Frühe Gehirnentwicklung: Spontane Zellaktivitäten formen neuronale Verbindungen vor der Geburt

BerlinDie Verdrahtung des Gehirns beginnt schon vor der Geburt. Eine kürzlich in der Zeitschrift Science veröffentlichte Studie von Forschern der Yale-Universität zeigt, dass die frühe Gehirnentwicklung durch spontane Zellaktivität gesteuert wird. Diese Entdeckung hilft zu erklären, wie Neuronen beginnen, Verbindungen ohne jegliche sensorische Reize zu bilden.

Forscher haben die retinalen Ganglienzellen bei neugeborenen Mäusen untersucht. Diese Zellen erstrecken sich von der Retina und verbinden sich mit Neuronen im Colliculus superior. Bevor die Mäuse ihre Augen öffneten, zeigte die Studie, wie spontane Aktivität die Verzweigung von Axonen beeinflusst.

Hauptpunkte im Überblick:

• Synchronisierte Aktivitäten zwischen einer retinalen Ganglienzelle und umliegenden Zellen fördern die Verzweigung von Axonen.
• Nicht-synchronisierte Aktivitäten führen zur Eliminierung von Axonverzweigungen.
• Spontane Aktivitätsmuster sind in verschiedenen neuronalen Schaltkreisen weit verbreitet, nicht nur in der Netzhaut.

Hebbs Regel ist ein grundlegendes Konzept in der Neurowissenschaft und besagt, dass Neuronen, die gleichzeitig aktiviert werden, Verbindungen eingehen. Ursprünglich auf Lernen und Gedächtnis bezogen, hat diese Regel nun auch Bedeutung für die frühe Gehirnentwicklung.

Diese Erkenntnisse könnten das Verständnis von neurodevelopmentalen Störungen wie Autismus und Schizophrenie verbessern. Diese Erkrankungen stehen in Zusammenhang mit Problemen in der frühkindlichen Gehirnentwicklung. Wenn natürliche Gehirnaktivität entscheidend für die Bildung von Verbindungen ist, könnten Störungen dieser Aktivität zu besagten Erkrankungen führen.

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Diese Prinzipien können vielfältige Anwendungen finden. Ein Beispiel: Das Wissen darüber, wie frühe Gehirnaktivität Verbindungen formt, könnte bei der Behandlung von Gehirnverletzungen bei Erwachsenen hilfreich sein. In Zukunft könnten Techniken wie die Neuromodulation eingesetzt werden, um diese Muster nachzubilden und geschädigte Gehirnschaltkreise wiederherzustellen.

Diese Untersuchung deutet darauf hin, dass weitere Hirnregionen erforscht werden sollten. Sowohl der Hippocampus als auch die Cochlea zeigen natürliche Aktivität während ihrer Entwicklung. Das Studium dieser Bereiche könnte uns helfen, grundlegende Prinzipien für die Entstehung und Verbesserung neuronaler Schaltkreise zu verstehen.

Die Studie zeigt, dass sich die Verbindungen im Gehirn im Laufe der Zeit verändern. Selbst nach dem frühen Wachstum beeinflusst die Gehirnaktivität weiterhin diese Verbindungen und verbessert sie. Dieser Prozess unterstreicht die bemerkenswerte Flexibilität des Gehirns, sowohl während der Entwicklung als auch im gesamten Leben eines Menschen.

Künftige Studien werden untersuchen, wie diese natürlichen Aktivitätsmuster sich verändern, wenn neue Sinneserfahrungen beginnen, das Gehirn zu beeinflussen. Ein tieferes Verständnis dieser Veränderungen könnte uns helfen, mehr über das Zusammenspiel von genetischen Faktoren und Umweltbedingungen in der Gehirnentwicklung zu erfahren.