Hibernation löst schnelle und reversible Veränderungen im Gehirn aus

Was die Studie zeigt

Das Verständnis davon, wie die Winterruhe Neuronen beeinflusst, gibt Aufschluss darüber, wie Neuronen sich an wechselnde Zustände anpassen, und kann Behandlungsstrategien für Erkrankungen informieren, bei denen Neuronen geschädigt oder beeinträchtigt sind.

In einem neuen Artikel im Journal of Neuroscience haben Forscher, die Eye Institute geleitet werden, mit Eichhörnchen untersucht, wie die Winterruhe die Struktur verändert, das visuelle Informationen zelluläre Daten zeigen, dass bestimmte Populationen visueller Neuronen während der tiefen Torporphase schnelle, vollständig vorübergehende architektonische Veränderungen durchlaufen, die sich innerhalb ändig umkehren, ohne langfristige strukturelle Defizite zu hinterlassen.

Quelle: Neuroscience News Warum konzentrieren wir uns auf dieses visuelle Gehirnareal? Nach Angaben strukturelle Veränderungen in einem Teil des Gehirns, der taktilen Informationen verarbeitet; diese Ergebnisse führten zu der Annahme, dass sich ähnliche Neuronenveränderungen auch im visuellen Gehirn abspielen.

Was die Studie zeigt

Die Forscher untersuchten, wie zwei Neuronentypen im visuellen Gehirn während verschiedener Phasen der Winterschlafperiode beeinflusst werden: während des tiefen Schlafs und einer periodisch auftretenden Aktivierungsphase.

Eine der Neuronengruppen zeigte während des tiefen Winterschlafs eine veränderte Struktur im Vergleich zu nicht-winterschlafenden Eichhörnchen, während die andere Gruppe unverändert blieb. Diese Effekte kehrten innerhalb von 1, nach dem Aufwachen aus dem tiefen Winterschlaf um.

Die Forscher untersuchten zudem sechs Monate nach dem Winterschlaf auftretende Veränderungen und stellten fest, dass zwischen winterrschlafenden und nicht-winterschlafenden Eichhörnchen keine Unterschiede in der Neuronenstruktur bestehen.

Was die Studie zeigt

Nienborg freut sich darauf, diese Arbeit weiterzuführen, indem sie erforscht, wie sich die Neuronenfunktion während und nach dem Winterschlaf verändert: „Wir wissen, dass diese strukturellen Veränderungen Auswirkungen auf die neuronale Kommunikation, das Lernen und die Erholung nach Ereignissen wie einem Schlaganfall haben." Es ist faszinierend zu erkennen, dass im Gehirn dieser Winterschlaf-treibenden Tiere ein Mechanismus existiert, der [so schnell umschaltbar ist], denn wenn wir herausfinden, wie wir diesen Mechanismus nutzen können, könnten wir potenziell auch die Anpassungsfähigkeit des menschlichen erwachsenen Gehirns steigern, insbesondere während der Erholung nach einem Schlaganfall. „Wir wissen bereits viel darüber, wie bestimmte Hirnareale die visuelle Verarbeitung unterstützen; daher ist die Erforschung funktioneller Veränderungen im visuellen Gehirn örnchen ein sehr wahrscheinlicher nächster Schritt." Zentrale Fragen beantwortet: A: Der Winterschlaf erfordert eine extreme Energieeinsparung, bei der Körperfunktionen auf einen Bruchteil des normalen Basisniveaus absinken.

Durch die strukturelle Modifikation spezifischer Neuronenpopulationen kann das Gehirn seine hochenergetischen Kommunikationswege sicher herunterfahren, ohne dauerhafte Schäden zu verursachen.

Es handelt sich um ein beautifully koordiniertes Abwehrmechanismus, der die Grundarchitektur des Gehirns erhält, während die metabolischen Kosten vollständig reduziert werden. A: Dies ist das spannendste Erkenntnisgewinn für Neurowissenschaftler.

Was die Studie zeigt

Während menschliche Gehirne Monate oder Jahre benötigen, um sich nach einer Verletzung langsam neu zu vernetzen, verfügen winterruhende Tiere über einen biologischen Auslöser, der es ihnen ermöglicht, einen Schalter umzulegen.

Innerhalb von 1, nach dem Aufwachen kehren die veränderten Neuronen blitzschnell in ihre ursprüngliche Position zurück und stellen fast augenblicklich die normale Kommunikation und Lernpfade wieder her.

Ein Schlaganfall versorgt menschliche Gehirnzellen mit Sauerstoff, was zu rascher neuronaler Schädigung und Beeinträchtigung lebenswichtiger Funktionen führt.

Was die Studie zeigt

Wenn Wissenschaftler die biochemischen Auslöser isolieren und replizieren können, die es Eichhörnchen ermöglichen, ihre Neuronen ohne langfristige Schäden rasch umzugestalten, zu schützen und zu regenerieren, könnten sie möglicherweise dieselben adaptiven Pfade auch bei Überlebenden eines menschlichen Schlaganfalls aktivieren, um die Heilung und die Plastizität des Gehirns drastisch zu beschleunigen.

Redaktionelle Hinweise: Dieser Artikel wurde News bearbeitet. Zusätzliche Kontextinformationen wurden ügt.

Über diese Neuigkeiten aus der visuellen Neurowissenschaft Autor: SfN Media Quelle: SfN Kontakt: SfN Media – SfN Bild: Das Bild wird Neuroscience News zugeschrieben Originale Forschung: Open Access. „Exposition nichtsteroidaler entzündungshemmender Medikamente im ersten Trimester und Risiko für schwere angeborene Fehlbildungen: Eine retrospektive registerbasierte Kohortenstudie", Carlos A.

Mejias-Aponte, Christina Jacob, Laura Castillo, Francisco

Mejias-Aponte, Christina Jacob, Laura Castillo, Francisco M. Nadal-Nicolas, Gao Yue, Wei Li und Hendrikje Nienborg. Journal of Neuroscience DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0077-26.2026 Während der Winterschlafperiode können hibernierende Tiere Neuroplastizität zeigen.

Bei Erdmännchen deutet eine verminderte dendritische Verzweigung im Hippocampus, im somatosensorischen Kortex und im Thalamus während des tiefen Winterschlafs („Torpor") darauf hin, dass diese Neuroplastizität ein phänomenologisch ganzhirnweit verbreitetes Geschehen ist. Unklar bleibt jedoch, inwieweit Neuroplastizität im visuellen System auftritt.

Während vorübergehende retinale Veränderungen während der Torporphase bekannt sind, bleibt die Neuroplastizität jenseits der Netzhaut unbekannt.

Hier charakterisieren wir die hibernationsbedingte Neuroplastizität

Hier charakterisieren wir die hibernationsbedingte Neuroplastizität in der primären visuellen Rinde (V1), dem ersten kortikalen Areal, das visuelle Informationen erhält, beim Dreizehnstreifen-Erdmännchen (Ictidomys tridecemlineatus).

Wir verglichen die neuronale Morphologie in Golgi-gefärbten Proben von männlichen und weiblichen Eidechsen, die entweder in Hibernation waren oder nicht. Bei den in Hibernation befindlichen Tieren wurde Hirngewebe in zwei verschiedenen Phasen entnommen: während der Torporphase und während der Aufweckphase zwischen den Torpor-Episoden.

Während der Torporphase nahm die dendritische Verzweigung in den Pyramidenneuronen der Schicht 2/3 der V1 ab, was sich in einer Verringerung der dendritischen Länge, Anzahl und Komplexität äußerte.

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Diese Veränderungen reversierten sich vollständig während der Aufweckphase zwischen den Torpor-Episoden, was darauf hindeutet, dass die dendritischen Verzweigungen im Durchschnitt über etwa 1, um 0,75 mm (65 %) wuchsen.

Sechs Monate nach der Winterschlafperiode zeigten sich keine morphologischen Unterschiede zwischen winterruhenden und nicht-winterruhenden Eichhörnchen. Auch keine neuroplastischen Veränderungen in den spinösen Sternzellen der Schicht 4 des visuellen Kortex (V1) wurden festgestellt, im Gegensatz zu diesem Zelltyp im somatosensorischen Kortex.

Zusammenfassend wurde erstmals neuroplastische Anpassungen im V1 im Zusammenhang mit dem Winterschlaf nachgewiesen, die ein breites, ganzhirniges Mechanismus unterstützen, jedoch arealspezifische Unterschiede aufweisen.

Die Geschwindigkeit und das Ausmaß dieser natürlich auftretenden Neuroplastizität könnten den visuellen Kortex des Erdmännchens zu einem leistungsstarken translationalen Modellsystem für Zustände machen, die Neuroplastizität erfordern, wie beispielsweise die Erholung nach einem Schlaganfall.