Neue Schaltkreise fürs Gehirn

Rüdiger Klein analysiert mit ERC Advanced Grant die Entwicklung von Schaltkreisen der Amygdala

31. März 2020

Die Amygdala (altgriechisch für Mandelkern) ist wichtig für die emotionale Bewertung von Situationen oder Dingen. Mit Hilfe der Amygdala können wir lernen, einem Gegenstand mit Zuneigung oder Abneigung zu begegnen. Wie die Amygdala die verschiedenen Verhaltensreaktionen steuert und welche Verknüpfungen mit anderen Gehirnregionen dabei mitwirken, ist noch unklar. Um diese Wissenslücke zu füllen will Rüdiger Klein in Mäusen die Entwicklung der Amygdala-Schaltkreise gezielt reorganisieren und so angeborenes und erlerntes Verhalten verändern. Der Europäische Forschungsrat (ERC) fördert das innovative Projekt mit 2,5 Millionen Euro über die nächsten fünf Jahre.

Schaltkreise in der Amygdala bestimmen, ob eine Situation verlockend (wie wenn man Futter bekommt, linke Seite) oder eher angsteinflößend ist (wie große Höhen, rechte Seite). Durch das Manipulieren dieser Schaltkreise will Rüdiger Klein Einblick in ihre Entwicklung und Funktion erhalten.

Angst schützt uns vor Gefahren oder steht uns im Weg, wenn sie irrational wird. Ein gutes Gefühl beim Essen lässt uns geeignete Speisen aussuchen, kann aber auch zu Essstörungen beitragen. Egal ob Angst, Genuss oder andere Emotionen – die Zellen der Amygdala verknüpfen unsere Gefühle mit internen und externen Reizen und steuern so unser unbewusstes Verhalten.

Die Informationen für belohnendes oder ablehnendes Verhalten fließen in der Amygdala über unterschiedliche Schaltkreise. Wie diese Schaltkreise entstehen, ist jedoch kaum bekannt.

Rüdiger Klein, Direktor am Max-Planck-Institut für Neurobiologie, will nun herausfinden, wie die Amygdala-Schaltkreise entstehen und zu einem bestimmten Verhalten führen. Dabei wird er eine einmalige Kombination aus entwicklungsbiologischen Methoden und Schaltkreisanalysen verwenden: „Mein Team besitzt große Expertise im Umgang mit Lenkungsmolekülen – kleine Signalgeber, die Nervenzellen während der Gehirnentwicklung an ihren Zielort lenken. Da setzen wir an.“

Die Amygdala besteht aus mehreren benachbarten, aber getrennten Schaltkreisen, die entgegengesetzte Verhaltensantworten hervorrufen. Klein will nun mit seinem Team Komponenten dieser Schaltkreise verknüpfen. Als Ergebnis könnte eine Maus dann instinktiv abschreckende Dinge, wie den Geruch eines Fuchses, als neutral oder anziehend empfinden oder sich beim Duft von Käse abwenden.

Die in der Klein-Abteilung bereits erprobten Lenkungsmoleküle sollen die Nervenzellverbindungen während der Schaltkreis-Entwicklung gezielt umleiten. Die Ergebnisse werden im Detail zeigen, welche Moleküle den Aufbau der Amygdala-Schaltkreise auf welche Weise beeinflussen. „Außerdem können wir anhand der Verhaltensänderungen, die wir erwarten und beobachten, die tatsächliche Funktion dieser Schaltkreise gut überprüfen,“ so Klein.

Der Aufbau der Amygdala ist zwischen Maus und Mensch sehr ähnlich. Die Ergebnisse der Studie an Mäusen können somit auch für den Menschen direkte Hinweise auf die Verarbeitung von Emotionen und Motivation – und deren Veränderungen – geben.

Der Europäische Forschungsrat (ERC)

Der Europäische Forschungsrat (European Research Council, kurz ERC) unterstützt mit seinen Advanced Grants etablierte, herausragende Wissenschaftler*innen, die mindestens zehn Jahre exzellenter Forschung vorweisen können. Einen ERC Advanced Grant zu erhalten ist eine große Auszeichnung, über die sich in diesem Jahr 9,8 Prozent der 1881 Antragsstellenden freuen können. Insgesamt fließen 450 Millionen Euro an 185 erfolgreiche Anträge aus 20 Nationen. Aus Deutschland stammen neben dem Vorhaben von Rüdiger Klein noch 34 weitere ausgezeichnete Anträge.

Der ERC-Präsident, Mauro Ferrari, kommentierte die diesjährigen Advanced Grants wie folgt: “I am glad to announce a new round of ERC grants that will back cutting-edge, exploratory research, set to help Europe and the world to be better equipped for what the future may hold. That’s the role of blue sky research. These senior research stars will cut new ground in a broad range of fields, including the area of health. I wish them all the best in this endeavour and, at this time of crisis, let me pay tribute to the heroic and invaluable work of the scientific community as a whole.”

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