Neurogenese: Lernen lohnt sich!

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Die Sendung mit der Maus, jeder kennt sie und hat auch schon einmal in das Programm reingeschaltet. Auch ein Wissenschaftler, Gerd Kempermann, bedient sich gerne dieser Figur, um das komplexe Thema der adulten Neurogenese im Hippocampus zu erklären, ein Gebiet auf dem er weltweit führend und eine Instanz ist. In einem in Trends of Neuroscience publizierten Artikel fasst er die Fakten zusammen, die nach heutiger Ansicht das Warum und Wofür der adulten Neurogenese ausmachen.
Neurogenese beschreibt grundsätzlich den Prozess der Bildung von Nervenzellen aus Vorläuferzellen. Dieser findet im Allgemeinen während der Embryonalentwicklung und in der frühen postnatalen Phase statt, wobei es sich bei der Letzteren, je nach Organismus und Gewebe um Wochen bis Jahre handeln kann. Im Zentralen Nervensystem, also dem Gehirn, Rückenmark und Augen hiess es ursprünglich, dass keine neuen Nervenzellen gebildet werden können und auch die Regenerationsfähigkeit verletzter Nerven stark eingeschränkt ist. Dies ist auch die Ursache für Blindheit oder Querschnittslähmung nach einer Nervenverletzung. Heutzutage weiss man allerdings, dass auch später im Leben Nervenzellen neu gebildet werden können. Im Gehirn findet dieser Prozess in ganz bestimmten Regionen statt, hauptsächlich in zwei neurogenen Regionen, die pluripotente Zellen enthalten, aus denen sich Nervenzellen neu bilden können. In besonderen Fällen, wie beispielsweise nach einem Schlaganfall, können aber auch in sonstigen Regionen des Gehirns neue Zellen aus Vorläufern entstehen.
Schön und gut, es gibt also einen Prozess namens Neurogenese bei dem neue Nervenzellen gebildet werden, d.h. Vorläuferzellen teilen sich, differenzieren, migrieren zu ihrem Zielgebiet und integrieren dort sogar in das bereits vorhandene Netzwerk. Nur wozu? Wofür ist die Neurogenese gut und warum findet sie fast ausschliesslich nur in 2 Regionen statt? Diese Frage stellen sich die Wissenschaftler seit geraumer Zeit und täglich kommt neues Wissen hinzu, um die bestehenden Hypothesen zu bestärken oder zu revidieren.

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Hippocampus einer Maus. Quelle: UliBB

Logisch erscheint, dass die Neubildung von Nervenzellen dazu gut ist alte abgestorbene Zellen zu ersetzen. In einer der beiden neurogenen Zonen des Gehirns, dem Hippocampus, scheint dies der Fall zu sein. Da der Hippocampus bekanntlicher mit Lern- und Erinnerungsprozessen in Verbindung steht, ist es eingängig, dass wenn eine Zelle stirbt, damit auch eine Erinnerung weniger vorhanden sein könnte. Zwar bleibt das Gehirn, in diesem Fall die Hirnregion des Hippocampus, funktionsfähig und wird nicht kleiner, da neue Zellen den Platz der Abgestorbenen einnehmen, doch sind die vorher da gewesenen Verbindungen zu benachbarten Zellen nicht mehr vorhanden, die erst dazu führen dass die Erinnerung dort gespeichert war.
In jungen Jahren findet die Neurogenese verstärkt statt und das Gehirn ist im allgemeinen viel plastischer, eine weitere Erklärung dafür, warum das Erlernen von Neuem im Alter immer schwieriger wird. Frühes Training lohnt sich, das ist die Hypothesen. Wurde etwas in jungen Jahren, in denen die Hirnstruktur noch recht dynamisch ist um viele Eindrücke zu verarbeiten, so wird sie auch im Alter besser neue Situationen meistern können.

Ist jedoch wenig neue Information zu verarbeiten, so wird man im Alter nicht wissen, wie sie mit einer neuen Umgebung umgehen soll.

In beiden Fällen findet die Neurogenese in jungen Jahren statt, doch wenn die neuen Nervenzellen nicht genutzt werden, so bauen sie keine neuen Verknüpfungen auf, die ein komplexeres Bild der Umwelt auch im späteren Leben verarbeiten können. Vielseitigkeit und Abwechslung lohnen sich also.

Auch im höheren Alter lohnt es sich das Hirn zu trainieren.

Wie oben erwähnt, findet auch im Erwachsenen Neurogenese statt und auch hier gilt: neue Nervenzellen, die genutzt werden, bilden neue Verbindungen aus und helfen ein komplexes Umfeld wahrnehmen zu können. Findet die Neurogenese aus irgendwelchen Gründen nicht statt, so ist dies nicht möglich und man ist verwirrt  und weiss nicht was man mit der zu verarbeitenden Information anfangen soll.

Da es im Leben darauf ankommt, immer wieder neue Situationen zu meistern, ist eine Erklärungsansatz für die Neurogenese im Hippocampus die, dass sie auch dem erwachsenen Gehirn die nötige Plastizität verleiht.

Leider lässt das Potential neue Nervenzellen aus Vorläufern herzustellen mit dem Alter immer mehr nach. Dazu kommt der verstärkte Abbau von existierenden Verbindungen und das Absterben von Nervenzellen. Da kein Nachschub mehr kommt, ist das zwangsläufige Resultat die Altersdemenz oder Senilität. Ursprünglich war der Mensch wohl nicht dafür konzipiert so lange zu leben, folglich war die Fehlfunktion des Gehirns im hohen Alter nie ein selektiver Nachteil im Laufe der Evolution.

ulimaus Neurogenese: Lernen lohnt sich!

Quelle Foto: UliBB

Fazit:
- lernen lohnt sich, immer neue Erfahrungen machen, ist nicht nur spannend, sondern hilft auch dynamischer auf Neues eingehen zu können.
- die Maus zu sehen macht auch Spass, wenn man kein kleines Kind mehr ist! Danke Maus!

Literatur:
KEMPERMANN, G. (2008). The neurogenic reserve hypothesis: what is adult hippocampal neurogenesis good for? Trends in Neurosciences, 31 (4), 163-169 DOI: 10.1016/j.tins.2008.01.002

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Kategorie: Wissenschaftsnews

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  1. [...] Es ist auch in dieser Region, in der Zeitlebens neue Nervenzellen gebildet werden, eine Besonderheit im erwachsenen Gehirn, da dies nicht überall stattfindet. Neue Nervenzellen erzetzen vermutlich nicht nur die alten abgestorbenen, sondern helfen auch neue Erinnerungen aufbauen zu können. In Tierversuchen ist eindeutig gezeigt worden, dass beispielsweise Mäuse die eine `spannende´Umgebung in ihrem Käfig vorfinden, viel Bewegung haben und neue Information verarbeiten müssen, viel mehr neue Nervenzellen bilden, als die Vergleichstiere, die in einem Standartkäfig ohne Spielsachen gehalten werden. Beim Menschen ist bewiesen, dass mit fortschreitendem Alter weniger neue Nervenzelle gebildet werden und somit das Erlernen und Speichern neuer Information auch immer schwieriger wird. Mehr dazu im bereits erschienenen Artikel `Neurogenese: Lernen lohnt sich´. [...]

  2. [...] Diese Abbildung zeigt in rot eine solche neugeborene Nervenzelle, die im Hippocampus der Maus markiert und mit Antikörpern sichtbar gemacht wurde. Sie ist aus aus einer in grün abgebildeten Vorläuferzelle entstanden, die bei Bedarf und dem nötigen Stimulus sich teilen, differenzieren  und neue Nervenzellen bilden kann. Die Bedeutung von Erlerntem in jungen Jahren und dem Weiterlernen im Alter, beschreibt auch der Artikel `Neurogenese, lernen lohnt sich´. [...]

  3. [...] Ebene nachgewiesen werden. So vergrössert sich eine Region des Hippocampus nachweislich (lernen lohnt sich, Visualizierung durch Magnetresonanztomgraphie). Der Mensch lernt auch tatsächlich besser mit [...]

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