Haben Sie schon einmal darüber nachgedacht, wie es wäre, einen „Schalter“ zu haben, mit dem Sie psychische Störungen wie soziale Ängste oder Zwangsstörungen abschalten könnten? Vielleicht sind wir gar nicht so weit weg. Ein Team von Wissenschaftlern aus der Duke University hat gerade einen gewaltigen Sprung gemacht, indem es künstliche elektrische Synapsen im Gehirn von Mäusen geschaffen und damit die Art und Weise verändert hat, wie ihre Neuronen kommunizieren.
Diese geneditierten Synapsen umgingen problematische chemische Verbindungen und schufen neue Signalwege, die das Verhalten der Tiere wesentlich veränderten. Mäuse mit genetischer Veranlagung zur Entwicklung zwangsstörungsähnlicher Verhaltensweisen zeigten nur minimale Symptome und etwa zwei Drittel entwickelten nie typische Gesichtsläsionen. Ein Durchbruch, der den Beginn einer neuen Ära für die Psychiatrie darstellen könnte.
Mehr als Neurotransmitter: Die elektrischen Autobahnen des Gehirns
Bei Säugetieren, einschließlich des Menschen, kommuniziert das Gehirn hauptsächlich über chemische Synapsen mithilfe von Neurotransmittern. Elektrische Synapsen, die viel seltener sind, basieren stattdessen auf Proteinen namens Connexine. Und genau das ist die brillante Intuition von Kafui Dzirasa und sein Team.
„Wir wollten herausfinden, ob wir eine Möglichkeit schaffen können, chemische Synapsen zwischen Zellen zu umgehen, indem wir eine elektrische Synapse einfügen“, erklärt er. Dzirasa. Es war keine leichte Aufgabe: während ähnliche Arbeiten an der Fadenwurm C. elegans (ein Wurm mit nur 302 Neuronen), Mäuse verfügen über etwa 71 Millionen Neuronen, ein weitaus höheres Maß an Komplexität.
Um diese neuen „neuronalen Autobahnen“ zu bauen, mussten die Forscher zunächst die richtigen Connexine identifizieren. Die Wahl fiel auf die Anschlüsse 34.7 und 35, gefunden in einem Fisch namens Weißbarsch. Diese Proteine funktionieren wie die positive und negative Seite eines Stromkreises und ermöglichen den direkten Stromfluss zwischen den Neuronen.
Künstliche Synapsen: Kartierung des Gehirns für präzise Eingriffe
Die nächste Herausforderung bestand darin, herauszufinden, wo diese neuen Verbindungen platziert werden sollten. Wissenschaftler implantierten winzige Elektroden in das Gehirn von Mäusen und erstellten so eine elektrische Karte, die den Informationsfluss zwischen verschiedenen Gehirnbereichen zeigte.
Durch die Beobachtung, wie sich diese Karte veränderte, wenn die Mäuse Situationen ausgesetzt waren, die Angst oder Aggression auslösten, konnte das Team die genauen Schaltkreise bestimmen, die verändert werden mussten. Anschließend wurde ein harmloses Virus verwendet, um die zur Produktion von Connexinen erforderliche genetische Information in die Zielzellen zu transportieren.
Das Ergebnis Voll funktionsfähige elektrische Synapsen veränderten den elektrischen Fluss im Frontalkortex und machten die Mäuse neugieriger und geselliger. Eine potenziell revolutionäre Anwendung für Erkrankungen wie soziale Angst.
Psychische Störungen verhindern, nicht nur heilen
In einem zweiten, noch ehrgeizigeren Experiment wollten die Forscher überprüfen, ob diese Technik das Auftreten psychischer Probleme verhindern kann.
Wir haben einen Ansatz entwickelt, um die Verbindung zwischen Zellen zu verändern und so eine gezielte Neuverdrahtung des Gehirns zu ermöglichen. Es besteht das Potenzial, viele verschiedene Arten genetisch bedingter Verdrahtungsdefizite zu korrigieren und so die Entstehung psychischer Störungen zu verhindern.
Durch die gezielte Ansteuerung eines weitreichenden Schaltkreises zwischen dem Frontalkortex und einem Bereich des Gehirns namens Thalamus (wichtig bei Stress bei Mäusen) verbesserte die Einführung elektrischer Synapsen die Kommunikation zwischen diesen Regionen und verhinderte so, dass die Mäuse als Reaktion auf Stress „einfroren“.
Noch eindrucksvoller war das Experiment an Mäusen, die genetisch zur Entwicklung zwangsähnlicher Symptome veranlagt waren. Typischerweise beginnen diese Tiere, sich zwanghaft zu putzen, was schließlich zu Gesichtsverletzungen führt, die denen von Menschen mit Zwangsstörungen ähneln, die sich zwanghaft die Hände waschen. Mäuse, die mit künstlichen Synapsen ausgestattet waren, pflegten sich weniger und bei etwa zwei Dritteln traten nie Läsionen auf.
Künstliche Synapsen, die Zukunft: Bearbeitung des menschlichen Gehirns?
Obwohl die Arbeit an Mäusen durchgeführt wurde, Dzirasa Er wählte außerdem die Connexine 34.7 und 35 aus, da man davon ausgeht, dass sie beim Menschen eine ähnliche Funktion haben. Vorhandene Atlanten menschlicher Genexpressionsprofile könnten Aufschluss darüber geben, welche Zellen als Ziel dienen sollen.
„Diese Genexpressionsmuster sind wie ein GPS-Marker“, erklärt der Forscher, und zeigen, welche Zellen was tun. Viren, die das notwendige Genommaterial tragen, könnten in die Blutbahn injiziert werden und dann die Blut-Hirn-Schranke überwinden, die auch mithilfe von fokussiertem Ultraschall geöffnet werden könnte.
Doch die Gehirnbearbeitung beim Menschen ist noch Zukunftsmusik und wirft ethische Fragen auf. Als Anmerkung Ithai Rabinowitch der Hebräischen Universität Jerusalem wissen wir noch nicht, ob das Gehirn darauf mit der Schaffung neuer neuronaler Verbindungen reagieren würde, die die Wirkung der konstruierten Synapsen rückgängig machen könnten. oder sogar andere potenziell negative Pfade schaffen.
Trotz dieser Unbekannten eröffnet die Forschung einen spannenden Weg: Zum ersten Mal können wir uns Therapien vorstellen, die nicht nur chemische Ungleichgewichte ausgleichen, sondern die Verbindungen des Gehirns buchstäblich wiederherstellen. Nicht mehr nur Medikamente, sondern echte personalisierte Eingriffe der „neurologischen Technik“.
Stehen wir am Beginn einer neuen Ära der Psychiatrie? Es ist noch zu früh, um das sagen zu können, aber künstliche Synapsen stellen zweifellos eine der vielversprechendsten Möglichkeiten im Kampf gegen psychische Störungen dar.
Die offizielle Studie finden Sie hier: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2025.03.25.645291v1
