Wie kleine Zellen große Gehirnnetzwerke formen ^{CEFR B2}

Eine Studie in Nature Communications liefert einen wichtigen Schritt im Verständnis, wie mikroskopische Biologie großräumige Gehirnnetzwerke formt. Die Forschenden wollten zeigen, wie zelluläre und molekulare Merkmale mit den Mustern zusammenhängen, die in fMRI‑Untersuchungen sichtbar werden.

Die Analyse verband mehrere Datentypen, darunter:

• fMRI-Aufnahmen mit dynamischer Konnektivität
• Karten zellulärer Verteilungen
• Messungen chemischer Botenstoffe wie Serotonin und Dopamin
• Datensätze zu Mitochondrien und Energiehaushalt

Vince Calhoun, einer der leitenden Autoren, fasste das Ergebnis so zusammen: "Wir haben herausgefunden, dass die großräumigen Netzwerke des Gehirns auf einem verborgenen biologischen Bauplan beruhen. Indem wir Daten von Zellen, Molekülen und Bildgebung zusammenführten, zeigten wir, dass dieselbe Architektur, die in fMRI zu sehen ist, in zellulärer und molekularer Organisation verankert ist."

Mithilfe einer Mediationsanalyse konnten die Forschenden zeigen, dass Netzwerke als Vermittler wirken und erklären können, wie molekulare Merkmale Kognition beeinflussen. Die Ergebnisse verbinden molekulare Ungleichgewichte und Netzwerkstörungen und könnten helfen, die anfälligeren Systeme bei Schizophrenie, Depression oder Alzheimer zu identifizieren. Langfristig ist das Ziel eine personalisierte Karte, die individuelle Biologie mit Netzwerkfunktion verbindet und so gezieltere Behandlungen ermöglicht. Die Studie wurde von der National Science Foundation und den National Institutes of Health finanziert.