Warum das Gehirn asymmetrisch ist

Das Zebrafischgehirn ist rechts anders als links – selbst einzelne Nervenzellen unter ...
03.06.2008
Auch bei Zebrafischen sind linke und rechte Gehirnhälfte verschieden aufgebaut. Prof. Stephen Wilson vom University College London untersucht, wie diese Asymmetrie zustande kommt und wie sie sich auf das Verhalten der Fische auswirkt. Er stellte am vergangenen Donnerstag im Zentrum für Molekulare Biowissenschaften (CMBI) seine neuesten Forschungsergebnisse vor.
Foto: Das Zebrafischgehirn ist rechts anders als links – selbst einzelne Nervenzellen unterscheiden sich

Dass die linke und rechte Gehirnhälfte des Menschen verschiedene Aufgaben haben, ist allgemein bekannt. Sprache beispielsweise wird hauptsächlich von der linken Hemisphäre gesteuert. Auch die Rechts- oder Linkshändigkeit eines Menschen ist im Gehirn festgelegt. Diese Ungleichheit wird bereits während der Embryonalentwicklung angelegt und genetisch gesteuert, doch wie dies vonstatten geht, ist weitgehend unbekannt. Neue Forschungsergebnisse am Zebrafisch könnten nun helfen, die Ursachen der Rechts-Links-Asymmetrie im Gehirn aufzuklären.

 

Im Zebrafisch lassen sich die Vorgänge während der Embryonalentwicklung „live“ beobachten. Die Embryos sind im Gegensatz zu anderen Wirbeltieren nicht in Eiern oder dem Mutterleib verborgen, sondern schwimmen „frei“ im Wasser. Außerdem sind sie in den ersten Entwicklungsstadien durchsichtig. Daher ist der kleine Tropenfisch ein beliebtes Modelltier für Entwicklungsbiologen.

 

Im Zebrafisch und anderen Wirbeltieren gibt es eine Gehirnstruktur, das Parapineal-Organ, das auf der linken Seite angelegt wird. Seine Funktion ist noch rätselhaft, aber wegen seiner Einseitigkeit bietet es sich als Forschungsgegenstand an. Die Frage ist: woher wissen die Nervenzellen, die das Parapinealorgan bilden, dass sie während der Embryonalentwicklung in die linke Gehirnhälfte wandern müssen?

 

Wie Wilson erklärte, sind dabei zwei Mechanismen entscheidend. Ein Gen namens Fgf8  sorgt dafür, dass die Nervenzellen, die zunächst in der Mitte sitzen, überhaupt anfangen zu wandern. Wenn Fgf8 fehlt, so fand das Team des Wissenschaftlers heraus, bleiben sie einfach in der Mitte und bilden dort das Parapinealorgan. „Mit fgf8 hingegen werden die Zellen in der Mitte instabil. Sie verhalten sich wie beim Balancieren auf einem Seil und können in die eine oder in die andere Richtung fallen“, erklärt Wilson. Welche Seite es wird, hängt von einem anderen Faktor ab: Die Gene des Nodal-Signalwegs sind nur auf der linken Seite aktiv und locken die Nervenzellen auf noch ungeklärte Weise an. Auf diese Weise bildet sich das Parapinealorgan links aus.

 

Das wiederum hat Folgen für die umliegende Feinarchitektur des Gehirns. Nervenzellen der angrenzenden Gehirnregionen fangen nun ebenfalls an, rechts und links zu unterscheiden: Sie verschalten sich anders. Diese asymmetrische neuronale Verknüpfung kann wiederum Auswirkungen auf das Verhalten eines Tieres haben: welche, das wollen die Londoner Forscher als nächstes herausfinden.

 

In ersten Experimenten haben sie Fische mit normalem Gehirn und solche, die durch einen Erbfehler komplett seitenverkehrt aufgebaut sind, verglichen. Sie fanden heraus, dass die Seitenverkehrten furchtloser und risikobereiter waren als ihre „normalen“ Verwandten. Als nächstes wollen sie das Verhalten von Fischen untersuchen, deren Gehirn durch eine Genveränderung symmetrisch ist. Bei all dem geht es letztlich um die Frage, wie genetische Steuerung zu asymmetrischen Strukturen und letztlich zu asymmetrischem Verhalten führt, wie eben beispielsweise der Rechts- oder Linkshändigkeit des Menschen.

 

Text: CMBI

 

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(red)