Max Planck Florida Institute for Neuroscience

Neues Institut führt Spitzenforscher auf dem Gebiet der Neurowissenschaften zusammen, um die Geheimnisse des Gehirns zu entschlüsseln

Die Neuverdrahtung des Gehirns hält ein Leben lang an

Auf dem College nannten sie ihn wegen seiner Figur und seines ausgeprägten Willens einfach stump – Baumstumpf. Heute ist der ehemalige Footballspieler Samuel Young ein anerkannter Neurowissenschaftler.

Das Max-Planck-Institut in Florida (MPFI) gab heute bekannt, dass der Neurowissenschaftler Ryohei Yasuda von der Duke Universität die wissenschaftliche Leitung der Forschungsgruppe für neuronale Signalleitung übernehmen wird.

Wissenschaftler am Max Planck Institut in Florida rekonstruieren erstmals ein räumliches Modell einer kortikalen Säule

Auf dem College nannten sie ihn wegen seiner Figur und seines ausgeprägten Willens einfach stump – Baumstumpf. Heute ist der ehemalige Footballspieler Samuel Young ein anerkannter Neurowissenschaftler.

Alle unsere Erlebnisse formen uns zu dem, der wir sind. Aber nicht als lose Sammlung von Augenblicken bildet unser Gehirn das Gedächtnis, sondern im Hippocampus werden zusammenhängende Erinnerungsstränge angelegt. Wenn eine Maus eine Gedächtnisaufgaben ausführt oder durch den Raum navigiert, werden im Hippocampus bestimmte Gehirnzellsequenzen aktiviert, und sie werden wieder reaktiviert, sollte diese Aufgabe wiederholt werden. Unser Ziel ist, auf Schaltkreisebene zu verstehen, wie spezifische Zelltypen im Hippocampus wechselwirken, um derartige erinnerungs-relevante, neuronale Sequenzen zu bilden.

Proteine der Neurexin-Familie sind dafür verantwortlich, präsynaptische Nervenendungen mit ihren postsynaptischen Gegenstücken zu verankern. Sie sind wichtig für die Bildung und die korrekte Funktion von Synapsen. Bei manchen Schizophrenie- und Autismuspatienten fehlt aufgrund einer Genmutation ein Mitglied der Neurexin-Familie, Neurexin1α (NRXN1α). Wir konnten zeigen, dass das Fehlen von NRXN1α bestimmte Synapsen im Furchtzentrum des Gehirns, der Amygdala, stark beeinträchtigt, was zu Komplikationen beim Lernen und Verstehen von Furcht induzierenden Stimuli führt.

Chandelierzellen sind inhibierende Interneurone, die gezielt das Axon-Initialsegment von Pyramidenzellen im Kortex innervieren, wodurch sie deren Signalgebung komplett unterdrücken können. Wir haben durch eine Kombination von genetischen und optischen Methoden ein bestimmtes Zelladhäsionsmolekül entdeckt, das notwendig und hinreichend für die spezifische Synapsenbildung der Chandelierzellen ist. Wird das entsprechende Gen im Erbgut der beteiligten Neurone gestört, kommt es zu schwerwiegenden Fehlbildungen des neuralen Netzwerkes.

Unsere unterbewusste Fähigkeit, routinierte Bewegungsabläufe beinahe mühelos ausführen zu können, wird oft Muskelgedächtnis genannt. Diese Erinnerungen werden aber nicht im Muskel selbst, sondern im Kleinhirn gespeichert. Obwohl hier zu jeder Zeit ganze Fluten von neuronalen Signalen eintreffen, wird das Muskelgedächtnis glücklicherweise nicht ständig umgeschrieben; dies geschieht nur unter stark regulierten Bedingungen. Den Schlüssel hierzu bildet eine Gruppe inhibitorischer Nervenzellen des Kleinhirns, genannt molecular layer interneurons (MLIs), von denen dieser Bericht handelt.

Mit der CRISPR/Cas9-Methode kann das Erbgut von Zellen präzise und effizient verändert werden, mit bisher unübertroffener Einfachheit und Schnelligkeit. Im Gehirn war CRISPR/Cas9 bisher nicht erfolgreich, weil die Methode bei älteren, ausdifferenzierten Zellen nicht funktioniert. Nun wurde entdeckt, wie man durch die Kombination von CRISPR/Cas9 und einem Virus die Effizienz der Methode um Größenordnungen steigern kann, sodass sie auch in ausgereiften, sich nicht mehr teilenden Nervenzellen funktioniert – und zwar unabhängig von der Gehirnregion, dem Zelltyp und dem Alter.