Rätsel der Evolution gelöst: Warum haben wir eigentlich zwei Gehirne?

KI-Stimme. Info

Die Vorstellung, dass das menschliche Gehirn als einheitliches Organsystem entstanden ist, stellen Forscher der Stanford University mit einer aktuellen Studie infrage. Ihre Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich unser Denkorgan aus zwei sehr alten Nervensystemen zusammensetzt, die sich über Hunderte Millionen Jahre zunächst unabhängig voneinander entwickelten und erst später miteinander verbunden wurden. Diese Erkenntnis könnte neue Perspektiven auf die Forschung eröffnen und möglicherweise auch das Verständnis neurologischer Erkrankungen sowie deren Behandlung erweitern.

Zwei räumlich getrennte Nervensysteme werden zu einem Gehirn

Bei dem Versuch, bestimmte Arten von Gehirnzellen im Labor zu züchten, sind Wissenschaftler in der Vergangenheit immer wieder an Grenzen gestoßen. Eine neue Studie von Doktoranden der Stanford University, über die GEO berichtet, liefert nun eine mögliche Erklärung dafür. „Wir haben erstmals gezeigt, dass der vordere Teil des Gehirns aus einer völlig anderen Vorläuferzelle entsteht als der hintere Teil“, erklärt der Entwicklungsbiologe Kyle Loh die zentrale Erkenntnis der Forschungsarbeiten.

Auch interessant

Zu diesem Ergebnis gelangten die Wissenschaftler, indem sie die frühesten Phasen der embryonalen Entwicklung untersuchten. Im Mittelpunkt stand dabei die sogenannte Gastrulation, eine Entwicklungsphase, in der die grundlegende räumliche Organisation des Embryos entsteht. Die Doktoranden Carolyn Dundes und Rayyan Jokhai stellten fest, dass das Hinterhirn einem eigenständigen Entwicklungsweg folgt. Dieser verläuft parallel zu jenem Weg, aus dem sich Vorderhirn und Mittelhirn entwickeln, und zweigt nicht erst im weiteren Verlauf von diesem ab.

Die Ergebnisse deuten damit darauf hin, dass die Entwicklung des menschlichen Gehirns auf zwei voneinander getrennten Populationen von Vorläuferzellen beruht. Das Gen OTX2 spielt eine zentrale Rolle bei der Entwicklung von Vorderhirn und Mittelhirn, die unter anderem an höheren kognitiven Funktionen beteiligt sind. Das Gen GBX2 ist dagegen für die Entwicklung des Hinterhirns von Bedeutung, zu dem auch der Hirnstamm gehört. Dieser übernimmt grundlegende Funktionen wie die Regulation von Atmung und Herzschlag sowie die Steuerung von Schlaf, Schlucken und bestimmten Gesichtsmuskeln.

Lesen Sie auch

Die Forscher konnten zudem zeigen, dass sich die beiden Zellpopulationen während der frühen Embryonalentwicklung nicht vermischen. Stattdessen werden ihre Entwicklungswege bereits in sehr frühen Stadien klar voneinander getrennt. Diese Erkenntnis könnte erklären, warum sich bestimmte Gehirnzellen bislang nur schwer im Labor erzeugen lassen.

Die evolutionäre Entwicklung der zwei Nervensysteme

Die neuen Erkenntnisse konnten die Forscher auch bei anderen Tierarten beobachten. Dazu zählen unter anderem Fische, Hühner und Eichelwürmer, bei denen sich ebenfalls Hinweise auf ein Nervensystem mit zwei räumlich getrennten Entwicklungsbereichen finden. Selbst bei Quallen, deren evolutionäre Linie sich vor mehr als 600 Millionen Jahren von der Entwicklungslinie der Wirbeltiere trennte, lassen sich räumlich voneinander getrennte Nervensysteme beobachten.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass zwei ursprünglich voneinander unabhängige Nervensysteme im Verlauf der Evolution zunehmend räumlich zusammenrückten und schließlich funktionell miteinander verbunden wurden. Aus diesen getrennten Entwicklungslinien könnte sich so im Laufe von Millionen Jahren ein komplexes und integriertes Nervensystem entwickelt haben.

Auch interessant

Laborzüchtungen: Neue Perspektive für die Erforschung von Nervenkrankheiten

Sollte es Forschern künftig gelingen, gezielt Neuronen des Hirnstamms im Labor zu erzeugen, könnte dies neue Möglichkeiten für die Grundlagenforschung und die Entwicklung medizinischer Therapien eröffnen. Insbesondere bei Erkrankungen wie ALS, der amyotrophen Lateralsklerose, oder SMA, der spinalen Muskelatrophie, könnten daraus neue Ansätze für die Erforschung krankheitsbedingter Veränderungen und die Entwicklung von Behandlungsmöglichkeiten entstehen.