Die Alterung des Gehirns beschäftigt Wissenschaftler seit Jahrzehnten. Eine aktuelle Studie zeigt, dass neuronale Hyperaktivität und nicht deren Rückgang die Ursache für den altersbedingten kognitiven Abbau sein könnte.
Nematoden C. elegans.
Bild: Queensland Brain Institute
Forscher der Universität Nagoya haben entdeckt, dass die Hyperaktivierung bestimmter Neuronen eine Schlüsselrolle bei der Hirnalterung spielt. Diese Entdeckung, veröffentlicht in den
Proceedings of the National Academy of Sciences, eröffnet neue Perspektiven, um den kognitiven Abbau zu verlangsamen.
Die Studie basierte auf dem Fadenwurm
Caenorhabditis elegans, einem Modellorganismus, der biologische Mechanismen mit dem Menschen teilt. Die Forscher beobachteten, dass bestimmte Neuronen mit zunehmendem Alter hyperaktiv werden und dadurch die Gehirnfunktionen stören.
Durch die Manipulation der Ernährung der Nematoden gelang es den Wissenschaftlern, diese neuronale Hyperaktivität zu reduzieren. Dieser Ansatz legt nahe, dass diätetische Veränderungen die kognitiven Funktionen beim Menschen erhalten könnten.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Hyperaktivierung der Neuronen AWC und AIA besonders problematisch ist. Diese Neuronen, die für das assoziative Lernen entscheidend sind, werden mit zunehmendem Alter dysfunktional und beeinträchtigen verhaltensbezogene Gedächtnisfunktionen.
Diese Forschung stellt die Annahme infrage, dass der kognitive Abbau ausschließlich auf eine verminderte neuronale Aktivität zurückzuführen ist. Sie unterstreicht die Bedeutung der Regulierung von Hyperaktivität, um eine gesunde Gehirnfunktion aufrechtzuerhalten.
Kopf eines Nematoden C. elegans mit fluoreszierenden roten Neuronen.
Bild: Kentaro Noma
Die Forscher planen nun, Strategien zur Modulation der neuronalen Aktivität zu erforschen. Diese Arbeiten könnten den Weg für präventive Maßnahmen gegen die Hirnalterung ebnen.
Schließlich unterstreicht diese Studie die Bedeutung der Forschung an Modellorganismen wie
C. elegans. Diese kleinen Würmer bieten wertvolle Einblicke in biologische Mechanismen, die auf den Menschen übertragbar sind.
Was ist neuronale Hyperaktivität?
Neuronale Hyperaktivität tritt auf, wenn bestimmte Neuronen übermäßig aktiv werden und die normale Kommunikation zwischen den Gehirnzellen stören. Dieses Phänomen kann zu kognitiven Dysfunktionen führen.
Bei älteren Menschen ist diese Hyperaktivität oft mit Veränderungen in den neuronalen Netzwerken verbunden. Diese Veränderungen können das Gedächtnis, das Lernen und andere essentielle Gehirnfunktionen beeinträchtigen.
Aktuelle Studien deuten darauf hin, dass neuronale Hyperaktivität eine kompensatorische Reaktion auf den Verlust von Neuronen sein könnte. Diese Kompensation wird jedoch letztendlich schädlich und beschleunigt den kognitiven Abbau.
Das Verständnis dieses Mechanismus ist entscheidend für die Entwicklung gezielter Therapien. Durch die Regulierung der neuronalen Aktivität könnte es möglich sein, die Gehirnfunktionen trotz des Alterns zu erhalten.
Warum wird C. elegans zur Erforschung des Gehirns verwendet?
Caenorhabditis elegans ist ein weit verbreiteter Modellorganismus in der Biologie. Mit nur 302 Neuronen ist sein Nervensystem einfach, aber funktionsfähig, was präzise Studien zu neuronalen Mechanismen ermöglicht.
Dieser Fadenwurm teilt viele Gene und biologische Pfade mit dem Menschen. Dies macht ihn zu einem wertvollen Werkzeug, um Prozesse wie die Hirnalterung zu untersuchen.
Darüber hinaus ermöglicht seine kurze Lebensdauer eine schnelle Beobachtung der Auswirkungen des Alterns. Forscher können Interventionen testen und deren Auswirkungen innerhalb weniger Wochen messen.
Schließlich erleichtert die Transparenz von
C. elegans die Beobachtung von Neuronen in Aktion. Diese Eigenschaft ist entscheidend, um zu verstehen, wie sich die neuronale Aktivität mit dem Alter verändert.
Quelle: Proceedings of the National Academy of Sciences