Stoßdämpfer im Kopf

Pressemitteilung vom 08.11.2006
Wie weicher Schaumgummi wirken die Gliazellen im Zentralnervensystem des Menschen. Sie schützen die Neurone vor folgenreichen Schäden, indem sie Erschütterungen elastisch abpuffern. Das zeigten jetzt die Arbeitsgruppen um Prof. Reichenbach und Prof. Käs im Graduiertenkolleg InterNeuro an der Uni Leipzig.

Gliazellen verhindern Beschädigung der Neurone

Bei jedem Schritt, den wir machen, ist unser Gehirn einer Erschütterung und damit einer starken mechanischen Belastung ausgesetzt. Dies gilt noch viel mehr bei Sport- und Verkehrsunfällen. Dass unsere Nervenzellen das glücklicherweise meist unbeschädigt überstehen, liegt an ihrem Verpackungsmaterial: Sie sind in eine Unmenge von sogenannten Gliazellen eingebettet. "Diese Zellen schützen die Neurone, indem sie eine Barriere gegen mechanische Einflüsse bilden", erklärt Prof. Reichenbach vom Paul-Flechsig-Institut für Hirnforschung. "Stöße von außen fangen die Gliazellen auf und puffern die Stoßenergie ab, indem sie sich stark verformen." Erstmalig wiesen die Wissenschaftler an den Zellen - die beispielsweise auch für die Ernährung der Neurone zuständig sind - diese wichtige Stoßdämpferfunktion nach. Damit widerlegten sie die bisherige Vermutung, dass Gliazellen ein eher starres Stützgerüst um die Neurone bilden.

Mit Vibration den Zelleigenschaften auf den Grund gehen

Zu ihren Erkenntnissen kamen die Forscher mit einem ganz neuen Ansatz: Sie analysierten erstmals die biomechanischen Eigenschaften von ausgewählten Gliazellen und Neuronen. Dafür verwendeten sie beispielsweise Gewebe aus dem Hippocampus, einem Teil des Gehirns, der äußerst wichtig für Lernprozesse und das Gedächtnis ist, und untersuchten es mit der sogenannten Rasterkraftmikroskopie. Eine winzige schwingende Sonde wird dabei auf die Oberfläche einer Zelle gesetzt und misst die Zellverformung, die durch die Vibrationen ausgelöst wird. So konnten die Forscher auch herausfinden, ob sich die Zellen eher elastisch wie Gummi verhalten oder eher viskös wie Honig. Als Hauptergebnis aller Experimente zeigte sich dann: Gliazellen sind extrem weich und elastisch - viel weicher als Neurone und viele andere Körperzellen. Die beste Vorraussetzung für Verformbarkeit.

Nervenzellen bevorzugen weichen Untergrund

Außerdem vermuten die Leipziger Neurophysiologen und Physiker, dass die Weichheit der Gliazellen auch dazu beiträgt, dass Neurone überhaupt wachsen und sich entwickeln können. Denn aus Experimenten mit künstlich herangezogenen Neuronen war schon länger bekannt, dass diese schlecht auf hartem, aber besonders gut auf weichem Untergrund wachsen. Unter natürlichen Umständen bieten die weichen Gliazellen den Neuronen also perfekte Entwicklungsbedingungen.

Die kleinen, natürlichen Stoßdämpfer und Entwicklungshelfer sind Inhalt einer aktuellen Veröffentlichung in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences of the U.S.A.: Viscoelastic Properties of Individual Glial Cells and Neurons in the CNS. Sie entstand in Zusammenarbeit der Wissenschaftler um Prof. Reichenbach, vom Paul-Flechsig-Institut für Hirnforschung, und Prof. Käs, vom Institut für Experimentelle Physik I, an der Universität Leipzig, im Rahmen des DFG-Doktorandenprogramms Graduiertenkolleg "InterNeuro".

Sandra Hasse