SAN DIEGO / LONDON (IT BOLTWISE) – Ein neues Forschungsprojekt hat eine vereinfachte und skalierbare Plattform für menschliche Neuronen entwickelt, die es ermöglicht, die Entstehung synchronisierter Gehirnrhythmen während der Entwicklung zu beobachten. Diese Innovation könnte entscheidend für das Verständnis von Erkrankungen wie Epilepsie und Autismus sein.
Die Frage, wie synchronisierte Rhythmen im menschlichen Gehirn während der Entwicklung entstehen, ist von zentraler Bedeutung für das Verständnis neurologischer Erkrankungen. Während EEGs einen Einblick in diese Gehirnwellen bieten, fehlt ihnen die Fähigkeit, die zellulären Prozesse zu entschlüsseln, die bei Störungen wie Epilepsie oder Autismus auftreten. Eine neue Studie hat nun eine vereinfachte, skalierbare 2D-Plattform für menschliche Neuronen eingeführt, die diese Lücke schließt.
Durch das Wachstum von neuronalen Netzwerken aus menschlichen Stammzellen auf mit Sensoren ausgestatteten Platten konnten Forscher die Entstehung sogenannter “geschachtelter Oszillationen” aufzeichnen. Diese komplexen Wellen innerhalb von Wellen spiegeln die in einem sich entwickelnden Gehirn beobachteten Muster wider. Dieses Hochdurchsatzmodell ermöglicht es Wissenschaftlern, systematisch zu testen, wie Medikamente und genetische Mutationen die Gehirnaktivität verändern, und bietet ein mächtiges neues Werkzeug für die neurobiologische Forschung.
Ein zentrales Element der Studie war die Rolle von GABA, einem Neurotransmitter, der von GABAergen Neuronen produziert wird und hilft, die Netzwerkaktivität zu stabilisieren und zu beruhigen. Die Forscher fanden heraus, dass die geschachtelten Rhythmen reduziert wurden, wenn die GABA-Signalübertragung blockiert wurde, und dass eine Erhöhung des Anteils an GABAergen Neuronen im Netzwerk dazu führte, dass diese Rhythmen früher entstanden.
Die Ergebnisse dieser und anderer Experimente zeigen, dass dieses vereinfachte 2D-neuronale Netzwerkmodell wesentliche Merkmale der Netzwerkreifung erfasst und die Skalierung und Kontrolle bietet, die für systematische Tests erforderlich sind. Diese Arbeit positioniert 2D-Netzwerke als komplementär zu dreidimensionalen Gehirn-Organoiden, die ebenfalls aus iPSCs hergestellt werden können und Aspekte der Gewebearchitektur, zellulären Vielfalt und Netzwerkaktivität nachbilden können.
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