 |  | Christina Hohmann-Jeddi |
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23.09.2026 18:00 Uhr |
Der vordere Teil des Gehirns entsteht offenbar aus einer völlig anderen Vorläuferzelle als der hintere Teil, wie eine aktuelle Studie offenlegt. / © Adobe Stock/Musab (generiert mit KI)
Das menschliche Gehirn hat drei große Bereiche: das Vorder-, das Mittel- und das Hinterhirn. Das Vorderhirn ist für höhere Denkprozesse wie Bewusstsein und Sprache zuständig, das Mittelhirn etwa für Sehen, Hören und Bewegung. Dagegen reguliert das einfachere Hinterhirn autonome, lebenswichtige Funktionen wie Atmung, Schlaf oder Herzschlag.
Bislang war unklar, wie sich die einzelnen Gehirnregionen entwickeln und ob sie von einem gemeinsamen Vorläufer des neuralen Ektoderms oder von verschiedenen Vorläufern abstammen. Diesen Fragen ging ein Team um Rayyan T. Jokhai von der Stanford University in Kalifornien genauer nach und veröffentlichte die Ergebnisse jetzt im Journal »Nature Neuroscience«. Das Team führte an Mäuseembryonen sogenannte Abstammungsnachverfolgungsstudien durch, um den entwicklungsbiologischen Ursprung der Gehirnregionen aufzuklären.
Dabei entdeckten die Forschenden, dass in der frühesten Phase der Embryonalentwicklung, im Stadium der Gastrulation, das Hinterhirn einem eigenständigen Entwicklungsweg folgt. Dieser verläuft parallel zu dem Weg, auf dem das Vorderhirn und das Mittelhirn entstehen, er zweigt aber nicht von diesem ab. Das Team identifizierte zwei verschiedene Arten von Gehirn-Vorläuferzellen: Eine exprimiert ein Gen namens Otx2 und bildet das Vorder- und Mittelhirn. Die andere exprimiert Gbx2 und wird zu Hinterhirn-Zellen.
Die Forschenden untersuchten in den Zellen auch das Chromatin, also den Verpackungsgrad des Genoms. Dabei stellten sie fest, dass das vordere neurale Ektoderm deutlich andere Chromatin-Konfigurationen aufweist als das hintere neurale Ektoderm. Diese Unterschiede – und entsprechend unterschiedliche Genexpression – legen die Zellen auf ihr Schicksal fest.
»Wir haben erstmals nachgewiesen, dass der vordere Teil des Gehirns aus einer völlig anderen Vorläuferzelle entsteht als der hintere Teil«, sagte Dr. Kyle Loh, außerordentlicher Professor für Entwicklungsbiologie in Stanford, laut einer Mitteilung der Universität. »Unsere Entdeckung bedeutet, dass wir nun Neuronen aus dem hinteren Teil des Gehirns, dem Hinterhirn, in einer Petrischale züchten und ihre Funktionen untersuchen können.«
Bisher war es Forschenden trotz der Bedeutung der Zellen des Hinterhirns nicht gelungen, diese Zellen in Zellkultur zu erzeugen. »Bei früheren Versuchen, Neuronen des Hinterhirns zu züchten, wurde vermutlich versucht, Vorläuferzellen des Vorder- und Mittelhirns dazu zu bringen, sich zu Hinterhirn-Zellen zu entwickeln – was, wie unsere Studie zeigt, nicht möglich ist«, sagte Jokhai.
Mit den neuen Erkenntnissen gelang es dem Team erstmals, funktionsfähige Hinterhirn-Zellen aus pluripotenten Stammzellen im Labor zu erzeugen. Dies ist wichtig, um Erkrankungen des Hinterhirns, wie die spinale Muskelatrophie (SMA) und die amyotrophe Lateralsklerose (ALS) besser untersuchen zu können.
Die Forschenden um Jokhai untersuchten auch, wie die beiden Nervensysteme im Laufe der Evolution entstanden sind. Offenbar reicht dieses Zwei-in-eins-System schon mehr als 500 Millionen Jahre zurück: So weisen auch Hühner, Zebrafische und Eichelwürmer, sehr einfache Meerestiere aus der Gruppe der Kiemenlochtiere, ein Nervensystem aus zwei getrennten Vorläuferzellen auf. Das Team fand jeweils ein Set Otx2 exprimierende und Gbx2 exprimierende Zellpopulationen in den Embryonen dieser Tiere.
