Astrozyten als Schlüsselakteure im Gehirn: Neue Erkenntnisse zur Aufmerksamkeit

ST. LOUIS / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Eine bahnbrechende Studie der Washington University School of Medicine in St. Louis hat das Verständnis der Neuromodulation im Gehirn revolutioniert. Forscher haben herausgefunden, dass nicht die Neuronen, sondern die Astrozyten, lange als unterstützende Zellen betrachtet, die Hauptakteure bei der Steuerung von Aufmerksamkeit und Wachsamkeit sind.

Seit fast einem Jahrhundert galt die Annahme, dass Neuromodulatoren wie Noradrenalin direkt auf Neuronen wirken, um die Kommunikation im Gehirn zu regulieren. Eine neue Studie hat dieses lang gehegte Dogma umgestoßen und gezeigt, dass Astrozyten, die bisher als sekundäre Unterstützungszellen galten, die entscheidenden Vermittler sind. Wenn Noradrenalin im Gehirn freigesetzt wird, erkennen Astrozyten dies und setzen eigene chemische Botenstoffe frei, die die synaptische Aktivität dämpfen und neuronale Verbindungen neu organisieren.

Die Forscher der Washington University School of Medicine in St. Louis haben herausgefunden, dass Noradrenalin die Gehirnaktivität nicht durch direkte Wirkung auf Neuronen, sondern durch Astrozyten reorganisiert. Diese Entdeckung verändert grundlegend das Verständnis darüber, wie das Gehirn seine Netzwerke kommuniziert und aktiviert. Die Ergebnisse legen nahe, dass das gezielte Ansprechen von Astrozyten eine vielversprechende therapeutische Strategie zur Behandlung von Aufmerksamkeits- und Stimmungsstörungen sein könnte.

Astrozyten, die oft übersehen werden, spielen eine entscheidende Rolle bei der Umgestaltung der Kommunikation zwischen Gehirnzellen während Zuständen erhöhter Wachsamkeit oder Aufmerksamkeit. Die Forscher fanden heraus, dass Noradrenalin, ein mit Wachsamkeit, Aufmerksamkeit und Lernen assoziierter Gehirnstoff, die Gehirnkonnektivität und -funktion nicht durch direkte Wirkung auf die Neuronen verändert, sondern durch die Arbeit der Astrozyten, einer anderen, langsamer wirkenden Art von Gehirnzellen.

Diese Entdeckung, veröffentlicht in der Zeitschrift Science, fordert eine stärkere Fokussierung auf Astrozyten als therapeutische Ziele bei der Behandlung von Aufmerksamkeits-, Gedächtnis- und emotionalen Störungen. „Lehrbücher sagen uns, dass Neuromodulatoren wie Noradrenalin direkt auf Neuronen wirken – tatsächlich sagen uns Lehrbücher, dass im Gehirn alles um Neuronen geht“, sagte Thomas Papouin, PhD, Assistenzprofessor für Neurowissenschaften an der WashU Medicine und Hauptautor der Studie.

Die Forscher haben lange vermutet, dass Astrozyten das Potenzial haben, die Kommunikation zwischen Neuronen und damit den Informationsfluss im Gehirn neu zu gestalten. Aufgrund ihrer sehr feinen und weitläufigen Form sind diese Zellen ideal positioniert, um Neuromodulatoren wie Noradrenalin zu überwachen und zu erkennen. „Wir wollten die Idee testen, dass die Neuromodulation von Synapsen durch Noradrenalin ein Geschäft der Astrozyten ist“, sagte Papouin.

Um dies zu überprüfen, stimulierten Papouin und sein Team die Noradrenalinsekretion aus Mausgehirnzellen oder setzten Mausgehirnschnitte Noradrenalin aus und stellten fest, dass Noradrenalin die Verbindungen zwischen Neuronen schwächte, wie seit Jahrzehnten bekannt. Die Forscher fanden jedoch heraus, dass Noradrenalin auch die Aktivität der umgebenden Astrozyten auslöste. Einmal durch Noradrenalin aktiviert, produzierten Astrozyten ein zweites chemisches Signal, das sie auf Synapsen freisetzten, was zur Dämpfung der synaptischen Aktivität führte.

Selbst wenn die Fähigkeit der Neuronen, Noradrenalin direkt zu erkennen, entfernt wurde, war Noradrenalin immer noch in der Lage, neuronale Verbindungen neu zu organisieren. Wenn jedoch die Fähigkeit der Astrozyten, Noradrenalin zu erkennen oder darauf zu reagieren, offline genommen wurde, war Noradrenalin nicht in der Lage, die neuronale Konnektivität neu zu organisieren. Ihre Ergebnisse zeigen, dass Neuromodulatoren wie Noradrenalin neuronale Verbindungen im Gehirn durch Signalisierung über Astrozyten und nicht direkt auf Neuronen umorganisieren.

Die Ergebnisse deuten auch darauf hin, dass das Ansprechen von Astrozyten eine effektive Möglichkeit sein könnte, die Gehirnaktivität neu zu gestalten, um möglicherweise Gehirnstörungen zu behandeln. Papouins Team hat begonnen, bestehende Medikamente zu untersuchen, die angeblich auf Neuronen wirken, um festzustellen, ob sie Astrozyten benötigen, um wirksam zu sein. Wenn ja, könnten Astrozyten möglicherweise direkt für therapeutische Zwecke angesprochen werden.

Unseren KI-Morning-Newsletter «Der KI News Espresso» mit den besten KI-News des letzten Tages gratis per eMail - ohne Werbung: Hier kostenlos eintragen!