„Soll ich noch eine Weile weitermachen?“, fragt die Laborantin und schneidet einem 19-jährigen Jungen das Gehirn auf. Es kommt nicht oft vor, dass gesunde Menschen in diesem Alter sterben und ihr Gehirn der Wissenschaft spenden. Deshalb weiß der Neurobiologe Shawn Sorrells von der University of Pittsburgh: Das ist eine Chance. Sorrells sucht nach Bereichen, in denen junge Gehirnzellen im erwachsenen Gehirn sprießen. Er hofft, sie zu finden, genau wie unzählige andere Forschungsgruppen, die ihm in den letzten zwanzig Jahren vorausgegangen sind. Nur: Die neugeborenen Gehirnzellen seien nirgends zu sehen, sagt er per Videoschalte.
Bemerkenswert, denn die Produktion neuer Gehirnzellen bei Erwachsenen schien jahrelang eine Gewissheit in den Neurowissenschaften zu sein. Hunderte von Studien haben sich mit dieser sogenannten adulten Neurogenese beschäftigt, die hauptsächlich in der Hirnregion namens Hippocampus stattfindet. Es wäre notwendig, Erinnerungen zu schaffen, und Forscher hoffen, dass es eines Tages Krankheiten wie Alzheimer verhindern wird oder sogar geheilt werden. Aber seit Sorrells Schlussfolgerungen im Jahr 2018 Die ganze Geschichte steht unter Beschuss: Können Erwachsene überhaupt noch neue Gehirnzellen bilden?
Das ist schon etwas, einem florierenden Wissenschaftsgebiet nur die Grundlage zu entziehen. „Der Ruf steht auf dem Spiel, also ist der Einsatz hoch“, sagt Jos Prickaerts, Professor für Neuropsychopharmakologie an der Universität Maastricht. Er hat selbst an der Neurogenese für neue Medikamente gearbeitet und verfolgt die Diskussion nun von der Seitenlinie. Es fängt an, ein bisschen wie eine Seifenoper auszusehen. Wenn jemand etwas veröffentlicht, weißt du sicher, dass jemand mit der gegenteiligen Meinung dazu Stellung nehmen wird.“
„Wir waren überrascht, dass dieser eine Fund plötzlich alle bisherigen Arbeiten untergraben würde“, sagt Paul Lucassen, Professor für Gehirnplastizität an der Universität Amsterdam. Er erforscht seit Jahren neugeborene Gehirnzellen im Hippocampus von Maus- und Menschengehirnen.
Dogma
Die Diskussion ist für einige Forscher ein Grund, vor übertriebenen Schlussfolgerungen zur Verjüngung des Gehirns zu warnen. „Irreführend“ nennt Pasko Rakic, Professor für Neurobiologie an der Yale University und Hippocampus-Experte, die vielen Studien zur Gehirnzellproduktion bei Erwachsenen Anfang dieses Jahres in einem Meinungsbeitrag in Molekulare Psychiatrie.
Rakic mahnt Ärzte vor allem, Patienten mit Hirnerkrankungen vor falschen Hoffnungen zu schützen. Das macht auch der Patientenverband Alzheimer Niederlandezum Beispiel, dass letztes Jahr eine Nachricht aus der Zeitung Treue nuanciert, wie der Verzehr von Äpfeln die Produktion neuer Gehirnzellen fördern würde – eine voreilige Schlussfolgerung.
„Die Neurogenese ist sehr interessant und existiert mit Sicherheit“, sagt Elly Hol, Professorin für Gliabiologie von Hirnerkrankungen an der UMC Utrecht, die das Zellwachstum im Gehirn untersucht. „Aber inwieweit es bei Erwachsenen wichtig ist, geschweige denn, ob es bald möglich sein wird, eine Behandlung vorzunehmen, denke ich, dass man damit vorsichtig sein muss.“
Die Idee, die Neurogenese zu erforschen, explodierte etwa Mitte der 1990er Jahre. Dann bestätigten Wissenschaftler auf verschiedene Weise, dass erwachsene Mäuse tatsächlich brandneue Gehirnzellen bilden, die sich dann im Riechorgan und im Hippocampus ansiedeln.
Das war damals eine Überraschung, denn Neurowissenschaftler gingen fast ein Jahrhundert lang davon aus, dass ein ausgewachsenes Gehirn keine neuen Zellen mehr bilden kann. Das alte Dogma wurde plötzlich auf den Kopf gestellt. Seitdem haben Forscher solide Anzeichen neugeborener Gehirnzellen bei Ratten, Schafen, Affen und ja, auch Menschen gefunden.
Die ganze Forschung hat auch einen Haken: Sie basiert auf Hirngewebe von Verstorbenen und Versuchstieren. „Man sieht nicht sofort, ob irgendwo neue Gehirnzellen geboren werden“, sagt Pickaerts. Forscher suchen deshalb vor allem nach weiteren Anzeichen, mit denen neugeborene Gehirnzellen ihre Anwesenheit auch nach dem Tod verraten könnten.
Bei Versuchstieren funktioniert das gut, Neurogenese wurde sogar bei erwachsenen Mäusen nachgewiesen, beim Menschen ist es schwieriger. Pickaerts: „Die Meinungsverschiedenheit dreht sich sehr stark darum, welche der Methoden wirklich auf die Entwicklung neuer Gehirnzellen bei Erwachsenen hindeutet.“
Empfindlich
Ein Beispiel. Bei Mäusen und Embryonen machen sehr junge, höchstens wenige Wochen alte Gehirnzellen einen Spaziergang von ihrer Kinderstube zu ihrem künftigen Arbeitsplatz im Gehirn. Solche Neuronen sind mobiler und agiler und biochemisch etwas anders. Double Cortin ist ein solches Flexibilitätsmolekül, das Forscher untersuchen. Und ja: Besonders in der Nähe des Hippocampus ist das Gewebe der menschlichen Gehirnbank laut einem Spanier reich an doppeltem Cortin Forschungsteam unter der Leitung von María Llorens-Martín.
Als der Neurowissenschaftler Sorrells jedoch in der Gehirnbankspende des 19-Jährigen und später in älteren menschlichen Gehirnen nach doppeltem Cortin suchte, konnte er es nicht finden. „Wir haben dann enorm gezweifelt: Machen wir etwas falsch?“ Die anderen Forschungsteams argumentieren, dass sie es taten: Das Team von Sorrells befolgte nicht das richtige Protokoll, als es Gehirnscheiben schnitt und chemisch färbte.
„Methoden sind wichtig“, sagt Lucassen, der mehrere Antworten auf Sorrells‘ Studien geschrieben hat. „Wir wissen, dass diese Färbung sehr empfindlich ist. Wenn Sie diese Forschung an Gewebe durchführen, das zu lange gewartet hat, um es ordentlich für die Lagerung vorzubereiten, verlieren Sie die Empfindlichkeit, um doppeltes Cortin nachweisen zu können.‘
Sorrells hat es drauf reagierte letztes Jahr mit neuen Analysen mit extra sensiblen farbtönen nach den protokollen der gegnerischen partei, denkt er. Obwohl sein Team bei Erwachsenen ein kleines Zeichen von doppeltem Cortin sieht, bezweifelt Sorrells, ob es wirklich auf neue Gehirnzellen hinweist, denn doppeltes Cortin färbt sich auch in anderen Bereichen des Gehirns, in denen keine Teilung stattfindet. Lucassen weist darauf hin, dass Sorrells jüngster Versuch auf andere Weise vom ordnungsgemäßen Protokoll abweicht.
Es scheint eine sinnlose Sackgasse zu sein, fürchten die Neurowissenschaftler. „So können sie noch fünf Jahre weitermachen und kommen nicht weiter“, sagt Prickaerts. „Was ich hoffe, ist, dass sie sich zusammensetzen und herausfinden, worauf sie sich einigen können.“
Brandneu
Modernere Techniken versprechen, die Dinge etwas weiter aufzuklären. Indem sie in Gehirnzellen nach molekularen Botschaften für Zellteilungswerkzeuge suchen, können Forscher sehen, ob eine Zelle gerade mit der Teilung fertig ist und inwieweit sich die Neuronen verjüngen. Genauer gesagt betrifft dies die sogenannte RNA-Sequenzierung, eine Technik, die aus RNA-Schnipseln herausliest, welche Gene aktiv sind.
Sorrells hat damit begonnen und im Hippocampus wenige RNA-Fragmente gefunden, die auf eine Zellteilung hindeuten eine brandneue Studie der University of Pennsylvania bei einer weitergehenden Analyse fanden sich auch bei Erwachsenen etliche aktive Zellteilungswerkzeuge, wenn auch weniger als bei Kindern.
Die UMCU-Neurowissenschaftlerin Elly Hol erkennt das an. „Wir haben versucht, aus adulten neuralen Stammzellen neue Zellen zu züchten. Sie können sehen, dass daraus tatsächlich neue Gehirnzellen entstehen können, also ist es möglich, und Neurogenese findet dort statt, aber es ist nicht viel.“
Darin sind sich beide einig: Die meisten jungen Gehirnzellen reifen um die Geburt herum, später sind es weniger. Die Frage beginnt sich also zu verschieben: Es geht nicht darum, ob Erwachsene noch so neue Gehirnzellen bilden können wie Kinder und junge Mäuse, sondern vor allem, welche Verjüngungstricks die verbliebenen unreifen Gehirnzellen auch in einem alternden Gehirn noch haben, sagt Evgenia Salta, Neurowissenschaftlerin am Netherlands Brain Institute, die die Fähigkeit des Gehirns untersucht, sich für Alzheimer-Behandlungen zu erholen.
Laut Salta wird es für Forscher und Patienten besonders wichtig sein zu verstehen, was Zellen können und was nicht. „Es ist mir egal, welchen Begriff Wissenschaftler verwenden, um das zu benennen.“
Schnee darunter
Begeistert ist Sorrells auch noch von der Neurogenese und der Reparaturarbeit im Gehirn. „Ich habe mit dieser Forschung begonnen, weil ich wissen möchte, wie neue Gehirnzellen gebildet werden und wie sie sich in bestehende Gehirnschaltkreise integrieren“, sagt er. „Wir wissen, dass es möglich ist, weil es die Gehirne von Embryonen und Kindern ohnehin tun. Das ist superspannend. Dieses Wissen hat ein unglaubliches ungenutztes Potenzial für die Behandlung von Hirnerkrankungen.‘
Auch wenn mehr Gehirnzellgeburten bei jungen Tieren und Menschen untersucht werden können, hält Salta die Erwachsenenforschung für wichtig. „Wenn sich ein Kind entwickelt und neue Gehirnzellen bildet, ist das etwas völlig anderes als bei Erwachsenen.“ Bei Kindern sei das ganze Gehirn im Wachstumsmodus und es sei noch viel Platz, erklärt Salta, während sich bei Erwachsenen jede neue Gehirnzelle zwischen andere Neuronen einnisten müsse, die sich seit Jahrzehnten an derselben Stelle befinden. „Deshalb werden wir auch untersuchen, in welchem Boden eine neue Zelle sozusagen landet. Es sollte nicht zu dünn sein.‘
Von einer Therapie, bei der Alzheimer-Patienten auf wundersame Weise alle möglichen Gehirnzellen zurückgewinnen, könne vorerst keine Rede sein, betont Hol. „Alzheimer wirkt sich schließlich auf das gesamte Gehirn aus, und die Bereiche, die jetzt auf Neurogenese untersucht werden, sind winzig. Wie sollen diese Zellen von dort aus das gesamte Gehirn bevölkern? Es sind noch einige Schritte zu gehen. Ich weiß nicht, ob das jemals funktionieren wird.‘ Auf jeden Fall glaubt Hol, dass das Wissen über die Teilung von Gehirnzellen auch für andere Krankheiten wie Krebs nützlich sein kann.
Salta hofft, Alzheimer im Keim zu ersticken: Schließlich beginnt die Krankheit in der Nähe des Hippocampus und damit auch der möglichen Kinderstube für neue Gehirnzellen. „Jetzt wird deutlich, dass sich unreife Gehirnzellen im Hippocampus bei Alzheimer-Patienten anders verhalten. Wenn wir verstehen, wie das funktioniert, und es ändern können, können Sie anfangen, über eine neue Therapie nachzudenken. Nein magische Kugelaber eine zusätzliche Behandlung.‘
Prickaerts, der auch selbst an Alzheimer-Medikamenten forscht, hofft, dass sich die Debatte etwas abkühlt. „Der Ton war schädlich, denke ich. Pharmainvestoren könnten anfangen zu denken: Mit diesen neuen Gehirnzellen muss alles falsch sein. Aber sein möglicher therapeutischer Wert wurde überhaupt nicht diskutiert. Einzig die Frage, inwieweit neue Gehirnzellen bei Erwachsenen von alleine wachsen, war ein heißes Thema, aber das ist nur ein kleiner Teil davon, wie das Gehirn seine Flexibilität behält und gesund bleibt.“