Jetzt im Frühling haben einige von uns besonders Lust auf Eis. Stellen Sie sich vor: Sie wollen nach dem Winter das erste Mal wieder zu ihrer Lieblingseisdiele spazieren. Wahrscheinlich können Sie sich erinnern, wie Sie dort hinkommen. Wie leitet unser Gehirn uns zu solchen Orten der Belohnung? In einer Studie, die kürzlich in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde, haben Forschende des Leibniz-Instituts für Neurobiologie (LIN) in Magdeburg modernste Methoden verwendet, um diese Frage zu beantworten. Damit fanden sie heraus: Unser Gehirn nutzt einen speziellen Code, um uns zu Orten zu leiten, die Belohnung versprechen.

Wissenschaftler*innen der Universität zu Köln haben entdeckt, wie Mitochondrien die Zellerneuerung und die neuronale Plastizität im Gehirn der erwachsenen Maus steuern / Veröffentlichung in „Neuron“

Die meisten Nervenzellen im menschlichen Gehirn erneuern sich nicht. So auch manche ihrer Bestandteile, die so alt sein können wie der Organismus selbst. Martin Hetzer, Molekularbiologe und Präsident des Institute of Science and Technology Austria (ISTA), und Kolleg:innen haben nun bemerkenswert stabile Moleküle gefunden. Es handelt sich um RNA, die üblicherweise als kurzlebig gilt, jedoch in Nervenzellen von Mäusen über deren gesamte Lebensdauer hinweg fortbesteht. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht und helfen, die komplexe Alterung des Gehirns und damit verbundenen Krankheiten besser zu verstehen.

Appetitlosigkeit kann mehrere Ursachen haben: Sättigung, Übelkeit oder Angst. Die Nahrungsaufnahme hintanzustellen, ist ein kluger Schachzug des Körpers, um Zeit zum Regenerieren zu gewinnen. Forschende am MPI für biologische Intelligenz haben im Gehirn einen Schaltkreis identifiziert, der bei Übelkeit Mäuse vom Fressen abhält. Die zentrale Rolle spielen spezielle Nervenzellen in der Amygdala – eine wichtige Hirnregion, wenn Emotionen im Spiel sind. Die Zellen werden bei Übelkeit aktiviert und übermitteln appetithemmende Signale. Das zeigt, welch komplexer Regulation das Essverhalten unterliegt: Appetitlosigkeit bei Übelkeit wird über andere Schaltkreise gesteuert als bei Sättigung.

Forschende der LMU und des Exzellenzclusters SyNergy haben analysiert, wie sich das Proteom bestimmter Hirnzellen im Alter verändert.

Die reibungslose Weiterleitung neuronaler Impulse im Gehirn ist auf eine spezielle Kaskade eingespielter molekularer Prozesse angewiesen, die mit zunehmendem Alter aus dem Gleichgewicht gerät. Diese hat nun ein Team um den Saarbrücker Bioinformatiker Fabian Kern vom Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) genauer erforscht. In Zusammenarbeit mit Kolleginnen und Kollegen der Stanford University fanden sie heraus, welche Gene die Aktivierung zentraler Gehirnzellen, der Oligodendrozyten, steuern. Die Studie wurde im Fachjournal PNAS veröffentlicht.

Wie schaltet unser Gehirn zwischen verschiedenen Verhaltensweisen um? Eine aktuelle Studie liefert nun eine erste Antwort auf diese zentrale neurowissenschaftliche Frage. Die Forschenden untersuchten bei Mäusen die elektrische Aktivität einer bestimmten Hirnregion. Die Auswertung erfolgte unter anderem mit einem lernfähigen Computer-Algorithmus. Diese künstliche Intelligenz identifizierte eine Art charakteristischen Fingerabdruck in den Signalen. Aus ihm lässt sich ablesen, zu welchem Verhalten die Tiere umschalten werden – und zwar bereits zwei Sekunden, bevor sie das tatsächlich tun. Die Ergebnisse sind nun in der Fachzeitschrift Nature Neuroscience erschienen.*

Seit einigen Jahren gibt es Prothesen, die an das Nervensystem angeschlossen sind. Nun legen Forschende an der ETH Zürich nahe, dass solche Neuroprothesen besser funktionieren, wenn sie Signale verwenden, die der Natur nachempfunden sind.

Die Faszination für das Unbekannte treibt den Fortschritt an. Dank ihr behaupten sich Lebewesen in einer sich stetig wandelnden Umwelt. Somit prägt Neugier die menschliche Entwicklung wesentlich. Doch was steckt dahinter? Forschende vermuten, dass Neugier weniger eine feste Persönlichkeitseigenschaft ist, sondern ein komplexes Zusammenspiel verschiedener Hirnregionen. Dr. Petra Mocellin und das Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Dr. Stefan Remy am Leibniz-Institut für Neurobiologie (LIN) haben erstmals einen neuronalen Schaltkreis im Gehirn entschlüsselt, der der Neugier zugrunde liegt.
Die Ergebnisse wurden kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift Neuron veröffentlicht.

Neurologische Symptome offenbar nicht Folge einer SARS-CoV-2-Infektion des Gehirns

Noch immer ist nicht abschließend geklärt, wie neurologische Symptome bei COVID-19 zustande kommen. Liegt es daran, dass SARS-CoV-2 das Gehirn infiziert? Oder sind die Beschwerden eine Folge der Entzündung im Rest des Körpers? Eine Studie der Charité – Universitätsmedizin Berlin liefert jetzt Belege für letztere Theorie. Sie ist heute im Fachmagazin Nature Neuroscience* erschienen.

Chronischer Stress wirkt sich auf das Immunsystem und das Gehirn aus. Forschende der UZH zeigen, dass unter Stress ein bestimmtes Enzym aus Immunzellen ins Gehirn gelangt. Bei Mäusen bewirkt es, dass sie sich zurückziehen und soziale Kontakte meiden. Dieser neu entdeckte Zusammenhang von Körper und Geist bei stressbedingten psychischen Erkrankungen könnte zu neuen Behandlungen bei Depressionen führen.

Zebrafische sind kürzer als ein kleiner Finger, ihr Gehirn ist kaum halb so groß wie ein Stecknadelkopf. Dennoch verfügen die Tiere über ein effizientes Navigationssystem. Es erlaubt ihnen, zu Stellen im Wasser zurückzufinden, an denen die für sie passende Temperatur herrscht. Das zeigt eine aktuelle Studie der Universität Bonn und des Universitätsklinikums Bonn (UKB) sowie der Technischen Universität München (TUM). Die Ergebnisse sind in der Zeitschrift Current Biology erschienen.

Ob es darum geht, einen kleinen Gegenstand wie einen Stift aufzuheben oder verschiedene Körperteile zu koordinieren – das Kleinhirn erfüllt im Gehirn wesentliche Funktionen für die Steuerung unserer Bewegungen. Wissenschafter:innen am Institute of Science and Technology Austria (ISTA) untersuchten, wie eine entscheidende Gruppe von Synapsen zwischen Neuronen in diesem Gehirnareal funktioniert und sich entwickelt. Ihre Ergebnisse wurden nun in der Fachzeitschrift Neuron veröffentlicht.

Prof. Dr. Janelle Pakan erforscht die sensorischen und motorischen Systeme im Gehirn und untersucht was passiert, wenn diese nicht richtig funktionieren, insbesondere im Zusammenhang mit neurodegenerativen Erkrankungen. An der Medizinischen Fakultät der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg hat die Neurowissenschaftlerin jetzt die Professur für Circuit Neuroscience angetreten. Die 42-Jährige wurde nach dem sogenannten „Jülicher Modell“ gemeinsam von der Universität Magdeburg und Leibniz-Institut für Neurobiologie in Magdeburg berufen.

Für Kinder steckt die Welt voller Überraschungen. Erwachsene überrascht kaum noch etwas. Klingt selbstverständlich, dahinter stecken jedoch komplexe Prozesse: Wie sich die Reaktion auf Unvorhergesehenes im heranwachsenden Gehirn entwickelt, haben Forschende der Universität Basel bei Mäusen entschlüsselt.

Der Colliculus superior im Gehirn von Säugetieren übernimmt viele wichtige Aufgaben, indem er unsere Umwelt wahrnimmt und interpretiert. Fehler bei der Entwicklung dieser Hirnregion können zu schweren neurologischen Störungen führen. ISTA Wissenschafterin Giselle Cheung und ihre Kolleg:innen haben nun zum ersten Mal den Stammbaum und die Herkunft der Nervenzellen, aus denen der Colliculus superior besteht, beschrieben. Ihre Ergebnisse wurden im Fachjournal Neuron veröffentlicht.

Forschende von Helmholtz Munich und der LMU haben herausgefunden, dass bei Hirnverletzungen bestimmte Zellen im Gehirn aktiv werden und Eigenschaften von neuronalen Stammzellen aufweisen. Regulator dieser Stammzelleigenschaften ist ein bestimmtes Protein, welches für neue therapeutische Ansätzen genutzt werden könnte. Diese Erkenntnisse könnten in Zukunft zu einer besseren Behandlung von Hirnverletzungen beitragen. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Medicine veröffentlicht.

„Healthy Aging“, zu Deutsch „gesundes Altern“, wird zum Erlebnis – und das wortwörtlich im Handumdrehen: Die Rede ist von sportlichen Aktivitäten vor dem Bildschirm, genauer gesagt von sogenannten Exergames. Das sind interaktive Videospiele, die körperliche Bewegung mit spielerischen Elementen kombinieren, häufig mittels Joystick oder Controller. Sie fördern die Fitness und trainieren kognitive Fähigkeiten. In Rehabilitationseinrichtungen werden sie schon jetzt zunehmend eingesetzt.
Wissenschaftler*innen der Universität Paderborn haben deren Einfluss, insbesondere auf die Leistungsfähigkeit älterer Menschen, nun auch wissenschaftlich bestätigt.

Beim Brüten in einer gefährlichen Umgebung nicken Zügelpinguine meist nicht mehr als vier Sekunden am Stück weg. Sie bekommen jedoch durch über 600 solcher Mikroschlafphasen pro Stunde – und über 10.000 pro Tag – insgesamt trotzdem bis zu 12 Stunden Schlaf. Die Tiere schlafen dabei sowohl abwechselnd mit beiden Gehirnhälften als auch mit dem ganzen Gehirn. Trotz und wohl auch aufgrund des extrem fragmentierten Schlafs sind die Tiere in der Lage, sich unter schwierigen ökologischen Bedingungen erfolgreich fortzupflanzen. Dies zeigt eine neue Studie eines internationalen Forscherteams aus Lyon und Korea mit Beteiligung von Niels Rattenborg vom Max-Planck-Institut für biologische Intelligenz.

Die Evolution höherer kognitiver Funktionen beim Menschen wurde bislang hauptsächlich mit der Ausdehnung des Neokortex in Verbindung gebracht. In der Forschung wird jedoch zunehmend deutlich, dass sich das „Kleine Gehirn“ oder Cerebellum während der Evolution ebenfalls ausdehnte und wahrscheinlich zu den einzigartigen menschlichen Fähigkeiten beiträgt. Ein Heidelberger Forschungsteam hat nun umfassende genetische Karten der Entwicklung von Zellen im Kleinhirn von Mensch, Maus und Opossum erstellt. Im Vergleich offenbaren sie sowohl ursprüngliche als auch artspezifische zelluläre und molekulare Merkmale der Kleinhirnentwicklung.

Bei Schwangerschaft und Mutterschaft wird das Gehirn umgebaut. Ein Forschungsteam der Universität Basel hat nun durch Versuche mit Mäusen herausgefunden, dass bestimmte Pools von Stammzellen im Gehirn während der Schwangerschaft aktiviert werden. In der Folge bilden sich spezifische Neuronen im Riechkolben und bereiten die Tiere auf die Mutterschaft vor, berichtet das Team im Fachjournal «Science».

Ein neu entwickeltes Medikament bringt Hoffnung für MS-Patientinnen und -Patienten. // Mithilfe eines neuartigen Molekül-Shuttles können Antikörper direkt ins Gehirn transportiert werden. // Das MS-Zentrum am Uniklinikum Dresden beteiligt sich an einer weltweiten Studie zur Sicherheit.

Für die Behandlung der stetig wachsenden Zahl von Patient:innen mit Adipositas und Typ-2-Diabetes bieten die kürzlich entwickelten GIPR:GLP-1R-Co-Agonisten den entscheidenden Durchbruch. Diese neuartigen Wirkstoffe verhelfen Betroffenen zu einem erheblichen Gewichtsverlust. Obwohl bereits von Wissenschaftler:innen bei Helmholtz Munich gezeigt wurde, dass das Hormon glucose-dependent insulinotropic polypeptide (GIP) das Körpergewicht mittels Signalen über den GIP-Rezeptor im Gehirn verringert, waren die beteiligten Nervenzellen bis jetzt unentdeckt.

Eine neue Studie, die kürzlich in der Fachzeitschrift CELL veröffentlicht wurde, verändert unser Verständnis der grundlegenden Bausteine des Gehirns, der Proteine an den Synapsen. Unter dem Titel „The proteomic landscape of synaptic diversity across brain regions and cell types“ taucht die Studie tief in die komplexe Welt der Synapsen ein, der lebenswichtigen Verbindungen zwischen Nervenzellen. Unter der Leitung eines Wissenschaftlerteams des Schuman-Labors am Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main wurden mehr als 1.800 Proteine identifiziert, die es den verschiedenen Synapsen im Gehirn ermöglichen, ihre unterschiedlichen Aufgaben zu erfüllen.

Eine Symphonie von elektrischen Signalen und ein dynamisches Geflecht von Verbindungen zwischen Gehirnzellen helfen uns, neue Erinnerungen zu bilden. Mit Hilfe von KI-gestützten Modellen neuronaler Netzwerke arbeiten Forschende des FMI daran, zu entschlüsseln, wie das Gehirn diesen Tanz orchestriert. Ihre jüngste Studie hat einen grossen Fortschritt erzielt bei der genauen Simulation der Veränderungen in den Verbindungen zwischen Neuronen, die die äussere Umgebung wahrnehmen. Somit hat sie die Tür zu einem besseren Verständnis dafür geöffnet, wie unzählige Gehirnzellen Empfindungen in Wahrnehmungen und Gedanken umwandeln. Hier hilft KI, die Funktionsweise echter Gehirne besser zu verstehen.