Modell zeigt Entstehung lernender Organe

26. August 2022 12:06

Zürich - Forschende der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich sind der Antwort auf die Frage nähergekommen, wie aus embryonalen Zellen ein Gehirn entstehen kann. Ihre Arbeit zeigt, dass sie keinen fixen Bauplan in sich tragen. Stattdessen gibt es nach der jeweiligen Zellteilung eine Anleitung zur Vernetzung.

In den Genen von Lebewesen ist keine detaillierte Karte des Gehirns angelegt. Das zeigen Forschende der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) an einem von ihnen entwickelten Modell. Laut einer Mitteilung der ETH erklärt es, wie sich aus aus einem Mäusegehirn ein Hirn vom Reifegrad eines sechsjährigen Kindes entwickelt, nämlich mithilfe des sogenannten Axons, einem schlauchartigen Fortsatz von Nervenzellen.

Es liege auf der Hand, „dass die Anleitung zur Vernetzung in den Genen angelegt sein muss, sonst würde nicht bei allen Menschen ein ähnlich strukturiertes Gehirn entstehen“. Allerdings sei nicht das detaillierte Konnektom, also das komplexe Zielorgan, darin codiert, sondern eine kompakte Suchmethode. „Diese wird dann von den Axonen verwendet, die als lange Fäden den Kontakt zu anderen Zellen herstellen“, die genetisch mit ihrem eigenen Zellkern, dem Neuron, verwandt sind, erklärt Stan Kerstjens, Doktorand am Institut für Neuroinformatik von ETH und Universität Zürich.

In diesem Wachstumsmodell für Gewebe zeigen die Forschenden, dass Tochterzellen nach der Teilung jeweils eine ähnliche, aber eben nicht identische Genexpression wie ihre Vorläuferinnen haben und dass Zellen mit ähnlicher Genexpression räumlich nahe beieinander liegen. „Die Aktivität der Gene unterteilt das Gehirn also tatsächlich in verschachtelte, zusammenhängende Regionen“, so Kerstjens.

Mit ihrer Arbeit, die kürzlich in der Zeitschrift „PLOS Computational Biology“ veröffentlicht wurde, hätten die Forschenden verstehen wollen, wie ein lernfähiges Organ entsteht. „Und diese Arbeit zeigt uns nun, auf welchem Weg wir weiterforschen können.“ mm

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