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Mo, 10.Apr.2000
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Das menschliche Gehirn hat das Potential zur Selbsterneuerung
Moderne Hirnforschung stürzt eine alte Lehrmeinung der Medizin

Die Zellen des Gehirns sind beim erwachsenen Menschen fest miteinander verknüpft und strukturiert, um dem Gedächtnis einen komplexen und sicheren Aufbau zu geben. Dieses alte Dogma der Hirnforschung haben die neuesten Forschungsergebnisse, die in letzter Zeit veröffentlicht wurden, beendet. In der Wissenschaftszeitschrift "Nature" berichtet die amerikanische Forscherin Sherre Florence von der Vanderbilt Universität, dass im Gehirn von Affen Nervenzellen nach einem neurologischen Schaden die Reichweite ihrer Ausläufer (Dentriden) verdoppelt haben. Die untersuchten Affen wiesen Verletzungen auf, die eine Signalübertragung -der sensorischen Nervenbahnen der Hand- zur Großhirnrinde nicht mehr ermöglichten. Die im Gehirn (Kortex) betroffenen Nervenzellen suchten sich daraufhin neue Aufgaben: Mit Hilfe von bildgebenden Untersuchungsverfahren fand Florence heraus, dass die anfänglich "arbeitslosen" Zellen Verbindungen zu weiter entfernt gelegenen Neuronen im Kortex aufgenommen hatten. Die neuen Kontakte schienen voll funktionsfähig zu sein, was ein verändertes Aktivitätsmuster der betroffenen Hirnareale zeigte. 

Weiterführende Studien wurden im Fachblatt "Nature Medicine" veröffentlicht. Darin berichten Fred H. Gage vom Salk Institute for Biological Studies und seine Kollegen, dass sich Zellen im menschlichen Gehirn sogar teilen können. Bisher waren die Forscher der Meinung, dass Hirnzellen schon kurz nach der Geburt aufhören, sich zu vermehren bzw. zu teilen. 

Nun ist sicher, so Gage: "Das menschliche Gehirn behält im Verlaufe des gesamten Lebens das Potential zur Selbsterneuerung." 

Gage und seine Kollegen untersuchten die Gehirne von fünf schwedischen Patienten, die an Krebs gestorben sind. Die Patienten hatten vor ihrem Tod den Wirkstoff Bromodesoxyuridin erhalten. Diese Substanz wird schnell in Zellen integriert, die sich teilen. Die Forscher suchten in den Gehirnen der Verstorbenen daher gezielt nach der chemischen Substanz. Im Gyrus dentatus wurden sie fündig. Dieses Gehirnareal gehört zum Hippocampus, der eine zentrale Rolle beim Lernen und Erinnern eines Menschen erfüllt. 

Einen weiteren Hinweis auf die enorme Plastizität des Gehirns haben Edward Jones von der Universität Kalifornien in Davis und Tim Pons von der Wake Forest-Universität im Fachblatt "Science" veröffentlicht. Bei Affen, denen die Armnerven durchtrennt wurden, sind die davon betroffenen Areale des Gehirns geschrumpft. Benachbarte Gehirnareale haben sich dagegen ausgeweitet. Bei weiteren Untersuchungen fanden die Forscher außerdem Veränderungen im Thalamus (Hauptteil des Zwischenhirns und Verbindung zum Großhirn). Dort wurden Nervenbahnen, die ursprünglich Signale der Arme zum Großhirn weitergeleitet hatten, den Neuronen für das Gesicht zugeordnet. "Wir haben zeigen können, dass mindestens ein Drittel des gesamten sensomotorischen Kortex die Fähigkeit besitzt, sich zu reorganisieren bzw. neu zu organisieren, darüber hinaus konnten wir feststellen dass wenigstens ein Drittel des Thalamus ebenfalls die Fähigkeit hat sich neu zu organisieren". 


Im Großhirn von Erwachsenen bilden sich doch neue Zellen 


In der Großhirnrinde erwachsener Affen entstehen ständig neue Hirnzellen die auch in die komplexen Strukturen und Hirnabläufe eingebunden werden, berichteten US-Wissenschaftler. Das Hirn von Menschenaffen dem menschlichen Gehirn in seinen wichtigsten Strukturen ähnlich. Daher lässt sich die Entdeckung mit hoher Wahrscheinlichkeit auch auf das menschliche Gehirn übertragen. Die Entdeckungen der Wissenschaftler stürzt die fast ein Jahrhundert alte Lehrmeinung, dass Hirnzellen nur in den ersten Lebensjahren wachsen und sich verknüpfen können. Die neue Erkenntnis könnte zu besseren Behandlungsmethoden bei Hirnverletzungen und Krankheiten wie Alzheimer führen. 

Neue Neuronen in komplexen Hirnregionen
Charles Gross und Elizabeth Gould von der Universität Princeton konnten belegen, dass neue Neuronen sogar in den komplexesten Regionen des ausgewachsenen Hirns gebildet werden. Die als Neurogenese bezeichnete Neubildung von Nervenzellen ist schon seit einiger bei Vögel und Ratten bekannt. 

Für den Menschen und die im Hirnaufbau ähnlichen Menschenaffen galt bisher, dass sich Hirnzellen nach den ersten Lebensjahren nicht mehr erneuern oder vermehren können. Die alte Lehrmeinung besagte, dass das Gehirn Verletzungen oder Erkrankungen nicht regenerieren kann. Anders als andere Zellstrukturen, hätte das Gehirn nicht die Gabe der Selbstheilung. 

Dieses Dogma war durch die Forschungsergebnisse der letzten zehn Jahre bereits ins Wanken geraten: In verschiedenen alten Hirnregionen aus der Frühzeit der Evolution - etwa dem Riechsystem, dem Hippokampus und Amygdalla - hatte man schon bei erwachsenen Primaten neugebildete Neuronen nachweisen können. Die entwicklungsgeschichtlich neuere Großhirnrinde, der größte und komplexeste Teil des Hirns, galt bisher als Ausnahme für die Selbstregenerierung. 

Die Großhirnrinde (Neokortex) ist zuständig für Bewusstwerdung, logischen Verstand, Verhalten, Erkennen, Lernen und Entscheidungsfindung auf höchstem Niveau. Viele Wissenschaftler waren sich bisher sicher, dass eine Neurogenese in den neueren, höher entwickelten Hirnregionen nicht vorkomme. Schließlich brauche das Hirn eine stabile stützende Struktur um Erinnerungen zu speichern und abrufbar zu machen. "Das Gegenteil ist aber plausibeler:", so Gould, "Wenn Erinnerungen aus Erfahrungen gebildet werden, müssen diese eine Veränderung im Hirn hervorrufen können." 

Die Theorie der Hirnentwicklung wird nun zwangsläufig umgeschrieben. 

Viele neue Fragen stellen sich. Besonders im Zweifel steht jetzt die ebenso alte Annahme, dass die ersten drei Lebensjahre für die Entwicklung und Verknüpfung der Hirnzellen unersetzbar sind. Wahrscheinlicher (und teilweise schon nachgewiesen) ist, dass auch Erlebnisse in der Jugend und im fortgeschrittenen Alter die physische Hirnstruktur beeinflussen können. 

Die neuen Neuronen werden in der Auskleidung der Hirnventrikel gebildet (das sind großen, mit Flüssigkeit gefüllten Kammern tief im Hirn). Von dort legten die neuen Zellen beträchtliche Strecken zu den verschiedensten Regionen im Hirn zurück. 

Gould und Gross, nutzten eine Substanz namens BrdU, die bei einer Zellteilung mit in die DNA neuer Zellen eingebaut wird. Sie injizierten BrdU in das Gehirn von Rhesusaffen. 

In Abständen, von zwei Stunden bis sieben Wochen, suchten sie nach dem Auftreten der Substanz (BrdU) in den Neuronen der Großhirnrinde. In allen Tests wurden sie fündig. 
Laut dem Bericht im Fachblatt Science: Diese Zellen mit BrdU im Inneren mussten nach der BrdU-Injektion gebildet und bis in die Großhirnrinde weiter "gewandert" sein. Die jüngsten neuen Hirnzellen in den Ventrikeln waren noch unreif. Einige Tagen nach ihrer Entstehung hatten sie sich bereits zu reifen Neuronen der Großhirnrinde entwickelt. 

Diese neuen Forschungen zeigen, das es möglich ist, dass Gehirn zu gezielter Erneuerung von beschädigten Zellen zu steuern, wenn Verletzungen oder Erkrankungen wie Parkinson oder Alzheimer das Gehirn beschädigt haben.

Quelle: Nature, Nature Medicine, Science, Wissenschaftsmagazin Science

 

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