Andrew Koob wurde 2005 an der Purdue University in Neurowissenschaften promoviert und hatte Forschungspositionen am Dartmouth College, der University of California, San Diego und der Universität München inne. Er ist auch der Autor von The Root of Thought, der den Zweck und die Funktion von Gliazellen untersucht, dem am häufigsten vorkommenden Zelltyp im Gehirn., Der Herausgeber von Mind Matters, Jonah Lehrer, unterhält sich mit Koob darüber, warum Glia seit Jahrhunderten übersehen wird und wie neue Experimente mit Gliazellen einige der mysteriösesten Aspekte des Geistes beleuchten.
LEHRER: In Ihrem neuen Buch The Root of Thought dreht sich alles um die Kraft von Gliazellen, die tatsächlich fast 90 Prozent der Zellen im Gehirn ausmachen. Was machen Gliazellen? Und warum haben wir so viele in unserem Kopf?
KOOB: Ursprünglich dachten Wissenschaftler nicht, dass sie etwas getan haben., Bis in die letzten 20 Jahre glaubten Hirnforscher, dass Neuronen miteinander kommunizierten, unsere Gedanken darstellten und dass Glia wie Stuck und Mörtel waren, die das Haus zusammenhielten. Sie galten als einfache Isolatoren für die Neuronenkommunikation. Es gibt einige Arten von Gliazellen, aber in letzter Zeit haben Wissenschaftler begonnen, sich auf eine bestimmte Art von Gliazellen zu konzentrieren, die als „Astrozyten“ bezeichnet werden, da sie im Kortex reichlich vorhanden sind. Interessanterweise nehmen Astrozyten im Kortex mit zunehmender Evolutionsleiter an Größe und Anzahl zu, wobei Menschen die meisten Astrozyten und auch die größten haben., Wissenschaftler haben auch entdeckt, dass Astrozyten im Kortex mit sich selbst kommunizieren und auch Informationen an Neuronen senden können. Schließlich sind Astrozyten auch die adulte Stammzelle im Gehirn und steuern den Blutfluss zu Regionen der Gehirnaktivität. Aufgrund all dieser wichtigen Eigenschaften und da angenommen wird, dass der Kortex für höheres Denken verantwortlich ist, haben Wissenschaftler begonnen zu erkennen, dass Astrozyten zum Denken beitragen müssen.
LEHRER: Warum wurde Glia so lange vernachlässigt?
KOOB: Um das zu verstehen, musst du einen Rundgang durch die Geschichte der Hirnforschung machen., Glia war vor allem 200 Jahre lang eine Seitenleiste im Kampf um die Idee des Neurons. Jahrhundert entdeckten Wissenschaftler die elektrischen Eigenschaften des Neurons in der Wirbelsäule von Fröschen. Neuronen haben lange Anbindungen, die leicht zu untersuchen sind und als „Axone“ bezeichnet werden und sich vom Zellkörper vom Gehirn in die Wirbelsäule und die Wirbelsäule bis zu den Gliedmaßen und dem Körper erstrecken. In ähnlicher Weise waren Neuronen in den Sinnen mit den Neuronen im Gehirn verbunden. Hier wurzelte der Begriff der Neuronen als Basis unserer Gedanken., Jahrhunderts wurden Glia gerade entdeckt, und Forscher dachten, die Gliazellen hielten die Neuronen einfach zusammen (Glia ist griechisch für Leim). Was ich irgendwie komisch finde, ist, dass Wissenschaftler auf eine sehr zahlreiche Zelle im Gehirn gestoßen sind, ein Organ, das für unsere Gedanken und Persönlichkeit verantwortlich ist, aber sie waren so auf Neuronen fokussiert, dass sie zu dem Schluss kamen, dass die neue Zelle wertlos war. Jahrhundert wurde eine Färbemethode entwickelt, um Zellen im Gehirn effektiver zu betrachten., Ein brillanter Forscher aus Spanien, Santiago Ramon y Cajal, nahm es auf sich, das Gehirn aus der Perspektive von Neuronen zu untersuchen. Er kartierte akribisch ein Schema, wie sie Informationen verarbeiten und verbunden sind, was zu „Dem Neuron“ führte.“(„Die Neuronenlehre“ ist der Glaube, dass Neuronen für unsere Gedanken verantwortlich sind.) Cajal schien jedoch von Gliazellen unbequem zu sein. Sie waren sehr zahlreich und hingen offensichtlich überall auf der Welt herum., In der Zwischenzeit entwickelte sein Bruder Pedro, der auch Wissenschaftler war, die Theorie, dass Gliazellen „Stützzellen“ seien, die elektrische Eigenschaften von Neuronen isolierten. Cajal beschloss, die Theorie seines Bruders zu unterstützen. Und seit 1906, als er den Nobelpreis gewann, war dies das dogma.
LEHRER: können Sie beschreiben einige der frühen Experimente, die erste führte die Forscher zu überdenken der Rolle von Gliazellen?
KOOB: Glial Experimente nicht bekommen, bis in die 1960er Jahre. Alle wussten die Forscher über die glia war, dass, wenn Sie setzen die Neuronen in der Petrischale, die Sie haben mussten, glia, oder Neuronen sterben würde. Dann, Stephen W., Kuffler in Harvard entschied sich aus unbekannten Gründen, Pedros akzeptierte Theorie der Isolierung zu testen. Dies war ungefähr zur gleichen Zeit, als die Zellzahl im Gehirn ergab, dass Gliazellen fast 90% des Gehirns ausmachten (hier kommt die neuronenbasierte Idee, dass wir nur 10% unseres Gehirns verwenden). Kuffler ist bemerkenswert, weil er ironischerweise die Harvard-Abteilung für Neurobiologie gründete, während er diese bahnbrechenden Glialexperimente durchführte. Wie auch immer, Kuffler nahm Astrozyten aus dem Blutegel und Schlamm und fügte Kalium hinzu, etwas, von dem bekannt ist, dass es aus Neuronen fließt, nachdem sie stimuliert wurden., Er dachte, dies würde Pedros Theorie bestätigen, dass Gliazellen Isolatoren seien. Was er stattdessen fand, war, dass das elektrische Potential von Gliazellen auf Kalium reagierte. Kuffler und Kollegen fanden heraus, dass Astrozyten ein elektrisches Potenzial zeigten, ähnlich wie Neuronen. Sie entdeckten auch im Frosch und im Blutegel, dass Astrozyten durch den neuronalen Ionenaustausch beeinflusst wurden, ein Prozess, der lange Zeit das chemische Gegenstück zum Denken war., Seitdem haben viele Forscher Experimente zur Kommunikationsfähigkeit von Gliazellen mit Neuronen durchgeführt, auch in den späten 80er und frühen 90er Jahren, als entdeckt wurde, dass Gliazellen auf „Neuro“ – Sender reagieren und diese freisetzen.
LEHRER: Warum sind Calciumwellen wichtig?
KOOB: Kurz gesagt, Kalziumwellen sind, wie Astrozyten mit sich selbst kommunizieren. Astrozyten haben Hunderte von „Endfüßen“, die sich aus ihrem Körper ausbreiten. Sie sehen aus wie Mini-Oktopi, und sie verbinden diese Endfüße mit Blutgefäßen, anderen Astrozyten und neuronalen Synapsen., Kalzium wird aus internen Speichern in Astrozyten freigesetzt, wenn sie stimuliert werden, dann reist Kalzium durch ihre Endfüße zu anderen Astrozyten. Der Begriff „Calciumwellen“ beschreibt die Calciumfreisetzung und den Austausch zwischen Astrozyten und zwischen Astrozyten und Neuronen. Wissenschaftler in Yale, insbesondere Ann H. Cornell-Bell und Steven Finkbeiner, haben gezeigt, dass sich Calciumwellen vom Punkt der Stimulation eines Astrozyten auf alle anderen Astrozyten in einem Gebiet ausbreiten können, das hundertmal so groß ist wie der ursprüngliche Astrozyten. Darüber hinaus können Calciumwellen auch dazu führen, dass Neuronen feuern., Und Kalziumwellen im Kortex lassen Wissenschaftler schließen, dass diese Art der Kommunikation der Verarbeitung bestimmter Gedanken förderlich sein kann. Wenn das nicht überzeugend ist, wurde kürzlich gezeigt, dass ein Molekül, das die gleichen Rezeptoren wie THC stimuliert, die Freisetzung von Astrozyten-Kalzium entzünden kann.
LEHRER: Sie deuten darauf hin, dass die glia und deren calcium-Wellen eine Rolle spielen könnten in der Kreativität. Könnten Sie erklären?
KOOB: Diese Idee stammt aus Träumen, Sinnesentzug und Tagträumen. Ohne Eingabe von unseren Sinnen durch Neuronen, wie ist es, dass wir so lebendige Gedanken haben?, Wie kommt es, dass wir, wenn wir tief in Gedanken sind, scheinbar alles in der Umwelt um uns herum abschalten? In dieser Theorie sind Neuronen an unsere Muskelaktion und unsere äußeren Sinne gebunden. Wir wissen, dass Astrozyten Neuronen auf diese Informationen überwachen. Ebenso können sie Neuronen zum Feuer induzieren. Daher, Astrozyten, Neuronen modulieren Verhalten. Dies könnte bedeuten, dass Kalziumwellen in Astrozyten unser denkender Geist sind. Neuronale Aktivität ohne Astrozytenverarbeitung ist ein einfacher Reflex; alles Kompliziertere könnte Astrozytenverarbeitung erfordern., Die Tatsache, dass Menschen die am häufigsten vorkommenden und größten Astrozyten eines Tieres haben und wir zu Kreativität und Vorstellungskraft fähig sind, verleiht dieser Spekulation ebenfalls Glaubwürdigkeit.
Calcium wird auch zufällig und ohne Stimulation aus den inneren Speichern der Astrozyten in kleinen Ausbrüchen, den sogenannten Puffs, freigesetzt.“Diese zufälligen Züge können zu Wellen führen. Es ist möglich, dass die scheinbar zufälligen Gedanken während der Träume und der sensorischen Deprivationserfahrung Calcium-Puffs sein könnten, die zu Wellen in unseren Astrozyten werden., Grundsätzlich ist es offensichtlich, dass Astrozyten an der Gehirnverarbeitung im Kortex beteiligt sind, aber die Hauptfragen sind, stammen unsere Gedanken und Vorstellungskraft von Astrozyten, die mit Neuronen zusammenarbeiten, oder sind unsere Gedanken und Vorstellungskraft ausschließlich die Domäne von Astrozyten? Vielleicht besteht die Rolle von Neuronen darin, Astrozyten zu unterstützen.