Leseprobe - Hogrefe

1 Neurophysiologie der menschlichen Hirnentwicklung 17
Selektive Zurückbildung von Synapsen und Untergang
von Neuronen
Die Ausbildung von synaptischen Verknüpfungen wird zunächst durch biochemische
Bedingungen, hormonelle Einflüsse und immunologische Prozesse bestimmt. Im Folgenden
spielen dann aktivitätsabhängige Ereignisse eine entscheidende Rolle für die Bildung,
und vor allem für das Überleben der Synapsen und des dazugehörigen Neurons.
Diese Aktivität kann entweder in der Nervenzelle selbst (endogene Aktivität) entstehen
oder von außen ankommenden (afferenten) Signalen (funktionelle Aktivität) stammen
(Flint et al., 1998; Goodman & Shatz, 1993; Mrzljak et al., 1988; Schlaggar et al., 1993).
Nach der Ausbildung der maximalen synaptischen Dichte kommt es zu einer Rückbildung
von nicht benutzten (inaktiven) Synapsen. So werden ca. 40 % der gebildeten Synapsen
wieder zurückgebildet (Huttenlocher et al., 1982; Huttenlocher, 1984). Ähnliches
findet auch in den anderen Hirnregionen statt und dauert sogar bis in das jugendliche Alter
an (Huttenlocher & Dabholkar, 1997). Die Gesamtzahl der Synapsen eines einzigen
Neurons samt seiner Dendriten beträgt beim Erwachsenen letztendlich ca. 38 000.
Während der Hirnentwicklung werden nicht nur Synapsen, sondern auch Neurone im
Überschuss gebildet (Purves & Lichtman, 1980; Rakic & Riley, 1983). Die einzelnen
Neurone konkurrieren miteinander um synaptische Kontakte. Neurone, die nicht in
der Lage sind eine bestimmte Anzahl von Synapsen zu bilden, gehen zugrunde. Dieser
programmierte Zelltod erfüllt damit zwei wichtige Funktionen: a) das quantitative
Angleichen von untereinander in Verbindung stehenden Neuronenpopulationen und b)
den Untergang von fehl gegangenen, inkorrekten Verbindungen (Allsopp, 1993). Die ursprünglich
sehr große Anzahl von Neuronen, die nach synaptischen Verbindungen sucht,
steigert somit die Wahrscheinlichkeit, dass aufsteigende Axone eine Zielzelle finden.
Der selektive Untergang von Neuronen, die keine oder nur wenige synaptische Verbindungen
haben, führt dann zur Präzisierung der neuronalen Netzwerke. Abhängig von der
Hirnregion gehen ca. 50% der gebildeten Neurone wieder zugrunde.
Störungen dieses fein regulierten Zelltodes, insbesondere des gesteigerten Zelltodes,
können dramatische Auswirkung auf die Gehirnentwicklung und die spätere kognitive
Funktion haben. Somit dient der neuronale Zelltod und die Rückbildung von nicht oder
nur wenig benützten Synapsen der Feinregulierung der neuronalen Organisation und somit
der Ausbildung und Verstärkung von funktionellen Netzwerken. Die Synaptogenese,
die gezielte Rückbildung von Synapsen und Zelltod von Neuronen ist für die Plastizität
des sich entwickelnden Gehirns von entscheidender Bedeutung. Dies bedingt, dass
erfahrungsabhängige Faktoren auf die Hirnentwicklung, einschließlich der kognitiven
Funktionen, Einfluss nehmen können (Johnston, 1995).
3.4 Gliale Proliferation und Differenzierung
Die Gliazellen stellen die Mehrheit der Zellen im Großhirn dar. So besteht die weiße
Substanz fast ausschließlich aus Gliazellen. Im Prinzip kommt es während der Entwicklung
zunächst zur Bildung von Astrozyten und dann zur Bildung von Oligodendrozyten.
Astrozyten spielen eine ernährende und unterstützende Rolle für die Neuronen.