• Skip to main content
  • Skip to secondary menu
  • Zur Hauptsidebar springen

Lebensmittel- & Biotechnologie

Das Fachportal für Lebensmittelindustrie und Biotechnologie

  • Abonnement
  • Impressum
  • Welkin Media Verlag
  • Messekalender
Startseite » (Re-)Modellierer der Gehirnplastizität im Alter entdeckt

(Re-)Modellierer der Gehirnplastizität im Alter entdeckt

14. Oktober 2020 von Helmut Mitteregger

Neuronale kritische Phasen sind begrenzte Zeitperioden, in denen die Plastizität des Gehirns maximal ist und die Entwicklung des Gehirns an die Umwelt angepasst wird. Forscher der Scuola Normale Superiore in Pisa und des Jenaer Leibniz-Instituts für Alternsforschung haben die Rolle einer kleinen microRNA (miR-29) in diesen lernsensiblen Phasen der Plastizität aufgedeckt. Ein vorzeitiger Anstieg der miR-29-Konzentration in jungen Mäusen blockiert die kortikale Plastizität, wobei die Blockierung von miR-29 in erwachsenen Tieren eine Plastizität induziert, die typisch für jüngere sensible Phasen ist; ein Indiz dafür, dass miR-29 ein altersabhängiger Regulator der Entwicklungsplastizität ist.

Die postnatale Entwicklung des Gehirns ist nach der Geburt durch zeitlich begrenzte, funktionsspezifische Fenster hoher Plastizität gekennzeichnet (kritische oder sensible Phasen). Diese lernsensiblen Phasen treten auf, indem bestimmte Bereiche des Gehirns durch Reifungs- und Differenzierung-Prozesse weiter ausgebaut werden und somit leicht und schnell neuronale Verknüpfungen entstehen, die die Plastizität des Gehirns erhöhen. Der natürliche Spracherwerb bei Säuglingen ist das bekannteste Beispiel für so eine sensible Phase.
Die neuronale Plastizität gibt unserem Gehirn die Möglichkeit, sich das ganze Leben lang an neue Anforderungen anzupassen. Sie ist im erwachsenen Gehirn jedoch oft eingeschränkt, so dass Lernprozesse mühsamer ablaufen. Um zelluläre und molekulare Mechanismen zu identifizieren, die diese sensiblen Phasen öffnen und wieder schließen und im Zusammenhang mit dem Altern stehen, untersuchten Forscher der Scuola Normale Superiore (SNS) in Pisa, Italien, in Kooperation mit dem Leibniz-Institut für Alternsforschung – Fritz-Lipmann-Institut (FLI) in Jena und weiteren Partnern – die Plastizität der visuellen Hirnrinde (visueller Kortex) bei Mäusen.

Plastizität des visuellen Kortex

„Verbindungen in der visuellen Hirnrinde passen sich in kritischen Entwicklungsphasen maximal an visuelle Reize an. Das erlaubt uns, wichtige Regulatoren der Gehirnplastizität zu identifizieren“, berichten die beiden Seniorautoren der im Journal „EMBO Reports“ veröffentlichten Studie, Prof. Alessandro Cellerino, SNS und assoziierter Gruppenleiter am FLI in Jena und Prof. Tommaso Pizzorusso, Universität Florenz und Institut für Neurowissenschaften, NRC, in Pisa. Eine These geht davon aus, dass die Plastizität der Augendominanz mit dem Alter passiv abklingt; es wird jedoch immer deutlicher, dass die Plastizitätsniveaus durch Regulation alterns- und erfahrungsabhängiger molekularer Prozesse festgelegt werden, die die Plastizität der Schaltkreise entweder aktiv fördern oder unterdrücken („Plastizitätsbremsen“).
„Visuell-kortikale Schaltkreise, die zum visuellen System zählen und das Sehen ermöglichen, weisen während des frühen Lebens eine starke Plastizität auf und werden später durch molekulare Bremsen stabilisiert, die eine übermäßige Anpassung von Verknüpfungen über einen kritischen Zeitraum hinaus begrenzen“, erläutert Prof. Cellerino. Die zugrundeliegenden Mechanismen, die die Expression dieser Faktoren während des Übergangs von der Entwicklung bis zum Erwachsenenalter koordinieren, sind jedoch noch unbekannt.

miR-29 – altersabhängige Steuerung der Plastizität im visuellen Kortex

Um Faktoren zu identifizieren, die die postnatale Entwicklung des visuellen Kortex regulieren, wurden miRNA/RNA-Datensätze vom sich entwickelnden visuellen Kortex von Mäusen analysiert und zu unterschiedlichen Zeitpunkten miteinander verglichen: P10, Tag 10 nach der Geburt und unmittelbar vor der Augenöffnung sowie dem Einsetzen der sensiblen Phase, und P28, wenn der Mäusekortex seine funktionelle Reife erreicht hat.
Es gelang der Nachweis der microRNA-Familie miR-29 als einen altersabhängigen Regulator der Entwicklungsplastizität im visuellen Kortex. „Mit einem 30-fachen Anstieg war miR-29a die am stärksten hochregulierte miRNA während der sensiblen Phase“, erklärt Prof. Cellerino vom FLI/SNS. Die Regulation der miR-29-Familie ist in Fischen, Mäusen und Menschen auffallend konserviert. Darüber hinaus wurden mehr als die Hälfte der von miR-29-regulierten Ziele mit dem Alter herunterreguliert, einschließlich der Schlüsselregulatoren der Gehirnplastizität. Ein Hinweis darauf, dass miR-29a ein wichtiger Regulator nachgeschalteter Entwicklungsprozesse im Gehirn ist.

Re-Modellierung der Plastizität

Weitere Untersuchungen zeigten, dass ein vorzeitiger Anstieg der miR-29a-Konzentrationen in jungen Mäusen die jugendliche Augendominanz-Plastizität blockierte und ein frühes Auftreten perineuronaler Netze (PPNs) verursachte. PPNs sind spezialisierte Strukturen im zentralen Nervensystem, die für die synaptische Stabilisierung im erwachsenen Gehirn verantwortlich sind. Im sich entwickelnden sowie erwachsenen Gehirn spielen sie als Plastizitätsbremse eine entscheidende Rolle und halten bestehende Verbindungen zwischen Nervenzellen aufrecht.
Darüber hinaus konnten die Forscher zeigen, dass die Blockierung von miR-29a in adulten Tieren die entwicklungsbedingte Herunterregulierung der miR-29a-Ziele umkehrte und eine Form der das Auge betreffenden (okulären) Plastizität induzierte, die mit typischer physiologischer und molekularer Signatur der Plastizität in sensiblen Phasen ausgestattet war.
Zusammenfassend weisen die jetzt im Journal „EMBO Reports“ veröffentlichten Daten darauf hin, dass miR-29a ein wichtiger Regulator der Plastizitätsbremsen ist, der die altersabhängige Stabilisierung der visuellen kortikalen Verbindungen fördert. Die Beobachtung, dass miR29a ein Re-Modellierer ausgereifter neuronaler Netze ist, eröffnet neue, hoffnungsvolle therapeutische Perspektiven für miR-29a und andere miR-29-Familienmitglieder, um die Plastizität während des Alterns und die Regeneration von Hirnschädigungen zu fördern.

Originalpublikation:
Debora Napoli, Leonardo Lupori, Raffaele Mazziotti, Giulia Sagona, Sara Bagnoli, Muntaha Samad, Erika Kelmer Sacramento, Joanna Kirkpartick, Elena Putignano, Siwei Chen, Eva Terzibasi Tozzini, Paola Tognini, Pierre Baldi, Jessica CF Kwok, Alessandro Cellerino, Tommaso Pizzorusso. „MiR 29 coordinates age-dependent plasticity brakes in the adult visual cortex”. EMBO Rep (2020) e50431. DOI: 10.15252/embr.202050431

Die Plastizität des Gehirns lässt mit dem Alter stark ab. Der Anstieg von miR-29a stabilisiert die neuronalen Verknüpfungen und beendet damit die kritische Phase. | Grafik: Kerstin Wagner / FLI; Quelle: www.pixabay.com




Kategorie: Forschung, News Stichworte: Entwicklungsplastizität, Gehirnentwicklung, microRNA-Familie miR-29, miR-29a, PPNs

Weitere Nachrichten

Stephan Büttner übernimmt Vorsitz im Fachverband der Lebensmittelindustrie

Der Fachverband der Nahrungs- und Genussmittelindustrie hat eine neue Spitze gewählt: Mag. Stephan Büttner, CEO der AGRANA Beteiligungs-AG, übernimmt den Vorsitz für die kommenden fünf Jahre. Er folgt auf KR DI Johann Marihart, der den Verband fast … [Weiterlesen...] Infos zum Plugin Stephan Büttner übernimmt Vorsitz im Fachverband der Lebensmittelindustrie

AIT Poster Award 2025 prämiert zukunftsweisende Technologien

Der AIT Poster Award des Austrian Institute of Technology würdigt jährlich herausragende Forschungsprojekte mit wirtschaftlichem Anwendungspotenzial. Ziel ist es, junge Wissenschaftler:innen zu ermutigen, ihre innovativen Ideen frühzeitig in Richtung … [Weiterlesen...] Infos zum Plugin AIT Poster Award 2025 prämiert zukunftsweisende Technologien

Elektrischer Tunnelofen spart bis zu 40 % Energie

Mit dem E-Bake G2 präsentiert GEA einen neuen elektrischen Tunnelofen für die Industrie, bei dessen Entwicklung eine verbesserte Energieeffizienz und optimierte Prozesskontrolle im Mittelpunkt standen. Der neue Ofen ist ein bedeutender Schritt, um … [Weiterlesen...] Infos zum Plugin Elektrischer Tunnelofen spart bis zu 40 % Energie

Labortechnik & Analytik auf der LAB-SUPPLY Innsbruck

Am 25. Juni 2025 findet im Congress Innsbruck die LAB-SUPPLY statt – eine kompakte Tagesmesse, die sich als bedeutender Treffpunkt für Fachleute aus Labortechnik, instrumenteller Analytik und Life Sciences etabliert hat. Der persönliche Austausch … [Weiterlesen...] Infos zum Plugin Labortechnik & Analytik auf der LAB-SUPPLY Innsbruck

Haupt-Sidebar

Aktuelle Ausgabe

Newsletter

  • Newsletter Anmeldung
  • Newsletter Archiv

Messekalender

Juni 25
Ganztägig

LAB-SUPPLY Innsbruck 2025

Sep. 3
Ganztägig

SchraubTec Bochum 2025

Sep. 10
Ganztägig

LAB-SUPPLY Chemnitz 2025

Sep. 10
10. September - 11. September

all about automation 2025 – Wetzlar

Sep. 15
15. September - 19. September

drinktec 2025

Kalender anzeigen

Welkin Media News

Aktuelle Nachrichten aus unseren anderen Online-Portalen Österreichische Chemie Zeitschrift und Österreichische Kunststoffzeitschrift.

  • KraussMaffei zeigt neue PX-Serie und MC7-Steuerung
    am 18. Juni 2025 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Auf der K 2025 zeigt KraussMaffei die neue vollelektrische Spritzgießmaschinenserie PX, die intuitive Steuerung MC7, das Verfahren Chopped Fiber Processing sowie digitale und automatisierte Lösungen für die kunststoffverarbeitende Industrie. The […]

  • CMF als Sprachrohr für Nachhaltigkeit
    am 18. Juni 2025 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Chris Lefteri zeigt auf der K 2025, wie Kunststoffdesign mit CMF zum Träger nachhaltiger Botschaften wird. Sprenkel, Fließlinien oder Unregelmäßigkeiten in recycelten Kunststoffen werden nicht versteckt, sondern als ästhetische Qualitäten […]

  • TU Freiberg entwickelt Recyclingverfahren für Wasserstoffzellen
    am 18. Juni 2025 von Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Die TU Bergakademie Freiberg untersucht, wie Selten-Erd-Metalle aus ausgedienten Wasserstoffzellen effizient recycelt werden können. Im Projekt GrInHy3.0 gelang erstmals die Rückgewinnung per hydrometallurgischem Verfahren im Labormaßstab. Ziel […]

  • Edvanced Recycling vereint Innovation mit Praxiserfahrung
    am 17. Juni 2025 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Erema stellte am Stammsitz in Ansfelden die Kampagne „Edvanced Recycling – Erema Prime Solutions for Advanced Recycling“ vor und positioniert sich damit als Vorreiter im modernen Kunststoffrecycling. Im Rahmen eines Pressegesprächs gewährte […]

  • Gezielt steuerbare Permeabilität in Metallstrukturen durch 3D-Druck
    am 17. Juni 2025 von Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Das Fraunhofer ILT stellt eine LPBF-Methode vor, mit der sich Permeabilität direkt in metallischen 3D-Druck-Bauteilen realisieren lässt – ohne Nachbearbeitung, mit gezielt steuerbarer Porosität. Präsentation auf der Laser World of Photonics […]

  • Green. Smart. Nachwuchsorientiert: VDMA auf der K 2025
    am 17. Juni 2025 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Mit einem klaren Fokus auf Kreislaufwirtschaft, Digitalisierung und verantwortungsvolles Handeln setzt der VDMA auf der K 2025 starke Akzente. Im Zentrum steht das Forum „The Power of Plastics!“, das auf The post Green. Smart. […]

  • BASF kauft DOMO-Anteil an Alsachimie
    am 16. Juni 2025 von Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    BASF übernimmt den 49-prozentigen DOMO-Anteil an Alsachimie und stärkt ihre Position bei Polyamid-Vorprodukten. Mit der vollständigen Kontrolle über den Standort Chalampé will BASF die Versorgung mit Polyamid-Vorprodukten absichern und die […]

  • Sirmax gründet neue E&E-Sparte
    am 16. Juni 2025 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Der italienische Compoundeur Sirmax investiert drei Millionen Euro in eine neue Business Unit für den Elektro- und Elektroniksektor. Die internationale Ausrichtung wird durch den Ausbau der Werke in Italien, Indien, Polen und den USA sowie ein […]

  • Werner & Mertz und PreZero kooperieren für die Kreislaufwirtschaft
    am 13. Juni 2025 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Werner & Mertz und PreZero starten eine strategische Partnerschaft zur Förderung der Kreislaufwirtschaft. Im Zentrum steht die Recyclat-Initiative mit vollständig recyclingfähigen Verpackungen. Ein erstes Projekt: Waschmittelflaschen aus 100 […]

  • Dünnschichtsensoren optimieren Echtzeitkontrolle im Spritzguss
    am 13. Juni 2025 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Das Fraunhofer IST präsentiert auf der Automatica 2025 ein Sensorsystem zur Echtzeitüberwachung im Spritzguss. Dünnschichtsensoren und maschinelles Lernen ermöglichen eine automatisierte Qualitätskontrolle und die Nutzung nachhaltiger […]

Copyright © 2025 · Welkin Media Verlag