aktiviert und die elektrische Antwort von bis zu neun anderen aufgenommen. Die Zellen wurden dann mikroskopisch rekonstruiert, sodass wir auch anatomische Eigenschaften (zum Beispiel die Größe des Zellkörpers oder die Länge der Fortsätze) vergleichen konnten.

Was haben Sie herausgefunden?

Es hat sich eine große Vielfalt der Zellen und ihrer Synapsen gezeigt. Anhand dieser Unterschiedlichkeit beschreiben wir vier elektrische Subtypen. Außerdem konnten wir zeigen, dass die Subtypen unterschiedlich miteinander kommunizieren. Als Analogie eignet sich das Zusammenspiel verschiedener Teammitglieder im Fußball oder beim Lösen eines Problems. So könnte ein Subtyp aufgrund der Anatomie und Verschaltung eher für die Sammlung von Informationen verantwortlich sein, ein anderer dagegen besonders gut eingehende Informationen auf andere Nervenzellen verteilen. 

Was hat Sie überrascht?

Die zelluläre und synaptische Vielfalt eines einzelnen Zelltyps ist größer, als wir es erwartet hatten. Dies zeigt sich über Individuen hinweg. Es gibt Studien, die zeigen, dass eine größere Vielfalt Vorteile bei der Informationsverarbeitung mit sich bringt und der Befund ist alleine deshalb schon interessant.

Welches Fazit können Sie ziehen?

Nervenzellen in der Hirnrinde des Menschen unterscheiden sich überraschend stark voneinander – vermutlich stärker als bei der Maus. Sie bilden Subtypen, die auf spezifische Art und Weise miteinander kommunizieren. Diese Komplexität hat vermutlich Vorteile für die Verarbeitung von Informationen. Dieses bessere Verständnis für die Eigenschaften und das Zusammenwirken von Nervenzellen bildet eine Basis, um auch krankhafte Veränderungen und ihre Auswirkungen auf die Hirnfunktion zu erforschen.

 

 

Kontakt

Dr. Henrike Planert  & Dr. Yangfan Peng
Institut für Neurophysiologie
Charité – Universitätsmedizin Berlin


Links

 

 

Zurück zur Übersicht