Neurogenese: Können wir das Gehirn zur Regeneration zwingen?

Jüngste Studien deuten darauf hin, dass sich das Gehirn möglicherweise regenerieren kann (Bildquelle: ThinkStock)

Bis zum letzten Jahrhundert waren wir davon überzeugt, dass die Neurogenese - das heißt der Prozess der Erzeugung von Neuronen - auf die Zeit beschränkt war, in der die Tiere im Mutterleib ihrer Vorfahren blieben. Ein guter Beweis für diese Theorie ist die eingeschränkte Fähigkeit des Menschen, sich von einem Schlaganfall oder einer durch Unfälle verursachten neurologischen Schädigung zu erholen.

Im Laufe der Zeit fanden neue Forschungsergebnisse Hinweise darauf, dass sich das Gehirn anderer erwachsener Tiere regenerieren könnte. Dies ist beispielsweise bei den Kanarischen Inseln der Fall. Eine 1980 von Fernando Nottebohm von der Rockefeller University in New York veröffentlichte Studie zeigt, dass diese Vögel im Herbst die Gehirnzellen regenerieren, die sie im Winter verlieren.

Zu dieser Zeit verursachte die Entdeckung einige Wut in der wissenschaftlichen Gemeinschaft, wie der Artikel „Fantasy Fix“ in der Zeitschrift New Scientist vom 18. Februar 2012 besagt, der die Hoffnungen derer erneuert, die eine effektivere Behandlung benötigen. für Krankheiten wie die Parkinson-Krankheit. Obwohl einige Neurowissenschaftler sagen, dass dies bei erwachsenen Menschen nicht der Fall ist, fühlten sich andere inspiriert genug, um einen ähnlichen Prozess in unserer Spezies zu verfolgen.

Hirnregeneration bei Säugetieren

(Bildquelle: ThinkStock)

1992 isolierten die Forscher Samuel Weiss und Brent Reynolds von der University of Calgary, Alberta, Kanada, Gehirnzellen von Mäusen mit stammzellähnlichen Eigenschaften. In Laboratorien manipuliert, entstanden aus diesen Zellen neue Neuronen sowie andere Arten von Gehirnzellen.

In der Natur funktionieren diese "Mutterzellen" ähnlich. Fred Gage vom Salk Institute in Kalifornien stellte fest, dass die gleiche Substanz, die ihnen im Labor zugesetzt wurde, auch in der DNA dieser Säugetiere vorhanden ist. Darüber hinaus entdeckte Gages Team das Vorhandensein von Proteinen, die nur von "neugeborenen" Neuronen produziert werden.

Dank dieser Art von Forschung wurde festgestellt, dass bei erwachsenen Ratten die Neurogenese in mit Liquor gefüllten Gehirnhöhlen auftritt. Interessanterweise beginnt sich das Nervensystem in Form eines leeren Röhrchens zu entwickeln, das sich durch den "Rücken" des Embryos erstreckt. Hieraus entstehen später neu gebildete Neuronen für Gehirn und Rückenmark.

Und es sind nicht nur Mäuse, die neurogene Beweise haben. In den späten 1990er Jahren wurde entdeckt, dass erwachsene Affen auch im Hippocampus, einer Region des Gehirns, die als "Sitz des Gedächtnisses" gilt, neue Zellen bilden. Offensichtlich sind Affen viel menschlicher als Ratten, daher war diese Nachricht zu dieser Zeit sehr optimistisch.

Was ist mit Menschen?

Möglicherweise kann unser Gehirn auch im Erwachsenenalter neue Neuronen erzeugen (Bildquelle: ThinkStock)

Die große Neuigkeit kam, als Gages Team in der Lage war, das Gehirn von fünf krebskranken Menschen zu analysieren. Während diese Patienten am Leben waren, mussten die Forscher Bromdeoxyuridin (BrdU) injizieren, eine Substanz, die zum Nachweis der Zellproliferation in lebenden Geweben verwendet wird und sehr nützlich ist, um Tumore zu verstärken und Ärzten eine bessere Darstellung des Krankheitsstadiums zu ermöglichen. Interessanterweise wurde nach dem Tod dieser Patienten BrdU im Hippocampus aller Patienten nachgewiesen, was darauf hindeutet, dass in dieser Region neue Zellen erzeugt wurden.

Die Entdeckung hat sich mit großem Optimismus auf der ganzen Welt verbreitet, da es auf den ersten Blick so aussieht, als ob das Gehirn für widrige Situationen weitaus anpassungsfähiger ist, als die wissenschaftliche Gemeinschaft glaubte. Leider wurde eine solche Erfahrung noch nicht wiederholt. Andere bestätigen jedoch dasselbe Ergebnis.

Gerd Kempermann vom Zentrum für Regenerative Therapien in Dresden führte ein Screening von 15 verschiedenen Antikörpern durch, die zum Nachweis bestimmter Proteine ​​verwendet wurden, die von neu entstandenen Neuronen produziert wurden. Die Gehirne von 54 Menschen, die starben, als sie fast 100 Jahre alt waren, wurden analysiert.

Abbildung eines Neurons (Bildquelle: ThinkStock)

Überraschenderweise war das Ergebnis ähnlich wie zuvor bei Labor-Meerschweinchen: Das Vorhandensein von Hinweisen zeigte, dass im Hippocampus neue Zellen erzeugt wurden. In einem Interview mit der Zeitschrift New Scientist am 18. Februar 2012 stellte Dr. Kempermann fest, dass die Zellgeneration zwar mit zunehmendem Alter abnimmt, diese Aktivität jedoch auch bei älteren Menschen wahrgenommen werden kann.

Darüber hinaus konnte auch das Vorhandensein von Stammzellen im Gehirn des Homo sapiens nachgewiesen werden. Dieser Befund wurde nur von Patienten ermöglicht, die operiert wurden, um epileptische Anfälle zu behandeln. Die Behandlung besteht im Wesentlichen darin, Teile des Gehirns zu entfernen, wo diese Krämpfe um den Hippocampus entstehen.

So war es möglich, Stammzellen zu isolieren, die sich in diesen entnommenen Proben befanden. Obwohl diese Zellen nur eine begrenzte Kapazität für das Laborwachstum haben, können sie neue Neuronen erzeugen. Für Neurowissenschaftler ist dies eine großartige Nachricht, da dieses "Reservoir" an Zellen zur Behandlung von Schlaganfällen und Krankheiten wie Parkinson und Alzheimer genutzt werden könnte.

Neurogenese und wissenschaftliche Skepsis

Für die Wissenschaft gibt es immer noch keine Belege für die Neurogenese beim Menschen. (Bildquelle: ThinkStock)

Wie zu erwarten ist, sind einige Wissenschaftler gegen die Annahme, dass beim erwachsenen Menschen eine Neurogenese möglich ist. In einem Artikel, der in der Zeitschrift Nature (Bd. 478; S. 333) veröffentlicht wurde, erklärt der berühmte Neurowissenschaftler Pasko Rakic, dass die in Mäuseexperimenten gefundenen Daten nicht auf den Menschen angewendet werden können.

Als ob das nicht genug wäre, behauptet Rakic, dass die Verwendung von BrdU in solchen Experimenten unzuverlässig ist, da die Substanz die Zellteilung induzieren kann. Daher werden heute viele Tests mit Antikörpern durchgeführt, die von neuen Neuronen erzeugte Proteine ​​identifizieren. Es besteht jedoch noch kein Konsens darüber, welche Proteine ​​das Vorhandensein neu erzeugter Neuronen zuverlässig identifizieren können. Darüber hinaus wurden Experimente, die das Vorhandensein von Neurogenese bei Affen fanden, nur mit BrdU durchgeführt.

Grob gesagt, fassen Wissenschaftler, die die Neurogenese noch immer zweifelhaft sehen, die Situation so zusammen, dass es keine Anhaltspunkte dafür gibt, dass ein solches Phänomen in der Großhirnrinde auftritt, und dass es widersprüchliche Anhaltspunkte für die Entstehung neuer Neuronen im Riechkolben gibt - der für die Neuronen verantwortlichen Gehirnregion. Gerüche, die wir fühlen - und dass die Evidenz für den Hippocampus begrenzt ist, dessen Neurogenese sich mit zunehmendem Alter zu verringern scheint und es nicht sicher ist, ob die verfügbare Menge in irgendeiner Weise nützlich sein könnte.

Die alte Vorstellung, dass sich das erwachsene menschliche Gehirn nicht regenerieren kann, mag zutreffen. Laut Rakic ​​und anderen Wissenschaftlern ist es sehr wahrscheinlich, dass unser Gehirn im fortgeschrittenen Alter eher stabil als anpassungsfähig ist. Für Patienten mit neuronalen Erkrankungen oder Verletzungen besteht jedoch noch Hoffnung: Labor-generierte Neuronen in das Gehirn des Patienten zu transplantieren.

Leider ist die Menschheit noch weit davon entfernt, diese Techniken in Krankenhäusern und Kliniken auf der ganzen Welt einzusetzen. Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass wir bereits die ersten Schritte unternehmen, um dies zu verwirklichen.