Neuronale Netzwerke entstehen nicht erst dann, wenn sie gebraucht werden. Wie flexibel das Gehirn im Laufe des Lebens auf Belastungen reagieren kann, wird offenbar bereits in frühen Entwicklungsphasen mitgeprägt. Ein Kooperationsprojekt zwischen dem Leibniz-Institut für Resilienzforschung (LIR) und dem Institut für Anatomie der Universitätsmedizin Mainz zeigt, dass dabei ein bislang wenig beachteter Zelltyp eine wichtige Rolle spielt: Oligodendrozyten-Vorläuferzellen.
Die im Fachjournal Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlichte Arbeit zeigt, dass diese Zellen Signale von Stresshormonen während einer frühen Phase der Gehirnentwicklung aufnehmen. Wird der dafür notwendige Glukokortikoidrezeptor gezielt in Oligodendrozyten-Vorläuferzellen ausgeschaltet, hat dies Folgen, die bis ins Erwachsenenalter reichen: Die sogenannte Myelinisierung, eine Art Isolierungsschicht um die Nervenfortsätze, verändert sich; neuronale Netzwerke reagieren anders auf Stresshormone, und auch Mechanismen der synaptischen Plastizität sowie bestimmte Gedächtnisleistungen sind beeinträchtigt.
Stresshormone wirken nicht nur auf Nervenzellen
Glukokortikoide wie Cortisol gehören zu den wichtigsten Botenstoffen der Stressreaktion. Sie helfen dem Organismus, sich kurzfristig an Herausforderungen anzupassen, beeinflussen aber zugleich die langfristige Entwicklung und Funktion des Gehirns. Bislang konzentrierte sich die Forschung zu ihren Wirkungen vor allem auf Nervenzellen.
Die neue Studie rückt nun Oligodendrozyten-Vorläuferzellen, kurz OPCs, in den Mittelpunkt. OPCs bilden die Ausgangspopulation für Oligodendrozyten – Zellen, die Nervenfasern mit Myelin umgeben und damit eine schnelle und koordinierte Informationsübertragung ermöglichen. Inzwischen ist jedoch bekannt, dass OPCs weit mehr sind als reine Vorläuferzellen: Sie stehen in engem Austausch mit Nervenzellen und können unmittelbar auf Veränderungen ihrer Umgebung reagieren.
Das Forschungsteam untersuchte deshalb, welche Funktion Glukokortikoid-Rezeptoren in diesen Zellen während einer frühen Entwicklungsphase erfüllen. Dazu wurde der Rezeptor im Mausmodell gezielt in OPCs ausgeschaltet und anschließend untersucht, wie sich dies auf Oligodendrozyten, Myelinisierung, neuronale Aktivität und Verhalten auswirkt.
Frühe Signale verändern spätere Netzwerkreaktionen
Besonders deutlich wurden die Folgen im Hippocampus, einer Gehirnregion, die eine zentrale Rolle für Lernen und Gedächtnis spielt und zugleich empfindlich auf Stresshormone reagiert. Tiere ohne funktionierende Glukokortikoid-Rezeptoren in OPCs entwickelten weniger reife Oligodendrozyten und eine veränderte Myelinisierung.
Entscheidend war jedoch, dass sich nicht nur die Struktur, sondern auch die Funktionsweise der neuronalen Netzwerke verändert hatte. Wenn die Forschenden das Glukokortikoid-System später erneut aktivierten, reagierten Netzwerke des Hippocampus anders als bei Kontrolltieren. Auch die Langzeitpotenzierung – ein grundlegender Mechanismus, mit dem neuronale Verbindungen ihre Stärke verändern und damit Informationen speichern können – war beeinträchtigt. Diese Veränderungen spiegelten sich auch in hippocampusabhängigen Gedächtnisleistungen wider.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Fähigkeit neuronaler Netzwerke, auf Stresshormone flexibel zu reagieren, bereits während früher Entwicklungsphasen mitgeprägt wird. Dabei spielen nicht nur Nervenzellen eine Rolle. Auch Oligodendrozyten-Vorläuferzellen sind Teil dieses Anpassungssystems.“, sagt Marianne Müller vom Leibniz-Institut für Resilienzforschung.
Ein erweitertes Verständnis von Resilienz
Für die Resilienzforschung ist dieser Befund besonders relevant. Psychische Resilienz beruht nicht auf einem einzelnen Molekül oder einer einzelnen Gehirnregion, sondern auf der Fähigkeit biologischer Systeme, sich dynamisch an Belastungen anzupassen und anschließend wieder in einen funktionalen Zustand zurückzufinden.
Die Ergebnisse legen nahe, dass die Voraussetzungen für eine solche Anpassungsfähigkeit bereits während der Entwicklung glia-neuronaler Netzwerke geschaffen werden. Hormonsignale beeinflussen dabei offenbar nicht nur die Aktivität von Nervenzellen, sondern auch jene Zelltypen, die ihre strukturelle und funktionelle Umgebung mitgestalten.
„Resilienz entsteht aus dem Zusammenspiel vieler biologischer Systeme. Unsere Studie erweitert dieses Bild um einen bislang unterschätzten Mechanismus: Die hormonelle Prägung von Oligodendrozyten-Vorläuferzellen kann langfristig beeinflussen, wie neuronale Netzwerke auf spätere Herausforderungen reagieren.“, sagt Giulia Treccani vom Institut für Anatomie der Universitätsmedizin Mainz.
Damit eröffnet die Studie auch eine neue Perspektive auf die Frage, wie frühe Erfahrungen langfristig in der Organisation des Gehirns verankert werden können. Künftige Untersuchungen sollen klären, wie Veränderungen dieser Signalwege unter tatsächlichen Stressbedingungen mit individuellen Unterschieden in Stressanfälligkeit und Resilienz zusammenhängen.
Leibniz-Institut für Resilienzforschung
Originalpublikation:
L. Mattioni et al.: Glucocorticoid receptors in oligodendrocyte precursor cells regulate hippocampal network plasticity and stress-induced behavior in mice, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123 (30) e2614867123, https://doi.org/10.1073/pnas.2614867123 (2026).
