Forschende des Max-Planck-Instituts für biologische Intelligenz haben in einer Studie neue Einblicke in die Entstehung der Falten in der Großhirnrinde gewonnen, die bei Menschen und einigen Tierarten wie Primaten, Walen, Delfinen und Schweinen vorkommen.

Diese Falten, bestehend aus Furchen und Erhebungen, vergrößern die Oberfläche des Gehirns und werden mit höheren kognitiven Fähigkeiten wie Sprache, Gedächtnis, Kreativität und Planung in Verbindung gebracht. Die Studie zeigt, dass die Faltenbildung durch eine Kombination aus Zellwanderung, Zelladhäsion und der Anzahl bestimmter Nervenzelltypen beeinflusst wird.

Im normalerweise glatten Mäusegehirn wurden durch genetische Veränderungen Falten erzeugt, indem die Adhäsion von Nervenzellen reduziert und die Anzahl von Vorläuferzellen, aus denen Nervenzellen entstehen, erhöht wurde. Diese Modifikationen führten zu komplexen Mustern aus Furchen und Erhebungen in der Großhirnrinde. Die Forschenden stellten fest, dass die Art der Vorläuferzellen die Form der Falten bestimmt: Eine Erhöhung sogenannter intermediärer Vorläuferzellen begünstigt die Bildung von Furchen, während eine Zunahme apikaler Vorläuferzellen im frühen Entwicklungsstadium die Bildung von Erhebungen fördert.

Die Ergebnisse basieren auf Experimenten mit speziellen Mausmodellen, Einzelzellsequenzierung und Computersimulationen. Frühere Arbeiten des Teams hatten bereits gezeigt, dass Adhäsionsmoleküle, die Nervenzellen beim Aneinanderhaften unterstützen, die Zellwanderung beeinflussen und bei deren Fehlfunktion Furchen in der Mäusehirnrinde entstehen. Die neuen Erkenntnisse deuten darauf hin, dass die Kombination aus Zellwachstum, Zelldichte und Wanderungsverhalten die charakteristischen Strukturen der Großhirnrinde prägt. Diese Erkenntnisse liefern Hinweise auf die Evolution, Funktion und Gesundheit des Gehirns und könnten zukünftige Forschung zu den Ursachen individueller Unterschiede in den Faltungsmustern der Großhirnrinde anregen. Solche Unterschiede könnten Aufschluss über die Zusammenhänge zwischen Gehirnform, kognitiven Fähigkeiten und Krankheiten geben.

Original Paper:

Cortex Folding by Combined Progenitor Expansion and Adhesion-Controlled Neuronal Migration

Seung Hee Chun, Da Eun Yoon, D. Santiago Diaz Almeida, Mihail Ivilinov Todorov, Tobias Straub, Tobias Ruff, Wei Shao, Jianjun Yang, Gönül Seyit-Bremer, Yi-Ru Shen, Ali Ertürk, Daniel del Toro, Songhai Shi, and Rüdiger Klein
Nature Communications

Redaktion: X-Press Journalistenbüro GbR

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