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Stress könnte die Entwicklung des Nervensystems in der frühen Adoleszenz beeinflussen

MEDIZINStress könnte die Entwicklung des Nervensystems in der frühen Adoleszenz beeinflussen

Wissenschaftler haben gezeigt, dass Umweltstress die normale Entwicklung des Nervensystems bei Würmern beeinträchtigen kann, die sich der Pubertät nähern

Wissenschaftler haben versucht zu verstehen, wie unsere Gene (unsere genetische Ausstattung) und verschiedene Umweltfaktoren unser formen Nervensystem während der frühen Entwicklung, wenn wir aufwachsen. Dieses Wissen kann unser Verständnis verschiedener neurologischer Störungen verbessern, die hauptsächlich durch den Zusammenbruch normaler neuronaler Schaltkreise in unserem Nervensystem verursacht werden. In einer Studie veröffentlicht in Natur, haben Wissenschaftler der Columbia University das Nervensystem kleiner durchsichtiger Würmer untersucht (C. elegans) um zu verstehen, wie es sich gestaltet. Sie zeigen, dass durch Umwelteinflüsse verursachter Stress die Verbindungen des sich noch entwickelnden Nervensystems dauerhaft intensiv beeinflussen kann. In ihrem Experiment ließen sie männliche Würmer verhungern, kurz bevor die Würmer geschlechtlich werden sollten Reifung mit dem Ziel, ihre Pubertät zu hemmen. Die Exposition gegenüber äußerem Stress, insbesondere Hunger, beeinflusste sogar einige Tage vor der sexuellen Reifung die Verdrahtungsmuster kritischer neuronaler Schaltkreise im Nervensystem des Wurms, wodurch normale Veränderungen verhindert wurden. Das Neuverkabelungsprogramm ihres Nervensystems wurde im Grunde unterbrochen. Sobald diese "gestressten" Männer die Pubertät durchmachten und erwachsen wurden, verblieben noch unreife Schaltkreise in ihrem Nervensystem, was dazu führte, dass sie sich weiterhin unreif verhalten. Ihre Unreife wurde anhand der Beobachtung beurteilt, dass gestresste erwachsene männliche Würmer im Vergleich zu normalen erwachsenen männlichen Würmern eine hohe Empfindlichkeit gegenüber einer giftigen Chemikalie namens SDS zeigten. Die gestressten Würmer verbrachten auch nur begrenzte Zeit mit anderen zwittrigen Würmern und hatten Schwierigkeiten bei der Paarung.

Wissenschaftler machten diese entscheidende Entdeckung, als einige Würmer aus Versehen einige Wochen lang unbeaufsichtigt blieben und keine Nahrung erhielten. Dies führte zu einer Pause in der normalen Entwicklung der Würmer und sie traten in einen Zustand ein, der als „Dauerzustand“ bezeichnet wird. Dieser Zustand ist wie ein vorübergehender Stillstand des normalen Wachstums eines Organismus. Im Falle von Würmern, wenn unreife Würmer irgendeine Art von Stress spüren, kommt es zu einer vorübergehenden Pause in ihrem normalen Wachstum für Monate und später, sobald der Stress weg ist, wird ihr Wachstum wieder aufgenommen. Nachdem der Hungerstress vorüber war, kehrten die Würmer in ihre normale Umgebung zurück und reiften zu Erwachsenen heran. Bei der Untersuchung des Nervensystems jetzt erwachsener Würmer wurde festgestellt, dass einige unreife Verbindungen in den Schwänzen männlicher Würmer erhalten blieben, die idealerweise während der sexuellen Reifung beseitigt (oder beschnitten) worden wären. Die Forscher untersuchten weiter und stellten fest, dass der „Dauerzustand“ ausschließlich durch Hungerstress und nicht durch irgendeine andere Form von Stress verursacht wurde. Der Stress führte zu einer Neuzuordnung ihrer Schaltpläne. Die gegensätzlichen Wirkungen von zwei Neurotransmittern – Serotonin und Octopamin – steuern das Beschneiden von Schaltkreisen. Die gestressten Würmer hatten eine hohe Menge an Octopamin, die dann die Produktion von Serotonin blockierte. Wenn unreifen Männchen unter Stress Serotonin verabreicht wurde, fand ein normaler Schnitt statt und die Erwachsenen begannen, eine reife Reaktion auf SDS zu zeigen. Im Vergleich dazu, wenn Octopamin unreifen Männchen verabreicht wurde, verhinderte dies das Beschneiden des Kreislaufs. Die Studie legt nahe, dass Stress eine wahrscheinliche Auswirkung auf Veränderungen des Nervensystems haben kann, wenn die frühe Entwicklung stattfindet. Der Neurotransmitter Serotonin wird beim Menschen mit dem psychischen Zustand einer Depression in Verbindung gebracht.

Könnte diese Möglichkeit dann auch für den Menschen gelten? Beim Menschen ist dies nicht einfach, da wir im Vergleich zu Tieren ein viel größeres und komplizierteres Nervensystem haben. Trotzdem sind Würmer einfache, aber effiziente Modellorganismen, um Nervensysteme zu studieren und zu analysieren. Leitende Forscher dieser Studie haben ein Projekt namens ceNGEN initiiert, durch das sie die genetische Ausstattung und Aktivität jedes Neurons im Nervensystem des C. elegans-Wurms kartieren werden, was dazu beitragen würde, die Entstehung des Nervensystems und die mögliche Zusammenarbeit zwischen den einzelnen genetische Ausstattung und eigene Erfahrungen.

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{Sie können das ursprüngliche Forschungspapier lesen, indem Sie auf den unten angegebenen DOI-Link in der Liste der zitierten Quellen klicken}

Quelle (n)

Bayer EA und Hobert O. 2018. Erfahrungen aus der Vergangenheit formen sexuell dimorphe neuronale Verdrahtung durch monoaminerge Signalübertragung. Naturhttps://doi.org/10.1038/s41586-018-0452-0

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