Adulte Neurogenese 

Bis in die 1960-er Jahre galt das Dogma, daß das erwachsene Gehirn keine neuen Neurone bilden kann. Seither weiß man, daß im Gehirn zwei Regionen existieren, in die zeitlebens neue Neurone integriert werden: der Bulbus olfactorius und der Gyrus dentatus des Hippocampus. Während ihrer Reifung besitzen die neugeborenen Neurone des Gyrus dentatus besondere physiologische Eigenschaften, die sie leicht erregbar und besonders plastisch machen. Gemeinsam mit verhaltensbiologischen Befunden deutet dies darauf hin, daß sie in besonderer Weise zu Funktionen des Hippocampus, wie dem Speichern und Abrufen von Gedächtnisinhalten, beitragen. Störungen adulter Neurogenese werden zunehmend mit neurologischen Erkrankungen und kognitiven Beeinträchtigungen im Alter in Verbindung gebracht.

1. Entwicklung und Alterung des adulten Stammzellpools

Der adulte Gyrus dentatus beherbergt eine kleine Population multipotenter Stammzellen, aus denen über verschiedene Vorläuferstaden zeitlebens neue Nervenzellen gebildet werden (adulte Neurogenese). Dieser Stammzellpool wird während der frühen Postnatalentwicklung angelegt und nimmt mit zunehmendem Alter ab - eine wichtige Ursache für die sinkende Neurogenese während der Alterung. Wann und wie der adulte Stammzellpool gebildet wird, wo der ontogenetische Usprung dieser Zellen liegt und warum und wie die adulte Stammzellnische altert, ist immernoch unklar.

2. Funktion von D-Cyclinen in adulten neuralen Stamm- und Vorläuferzellen

Als Schnittstelle zwischen Extrazellulärmillieu und Zellzyklusmaschinerie spielen D-Cycline eine Schlüsselrolle für das Voranschreiten des Zellzyklus (Progression der G1-Phase und G1/S-Phase-Übergang). Unsere bisherigen Untersuchungen zeigen, daß insbesondere Cyclin D2 wichtige Funktionen für die lebenslange Neurogenese im adulten Gyrus dentatus erfüllt. Welche Rolle D-Cycline für die Proliferation, Differenzierung und das Schicksal adulter Stamm- und Vorläuferzellen im Gyrus dentatus haben, ist unbekannt. Dies und die Funktion von D-Cyclinen während der Entwicklung des Gyrus dentatus und des adulten Stammzellpools ist Gegenstand laufender Untersuchungen.

Kortikale Spreading depolarizations

Das Phänomen der kortikalen Streudepolarisation (CSD) wurde erstmals vor etwa 70 Jahren durch den Brasilianischen Physiologen Aristides P. Leao beschrieben. Seither wurde es in verschiedenen Spezies wie Nagetieren und Primaten nachgewiesen. Während einer CSD kommt es zur Deploarisation von Neuronen und Gliazellen, welche sich wellenförmig vom Auslöseort über die ipsilaterale graue Substanz ausbreitet. Durch die massiven Ionenverschiebungen kommt es zur einer vorübergehenden Depression der spontanen Hirnaktivität ("spreading depression"), parallel kommt es zu metabolischen und hämodynamischen Reaktionen. In der jüngeren Vergangenheit konnten CSD auch beim Menschen nachgewiesen werden. So treten sie bei ischämischen und hämorrhagischen Hirninfarkten, traumatischen Hirnverletzungen und Migräne auf. Wie neueste experimentelle und klinische Studien zeigen, führen CSD im Kontext dieser Pathologien häufig zu zusätzlichem Zelluntergang (z.B. Infarktprogression in die hypoxische Penumbra hinein nach ischämischen Schlaganfall; Auslöser verzögerter ischämischer Schlaganfälle nach Subarachnoidalblutung) und neurologischen Defiziten. Demgegenüber sind CSD im gesunden Hirn reversibel und ziehen keinerlei Schädigung des Hirnparenchyms nach sich. Vielmehr induzieren sie hier Toleranz gegenüber ischämischen Schädigungen und erhöhen die Plastizität sowohl in direkt betroffenen und entfernten Hirnarealen (z.B.  Heraufregulation von Plastizitätsmarkern und Bildung neuer Gliazellen im Kortex, Steigerung hippocampaler Neurogenese). Derzeit widmen wir uns der Frage, wie genau CSD den Prozess der adulten Neurogenese beeinflußt und welche verhaltensbiologischen Konsequenzen daraus resultieren. Dies hilft uns zu verstehen, wie CSD zur Pathogenese der Migräne beiträgt oder inwieweit sie Reorganisationsprozesse nach malignen Hirnschädigungen fördern kann.