Wie bleibt das Gehirn stabil, und wann könnte etwas mehr Flexibilität hilfreich sein?

December 17, 2025

Wie bleibt das Gehirn stabil, und wann könnte etwas mehr Flexibilität hilfreich sein?

Neurowissenschaftler des Salk Institute haben herausgefunden, dass Astrozyten, Gehirnzellen, mithilfe des Proteins CCN1 Schaltkreise im Gehirn erwachsener Mäuse stabilisieren. Dieses Protein könnte als Zielstruktur dienen, um die Plastizität des Gehirns nach Verletzungen, Störungen oder Krankheiten wiederherzustellen.

December 17, 2025

LA JOLLA – Junge Gehirne sind leicht formbar. Jede neue Erfahrung verändert die neuronalen Schaltkreise im Gehirn eines Kindes, indem synaptische Verbindungen zwischen den Neuronen hinzugefügt oder entfernt werden. Diese Schaltkreise stabilisieren sich mit dem Alter, doch die Biologie hat einen gewissen Spielraum gelassen, um sicherzustellen, dass sich das Gehirn von Erwachsenen weiterhin anpassen und seine Schaltkreise bei Bedarf verfeinern kann. Diese Flexibilität wird als … bezeichnet. NeuroplastizitätUnd unsere Fähigkeit zu lernen, neue Erinnerungen zu bilden und uns von Verletzungen zu erholen, hängt alles davon ab.

Wie weiß unser Gehirn, wie flexibel es in verschiedenen Lebensphasen sein muss? Könnten wir diese Mechanismen gezielt beeinflussen, um im Erwachsenenalter neue Phasen der Plastizität zu eröffnen oder sie zur Behandlung von Hirnverletzungen, -erkrankungen und -störungen einzusetzen? Welche Zellen, Gene und Moleküle steuern die Stabilität unserer neuronalen Schaltkreise?

Wissenschaftler des Salk Institute haben ein Molekül entdeckt, das für die Stabilisierung von Hirnschaltkreisen im Erwachsenenalter entscheidend ist, und seine Quelle mag für einige überraschend sein. Das Protein, CCN1 genannt, wird von sternförmigen Zellen, den Astrozyten, produziert. Diese nicht-neuronalen Hirnzellen galten bisher als passive Stützzellen, doch neuere Forschungen zeigen, dass sie eine wichtige Rolle bei der Formung von Hirnschaltkreisen spielen – und möglicherweise der Schlüssel zur Behandlung vieler neurologischer Erkrankungen sind.

Der CCN1-Signalweg könnte nun ein wichtiges Ziel für neue Therapien sein, die das Lernen und die Plastizität bei Erkrankungen wie Alzheimer, Depressionen oder posttraumatischer Belastungsstörung (PTBS) unterstützen oder die neuronale Reparatur nach Verletzungen oder Schlaganfällen fördern sollen.

„Diese Studie belegt die entscheidende Rolle von Astrozyten bei der aktiven Stabilisierung der Verbindungen neuronaler Schaltkreise“, sagt der Hauptautor. Nikola Allen, PhD, Professor, Inhaber des Roger-Guillemin-Lehrstuhls und Co-Direktor des Von der NOMIS Foundation finanzierte Neuroimmunologie-Initiative „Unsere Ergebnisse zeigen, wie die Stabilität sensorischer Schaltkreise im erwachsenen Gehirn aktiv aufrechterhalten wird. Die Entdeckung von CCN1 als wichtiger Regulator der Neuroplastizität könnte nun die Entwicklung neuer Therapien für Hirnverletzungen und Schlaganfälle voranbringen, die bereits mit einer Hochregulierung von CCN1 in Verbindung gebracht wurden.“

Die Studie wurde in der veröffentlichten Natur am 17. Dezember 2025 und wurde sowohl durch Bundesforschungsstipendien der National Institutes of Health als auch durch private Spenden finanziert.

 

Was wir über Plastizität und Astrozyten wissen

Astrozyten gehören zu einer Familie nicht-neuronaler Zellen, den Gliazellen, zusammen mit Oligodendrozyten, Mikroglia und anderen spezialisierten Gliazell-Subtypen. Obwohl weniger bekannt, sind diese Gliazellen im zentralen Nervensystem genauso zahlreich wie Neuronen, und Allen hat sich in der Neurowissenschaft maßgeblich dafür eingesetzt, diesen Zellen in der Forschung Priorität einzuräumen. Diese Hinwendung zu nicht-neuronalen Gehirnzellen war grundlegend für Salks Jahr der Alzheimer-Forschung im Laufe des Jahres 2025, in dem sich Allen besonders bestärkt fühlte, herauszufinden, wie Astrozyten unter anderem mit Alzheimer in Verbindung stehen.

Jüngste Studien von Allen und anderen haben gezeigt, dass Astrozyten einen starken Einfluss auf die Bildung, Reifung und den Abbau von Synapsen haben, insbesondere in den frühesten – und kritischen – Phasen der Gehirnentwicklung. Weniger bekannt ist jedoch, wie Astrozyten andere Aspekte der Schaltkreisstabilität regulieren, insbesondere in späteren Lebensphasen.

„Wir wollten herausfinden, wie Astrozyten die Gehirnfunktion über die gesamte Lebensspanne regulieren“, sagt Allen. „Wir wissen bereits, dass sie an der Bildung neuronaler Verbindungen im jungen Gehirn beteiligt sind und dass einige dieser Funktionen im Alter abnehmen. Was uns fehlte, war ein Verständnis dafür, welche Rolle Astrozyten im Erwachsenenalter spielen. Wir konnten nun zeigen, dass die Stabilität neuronaler Schaltkreise im erwachsenen Gehirn durch Astrozyten über die Sekretion von CCN1 reguliert wird.“

 

Wie Astrozyten CCN1 nutzen, um die Stabilität von Schaltkreisen zu orchestrieren

„Die Aufrechterhaltung stabiler neuronaler Schaltkreise ist wichtig für die ordnungsgemäße Funktion des Gehirns, führt aber dazu, dass neuronale Plastizität und Umstrukturierung im erwachsenen Gehirn unterdrückt werden“, erklärt Erstautorin Dr. Laura Sancho, Postdoktorandin in Allens Labor. „Wir wollten herausfinden, ob und wie Astrozyten an dieser wichtigen Aufrechterhaltung beteiligt sind, und wir haben festgestellt, dass sie tatsächlich unerlässlich sind.“

Um herauszufinden, welche Rolle Astrozyten gegebenenfalls bei der Plastizität und der Stabilität neuronaler Schaltkreise spielen, konzentrierten sich die Forscher auf den visuellen Kortex der Maus. Dieser gut untersuchte Bereich des Gehirns ist für die visuelle Verarbeitung zuständig, und Erkenntnisse aus dieser Region lassen sich häufig auch auf andere Hirnregionen übertragen.

Die Forscher begannen damit, zu untersuchen, welche Gene in Astrozyten während der kritischen Phase hoher Plastizität in der frühen Entwicklung und der Phase hoher Stabilität im Erwachsenenalter exprimiert werden.

Es wurde schnell deutlich, dass das Protein CCN1 maßgeblich zur Stabilität neuronaler Schaltkreise im visuellen Kortex der Maus beiträgt. Durch die Steigerung der CCN1-Expression in Astrozyten während der kritischen Phase beobachteten die Forscher eine erhöhte zelluläre Reifung sowohl in inhibitorischen Neuronen als auch in Oligodendrozyten, was die Neuroplastizität der Schaltkreise dämpfte. Umgekehrt führte die Entfernung von CCN1 aus dem Gehirn adulter Mäuse zur Destabilisierung normalerweise stabiler Schaltkreise.

Während Stabilität wichtig ist – insbesondere im Alter –, könnten Wissenschaftler durch die Manipulation des CCN1-Spiegels Bereiche der Plastizität schaffen, die dabei helfen, nach Verletzungen oder Traumata verlorene Schaltkreise wiederherzustellen oder neu aufzubauen.

CCN1 eignet sich besonders gut für diese Aufgabe, da es an zahlreiche extrazelluläre Komponenten verschiedener Zelltypen binden kann, darunter exzitatorische und inhibitorische Neuronen, Oligodendrozyten und Mikroglia. Durch die Bindung an wichtige Integrinproteine ​​auf der Zelloberfläche koordiniert CCN1 die Reifung verschiedener Zelltypen und reduziert so die Plastizität des erwachsenen Gehirns.

 

Das therapeutische Potenzial der gezielten Hemmung von CCN1

Diese Ergebnisse tragen zu Allens fünfjährigem Projekt bei, das von ihr finanziert wird. Pioneer Award des NIH-Direktors 2024Das Forschungsprojekt hat zum Ziel, den Zusammenhang zwischen extrazellulären Proteinen und der Plastizität des Gehirns zu untersuchen. CCN1 ist das erste dieser Astrozytenproteine, das in ihrem Labor bisher identifiziert wurde.

CCN1 und andere von Astrozyten stammende Proteine ​​könnten sich als entscheidend für die Entwicklung zukünftiger Therapien für neurologische Erkrankungen erweisen, bei denen eine gesteigerte Plastizität von Vorteil wäre. Dies umfasst verschiedene Formen von Hirnschädigung oder Neurodegeneration, wie Schlaganfall oder Alzheimer, sowie Stress- und Gedächtnisstörungen wie die posttraumatische Belastungsstörung (PTBS).

Weitere Autoren sind Matthew Boisvert, Trinity Eddy, Lara Labarta-Bajo, Jillybeth Burgado, Minerva Contreras und Lisa Tatsumi von Salk sowie Ellen Wang von der UC San Diego.

Die Arbeit wurde unterstützt von den National Institutes of Health (1R01NS105742, DP11NS142587, 5F32EY033629, 1F99NS134205, 1F99NS1139511, P30 CA01495, P30 AG068635, R24NS092943, P01 AG073084-04), der LIFE Foundation, den Pew Charitable Trusts, der Chan Zuckerberg Initiative, dem Roger Guillemin Chair, dem Salk Pioneer Fund Award, der NASEM Ford Foundation, dem Hewitt-Eckhart Postdoctoral Fellowship, dem Salk Waitt Advanced Biophotonics Core, dem Salk GT3 Core, dem Salk Razavi Newman Integrative Genomics and Bioinformatics Core, dem Salk Flow Cytometry Core, den Salk In Vivo Scientific Services, der Howard and Maryam Newman Family Foundation und dem Helmsley Trust.

DOI: 10.1038 / s41586-025-09770-w