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Das Gleichgewichtssystem des Gehirns

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Eine kleine Anzahl von Dopamin-Neuronen spielt eine entscheidende Rolle bei der Steuerung einer Vielzahl von Verhaltensweisen

Für Menschen, die mit einer psychischen Störung wie Schizophrenie, Sucht oder ADHS oder mit neurologischen Störungen wie Parkinson oder Alzheimer zu kämpfen haben, könnte es gute Nachrichten geben. Neurowissenschaftler haben herausgefunden, dass eine kleine Gruppe von Dopamin-Neuronen im Striatum eine entscheidende Rolle beim Ausgleich mehrerer wesentlicher Gehirnfunktionen spielt, darunter solche, die mit Belohnung, Kognition und Bewegung zusammenhängen.

Dopamin ist ein Botenstoff, der oft mit Freude und Belohnung in Verbindung gebracht wird. Er spielt jedoch auch eine wichtige Rolle bei der Regulierung der Stimmung, des Schlafs und der Verdauung sowie bei motorischen und kognitiven Funktionen. Eine übermäßige Freisetzung von Dopamin, die durch bestimmte Medikamente oder Verhaltensweisen ausgelöst wird, ist für die Entstehung von Sucht verantwortlich. Umgekehrt kann sein Fehlen zu tiefgreifenden Veränderungen der motorischen Kontrolle führen, wie es bei der Parkinson-Krankheit der Fall ist.

Ein kritischer Balanceakt

Wissenschaftler hatten bereits die Funktionen von zwei unterschiedlichen Signalwegen und Typen von Dopaminrezeptoren im Vorderhirn identifiziert: die D1-Rezeptoren, die Neuronen aktivieren, und die D2-Rezeptoren, die sie hemmen. Es war bekannt, dass es eine dritte Gruppe von Dopaminrezeptoren gibt, die sowohl D1- als auch D2-Dopaminrezeptoren besitzen, aber bisher war es niemandem gelungen, ihre spezifische Funktion zu identifizieren.

Durch den Einsatz innovativer genetischer Werkzeuge, die speziell auf diese Dopaminrezeptoren abzielen, die nur fünf Prozent der Dopamin-Neuronen im Striatum ausmachen, konnten die Forscher beginnen, ihre Funktionen zu verstehen.

Die Forscher entdeckten, dass diese Gruppe von Neuronen als Reaktion auf Dopamin einzigartige zelluläre Eigenschaften aufweist und am Ursprung eines neuen Signalwegs steht, der für das Gleichgewicht der Vorderhirnfunktionen unerlässlich ist. Er gewährleistet die motorische Kontrolle unter normalen physiologischen Bedingungen und dämpft die durch Psychostimulanzien verursachte Hyperaktivität.

„Ohne diese Neuronen würden die gesamten Gehirnsysteme, die unter der Kontrolle von Dopamin stehen, überaktiv und unkontrollierbar werden, da sie die Funktionen der beiden Arten von Dopaminrezeptoren im Gehirn ausgleichen, die die Aktivierung der beiden bereits bekannten Signalwege entweder erleichtern oder hemmen“, erklärt Bruno Giros, Professor in der Abteilung für Psychiatrie an der McGill University und Forscher am Douglas Hospital Research Institute. Er ist der leitende Autor eines kürzlich in Nature Neuroscience veröffentlichten Artikels zu diesem Thema. „Das ist eine sehr spannende Erkenntnis für uns, da wir seit fast 10 Jahren in Zusammenarbeit mit einem Team der Université Libre de Bruxelles (ULB) an diesem speziellen Projekt arbeiten.“

Für Giros ist diese Entdeckung das Ergebnis von 30 Jahren Arbeit auf diesem Gebiet, unter anderem an der Seite des renommierten Neurowissenschaftlers Marc Caron und des Nobelpreisträgers von 2012, Robert J. Lefkowitz, als Postdoktorand am Duke University Medical Center.

„Wir stehen erst am Anfang der Arbeit mit den von uns entwickelten Werkzeugen, die uns bei der Identifizierung dieses Signalwegs helfen sollen“, sagt Alban de Kerchove d’Exaerde vom Neurophy Lab an der ULB, der an der Forschung mitgearbeitet hat. ‚Ich bin sicher, dass viele Labore mit unseren Werkzeugen arbeiten und mit der Zeit mehr über die wichtige Rolle erfahren werden, die dieser sehr spezifische Signalweg in verschiedenen Bereichen spielt‘, fügt Giros hinzu. „Jetzt, da wir verstehen, wie dieser dritte Signalweg die motorischen Funktionen steuert, wird das nächste Ziel unserer Forschung darin bestehen, genauer zu verstehen, wie er in die Steuerung kognitiver Prozesse eingebunden ist und wie er bei psychiatrischen Störungen beeinträchtigt werden könnte.“

Diese Forschung wurde durch Zuschüsse des Canadian Institute for Health Research (CIHR) und der Graham Boeckh Foundation unterstützt.

https://www.sciencedaily.com/releases/2024/08/240827105021.htm#google_vignette