Die unterschiedlichen Funktionen von Gamma-Amino­buttersäure in der Hirnentwicklung

Jena/Tübingen – Die Funktion des Neurotransmitters Gamma-Aminobuttersäure (GABA) im lebenden Organismus gemessen haben Wissenschaftler aus Jena und Tübingen. Sie belegen, dass der im erwachsenen Gehirn hemmend wirkende Botenstoff die unreifen Nervenzellen in der frühen Hirnentwicklung aktiviert. Auf Netzwerkebene wirke GABA jedoch von Beginn an hemmend und schütze so das sich entwickelnde Gehirn vor überschießender Spontanaktivität, berichtet die Arbeitsgruppe in Nature Commu­nications (doi:10.1038/ncomms8750).

Die Neurowissenschaftler waren sich bislang nicht einig: Ändert sich der Wirkungs­charakter des Botenstoffes GABA mit der Reifung des Gehirns? Neben Erklärungs­modellen, warum und wie sich diese Wirkung umkehrt, gab es auch Zweifel, ob dem wirklich so ist, stammen die bisherigen Ergebnisse laut der Arbeitsgruppe doch überwiegend aus Messungen an Hirnschnitten.

Knut Kirmse und Knut Holthoff von der Klinik für Neurologie des Uniklinikums Jena konnten diese Zweifel jetzt nach eigenen Angaben ausräumen. Zusammen mit Wissenschaftlern der Universität Tübingen untersuchten sie mittels spezieller Kalzium-Bildgebungstechniken sowie elektrophysiologischer Messungen die Signalprozesse in der Sehrinde von drei bis vier Tage alten Mäusen. „Damit konnten wir erstmals die depolarisierende, also aktivierende Wirkung von GABA auf die unreifen Nervenzellen im intakten Organismus nachweisen“, erklärt Holthoff.

Dabei vereine der Neurotransmitter GABA zwei gegensätzliche Prinzipien: Aktivierung und Hemmung. „GABA depolarisiert zwar die Neuronen, ist aber nicht imstande Aktionspotentiale auszulösen. Auf diese Weise wird eine überbordende Netzwerkaktivität vermieden“, so der Neurobiologe. Im Netzwerkmaßstab wirke GABA also von Beginn an hemmend.

„Die jetzt von uns bestätigte unterschiedliche Wirkung von GABA auf unreife und reife Neuronen erklärt möglicherweise, warum die bei Erwachsenen hochwirksamen Epilepsie-Medikamente bei epileptischen Anfällen von Frühgeborenen wenig effektiv sind“, erläutert der Erstautor Knut Kirmse.

hil