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Kahlschlag im Neuronenwald


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Gehirn & Geist Dossier - epaper ⋅ Ausgabe 4/2022 vom 26.08.2022
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Bildquelle: Gehirn & Geist Dossier, Ausgabe 4/2022

KABELSALAT | In der Hirnrinde liegen die Neurone eng gepackt (Zellkörper hier in Grün, Kerne in Blau). Um die Effizienz zu steigern, werden unnötige Verbindungen früh wieder gekappt.

Auf einen Blick: Zeit zum Auslichten!

1Im Lauf der Kindheit baut das Gehirn eine große Zahl an Nervenverbindungen ab – zu einer Zeit, in der wir viele neue Dinge lernen. Fachleute nennen den Vorgang »Pruning«.

2Entsteht anfangs ein Überschuss an Synapsen, können später gezielt jene verstärkt werden, die für die aktuellen Lebensumstände nötig sind. Der Rest verschwindet aus Effizienzgründen.

3Ein fehlerhaftes Pruning soll psychische Erkrankungen begünstigen. So geht Autismus häufig mit einer zu geringen Ausdünnung einher, Schizophrenie dagegen mit einer zu starken.

UNSER AUTOR

Frank Luerweg arbeitet als Wissenschaftsjournalist in Lüneburg. sich dann in der späten Kindheit und Pubertät wieder lichtet. Der US-Psychiater Irwin Feinberg prägte für das Phänomen 1983 den Begriff »synaptic pruning«.

Peter Huttenlocher war ein ausdauernder Mensch. In den 1970er Jahren begann er damit, Gewebeproben aus ...

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... menschlichen Gehirnen zu sammeln – von direkt nach der Geburt verstorbenen Kindern, verunglückten Motorradfahrern, Krebskranken, Greisen. Er entnahm den Toten kleine Blöcke ihrer Hirnrinde, zerschnitt diese in hauchzarte Scheiben und fotografierte sie unter dem Elektronenmikroskop. Von den Negativen fertigte er Abzüge an, 20 bis 30 pro Gewebeblock, jeder von einem anderen Dünnschnitt. Und dann begann er zu zählen.

Der Kinderneurologe interessierte sich nicht so sehr für die Nervenzellen, sondern vielmehr für die Verbindungen zwischen ihnen, die Synapsen. Akribisch durchforstete er die 17 000-fach vergrößerten Aufnahmen nach den Stellen, an denen die Neurone über den so genannten synaptischen Spalt hinweg Informationen austauschen. Penibel nummerierte er jeden seiner Funde, Probe für Probe, zunächst bei 21 Gehirnen, später kamen immer mehr dazu.

Auf diese Weise identifizierte Huttenlocher Zehntausende von Synapsen. Bald brütete er nicht nur im Labor über den Fotos, sondern auch zu Hause. Und er stieß dabei auf einen Befund, der ihn sein ganzes Forscherleben hindurch beschäftigen sollte: Während der Jugend büßt ein Mensch jede Menge Nervenverbindungen ein, nach Huttenlochers Berechnungen rund ein Drittel. Hatten Zweijährige auf den Fotos noch 1,6 Milliarden Synapsen pro Kubikmillimeter Hirngewebe, waren es bei den 15- und 20-Jährigen lediglich 1,1 Milliarden. In diesem Größenbereich blieb die Zahl bis ins hohe Alter; erst dann fiel sie weiter ab. In anderen Hirnregionen machte Huttenlocher danach ähnliche Beobachtungen: Während der Schwangerschaft und kurz nach der Geburt wuchern die Synapsen des Babys zu einem dichten Netzwerk heran, das

Wieso verlieren wir in jungen Jahren so viele neuronale Kontakte – in einer Zeit, in der wir noch täglich Neues lernen? Das englische Verb »to prune« bezeichnet eigentlich den gärtnerischen Schnitt von Gehölzen: Verkümmerte Äste oder schnell wachsende Blindtriebe werden entfernt, um die Pflanze insgesamt zu kräftigen. Auch für eine gesunde Entwicklung des Gehirns scheint eine Ausdünnung der Nervenverbindungen essenziell zu sein. Das ist nicht nur beim Menschen so, sondern ebenfalls im Tierreich. Ein Abbau von Synapsen während der Entwicklung wurde bei Katzen und Mäusen beobachtet sowie bei vergleichsweise einfachen Organismen wie der Taufliege oder dem Fadenwurm.

Bildhauer im Kopf

Hirnforscher verstehen Pruning heute als einen grundlegenden Lernprozess. Indem unwichtige Kontakte gelöscht werden, passt sich das Gehirn an die individuellen Umweltbedingungen des Organismus an. Der Neurowissenschaftler Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt vergleicht das mit der Arbeit eines Bildhauers: »Der nimmt einen Steinblock und schlägt davon nach und nach immer mehr weg. So entwickelt sich mit der Zeit eine Struktur.« Und genau darum gehe es auch bei neuronalen Netzwerken. »Ein leistungsfähiges Gehirn entsteht nicht einfach dadurch, dass möglichst viele Nervenzellen miteinander verbunden werden. Erst die Struktur im Netzwerk ermöglicht die Speicherung und Verarbeitung von Informationen.«

Besonders gut untersucht ist das im Mäuse- und Katzengehirn. Bei Säugetieren laufen von den Augen hunderttausende Nervenfasern zu einer Schaltstelle im Zwischenhirn, dem seitlichen Kniehöcker (siehe »Pruning im Sehsystem«). Ein Teil jener Axone genannten Fasern stammt vom rechten Auge, der andere vom linken. Im Kniehöcker werden die Datenleitungen nach ihrer Herkunft aufgedröselt. Diese Sortierarbeit ist immens wichtig. Schließlich sollen die Bilder beider Augen getrennt verarbeitet werden – sonst wäre es beispielsweise nicht möglich, räumlich zu sehen.

Die US-amerikanische Neurobiologin Carla Shatz zeigte in den 1980er Jahren an Katzenembryos, wie das abläuft. Demnach enden die Axone in wurzelähnlichen Verzweigungen, die mit zahlreichen Synapsen besetzt sind. Über sie docken die Fasern an den seitlichen Kniehöcker an. Das geschieht zunächst mehr oder weniger zufällig. Es kann also vorkommen, dass die Wurzeln zweier Axone vom rechten und linken Auge teilweise überlappen. Mit der Zeit werden die Überlappungen immer kleiner: Synapsen, die nahe an solchen des anderen Auges liegen, verschwinden.

Das Auf und Ab der synaptischen Dichte

Die Zahl der Nervenverbindungen pro Kubikmillimeter Gehirn ändert sich im Lauf des Lebens drastisch. In den ersten zwei bis drei Lebensjahren nimmt die Dichte stark zu, um dann wieder ebenso steil abzufallen. Mit etwa 20 Jahren pendelt sie sich auf einen halbwegs konstanten Wert ein und nimmt erst im hohen Alter noch weiter ab. Im Vergleich zu Gesunden (schwarze Kurve) fällt der Rückschnitt der Nervenverbindungen – das Pruning – bei Menschen mit Autismus-Spektrum-Störung (rot) bereits kurz nach der Geburt geringer aus. Sie weisen folglich eine höhere synaptische Dichte auf. Bei Schizophrenie (grün) verhält es sich andersherum: Die Betroffenen verlieren im Lauf der Pubertät zu viele Synapsen.

Erst dieses Pruning schafft also die strukturellen Voraussetzungen dafür, dass das visuelle System seine Aufgaben korrekt erfüllen kann. Struktur kann aber auch durch gezieltes Hinzufügen entstehen – wie bei einem Maler, der auf der weißen Leinwand durch viele Pinselstriche nach und nach ein Kunstwerk erschafft. Beim Lernen findet beides parallel statt: Neue Synapsen bilden sich und werden durch wiederholte Reizung gestärkt; andere verkümmern und verschwinden schließlich. Beide Prozesse verändern ständig das riesige neuronale Netz, das wir Gehirn nennen. Rund um die Uhr, sogar im Schlaf.

Allerdings stehen sie nicht immer im Gleichgewicht. Während der Embryonalentwicklung im Mutterleib und kurz nach der Geburt überwiegt bei Menschen die Neubildung von Nervenzellen und ihrer Verknüpfungen. Im Lauf der Pubertät folgt dann ein massiver Abbau. Es ist, als würde unser Gehirn erst einmal experimentieren, welche Verbindungen es wirklich benötigt.

Doch ist es nicht verschwenderisch, zunächst massenhaft neuronale Kontakte zu erzeugen, nur um später einen großen Teil davon einfach wegzuwerfen? Glaubt man Matthias Hennig, ist es wohl nicht so – im Gegenteil. Der Neuroinformatiker der University of Edinburgh forscht an künstlichen neuronalen Netzen, die am Computer programmiert wurden. Er untersucht unter anderem, wie sich Pruning auf ihre Leistungsfähigkeit auswirkt.

Lotterie der neuronalen Netze

Hennig vermutet, dass das Gehirn zunächst einmal aus dem Vollen schöpfen muss, um später möglichst gut zu funktionieren. »Wenn das Netzwerk eigentlich zu groß ist, schafft das Raum für Flexibilität«, sagt er. Flexibilität, die dringend nötig ist, schon deshalb, weil unsere »Hardware« so variabel ist: Wir sind alle unterschiedlich groß, unsere Netzhaut ist so individuell wie unser Fingerabdruck, und um denselben Laut zu erzeugen, muss der Kehlkopf bei jeder Person anders gesteuert werden. Das Gehirn ist also gezwungen, mit einer enormen Varianz klarzukommen.

Dabei ist nur das Ziel vorgegeben: Alle Systeme des Körpers müssen irgendwie funktionieren! Der Weg dorthin aber ist offen. »Wenn das Gehirn mit mehr Nervenverbindungen beginnt, als es eigentlich benötigt, steigt die Wahrscheinlichkeit, dass am Ende per Zufall eine wirklich gute Lösung dabei herauskommt«, sagt Hennig. Es ist wie beim Lotto: Wer viele Lose kauft, erhöht seine Gewinnchancen.

Pruning im Sehsystem

Zu welchem Zweck das Gehirn überflüssige Nervenverbindungen eliminiert, lässt sich gut bei Katzenembryos und neugeborenen Mäusen (Beispiel oben) erkennen. Wie bei allen Säugetieren laufen bei ihnen zahllose Nervenfasern von den Augen zum seitlichen Kniehöcker, einer Schaltstelle im Zwischenhirn. Ein Teil der Fasern stammt vom rechten Auge (blau), ein Teil vom linken (rot). Das Gehirn muss sie nun nach ihrer Herkunft sortieren: Alle Faserenden samt Synapsen vom rechten Auge verschwinden aus dem künftigen Areal für das linke Auge und umgekehrt.

Computerexperimente mit künstlichen neuronalen Netzen bestätigen die »Lotterie-Hypothese«. Sie zeigen auch, dass ein großes Netzwerk bloß nötig ist, um ein möglichst gutes »Subnetzwerk« zu identifizieren. Dieses besteht nur aus einem kleinen Teil der ursprünglichen Nervenzellen, ist aber ähnlich leistungsstark. Sobald das Subnetz gefunden ist, lässt sich der Rest ohne Einbußen problemlos wegschneiden.

Rückschnitt macht das Netzwerk effizienter

Die Anpassung an die Umgebung, in die wir hineingeboren werden, sowie an die eigene körperliche Ausstattung ist letztlich ein Optimierungsproblem. Zunächst Nervenverbindungen aufzubauen, um sie dann wieder wegzuschneiden, scheint dabei die Lösungsstrategie der Wahl zu sein.

Die überflüssigen Synapsen einfach zu behalten, wäre dagegen aus mehreren Gründen nachteilig: Sie würden unnötig Energie verbrauchen – unser Gehirn ist ohnehin schon das Organ, für das wir am meisten Kalorien verbrennen. »Pruning macht das Netzwerk sparsamer und effizienter«, bestätigt Hennig. Zudem würde es die Informationsverarbeitung erschweren, wenn dauernd irgendwelche synaptischen Hinterbänkler dazwischenrufen.

Ein weiterer Punkt: Synapsen (wie auch die Axone, an denen sie sitzen) benötigen Platz. Es macht einen Unterschied, ob sich unter der Schädeldecke 100 Billionen Verbindungsstellen befinden oder 150 Billionen. »Irgendwann wird es zu eng«, betont Max-Planck-Forscher Moritz Helmstaedter. »Dann wird es für neu entstehende Neurone schwer, sich mit ihren Partnerzellen zu vernetzen – sie gelangen dort einfach nicht mehr hin.« Der ständige Beschnitt ist also auch deshalb nötig, damit wir weiterhin lernen können, ohne dass uns der Kopf platzt.

Doch wer ist eigentlich dafür zuständig? Wer übernimmt in unserem Denkorgan die Rolle des Gärtners? Komplett geklärt ist diese Frage noch nicht. In den letzten Jahrzehnten ist die Forschung aber einer Antwort ein gutes Stück näher gekommen. Das ist unter anderem der US-amerikanischen Neurowissenschaftlerin Beth Stevens zu verdanken. Sie hatte 2007 die »Verkabelung« des Sehtrakts im Kniehöcker der Maus untersucht. Wie bei der Katze trennen sich auch dort im Lauf der Entwicklung die Nervenfasern des rechten und des linken Auges. Stevens stellte fest, dass bei dem Vorgang ein Protein namens C1q eine zentrale Rolle spielt. Dieses Eiweißmolekül war zuvor vor allem Immunologen geläufig gewesen: Es gehört zum so genannten Komplementsystem, der ersten Abwehrlinie unseres Körpers gegen Krankheitserreger und defekte Zellen.

C1q dockt an die Oberfläche von Zellen an und aktiviert dann ein weiteres Protein namens C3. Letzteres wirkt wie ein Schild, auf dem »Entsorge mich!« steht: Es veranlasst Fresszellen, Makrophagen genannt, die mar-kierten Strukturen zu verdauen. Auch im Gehirn gibt es Makrophagen, die Mikrogliazellen. Sie tragen einen Rezeptor, der das C3-Etikett erkennen kann. Tut er das, wird die Mikroglia aktiv und baut die jeweiligen Zellbestandteile ab – zumindest nimmt man das heute an. Beispielsweise unterbleibt der Sortiervorgang im Kniehöcker, wenn man in Mäusen die Produktion von C1q, C3 und dem entsprechenden Rezeptor auf den Mikrogliazellen verhindert.

Mikroglia knabbert an Synapsen

Dass die hirneigenen Makrophagen beim Pruning eine wichtige Rolle spielen könnten, dokumentiert auch ein Film, der am European Molecular Biology Laboratory (EMBL) im italienischen Monterotondo entstanden ist. Die Aufnahmen zeigen Mikrogliazellen, die an Synapsen knabbern und einzelne Teile davon in sich aufnehmen. Dieser Vorgang nennt sich Trogozytose – im Unterschied zur Phagozytose, bei der das Opfer komplett verschlungen wird. Allerdings wirft die Beobachtung auch Fragen auf; so scheinen zusätzlich Synapsen beknabbert zu werden, an denen kein »Friss-mich-Etikett« des Komplementsystems klebt. Außerdem tun sich die Mikroglia nur an der Präsynapse gütlich. Das ist der Anteil der Verbindung, der von der Senderzelle stammt.

Beim Abbau der neuronalen Kontakte müssen daher noch weitere Prozesse eine Rolle spielen. So scheint auch eine andere Gruppe von Gliazellen an dem Vorgang beteiligt zu sein: die Astrozyten. »Wir glauben zudem, dass Synapsen einfach durch kontinuierliche Schwächung verschwinden können«, sagt Moritz Helmstaedter. Sie würden in dem Fall also nicht gefressen, sondern sich nach und nach auflösen.

Vor allem nachts könnte sich das Dickicht der Nervenverbindungen auf diese Weise lichten. Die italienische Neurowissenschaftlerin Chiara Cirelli und ihr Kollege Giulio Tononi stellten vor einige Jahren die Hypothese auf, dass im Schlaf alle neuronalen Kontaktstellen heruntergeregelt werden. So wird eine Übererregbarkeit des Gehirns vermieden (siehe Gehirn&Geist 4/2022, S. 12). »Große Synapsen werden dann einfach etwas kleiner«, erklärt Helmstaedter. »Und solche, die schon sehr klein waren, verschwinden.«

Beim Pruning während der Kindheit könnten allerdings andere Mechanismen eine Rolle spielen als bei Rückschnittprozessen wie diesen, die zeitlebens den Wildwuchs im Gehirn einhegen. Bei der Frage, welche Verbindung gehen muss und welche bleiben darf, gilt aber vermutlich stets ein Hauptprinzip: Wer auf der faulen Haut liegt, fliegt. Auch hier erkennen Hirnforscher immer besser, wie das funktioniert. Demnach scheint es zwischen Synapsen einen regelrechten Konkurrenzkampf zu geben (siehe »Die Konkurrenz der Kontaktstellen«). Bei jeder Aktivität senden die Nervenverbindungen Signale aus, die ihren inaktiven Nachbarn den

Garaus machen. Der US-Wissenschaftler Hisashi Umemori von der Harvard Medical School und sein Mitarbeiter Masahiro Yasuda haben 2021 zeigen können, dass dabei ein Enzym namens JAK2 eine zentrale Rolle spielt.

Sie hatten Nervenzellen mit Tetrodotoxin behandelt, dem Gift des Kugelfisches. Es verhindert spezifisch und hocheffektiv die Signalübertragung an Synapsen. Wurden alle Nervenverbindungen in einem Gewebe damit inaktiviert, überlebten sämtliche Neurone. Wurden jedoch nur bei einigen Neuronen die Synapsen außer Gefecht gesetzt, bei denjenigen in ihrer Umgebung dagegen nicht, starben die Axone mit den stillgelegten Kontaktstellen ab. Offensichtlich geben aktive Synapsen einen »Strafbotenstoff« in ihre Umgebung ab – welcher das ist, ist noch unbekannt. Die US-Forscher konnten aber zeigen, dass in ihren Experimenten in den inaktiven Nervenverbindungen das Enzym JAK2 angeschaltet wurde, vermutlich durch ebendiesen Botenstoff. JAK2 setzt dann einen Prozess in Gang, durch den zunächst die inaktive Synapse und schließlich das gesamte Axon eliminiert wird.

JAK2 scheint also als Sensor für Strafsignale von aktiveren Nachbarverbindungen zu dienen. Für das Pruning während der Entwicklung ist dieser Sensor augenscheinlich immens wichtig. Das zeigt ein weiteres Experiment von Umemori und Yasuda, in dem sie bei Mäusen JAK2 außer Gefecht setzten. Bei den Tieren war daraufhin der Sortiervorgang im seitlichen Kniehöcker gestört.

Beim Menschen können Störungen des Prunings ebenfalls gravierende Folgen haben. So fanden sich Hinweise darauf, dass eine zu geringe Ausdünnung während der Kindheit (ein »Underpruning«) Autismus begünstigt. Manche Fachleute nehmen zudem an, bei Demenzerkrankungen im Alter würden fälschlicherweise ähnliche »Kahlschlagprogramme« aktiviert wie im Jugendalter.

In diese Richtung deuten etwa Ergebnisse der Arbeitsgruppe um die US-Forscherin Beth Stevens. Sie untersuchte einen Stamm von Labormäusen, die im Lauf ihres Lebens alzheimerähnliche Veränderungen im Gehirn entwickeln. Wie die Neurologin feststellte, ist bei ihnen das Komplementsystem überaktiviert – es klebt also vermutlich mehr »Entsorge-mich«-Etiketten auf die Synapsen.

Wurde der Immunmechanismus gehemmt, reduzierte sich der Verlust von Nervenverbindungen in der An-

»Wir vermuten, dass bei Schizophrenie zu viele Synapsen entfernt werden«

Monique Germann, Nachwuchswissenschaftlerin am Universitätsklinikum Groningen

fangsphase der Krankheit stark. Außerdem wirkte das Alzheimerprotein Beta-Amyloid, das sich in großen Mengen im Gehirn von Erkrankten findet, in den so behandelten Tieren nicht mehr neurotoxisch.

Die Konkurrenz der Kontaktstellen

Wie Neurowissenschaftler kürzlich herausfanden, werden inaktive Synapsen von ihren aktiven Nachbarn eliminiert. Letztere geben eine Art »Strafsignal« ab, das das Enzym JAK2 stimuliert. Dieses setzt einen Prozess in Gang, der die inaktive Synapse samt Axon entfernt (Grafik oben). Sind hingegen alle Kontaktstellen regungslos, gibt es keine Konkurrenz, und die Synapsen bleiben, wo sie sind (unten).

Auch eine andere psychische Störung wird möglicherweise durch eine zu starke Ausdünnung der Synapsen lanciert: Schizophrenie. Der Erste, der diesen Zusammenhang vermutete, war 1983 der US-Psychiater Irwin Feinberg (der zugleich den Begriff »Pruning« prägte). Bewiesen ist seine These bis heute nicht, doch die Argumente dafür werden zahlreicher. Wie man an Gewebeproben von Verstorbenen erkennen konnte, ist die Zahl der Synapsen bei Schizophreniepatienten in manchen Hirnregionen gegenüber Gesunden deutlich verringert.

Dem schwedischen Hirnforscher Carl Sellgren ist es 2019 gelungen, aus weißen Blutkörperchen von Betroffenen Zellen zu züchten, die den Mikroglia im Gehirn ähneln. Die so gewonnenen Fresszellen zeigten einen wahren Heißhunger auf Synapsen. Waren sie dagegen aus dem Blut von Gesunden gezüchtet worden, fiel ihr Appetit deutlich geringer aus. Es sieht also ganz so aus, als seien die Mikrogliazellen bei Erkrankten aktiver.

»Wir vermuten heute, dass bei der Schizophrenie während der normalen Pruning-Phase in der Pubertät deutlich zu viele Synapsen entfernt werden«, erklärt Monique Germann vom Universitätsklinikum Groningen. »Also nicht nur die inaktiven, weniger wichtigen, sondern auch solche, die das Gehirn benötigt.« Möglicherweise ist das mit ein Grund, warum die Krankheit häufig gerade in der späten Jugend und dem frühen Erwachsenenalter ausbricht. Die Nachwuchswissenschaftlerin betont jedoch, dass es für diese These bislang noch keinen direkten Beleg gibt: »Dazu müssten wir die Veränderung der synaptischen Dichte bei lebenden Personen messen«, sagt sie. »Das war bisher aber nicht möglich.«

Doch das beginnt sich gerade zu ändern. Fachleute aus den USA und Belgien haben 2019 mit einer Publikation für großes Aufsehen gesorgt, in der sie ein radioaktives Molekül mit dem kryptischen Kürzel 11C-UCB-J vorstellten. Dabei handelt es sich um einen Tracer – eine Art Markierung, die sich spezifisch an bestimmte Zellbestandteile heftet. Im Fall von 11C-UCB-J sind das die Synapsen. Wenn Menschen den Tracer gespritzt bekommen, gelangt er mit dem Blut ins Gehirn und lagert sich dort an die neuronalen Kontakte an. Mit speziellen Tomografieverfahren lässt sich der Vorgang sichtbar machen. Dabei gilt: Je mehr Synapsen eine Hirnregion enthält, desto stärker leuchtet das Gebiet in den Tomografiebildern auf.

Zu viel des Guten

Das Team um den Psychiater und Neurowissenschaftler Oliver Howes vom King’s College London untersuchte 2020 mit diesem Tracer 18 Schizophreniepatienten und -patientinnen. In den stirnseitig gelegenen Bereichen der Hirnrinde war bei ihnen die Dichte der neuronalen Kontakte gegenüber Gesunden deutlich verringert. »Wir führen gerade eine ähnliche Studie mit demselben Tracer durch«, sagt Monique Germann. »Dabei vergleichen wir aber nicht nur Gesunde mit Erkrankten, sondern untersuchen zusätzlich noch die synaptische Dichte bei gesunden Geschwistern von Betroffenen.« Falls sie dort ebenfalls weniger Synapsen finden, wäre das eventuell ein erster Hinweis auf eine genetische Komponente des zu starken Rückschnitts – in Fachkreisen Overpruning genannt.

Für den endgültigen Beweis, dass die Erkrankung auf einen übertriebenen Kahlschlag im Gehirn zurückgeht, braucht es wohl Langzeitstudien. Aber auch die seien mit dem Tracer 11C-UCB-J in greifbare Nähe gerückt, betont Germann. So ist es denkbar, bei Menschen mit einem erhöhten Schizophrenierisiko regelmäßig die synaptische Dichte zu messen. Erkranken von ihnen dann tatsächlich nur diejenigen, bei denen das Pruning besonders ausgeprägt ist, würde das stark für einen ursächlichen Zusammenhang sprechen.

MEHR WISSEN AUF »SPEKTRUM.DE«

Weitere überraschende Einblicke in die Funktionsweise unseres Denkorgans bietet das digitale Spektrum Kompakt »System Gehirn«:

Mit solchen Studien verbindet sich eine handfeste Hoffnung: Wenn Overpruning zu Schizophrenie führen kann, lässt sich die Störung vielleicht durch eine frühzeitige Behandlung abschwächen – etwa, indem man die Aktivität der Mikroglia im Gehirn hemmt. Tatsächlich gibt es Hinweise darauf, dass das funktionieren könnte.

So hat Carl Sellgren in seiner Studie zeigen können, dass das Antibiotikum Minocyclin genau das tut: Es zügelt den Appetit der hirneigenen Fresszellen; sie nehmen also weniger Synapsen in sich auf, zumindest im Reagenzglas. Menschen, die in ihrer Jugend mindestens einmal für längere Zeit Minocyclin erhalten haben, erkranken Sellgrens Daten zufolge etwas seltener an Schizophrenie. Diese Ergebnisse sind noch sehr vorläufig. Dennoch machen sie Hoffnung auf neue Substanzen, die einen zu starken Rückschnitt der Synapsen unterbinden können.

Bis solche auf dem Markt sein werden, wird sicher noch viel Zeit vergehen. Genug, um sich über eine Frage Gedanken zu machen, die sich daran zwangsläufig anschließen wird: Sollte man prophylaktisch Medikamente einnehmen, auch wenn man gar nicht weiß, ob man überhaupt erkranken würde?

QUELLEN

Faust, T. E. et al.: Mechanisms governing activity-dependent synaptic pruning in the developing mammalian CNS. Nature Reviews Neuroscience 22, 2021

Huttenlocher, P. R.: Synaptic density in human frontal cortex – developmental changes and effects of aging. Brain Research 163, 1979

Sellgren, C. M. et al.: Increased synapse elimination by microglia in schizophrenia patient-derived models of synaptic pruning. Nature Neuroscience 22, 2019

Stevens, B. et al.: The classical complement cascade mediates CNS synapse elimination. Cell 131, 2007

Yasuda, M. et al.: An activity-dependent determinant of synapse elimination in the mammalian brain. Neuron 109, 2021

Dieser Artikel im Internet: www.spektrum.de/artikel/2015635