Den physiologischen Prozess der kortikalen Reorganisation bei Rückenmarksverletzungen verstehen

Um neue Behandlungsmöglichkeiten nach Rückenmarksverletzungen zu erschließen, muss die kortikale Reorganisation genauer erforscht werden.

Gesundheit

Von einer Rückenmarksverletzung spricht man, wenn die Nervenbahnen im Rückenmark durchtrennt oder durch ein traumatisches Ereignis (Schlag) geschädigt werden, sodass sensorische Informationen nicht mehr ins Gehirn gelangen. Diese Störung initiiert die sogenannte kortikale Reorganisation. Dabei wird die neuronale Aktivität umgebender intakter Hirnregionen gesteigert und auf das von der Deafferentierung (Unterbrechung des neuronalen Signaltransports vom Körper zum Gehirn) betroffene kortikale Areal ausgedehnt. „Obwohl die kortikale Reorganisation entscheidend zur funktionellen Genesung nach einer Rückenmarksverletzung beiträgt, kann sie im schlimmsten Fall auch Störungen wie neuropathische Schmerzen, Phantomschmerz oder Spastiken auslösen und damit die Lebensqualität beeinträchtigen“, sagt Juliana Rosa, Forscherin am Labor für experimentelle Neurophysiologie und neuronale Verschaltung am Forschungsinstitut SESCAM (Website auf Spanisch). Unterstützt durch das EU-finanzierte Projekt CRASCI untersuchte Rosa zusammen mit ihrem Kollegen Juan Aguilar, was genau bei der kortikalen Reorganisation passiert. „Nur wenn die ursächlichen Faktoren geklärt sind, können neue Therapien ins Auge gefasst werden, um diese Ausdehnung in Folge einer Rückenmarksverletzung oder anderer traumatischer Hirnverletzungen zu verstärken und/oder abzumildern“, fügt Aguilar hinzu.

Neue Forschung zur neuronalen Aktivität

Zunächst untersuchte das über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanzierte Projekt, wie eine Rückenmarksverletzung die neuronale Aktivität in kortikalen Arealen verändert, in der Informationen aus Körperregionen unterhalb der verletzten Stelle ankommen. Dabei wurde ein Schicht-abhängiger Mechanismus entdeckt, durch den die kortikale Reorganisation vor allem in der zweiten und dritten Schicht der Großhirnrinde gesteigert wird. „Dieses Ergebnis ist wichtig, da in der zweiten und dritten Schicht der wesentliche Teil der Konnektivität zwischen verschiedenen Hirnarealen stattfindet und sich dort quasi die Schaltstelle der Reorganisation befinden könnte“, erklärt Rosa. Als nächstes wurde untersucht, ob Veränderungen der neuronalen Aktivität auf veränderte Aktivitäten hemmender Neuronen zurückgehen. „Mit anatomischen Untersuchungsmethoden enthüllten wir die stärkere Ausbildung inhibitorischer Synapsen auf exzitatorischen L5-Neuronen nach einer Rückenmarksverletzung“, merkt Aguilar an, „was wiederum die Erregbarkeit verringert.“ Nachdem die Forschenden Astrozyten genetisch manipuliert hatten, „zeigte sich, dass diese Gliazellen als Modulatoren der neuronalen Expansion und damit als therapeutische Zielstruktur zur Verstärkung oder Verringerung kortikaler Reorganisation dienen könnten“, ergänzt Rosa.

Enorme Fortschritte in der Forschung

Insgesamt erweitert all dies den Wissensstand zu physiologischen Abläufen bei der kortikalen Reorganisation nach Rückenmarksverletzungen. „Vor dieser Arbeit war diese Reorganisation lediglich ein weiterer unerklärbarer Vorgang im noch zu wenig erforschten Gehirn“, erläutert Aguilar. „Dass wir hier den Beitrag der einzelnen Schichten und zellulären Bestandteile klären konnten, ist ein großer Fortschritt in der Hirnforschung – und möglicherweise der Auftakt für neue therapeutische Ansätze bei Rückenmarksverletzungen.“ Derzeit arbeitet man an der selektiven Manipulation einzelner Zellpopulationen. „Durch eine solche Manipulation könnte man die Entstehung typischer Erkrankungen verhindern und so die sensomotorische Funktion und Genesung verbessern“, schließt Rosa.

Schlüsselbegriffe

CRASCI, kortikale Reorganisation, Rückenmarksverletzung, Gehirn, Schädel-Hirn-Trauma, neuronale Aktivität, Großhirnrinde, Neuronen

Spatial-temporal characteristics of Cortical Reorganization after Spinal Cord Injury and the role of interneurons and astrocytes

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