Eine neu entdeckte Population von Nervenzellen, sogenannte Typ-I-nNOS-Neuronen, scheint einen starken, systemweiten Einfluss auf die Gehirnaktivität und den Blutfluss auszuüben. Die Forschung legt nahe, dass diese Zellen für die Aufrechterhaltung einer gesunden Gehirnfunktion von entscheidender Bedeutung sind und möglicherweise Auswirkungen auf das Verständnis von Schlafstörungen, neurodegenerativen Erkrankungen und den Auswirkungen von chronischem Stress haben.
Die Entdeckung: Eine kleine Gruppe mit übergroßem Einfluss
Forscher der Pennsylvania State University fanden heraus, dass diese spärlich verteilten Neuronen, die sich hauptsächlich in tiefen kortikalen Schichten befinden, eine überraschende Rolle bei der Regulierung der spontanen Schwingungen des Gehirns spielen – dem rhythmischen Pulsieren des Blutflusses, der Sauerstoff liefert und Abfallstoffe beseitigt. Um ihre Funktion zu verstehen, entfernten Wissenschaftler selektiv Typ-I-nNOS-Neuronen aus den Gehirnen von Mäusen und beobachteten die Auswirkungen.
Was passiert, wenn diese Zellen verschwinden?
Die Ergebnisse waren frappierend. Ohne diese Neuronen zeigten Mäuse einen deutlich verringerten Blutfluss, schwächere Pulsationen in den Blutgefäßen (ein Prozess, der Vasomotion genannt wird) und eine verminderte allgemeine Gehirnaktivität. Auch langsame Gehirnwellen, die mit Tiefschlaf einhergehen (Delta-Wellen), wurden schwächer und die Kommunikation zwischen der linken und rechten Hemisphäre wurde weniger synchronisiert.
„In Ihrem Gehirn tragen Arterien, Venen und Kapillaren dazu bei, Flüssigkeit zu transportieren, indem sie sich alle paar Sekunden ständig erweitern und verengen, was wir spontane Schwingungen nennen“, erklärt der biomedizinische Ingenieur Patrick Drew. „Nachdem wir eine Untergruppe dieser Neuronen gezielt und eliminiert hatten, beobachteten wir eine deutliche Verringerung der Amplitude dieser Schwingungen.“
Warum das wichtig ist: Gehirngesundheit mit Schlüsselprozessen verknüpfen
Die Studie legt nahe, dass Typ-I-nNOS-Neuronen für mehrere grundlegende Gehirnfunktionen von entscheidender Bedeutung sind:
- Schlaf: Deltawellen, die durch die Entfernung dieser Neuronen geschwächt werden, sind eng mit tiefem, erholsamem Schlaf verbunden.
- Abfallbeseitigung: Vasomotion ist wichtig, um Stoffwechselabfälle aus dem Gehirn auszuspülen. Eine beeinträchtigte Vasomotion ist ein Kennzeichen neurodegenerativer Erkrankungen wie Alzheimer.
- Gehirnsynchronisation: Eine gesunde Kommunikation zwischen den Gehirnhälften hängt von der Aktivität dieser Neuronen ab.
Die Forscher kommen zu dem Schluss, dass der Verlust dieser Neuronen zur Entstehung von Schlafstörungen und neurodegenerativen Erkrankungen beitragen könnte.
Die Stressverbindung: Ein potenzieller Umweltauslöser
Typ-I-nNOS-Neuronen sind besonders anfällig für psychischen Stress. Dies erhöht die Möglichkeit, dass chronischer Stress zum Verlust dieser Zellen führen und im Laufe der Zeit zu einer Verschlechterung der Gehirngesundheit führen könnte.
„Eine verminderte Durchblutung ist einer von vielen Faktoren, die zu einer verminderten Gehirnfunktion und neurodegenerativen Erkrankungen beitragen“, sagt Drew. „Obwohl wir wissen, dass das Alter dabei eine wichtige Rolle spielt, könnte der Verlust dieser seltenen Neuronen durch chronischen Stress eine unerforschte umweltbedingte Ursache für eine schlechte Gehirngesundheit sein.“
Was kommt als nächstes?
Während diese Erkenntnisse aus Mausstudien stammen, gehen die Forscher davon aus, dass menschliche Gehirne möglicherweise ähnlich funktionieren. Zukünftige Studien sind erforderlich, um diesen Zusammenhang zu bestätigen und zu untersuchen, ob Störungen der Typ-I-nNOS-Neuronenfunktion bei neurologischen Störungen eine Rolle spielen.
Diese Forschung unterstreicht die entscheidende Bedeutung der Aufrechterhaltung einer gesunden Durchblutung und des Schutzes dieser winzigen, aber leistungsstarken Gehirnzellen vor den schädlichen Auswirkungen von chronischem Stress
