Forscher entdeckten 539 verborgene Zonen im Gehirn — und das verändert alles

Eine Karte, die es 100 Jahre lang nicht gab

Stellen Sie sich vor, Sie hätten Ihr ganzes Leben lang eine Stadt nur anhand eines U-Bahn-Plans studiert — und plötzlich zeigt Ihnen jemand ein vollständiges Satellitenbild mit jeder Gasse, jedem Park und jedem unterirdischen Tunnel. Genau so fühlen sich in etwa die Neurobiologen, die soeben die erste dreidimensionale Lipidkarte des menschlichen Gehirns erhalten haben. Und was sie sahen, stellte das gewohnte Bild auf den Kopf.

Ein internationales Forscherteam entdeckte im Gehirn 539 einzelne Zonen — jede mit einer einzigartigen chemischen Zusammensetzung von Fetten, also Lipiden. Das ist nicht nur ein schönes Bild: Es geht um eine völlig neue Organisationsebene, die immer existierte, für die Wissenschaft jedoch unsichtbar blieb.

Warum überhaupt Fette kartieren?

Die meisten Menschen stellen sich das Gehirn als elektrisches Netzwerk vor — Neuronen, Synapsen, Signale. Doch etwa 60 % des Trockengewichts des Gehirns bestehen aus Lipiden. Das ist nicht nur Baumaterial. Fette bestimmen, wie schnell ein Signal übertragen wird, wie sich die Myelinscheide der Neuronen bildet, wie Zellen auf Entzündungen reagieren und sogar, wie sie altern.

Vor dieser Studie hatten wir kein systematisches Verständnis davon, wo sich welches Lipid im Gehirn befindet und was geschieht, wenn sich seine Zusammensetzung verändert. Jetzt haben wir es.

539 Zonen: Was bedeutet das in der Praxis?

Die Forscher nutzten massenspektrometrische Bildgebung, um die Verteilung von Hunderten Lipidarten im gesamten Gehirnvolumen buchstäblich zu «fotografieren». Das Ergebnis: 539 Zonen mit einzigartigen Lipid-«Fingerabdrücken».

Einige dieser Zonen stimmen mit gut bekannten anatomischen Strukturen überein. Andere nicht. Das bedeutet, dass die Chemie des Gehirns anders organisiert ist als seine physische Anatomie. Das Gehirn ist offenbar komplexer, als wir dachten — und das ist keine Metapher.

Darum ist das wichtig:

• Alzheimer-Krankheit. Störungen des Lipidstoffwechsels werden seit Langem mit dieser Erkrankung in Verbindung gebracht. Nun haben die Forscher eine Karte — sie können genau bestimmen, in welchen Zonen sich bei Demenz welche Fette verändern.
• Multiple Sklerose. Der Abbau von Myelin ist vor allem eine Lipidkatastrophe. Die neue Karte liefert Koordinaten für die Suche nach therapeutischen Angriffspunkten.
• Psychische Störungen. Depressionen, Schizophrenie, bipolare Störung — sie alle stehen mit Veränderungen in den Membranen der Neuronen in Zusammenhang. Und Membranen bestehen aus Lipiden.

Intelligenz und Fette: eine überraschende Verbindung

Für ein Publikum, das sich für Intelligenz interessiert, gibt es hier etwas besonders Faszinierendes. Die Geschwindigkeit der neuronalen Signalübertragung ist einer der Schlüsselfaktoren des sogenannten fluiden Intelligenz — der Fähigkeit, neue Aufgaben zu lösen und schnell sowie flexibel zu denken. Und diese Geschwindigkeit hängt direkt von der Qualität der Myelinscheide der Neuronen ab. Myelin ist fast reines Lipid.

Mit anderen Worten: Die Zusammensetzung der Fette in Ihrem Gehirn bestimmt teilweise, wie schnell Sie denken. Und nun haben wir erstmals eine Karte, mit der sich dieser Zusammenhang mit chirurgischer Präzision untersuchen lässt.

Was verändert das für den gewöhnlichen Menschen?

Vorerst ist das Grundlagenforschung — bis zu Tabletten und Therapien ist es noch weit. Doch diese Entdeckung hat schon jetzt eine ganz praktische Dimension.

• Ernährung ist wichtig. Omega-3-Fettsäuren, Phospholipide aus Eiern und Fisch, Cholin — all das sind Bausteine für die Lipide des Gehirns. Die neue Karte wird es Forschern ermöglichen zu prüfen, welche Zonen und Funktionen genau auf die Ernährung reagieren.
• Das Alter verändert die Lipidzusammensetzung. Eine Anwendung der Karte besteht darin, zu verfolgen, wie das Gehirn auf molekularer Ebene altert, und Wege zu suchen, diesen Prozess zu verlangsamen.
• Medikamente werden präziser. Viele Präparate wirken schlecht, weil das Gehirn als einheitliches Milieu betrachtet wird. Nun können Pharmakologen auf konkrete Zonen «zielen».

Die verborgene Architektur des Bewusstseins

An dieser Entdeckung ist etwas philosophisch Faszinierendes. Wir sind daran gewöhnt zu denken, das Gehirn sei mehr oder weniger erforscht — Neuronen, Lappen, Kortexareale. Doch offenbar verbirgt sich unter dieser Anatomie eine ganze parallele Welt chemischer Organisation, von der wir nichts ahnten.

539 Zonen. Jede mit ihrer eigenen molekularen Persönlichkeit. Und alle zusammen erzeugen irgendwie Gedanken, Erinnerungen, Entscheidungen und das Bewusstsein des eigenen Selbst.

Wenn das kein Anlass ist, darüber nachzudenken, wie wenig wir noch über unser eigenes Bewusstsein wissen — was dann?