Sociaal gedrag Syrische hamsters blijkt stuk ingewikkelder dan gedacht

Met behulp van de inmiddels welbekende ‘genschaar’ CRISPR/Cas9 blokkeerden onderzoeksters bij Syrische hamsters (goudhamsters) een neurochemische signaalroute van vasopressine (antidiuretisch hormoon), een stof die van grote invloed op het sociaal gedrag van de hamsters heeft, maar de diertjes gedroegen zich niet zoals de onderzoeksters dachten. Het sociaal gedrag van deze diertjes, die grotere overeenkomsten met mensen hebben dan muisjes, de ‘normale’ proefdieren, blijkt ingewikkelder in elkaar te zitten dan gedacht. Lees verder

Ontwikkeling van de hersens

Wie sich unser Gehirn entwickelt

Gehirn

Wie verändert sich unser Gehirn im Laufe des Lebens? © imaginima/ iStock.com

Wie groß ist das Gehirn eines normal entwickelten Sechsjährigen? Wann im Leben entwickeln sich bestimmte Hirnregionen besonders stark? Und in welchem Maße nimmt die Hirnmasse im Alter ab? Erstmals lassen sich solche Fragen nun auf Grundlage einer großen Datenbasis beantworten. Mit Hilfe von über 100.000 Hirnscans von Menschen aller Altersstufen haben Forscher standardisierte Referenzdiagramme erstellt. Diese geben Aufschluss über die typische Entwicklung unseres Gehirns im Laufe des Lebens und erlauben auch Einblicke in krankhafte Veränderungen. Die öffentlich zugängliche Datenbank soll in Zukunft eine wichtige Forschungsressource darstellen und könnte mit weiteren Ergänzungen ein Standardinstrument der klinischen Praxis werden.

In der Kinderheilkunde sind Wachstumskurven seit mehr als 200 Jahren Standard. An ihnen lässt sich schnell und einfach ablesen, ob beispielsweise Körpergröße, Kopfumfang und Gewicht eines Kindes in dem Bereich liegen, der für das entsprechende Alter zu erwarten ist. Auch unser Gehirn durchläuft im Laufe unseres Lebens gravierende Entwicklungen. Wie und wann genau diese typischerweise ablaufen, war allerdings bislang unklar. Zwar erlauben Magnetresonanztomographie-Aufnahmen Einblicke ins lebende Gehirn, doch die Datenbasis war bislang zu gering, um daraus allgemeine Standards abzuleiten.

Daten aus über 100 Studien

Diese Forschungslücke hat ein Team um Richard Bethlehem von der University of Cambridge nun geschlossen. Dazu trugen die Wissenschaftler in einem aufwendigen Verfahren Hirnscans von mehr als 100.000 Menschen weltweit zusammen, die in über 100 Studien veröffentlicht worden waren. Die Altersspanne der Probanden reichte dabei von ungeborenen Föten 115 Tage nach der Empfängnis bis hin zu 100-jährigen Senioren. „Auf diese Weise konnten wir die sehr frühen, raschen Entwicklungsschritte des Gehirns ebenso dokumentieren wie den langsamen Rückgang im Alter“, sagt Bethlehem.

Eine Herausforderung für die Forscher war die große methodische Variabilität der verschiedenen Studien. „Bei Daten aus der Bildgebung des Gehirns sind die Dinge etwas komplizierter, als wenn man einfach ein Maßband nimmt und die Größe oder den Kopfumfang einer Person misst“, sagt Co-Autor Jakob Seidlitz von der University of Pennsylvania. Zunächst mussten die Forscher die Daten also vereinheitlichen. Sie begannen mit einfachen Eigenschaften wie dem Volumen der grauen und der weißen Substanz und erweiterten ihre Arbeit dann auf feinere Details wie die Dicke des Kortex und das Volumen bestimmter Hirnregionen.

Meilensteine der Hirnentwicklung

Dabei belegten sie bedeutende Meilensteine der Hirnentwicklung, die zum Teil bereits vermutet worden waren, zum Teil neu entdeckt wurden. So zeigen die Daten, dass das Gehirn ab Mitte der Schwangerschaft bis zum dritten Lebensjahr besonders schnell wächst – von zehn Prozent seiner späteren Größe auf 80 Prozent. Die Graue Substanz, die aus Gehirnzellen besteht, erreicht im Alter von sechs Jahren ihr Maximalvolumen und nimmt danach ab. Die Weiße Substanz, die aus Verbindungen zwischen den Gehirnzellen gebildet wird, wächst bis kurz vor dem 29. Lebensjahr. Danach beginnt das Gehirn, sehr langsam wieder zu schrumpfen, wobei sich der Rückgang des Volumens ungefähr ab dem 50. Lebensjahr etwas beschleunigt.

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Da der Datensatz auch zahlreiche Aufnahmen krankhaft veränderter Gehirne beinhaltet, konnten die Forscher zusätzlich sehen, wie sich Krankheiten wie beispielsweise Alzheimer-Demenz auf unser Denkorgan auswirken. So nimmt das Gehirnvolumen bei Alzheimer-Patienten deutlich schneller ab, als es eigentlich für das jeweilige Alter der Betroffenen typisch wäre. „In Zukunft kann unser Referenzrahmen womöglich zur Beurteilung von Patienten eingesetzt werden, die auf Krankheiten wie Alzheimer untersucht werden“, sagt Bethlehem. „Indem Ärzte vergleichen, wie schnell sich das Gehirnvolumen eines Patienten im Vergleich zu Gleichaltrigen verändert hat, könnten sie mögliche Anzeichen einer krankhaften Neurodegeneration erkennen.“

Wachsende Datenbank

Bevor die neu erstellten Referenzdiagramme aber tatsächlich Eingang in die klinische Praxis finden, müssen sie den Forschern zufolge mit weiteren Daten ergänzt werden. Beispielsweise wäre es hilfreich, weitere Hirnscans von nicht-westlichen Personen zu integrieren, da diese bislang im Datensatz unterrepräsentiert sind. „Wir befinden uns mit unseren Gehirndiagrammen noch in einem sehr frühen Stadium“, erklärt Bethlehem. „Aber unsere Arbeit zeigt, dass es möglich ist, diese Instrumente durch die Zusammenführung großer Datensätze zu erstellen.“

Um weiteren Forschern zu ermöglichen, ihre Daten zum Projekt beizutragen, hat sein Team alle Daten frei zugänglich auf einer Webseite veröffentlicht und stellt ein Tool zur Verfügung, mit dem sich weitere Datensätze daran anpassen und integrieren lassen. „Wir gehen davon aus, dass wir die Diagramme ständig aktualisieren und auf diesen Modellen aufbauen werden, sobald neue Daten zur Verfügung stehen“, sagt Seidlitz. „Durch die Schaffung einer gemeinsamen Sprache für Hirnbilder haben wir die notwendige Brücke geschlagen, die dazu beitragen wird, Erkenntnisse aus der Bildgebung in die klinische Praxis zu bringen.“

Quelle: Richard Bethlehem (University of Cambridge) et al., Nature, doi: 10.1038/s41586-022-04554-y

Bron: bdw

Implanteerbare zonnecellen? Wat krijgen we nou?

hersenzonnencellen

Dit plaatje uit het artikel moet het idee weergeven. Rechts zie je hersencellen op zo’n zonnefolie (afb: TU Graz)

Als kop boven het persbericht van de TU Graz (Oost.) staat (in het Duits, ik vertaal het even)  Zenuwstimulering met behulp van implanteerbare minizonnecellen. Vervolgens gaat dat bericht verder met de mededeling dat een internationaal onderzoeksteam succesvol een idee had ontwikkeld en getest waarmee zenuwen (bedoeld wordt zenuwcellen; as) met lichtpulsen werden gestimuleerd. Dat zou een veelbelovende ontwikkeling zijn met talrijke mogelijkheden op het gebied van de geneeskunde. Van de zonnecellen in deze aanhef geen spoor. Lees verder

Veel hersenonderzoek werkt met te weinig proefpersonen

HersensVeel hersenonderzoek wordt gedaan met een (veel) te klein aantal proefpersonen om wetenschappelijk zinvolle resultaten te kunnen opleveren. De meeste experimenten met maar weinig deelnemers kunnen ook niet gereproduceerd worden en berusten vooral op toevalligheden, zo blijkt uit recent onderzoek van de universiteit van de (staat) Washington. Lees verder

Onbekend type hersencellen bij mensen ontdekt (?)

Eglantier

De net ontdekte eglantiercellen in mensenhersens (afb: Nature Neuroscience)

Amerikaanse en Hongaarse onderzoekers hebben een nog niet eerder onderkend type hersencel ontdekt in het menselijk brein. Deze cellen huizen in de hersenschors en zouden nooit eerder gezien zijn bij muisjes en andere labproefdieren. Lees verder

Longflora stuurt (auto)immuunreactie in de hersens

Microgliacellen ruimen plaques op

Microgliacellen zijn de vuilnismannen van de hersens

Onderzoekers van de universiteit van Göttingen (D) hebben aanwijzingen gevonden dat de longflora, de micro-organismen in de longen, invloed hebben op de activiteit van de microgliacellen in de hersens. Lees verder

Musks Neuralink beschuldigd van diermishandeling

Aapje speelt Pong

Aapje speelt Pong (afb: Neuralink)

Elon Musk timmert aan alle kanten hard aan de weg. Zo wil hij hersens van mensen verbinden met computers. Daar houdt zijn bedrijf Neuralink zich mee bezig. Voor die verbinding doet het bedrijf proeven met apen. Nu wordt Neuralink beschuldigd van diermishandelingen. Nog maar zeven van de 23 proefapen die aan de proeven deelnamen zijn in leven.
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Groot verschil tussen neuronen mensen en andere zoogdieren

Hersencellen

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Hersencellen van mensen hebben minder ionkanalen dan verwacht, als je die vergelijkt met die van andere zoogdieren. Dan krijg je meteen de speculatie dat dat verschil de zoogdier mens maakt tot zo’n ‘bijdehand’ exemplaar. Lees verder

Zelfs hersencellen nemen producten van darmbacteriën op

bakterievesikels

Hersencellen die de biomoleculen uit de bacterievesikels hebben opgenomen (afb: Stefan Momma)

Dat onze darmflora invloed op onze gezondheid heeft is inmiddels welbekend. Nu hebben Duitse en Amerikaanse onderzoekers laten zien hoe in vesikels verpakte biomoleculen van bacteriën worden opgenomen door allerlei cellen in muisjes, ook door hersencellen. Dit onderzoek zou het begrip over de invloed van bacteriën op onze gezondheid moeten vergroten, is het idee. Lees verder