Neurowissenschaftler stehen vor einem großen Hindernis bei der Entwicklung von Medikamenten zur Behandlung von Hirnstörungen. Wenn die Medikamente bei Mäusen wirklich gut wirken, bleiben sie bei der Behandlung von Menschen häufig zurück. Eine neue Studie schlägt nun einen möglichen Grund vor: Gehirnzellen in Mäusen aktivieren Gene, die sich stark von denen in menschlichen Gehirnzellen unterscheiden.
Mäuse und Menschen haben evolutionär konservierte Gehirne, was bedeutet, dass sie sehr ähnliche Gehirnarchitekturen haben, die aus ähnlichen Arten von Gehirnzellen bestehen. Theoretisch sind Mäuse daher ideale Testpersonen für Neurowissenschaftler, die normalerweise nicht in der Lage sind, in lebende menschliche Gehirne zu blicken.
Aus mysteriösen Gründen wirken Behandlungen, die im Gehirn der Maus wunderbar funktionierten, bei Tests am Menschen oft nicht.
Um herauszufinden, warum dies so ist, analysierte eine Gruppe von Wissenschaftlern des Allen Institute for Brain Science in Seattle Gehirne, die von Verstorbenen gespendet wurden, und Hirngewebe, das von Epilepsiepatienten nach einer Gehirnoperation gespendet wurde. Sie betrachteten speziell einen Teil des Gehirns, den medialen temporalen Gyrus, der an der Sprachverarbeitung und dem deduktiven Denken beteiligt ist.
Die Forscher sortierten fast 16.000 Zellen aus dieser Gehirnregion und identifizierten 75 verschiedene Zelltypen. Beim Vergleich der menschlichen Zellen mit einem Datensatz von Mauszellen stellten sie fest, dass Mäuse Gegenstücke hatten, die fast allen dieser menschlichen Gehirnzellen ähnlich waren.
Aber als sie sich anschauten, welche Gene in diesen Zellen ein- oder ausgeschaltet waren, stellten sie starke Unterschiede zwischen der Maus und den menschlichen Zellen fest.
Zum Beispiel ist Serotonin ein Neurotransmitter - oder eine Gehirnchemikalie -, der Appetit, Stimmung, Gedächtnis und Schlaf reguliert. Dies geschieht durch Bindung an Gehirnzellen über einen Rezeptor auf der Zelloberfläche, der wie ein Handschuh wirkt, mit dem ein Baseball gefangen wird.
Die Serotoninrezeptoren einer Maus befinden sich jedoch nicht in denselben Zellen wie beim Menschen, stellten die Forscher fest. Ein Medikament, das den Serotoninspiegel im Gehirn erhöht, wie es beispielsweise zur Behandlung von Depressionen verwendet wird, könnte es bei Mäusen an ganz andere Zellen abgeben als beim Menschen.
Sie fanden auch Unterschiede in der Expression von Genen, die helfen, Verbindungen zwischen Neuronen aufzubauen. Im Wesentlichen sieht die zelluläre Roadmap in unserem Gehirn möglicherweise ganz anders aus als bei einer Maus.
"Unter dem Strich gibt es große Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen unserem Gehirn und dem der Maus", sagte der Co-Senior-Autor Christof Koch, Chefwissenschaftler und Präsident des Allen Institute for Brain Science, in einer Erklärung. "Einer davon sagt uns, dass es eine große evolutionäre Kontinuität gibt, und der andere sagt uns, dass wir einzigartig sind."
"Wenn Sie Krankheiten des menschlichen Gehirns heilen wollen, müssen Sie die Einzigartigkeit des menschlichen Gehirns verstehen", fügte er hinzu. Die Ergebnisse wurden gestern (21. August) in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
